Эксперименты в области электромагнитных явлений
145
Глава 5. Эксперименты в области электромагнитных явлений
5.1. Взаимоиндукция проводников
Постановка задачи
В настоящее время широкое применение нашли информационно-измерительные комплексы электронной аппаратуры, состоящие из десятков и сотен электронных и исполнительных устройств, например, пилотажно-навигационные комплексы летательных аппаратов, кораблей, промышленных автоматизированных линий и т.п. Во всех этих комплексах между составляющими их системами происходит передача по проводным линиям связи сигналов, несущих информацию о разнообразных физических параметрах. Для точной и надежной работы комплексов необходимо, чтобы трансляция сигналов по проводам происходила с необходимым быстродействием и высокой надежностью. И одним из главных факторов, препятствующим этим требованиям являются электромагнитные помехи, наводимые на линии связи энергетическими проводами, т.е. силовыми проводами, подключенными к каким-либо источникам энергии. Именно в них возникают мощные импульсы, связанные с коммутацией потребителей энергии, особенно всевозможными индуктивностями - обмотками реле и контакторов. Эти импульсы проникают в информационные связи через емкостные связи (электродинамические наводки) и через взаимную индуктивность (электромагнитные наводки).
Существуют разнообразные методы борьбы с подобными помехами. Широко распространены методы шунтирования обмоток реле и контакторов искрогасящими цепями - диодами и цепями конденсатор-резистор, но гашение происходит не полностью, а, кроме того, не учитывается индуктивность подводящих проводов, составляющих десятки микроГ енри.
146
Глава 4.
Электродинамические помехи проникают в информационные провода через взаимную емкость между силовыми и информационными проводами, лежащими в общем жгуте, и отстраивание от электродинамических помех, связанных с импульсными бросками напряжения до 600 Вольт амплитудой и от 0,1 до 10 мкс по длительности достаточно успешно происходит путем экранирования проводов информационных связей при заземлении всех разрывов экранов. Однако экраны практически не спасают от электромагнитных помех, связанных с проникновением магнитного поля, вызванного пульсацией токов, сквозь экран, и именно здесь таится опасность наведения помех на информационные сигналы. Разнести же провода на расстояния, обеспечивающие снижение уровня помех до допустимых значений, в большинстве случаев, особенно на подвижных объектах, не представляется возможным.
Для определения уровня наводимых электромагнитных помех логично было бы по аналогии с взаимной емкостью ввести понятие взаимной индукции между помехонесущими и информационными проводами, т.е. путем введения понятия взаимоиндукции проводов, но такое понятие в электротехнике отсутствует. В электротехнике существует понятие взаимоиндукции контуров, хотя по логике вещей каждый контур состоит из проводников и взаимоиндукция контуров должна бы рассчитываться через взаимоиндукции составлящих их проводников, но в сами выражения для взаимоиндукции проводников не входит понятие взаимоиндукции контуров. Именно это обстоятельство и вынудило автора провести соответствующие исследования, базирующиеся на эфиродинамических представлениях о распространении электромагнитных волн.
Формулировка задачи
Как известно, в теоретической электротехнике понятие взаимоиндукции проводников отсутствует, хотя имеется понятие взаимоиндукции контуров. В соответствии с законом Фарадея на
