Переходные процессы в электростатических системах


https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000097

Полный текст:


Аннотация

Явление электризации, т.е. появления статического потенциала, возникает при соприкосновении двух веществ с разной работой выхода носителей заряда, т.е. с различными атомными и молекулярными силами притяжения зарядов на поверхности соприкосновения. При контакте двух поверхностей, обладающих установившейся электрозарядной структурой, происходит перераспределение электронов и ионов на контактирующих поверхностях, при этом образуется двойной электрический слой. Такая структура характерна для емкостного элемента (плоского конденсатора).

Поверхностный статический заряд может возникать как результат взаимодействия двух тел, обладающих различными электростатическими характеристиками и как результат воздействия на тело внешних энергий (механической, тепловой, излучения и т.д.).

Появление высокого статического потенциала на корпусе транспортных средств может привести к аварийной ситуации на борту, к поражению человека электрическим током. Особенно опасными являются разрядные явления электростатической системы при работе во взрывоопасной среде. Изучение процессов электризации является необходимым элементом при конструировании систем защиты технических устройств от статического потенциала и при создании систем использования статического электричества в качестве источника электрической энергии.

Основными параметрами электростатической системы является электрическая емкость поверхности, приобретающей заряд, а также пороговые значения напряжений, при которых возникает коронный и искровой пробои. От этих параметров зависит вид переходных процессов, возникающих в электростатической системе при накоплении заряда и разрядных явлениях.

Переходные процессы в электростатической системе можно рассчитать используя емкостную модель. При взаимодействии корпуса летательного аппарата (ЛА) с набегающим воздушным потоком происходит электризация корпуса за счет зарядных токов. При превышении напряжения на корпусе летательного аппарата пороговой величины возникают коронный и искровой разряды. Наибольшая плотность электромагнитного поля имеет место на поверхностях с минимальным радиусом кривизны. Поэтому коронный и искровой разряды наблюдаются на элементах корпуса летательного аппарата, где имеются выступы и острые кромки. Амплитуда импульсов разрядного тока при этом имеет очень высокое значение.

В представленной работе проведен расчет переходных процессов в электростатической системе летательного аппарата во время полета, проанализирован спектральный состав импульсных помех, возникающих из-за разрядных явлений, сделаны выводы о том, что высшие гармоники спектра помех перекрывают спектр радиочастот приемника-передатчика ЛА (сотни мегагерц). Для приемников с высокой чувствительностью отношение сигнал/шум оказывается настолько велико, что работа радиоаппаратуры становится неустойчивой. Большие перегрузки, возникающие на входе приемника, могут привести к нелинейным искажениям входного сигнала в диапазоне частот модуляции вплоть до УКВ диапазона, что приводит к срыву связи ЛА с наземными службами и сбою в работе неавтономных навигационных систем.

Для снижения влияния помех от разрядных явлений статического электричества на работу радиоэлектронных средств ЛА в местах возникновения электрического поля максимальной плотности устанавливаются острийные разрядники, эффективность работы которых зависит от их конструкции и расположения.

Предложенная в статье методика расчета переходных процессов, возникающих в электростатической системе, позволяет оценить спектральный состав импульсных помех, возникающих в приемо-передающей аппаратуре летательного аппарата, их амплитудные и временные характеристики, что позволяет повысить эффективность мер защиты от этих помех.


Об авторах

А. В. Ситников
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Ситников Алексей Викторович

каф ФН7



С. И. Масленникова
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Николаев М.Ю., Есимов А.М., Леонов В.В. Электрофильтры: принцип работы и основные достоинства // Технические науки - от теории к практике: XLI Междунар. науч.-практич. конф. (Россия, г. Новосибирск, 24 декабря 2014 г.): Сб. статей. Новосиб.: СибАК, 2014. С. 59-65.

2. Санаев Ю.И. Электрофильтры: монтаж, наладка, испытание, эксплуатация. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984. 25 с.

3. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. М.: Пэйнт-Медиа, 2007. 234 с. [Muller B., Poth U. Coatings formulation. Hannover: Vincentz, 2006. 290 p.].

4. Мельников И.В. Автомобиль: покраска и защита от коррозии. 2-е изд. Ростов н/Д.: Фе¬никс, 2006. 287 с.

5. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий: учебник. 3-е изд. СПб.: Химиздат, 2008. 444 с.

6. Макаров Е.А., Усольцев Н. В. Твердотельная электроника : учеб. пособие. Новосиб.: Изд-во Новосиб. гос. техн. ун-та, 2004. 115 с.

7. Гуртов В. А. Твердотельная электроника: учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во Петрозаводского гос. ун-та, 2004. 312 с.

8. Колпакчиев И. Волшебный ковер будущего // Техника - молодежи. 1969. № 7. С. 5-6.

9. Ситников А.В., Ситников И.А. Прикладная электроника: учебник. М.: КУРС: Инфра-М, 2017. 269 с.

10. Ситников А.В. Основы электротехники: учебник. М.: КУРС: Инфра-М, 2017. 288 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ситников А.В., Масленникова С.И. Переходные процессы в электростатических системах. Радиостроение. 2017;(2):18-36. https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000097

For citation: Sitnikov A.V., Maslennikova S.I. Transients in Electrostatic Systems. Radio Engineering. 2017;(2):18-36. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000097

Просмотров: 102

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)