Общие вопросы электромагнитной совместимости. Суть проблемы ЭМС и примеры ее проявления

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНИМАЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВГС ВОЗ ИКТ КЗ КС КЭ ЛЭП МЭК ПКЭ ППЭ ТС ТП ЭДС ЭЗ ЭМВ ЭМИ ЭМО ЭМП ЭМС ЭСР - высшие гармонические составляющие Всемирная организация здравоохранения информационно-коммуникационные технологии короткое замыкание контактная сеть качество электрической энергии линия электропередачи Международная электротехническая комиссия показатель качества электрической энергии плотность потока электромагнитной энергии техническое средство тяговая подстанция электродвижущая сила электрический заряд электромагнитное влияние электромагнитное излучение электромагнитная обстановка электромагнитное поле / электромагнитная помеха электромагнитная совместимость электростатический разряд Лекция 1 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ План лекции 1.1 1.2 1.3 Основные понятия, термины и определения Суть проблемы ЭМС и примеры её проявления. Краткая история формирования ЭМС как отрасли знаний С каждым годом растет количество применяемых человечеством электронных, электро- и радиоустройств, возрастают их мощности и разнообразие. В связи с этим пронизывающие окружающее пространство электрические, магнитные и электромагнитные поля становятся все более интенсивными и разнообразными по своим характеристикам. В то же время непрерывно расширяется использование чувствительной к подобным помехам электронной, микропроцессорной, вычислительной техники (которая становится все более миниатюрной), понижаются уровни рабочих напряжений и полезных сигналов. Все это в комплексе требует решения сложной задачи электромагнитного сосуществования большого числа разнообразных устройств и систем, что и является основной задачей электромагнитной совместимости. 1.1 Основные понятия, термины и определения Терминология – это совокупность специальных выражений (Termini technici) какой-либо конкретной сферы, науки, отрасли знаний. Унифицированная и всем понятная терминология способствует взаимопониманию специалистов, четкой и однозначной трактовке 2 используемых понятий, процессу стандартизации и законотворчества, повышению качества научно-исследовательской работы и эффективному восприятию новой информации, облегчению процедуры поиска необходимых информационных ресурсов в современных источниках, включая интернет-технологии. Во все времена, начиная от Аристотеля до наших дней, выдвижение любой новой теории всегда сопровождалось разработкой системы терминов и классификаций, их стандартизацией и сведением в единые для отрасли словари и справочники. Приводимые ниже основные понятия, термины и определения соответствуют национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р 50397-2011 (МЭК 60050-161:1990) “Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. IEC 60050161:1990 "International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 161: Electromagnetic compatibility (MOD)” [1, 2]. С учетом модификации нормативно-правовых документов РФ по отношению к международным документам и интеграции во всемирную нормативную базу, основные термины и определения приведены на русском и английском языках в табл.1. Таблица 1.1 Основные термины и определения по ГОСТ Р 50397-2011 № п/п 1 Термин и его определение на языке: русский английский электромагнитная обстановка (ЭМО): совокупность электромагнитных явлений, существующих в данном месте electromagnetic environment: the totality of electromagnetic phenomena existing at a given location 3 2 3 4 5 электромагнитная помеха (ЭМП): любое электромагнитное явление, которое может ухудшить качество функционирования технического средства electromagnetic disturbance: any electromagnetic phenomenon which may degrade the performance of a device, equipment or system, or adversely affect living or inert matter Примечания: 1) ЭМП может быть электромагнитным шумом, нежелательным сигналом или изменением в среде распространения 2) Техническое средство может быть устройством, оборудованием, электромагнитная совместимость системой или установкой (ЭМС) технических средств: способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам электромагнитная радиация: Note: An electromagnetic disturbance may be an electromagnetic noise, an unwanted signal or a change in the propagation medium itself 1) явление, при котором энергия поступает от источника в пространство в виде электромагнитных волн. 1) the phenomenon by which energy in the form of electromagnetic waves emanates from a source into space 2) энергия, передаваемая в пространство в виде электромагнитных волн 2) energy transferred through space in the form of electromagnetic waves Примечание: В более широком смысле ухудшение "ЭМ термин радиация" качества иногда функционирования технического охватывает