ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА УРОВЕНЬ ЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Аннотация. Данная статья посвящена исследованию влияния значения электрического сопротивления изоляции электрооборудования на уровень электромагнитных помех

Ключевые слова: помехоэмиссия, электромагнитное поле, сопротивление изоляции, свойства электрической изоляции.

1. Общие сведения о влиянии сопротивления изоляции на помехожмиссию электрооборудования

Электрическое сопротивление изоляции R_изо можно рассчитать по формуле:

                                                                                                            (1)

где:

U_тест — напряжение, приложенное во время тестирования,

I_утечка — ток утечки через изоляцию.

Ток утечки, в свою очередь, может генерировать электромагнитные помехи, которые описываются уравнением Максвелла для переменных электромагнитных полей:

                                                                                                           (2)

                                                                                                         (3)

где:

E — электрическое поле,

B — магнитное поле,

H — напряжённость магнитного поля,

J — плотность тока проводимости,

D — электрическая индукция.

Ток утечки I_утечка является частью J, и его величина напрямую влияет на уровень электромагнитных помех. Поэтому, чем выше сопротивление изоляции, тем меньше ток утечки и, соответственно, меньше помех.

Экранирование может быть описано как добавление проводящего слоя, который отражает или поглощает электромагнитные волны:

                                                                                                    (4)

где:

E_погл — поглощённая энергия,

Е_исх — исходная энергия,

ɑ — коэффициент поглощения,

x — толщина экрана.

Это уравнение показывает, что эффективность экранирования зависит от коэффициента поглощения материала экрана и его толщины.

2. Расчет сопротивления изоляции и уровня электромагнитных помех

Рассмотрим пример расчета сопротивления изоляции и уровня электромагнитных помех для кабеля с полиэтиленовой изоляцией.

Предположим, у нас есть кабель с следующими характеристиками:

Длина кабеля: 100 метров

Сечение проводника: 2.5 мм²

Материал изоляции: полиэтилен

Толщина изоляции: 0.5 мм

Тестовое напряжение: 1000 В

Уточнение материала изоляции: Предположим, что удельное сопротивление полиэтилена составляет 10¹⁶ Ом·м при 20°C.

Учет влияния температуры: Если температура окружающей среды отличается от 20°C, необходимо внести корректировку. Допустим, температурный коэффициент сопротивления полиэтилена равен 0.0005 1/°C.

Расчет сопротивления изоляции:

R_{изо(30°С)} = R_{изо(30°С)} · (1 + ɑ (Т_тек - Т_ном));                                                                          (5)

R_{изо(30°С)} = 10¹⁶ · (1 + 0,0005 (30 - 20)) = 10¹⁶ · 1,005Ом                                                              (6)

Расчет тока утечки:

                                                                           (7)

Расчет эффективности экранирования:

Если мы добавим экран из алюминиевой фольги с коэффициентом поглощения α равным 3.3 на метр и толщиной 0.1 мм, то уровень поглощенной энергии Е_погл при исходной энергии Е_исх равной 1 будет:

                                                                                     (8)

Это означает, что около 70% электромагнитной энергии будет поглощено экраном, что значительно снижает уровень помех.

Заключение

В ходе нашей работы мы провели анализ важности контроля за токами утечки и электромагнитными помехами в электрооборудовании, наша работа подтвердила, что для обеспечения надежности и безопасности электрооборудования важно уделять внимание не только выбору и качеству компонентов, но и комплексному подходу к проектированию и эксплуатации системы в целом. Это включает в себя тщательное планирование, расчеты и применение современных методов анализа и тестирования.