doi: 10.52899/24141437_2025_04_535
УДК: 621.373.1

Оценка импульсных помех на кабеле при косвенном электростатическом разряде

Воршевский А. А., Воршевский П. А., Задорожный М. Е., Яковлев П. С.
Язык статьи:
Ссылка для цитирования: Воршевский А.А., Воршевский П.А., Задорожный М.Е., Яковлев П.С. Оценка импульсных помех на кабеле при косвенном электростатическом разряде // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 4. С. 535–544. DOI: 10.52899/24141437_2025_04_535 EDN: BHILUI

Аннотация

Актуальность. Международные и отечественные стандарты требуют обеспечения устойчивости технических средств к электростатическому разряду. Опыт проведения испытаний показывает, что аппаратура, спроектированная без учета этих требований, сбивается при таких воздействиях. Стандарт IEC 61000-4-2 дает методику испытаний и предусматривает разряды в корпус технических средств и в расположенные рядом металлические листы. Между тем возможны электростатические разряды и в удаленное оборудование, расположенное вблизи кабельных трасс, связанных с аппаратурой. Важно уметь прогнозировать эффекты воздействия удаленных разрядов через внешние кабели технических средств. Цель ― дать математическую модель для оценки наведенных напряжений в кабелях при удаленном электростатическом разряде, что позволит прогнозировать результат воздействия такого вида разряда на различное оборудование. Методы. Результаты работы базируются на требованиях Российского морского регистра судоходства по электромагнитной совместимости, стандарта IEC 61000-4-2. Использовано математическое описание воздействия разряда через емкостную связь между объектом и кабелем, который рассматривается как цепь с распределенными параметрами. Расчеты выполнены с использованием математического пакета и проверены сравнением с результатами моделирования SPICE-программой и с экспериментальными данными. Результаты. Даны аналитические выражения для расчета наведенного напряжения в кабелях, вызванного электростатическим разрядом в соседний объект, результаты расчета при широкой вариации исходных данных. Приведены графики изменения напряжения, полученные моделированием и в ходе натурных экспериментов. Описана установка, в которой в качестве источника разрядов использовались аттестованные испытательные генераторы. Представлены полученные зависимости для определения амплитуды, длительности фронта и длительности наведенного напряжения на кабеле от емкости связи и длительности фронта напряжения на объекте, в который произошел разряд. Заключение. Приведенные выражения для расчета наведенного напряжения на кабелях и результаты проведенных расчетов рекомендуются к использованию при прогнозировании возможных уровней помех на кабелях при косвенном электростатическом разряде. Полученные зависимости амплитуды, длительности фронта, длительности наведенного напряжения на кабеле от емкости связи и длительности фронта напряжения на оборудовании пригодны для оперативной оценки о Ключевые слова: косвенный электростатический разряд; кабель; импульсная помеха; электромагнитная совместимость.

Список литературы

1. ГОСТ 30804.4.2-2013 (IEC 61000-4-2:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2013.
2. Worshevsky A., Grishakov E., Dogorov D. Parameters of current and equipment case voltage produced by air electrostatic discharge. In: Proceedings of the 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC EUROPE. Rome, 2020. doi: 10.1109/EMCEUROPE48519.2020.9245719 EDN: ABXXFR
3. Воршевский А.А., Гришаков Е.С., Жиленков А.А. Формирование воздушного электростатического разряда и его влияние на цифровое промышленное оборудование // Электротехника. № 5. 2021. C. 47–52. EDN: GUOOCM
4. Воршевский А.А., Задорожный М.Е., Яковлев П.С. Параметры электростатического разряда при напряжении выше 25 кВ. В кн.: Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции «Актуальные вопросы и современные тенденции развития электроэнергетики и электротехники», 13 сентября 2023 г. Киров: Вятский государственный университет, 2023. C. 5–9. EDN: NQTDCM
5. Воршевский А.А., Гальперин В.Е. Электромагнитная совместимость судовых технических средств. СПб.: СПбГМТУ, 2010.
6. ГОСТ IEC 61000-4-4-2016. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам (пачкам). 2016. М.: Стандартинформ, 2013.