также явление индукции средства: нежелательное отклонение рабочих характеристик технического средства от требуемых Примечание: Термин может применяться к временному или постоянному нарушению функционирования технического средства 4 electromagnetic compatibility (EMC): the ability of an equipment or system to function satisfactorily in its electromagnetic environment without introducing intolerable electromagnetic disturbances to anything in that environment (electromagnetic) radiation: Note: By extension, the term "electromagnetic radiation" sometimes degradation (of performance): an also covers induction phenomena undesired departure in the operational performance of any device, equipment or system from its intended performance Note: The term "degradation" can apply to temporary or permanent failure 6 устойчивость к электромагнитной помехе (технического средства), помехоустойчивость (технического средства): способность технического средства сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров immunity (to a disturbance) : the ability of a device, equipment or system to perform without degradation in the presence of an electromagnetic 7 (электромагнитная) восприимчивость: неспособность технического средства функционировать без ухудшения качества при наличии электромагнитных помех (electromagnetic) susceptibility: the inability of a device, equipment or system to perform without degradation in the presence of an electromagnetic disturbance Примечание: Восприимчивость представляет собой недостаточную устойчивость к ЭМП электростатический разряд: перенос электростатического заряда между телами, электростатические потенциалы которых отличаются друг от друга, при их сближении или непосредственном контакте Note: Susceptibility is a lack of immunity 9 восприимчивое (к ЭМ помехе) техническое средство: техническое средство, функционирование которого может быть ухудшено при воздействии электромагнитной помехи susceptible device : device, equipment or system whose performance can be degraded by an electromagnetic disturbance 10 сетевая помеха: Электромагнитная помеха, передаваемая техническому средству по проводам, соединяющим его с электрической сетью mains-borne disturbance: electromagnetic disturbance conducted to a device via the lead connecting it to a power supply 11 помехоустойчивость по сети питания: устойчивость (технического средства) к сетевой помехе mains immunity: immunity from mainsborne disturbance 12 норма помехи: максимальный допустимый уровень электромагнитной помехи, измеренный в регламентированных условиях limit of disturbance: the maximum permissible electromagnetic disturbance level, as measured in a specified way 8 5 electrostatic discharge (ESD): a transfer of electric charge between bodies of different electrostatic potential in proximity or through direct contact норма влияния помехи: максимально допустимое ухудшение качества функционирования технического средства, вызванное электромагнитной помехой limit of interference: maximum permissible degradation of the performance of a device, equipment or system due to an electromagnetic disturbance 14 кондуктивная электромагнитная помеха: электромагнитная помеха, энергия которой передается по одному или нескольким проводникам Note: Because of the difficulty of measuring interference in many systems, frequently the term "limit of interference" is used in English instead of "limit of conducted disturbance: disturbance" electromagnetic disturbance for which the energy is transferred via one or more conductors 15 излучаемая электромагнитная помеха: электромагнитная помеха, энергия которой передается в пространстве в виде электромагнитных волн. 13 16 17 18 Примечание: Термин "излучаемая электромагнитная помеха" иногда используется в отношении явления индукции путь связи, путь распространения электромагнитной энергии: путь, по которому электромагнитная энергия или ее часть передается от определенного источника к другой цепи или устройству точка общего присоединения (ТОП): точка электрической сети, электрически ближайшая к конкретной нагрузке, к которой присоединены или могут быть присоединены другие нагрузки. Примечания: 1) Этими нагрузками могут быть устройства, оборудование или системы, либо установки удаленных потребителей. 