ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ

DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-115-127

УДК 621.317.421:621.391.82

ББК 31.222

М.Г. ПОПОВ, А.А. МЕЛЬНИКОВ, П.Н. МАНЬКОВ, А.А. ДАУТОВ

Ключевые слова

дроссель, магнитная индукция, электромагнитная совместимость, напряженность магнитного поля, микропроцессорная плата

Аннотация

Исследование посвящено проблеме электромагнитной совместимости тороидальных дросселей с микропроцессорными элементами печатных плат. Научная новизна работы заключается в определении наиболее благоприятного варианта расположения дросселей через функцию минимизации. Проведён анализ целевых векторных функций и определён наиболее благоприятный вариант. Цель исследования – определить допустимое расположение дросселей, при котором создаваемые ими электромагнитные помехи для микропроцессорных элементов печатной платы будут минимальными. Объектом исследования данной работы является печатная плата микропроцессорного устройства для измерения сопротивления заземления опор высоковольтных линий электропередачи, в цепи питания которых используются тороидальные дроссели. Предметом исследования данной работы являются электрофизические свойства тороидальных дросселей, являющихся источниками электромагнитных помех для микропроцессорных элементов контрольно-измерительных приборов. Методика исследования заключается в проведении численных экспериментов по расчету электромагнитного поля с последующим анализом полученных векторных функций напряженности магнитного поля H на поверхности платы. Оценка влияния помех, создаваемых дросселями, проводится с использованием разработанной математической модели и численных методов расчета электромагнитного поля. Для автоматизации вычислений авторами был разработан программный алгоритм, реализованный с использованием языка программирования Delphi. Выбор взаимного расположения дросселей на микропроцессорной интегральной схеме осуществляется в результате решения задачи оптимизации градиентным методом с учетом заданных ограничений по условию обеспечения электромагнитной совместимости. Для оценки электромагнитной совместимости разработана расчетная модель печатной платы микропроцессорного устройства с тороидальными дросселями. В результате численного эксперимента предложен и апробирован метод автоматизированного определения местоположения тороидальных дросселей в пределах интегральной микросхемы прибора контроля сопротивления заземляющих электродов опор воздушных ЛЭП. В результате исследований было установлено, что для обеспечения электромагнитной совместимости микроэлектронных компонентов устройства достаточно расположить тороидальные дроссели силовых цепей ближе к углам печатной платы. В других расчетных случаях не выполняется требование к классу 1 для обеспечения электромагнитной совместимости.

Литература

1. Бессолицын А.В., НовосёловаО.А., Попов М.Г. Разработка методики численного расчета продольных параметров воздушной линии на основе трехмерной краевой задачи // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2010. № 2. С. 50–55.
2. Бессолицын А.В., Попов М.Г., Хорошинина Е.Н. Использование численного расчета трехмерного электростатического поля для определения собственных и взаимных емкостей проводов воздушной линии // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2010. № 2. С. 55–59.
3. Бессолицын А.В., Попов М.Г. Численный расчет начального напряжения общей короны на многопроволочных проводах // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010. № 2 (спецвыпуск). С. 35–37.
4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. 8-е изд. М.: Высш. шк., 1986. 263 с.
5. Ванин В.К., Амбросовская Т.Д., Попов М.Г., Попов С.О. Повышение достоверности работы измерительных цепей релейной защиты // Электрические станции. 2015. № 11. С. 30–35.
6. Ванин В.К., Ванин И.В., Попов М.Г. Повышение точности измерения первичных напряжений в энергосистемах // Вестник Чувашского университета. 2019. № 3. С. 46–52.
7. Ванин В.К., Забоин В.Н., Попов М.Г., Сиренко Н.В., Хабаров А.А. Воспроизведение токов и напряжений измерительных трансформаторов тока // Релейная защита и автоматизация. 2018. № 4(33). С. 42–45.
8. Ванин В.К., Попов М.Г. Анализ процессов в силовых и измерительных трансформаторах и коррекция их описания для различных приложений // Релейная защита и автоматизация. 2018. № 01(30). С. 39–45.
9. Ванин В.К., Попов М.Г. Элементы систем автоматического управления в энергетике. Цифровая микроэлектроника систем релейной защиты и автоматики. СПб.: Изд-во Санкт-Петербург. гос. политехн. ун-та, 2008. 152 с.
10. Ванин В.К., Попов М.Г. Теоретические основы цифровых средств релейной защиты и автоматики. СПб.: Изд-во Санкт-Петербург. гос. политехн. ун-та, 2012. 170 с.
11. Зеленин А.С., Кузнецов В.Л., Попов М.Г. Разработка микропроцессорного испытательно-диагностического комплекса средств релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер. Наука и образование. 2012. № 2-2(147). C. 53–58.
12. Попов М.Г. Автоматизированные системы контроля качества электроэнергии распределительных сетей // Энергетик. 2003. № 12. С. 34–35.
13. Попов М.Г. Совершенствование методов численного расчета расстояния до места повреждения воздушных линий электропередачи // Научно технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 3(130). С. 54–61.
14. Попов М.Г., Ванин В.К., Забоин В.Н., Гуревич Э.И. Идентификация параметров силового оборудования в адаптивных средствах защиты и автоматики // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61, № 6. С. 68–76.
15. Попов М.Г., Васильева О.А., Асаинов Д.Н. Опыт внедрения цифровых технологий на ТЭЦ на базе многофункциональных измерительных приборов // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25, № 3. С. 47–58. DOI: 10.18721/JEST.25303.
16. Попов М.Г., Базлов Д.А., Васильева О.А., Чжиюй Л., Лапидус А.А., Семенов К.Н. Особенности динамических свойств автономной микросети с источниками распределенной генерации // Релейная защита и автоматизация. 2020. № 1(38). С. 26–31.

Сведения об авторах

Попов Максим Георгиевич – доктор технических наук, профессор Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (Popovmg@eef.spbstu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1621-9755).

Мельников Алексей Александрович – аспирант Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (melnikov3.aa@edu.spbstu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7042-3277).

Маньков Пётр Николаевич – аспирант Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (mankov.pn@edu.spbstu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9104-664X).

Даутов Азамат Айдарович – аспирант Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (dautov.aa@edu.spbstu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6273-3977).

Формат цитирования

Попов М.Г., Мельников А.А., Маньков П.Н., Даутов А.А. Обеспечение электромагнитной совместимости микропроцессорных устройств // Вестник Чувашского университета. – 2022. – № 1. – С. 115–127. DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-115-127.

Загрузить полный текст статьи