2) При некоторых применениях использование термина "точка общего присоединения" ограничивается электрическими сетями общего экран: устройство, предназначенное назначения для ослабления проникновения поля в определенную область 6 radiated disturbance: electromagnetic disturbance for which the energy is transferred through space in the form of electromagnetic waves Note: the term "radiated disturbance" is sometimes used to cover induction phenomena coupling path: the path over which part or all of the electromagnetic energy from a specified source is transferred to another circuit or device point of common coupling (PCC): point of a power supply network, electrically nearest to a particular load, at which other loads are, or may be, connected Note: 1 ) These loads can be either devices, equipment or systems, or distinct customer’s installations 2) In some applications, the term "point of common coupling" is restricted to public networks screen: a device used to reduce the penetration of a field into an assigned region 19 20 электромагнитный экран: экран из проводящего материала, предназначенный для ослабления проникновения изменяющегося электромагнитного поля в определенную область экранированная камера: камера, изготовленная из металлической сетки или металлических листов и предназначенная для отделения внутренней электромагнитной обстановки от внешней electromagnetic screen: a screen of conductive material intended to reduce the penetration of a varying electromagnetic field into an assigned region shielded enclosure / screened room: a mesh or sheet metallic housing designed expressly for the purpose of separating electromagnetically the internal and the external environment При изучении практических и расчетных вопросов электромагнитной совместимости в электроэнергетике помимо терминов и определений, записанных в вышеупомянутом ГОСТе, используется значительное количество общетехнических понятий терминов и определений, которые в учебной и справочной литературе могут незначительно различаться. Ниже приведены наиболее часто употребляемые их формулировки [3-5]. Биологические объекты – люди (население и персонал, обслуживающий технические средства), животные и растения. Внешние устройства молниезащиты – комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Внутреннее устройство заземления (здания) – совокупность заземляющих проводников, расположенных внутри здания. Вторичная цепь – цепь, не имеющая прямой связи с первичной цепью* и представляющая собой совокупность кабелей, проводов и зажимов, с помощью которых соединяют устройства управления, автоматики, сигнализации, защиты и измерения объекта и использующая источники оперативного питания напряжением 220 В (постоянного, переменного или выпрямленного тока ) или 110 В (постоянного тока), а также комбинированные источники питания. *Исключение составляют автотрансформаторы. Несмотря на то, что имеется прямая связь с первичной цепью, их рассматривают как вторичную цепь . 7 Гальваническая связь – 1) связь электрических цепей посредством электрического поля в проводящей среде [3]; 2) cвязь между различными проводящими частями через активное сопротивление [4]; Гальваническая развязка (изоляция) – мероприятие или техническое средство, применение которого направлено на исключение гальванической связи между проводящими частями. Осуществляется трансформаторами или оптоэлектронными приборами. Емкостная связь - связь электрических цепей посредством электрического поля в диэлектрике Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления. Заземлитель – одиночный проводник или совокупность металлически соединенных между собой проводников, находящихся в электрическом контакте с землей. Индуктивная связь - связь электрических цепей посредством магнитного поля. Источник (передатчик) помехи (прибор или физический процесс). - причина появления помехи Качество электрической энергии (КЭ) — степень соответствия параметров электрической энергии их установленным значениям[, характеризующим уровни электромагнитных помех, что представляет собой отклонения величины напряжения, формы синусоидальности, частоты и симметрии напряжений от установленных значений. Магнитное поле - одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости. 8 Помеха - электромагнитное воздействие, способное вызвать в устройстве нежелательный эффект (нарушение или погрешности функционирования, разрушение, старение и т. п.). Потребитель электрической энергии - электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. Приемник электрической энергии (электроприемник) - аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Приемник (поглотитель) помехи - чувствительное к помехе электрическое устройство (или его составная часть). Техническое средство (ТС) - любое электротехническое, электронное и радиоэлектронное изделие, а также любое изделие, содержащее электрические и (или) электронные составные части. Примечание - Техническое средство может быть устройством, оборудованием, системой или установкой. Связанные электрические цепи - электрические цепи, процессы в которых влияют друг на друга посредством общего магнитного поля или общего электрического поля. Сигнал - изменяющаяся электрическая величина, отображающая сообщение или иным образом предназначенная для функционирования технического средства. Электромагнитное поле (ЭМП) - вид материи, определяемый во всех точках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые «электрическое поле» и «магнитное поле», оказывающий силовое воздействие на электрически заряженные частицы, зависящее от их скорости и электрического заряда. Электрическое поле - одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не зависящей от ее скорости. 9 Определения прочих терминов даются по тексту учебного пособия по мере их упоминания в соответствующих разделах. 1.2 Суть проблемы ЭМС и примеры ее проявления Электрические устройства (ЭП и ТС) предназначены для того, чтобы при определенных условиях эксплуатации в течение срока их использования реализовать функцию, заложенную в них производителем. При этом, с одной стороны, они постоянно подвергаются электрическим и неэлектрическим воздействиям, а, с другой стороны, сами оказывают электрические и неэлектрические воздействия на окружающую среду. Таким образом, устройство электромагнитно окружающей средой, если выполняются три условия: совместимо с 1. устройство обладает достаточной стойкостью к внешнему влиянию; 2. устройство удовлетворительно функционирует при наличии внутренних помех; 3. влияние (помеха), генерируемое устройством не превышает допустимого уровня для окружающих его объектов и среды. Поэтому, чтобы электромагнитно совместить устройство с окружающей его средой существует три основных пути, которые поясним на рис.1.1., рассмотрев механизм формирования электромагнитного влияния. Источник ЭМВ Путь связи Приемник ЭМВ Рис.1.1. Механизм электромагнитного влияния 10 Как следует из рис.1.1, источник ЭМВ при наличии пути связи передает свое электромагнитное влияния приемнику. Источники и приемники ЭМВ могут иметь различные механизмы связи - физические пути передачи энергии электромагнитных процессов от источника к приемнику (более подробно это будет рассмотрено в лк.3 и 4). Электромагнитная обстановка, в которой работают электрические устройства, обусловлена наличием большого числа отдельных источников помех – источником может быть как другое техническое устройство, так и физический процесс (например, грозовая деятельность или короткое замыкание в электрической цепи). Различают внутренние - находящиеся внутри самого технического устройства ЭМВ и внешние - находящиеся снаружи от технического устройства источники электромагнитного излучения. Существуют также некоторые источники ЭМВ, чьи ЭМ выбросы не несут никакой полезной цели, к примеру - невидимое человеческому глазу электромагнитное излучение от обычной лампы дневного света. Приемник, в свою очередь, может быть чувствителен или не чувствителен к окружающей его ЭМО. Кроме того, важно понимать, что все три участника процесса ЭМВ источник ЭМВ, приемник ЭМВ и путь связи (например, электромагнитное поле) - могут быть классифицированы как преднамеренные (влияния создаются искусственно) или непреднамеренные (влияния возникают в процессе нормальной работы ЭП). Является ли влияние преднамеренным или непреднамеренным зависит от пути передачи ЭМВ, а также от типа источника или приемника. К примеру, радиопередающая станция частотой 500 КГц, на частоту которой настроен некий радиоприемник, представляют собой преднамеренные источник и приемник ЭМВ. С другой стороны, для другого радиоприемника, настроенного на частоту 600 КГц излучение упомянутой радиопередающей станции будет являться непреднамеренным ЭМВ, и оно не будет улавливаться приемником. В этом случае ЭМИ от источника–радиостанции есть, но путь связи - настройка на частоту передающей радиостанции отсутствует. 11 Рассмотренный механизм ЭМВ позволяет выделить 3 пути его предотвращения и обеспечения электромагнитной совместимости: 1. Подавление излучения на его источнике; 2. Исключение или ослабление пути связи; 3. Уменьшение восприимчивости приемника к излучению. Полностью исключить ЭМВ практически невозможно, зачастую это сопряжено со значительными, порой неоправданными материальными затратами. Поэтому для обеспечения ЭМВ чаще применима тактика по снижению ЭМВ до нормируемых пределов путем избирательного применения одного либо комплексного применения перечисленных путей.. Также существует целый ряд других, не менее важных проблем ЭМС, некоторые из которых представлены на рис.1.2 [7]. а) б) ядерный взрыв в) г) 50 кА Рис.1.2 Аспекты ЭМС: а - электростатический разряд (ЭСР); б - электромагнитный импульс; в – разряд молнии; г - защищенная передача информации и обработка данных. 12 Одна из проблем, показанной на рис.1.2 (а) - это проблема восприимчивости современных интегральных микросхем к электростатическим разрядам. К примеру, ходьба по синтетическому ковру в обуви с резиновой подошвой вызывает накопление статического заряда на корпусе, а прикосновение к клавиатуре передает накопленный ЭСР от кончиков пальцев к включенному компьютеру. Прямой перенос ЭСР в таком случае может привести к необратимому разрушению чувствительных электронных компонентов (интегрированных микросхем) или привести к сбоям в работе операционной системы. В ходе ядерных испытаний в 1940-50-х гг. было обнаружено, что полупроводниковые приборы электронных систем мониторинга были полностью выведены из строя. Причиной этого явился не сам ядерный взрыв, а интенсивная электромагнитная волна, созданная им, как показано на рис. 1.2,б. Таким образом, проблема ЭМС проявляется в виде защиты военной техники и систем передачи информации от влияния электромагнитного импульса. Речь идет о том, как повысить защищённость таких систем от подобных явлений. Грозовая деятельность, как мощный источник природного электромагнитного возмущения, также является важным аспектом ЭМС. Рассмотрению подлежат не только прямые удары молний в объекты, но и косвенное воздействие разряда молнии на электронные системы. Как показано на рис.1.2., в, молния представляет собой электрический разряд с током порядка 30-50 кА, электромагнитное поле которого может индуктировать посторонние токи и напряжения на окружающих предметах, электротехнических сооружениях, средствах связи и т.д. Еще один крайне актуальный аспект ЭМС, показанный на рис. 1.3, г– это предотвращение перехвата информации посторонними лицами. К примеру, информация, передаваемая компьютером, может быть отслежена посторонним устройством посредством контроля электромагнитного излучения. Бесспорно, необходимость сохранения коммерческой тайны и персональной информации волнует всех без исключения – от частных лиц, до банковских систем, коммерческих 13 корпораций и военных, поэтому здесь также актуальны и применимы способы обеспечения ЭМС. Отметим, что в настоящее время благодаря техническим мероприятиям практически во всех перечисленных случаях можно достичь удовлетворительной ЭМС. Для ТС, являющихся источниками ЭМВ, такими мероприятиями являются: экранирование, ограничение спектра, применение направленных антенн. Для исключения путей передачи ЭМВ применяются: относ приемника от источника ЭМВ; экранирование; фильтрация; изменение способов прокладки проводников; применение световодов. Для приемников помех также применяют их экранирование, фильтрацию поступающего сигнала, выбор оптимальной схемы и т.д. Однако, как показывает практика, по экономическим соображениям в первую очередь стремятся производить действия в отношении источников ЭМВ, а уже потом – в отношении путей связи и приемников. 1.3 Краткая история формирования ЭМС как отрасли знаний ЭМС – сравнительно молодая по меркам других отраслей знаний, но крайне динамично развивающаяся дисциплина, которая в настоящем времени имеет несколько основных направлений – ЭМС радиотехнических и электронных средств; ЭМС в электроэнергетике; ЭМС и помехоустойчивость информационных, транспортных и производственных систем и т.д. Как отрасль знаний об электромагнитных явлениях ЭМС берет начала с фундаментальных основ физики и электротехники. С электромагнетизмом как явлением человечество знакомо с момента начала своего существования на Земле, тем не менее, до сих пор можно сказать, что наши знания о нем ничтожно малы в сравнении с тем количеством вопросов, которые возникают по мере его изучения. Согласно имеющимся свидетельствам, электромагнитные явления были известны в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Древнегреческий философ Фалес Милетский (640-550 гг. до н. э.) 14 описывал свойство янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать обрывки бумаги, пушинки и другие легкие тела. Именно от греческого названия янтаря - "электрон" - явление это позднее получило наименование электризации. Однако, создав поэтические легенды о янтаре, греки не продолжали изучения его свойств. Римляне ничего не прибавили к знаниям древних греков, а в средние века было забыто и то, что знали о янтаре в древнем мире. Только в конце XVI века придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гильберт (1544 – 1603 гг.) изучил все, что было известно о свойствах янтаря древним народам, и сам провел немало опытов с янтарем и магнитами. В 1600 году он издал большой труд "О магните, магнитных телах и о самом большом магните - Земле" настоящий свод знаний того времени об электричестве и магнетизме. Гильберт впервые обнаружил, что свойства электризации присущи не только янтарю, но и алмазу, сере, смоле. Он заметил также, что некоторые тела, например металлы, камни, кость, не электризуются, и разделил все тела, встречающиеся в природе, на электризуемые и неэлектризуемые. Обратив особое внимание на первые, он производил опыты по изучению их свойств. В середине XVII века известный немецкий ученый, бургомистр города Магдебурга, изобретатель воздушного насоса Отто фон Герике (1602 – 1686 гг.) построил специальную "электрическую машину", представлявшую шар из серы величиной с детскую голову, насаженный на ось. Если при вращении шара его натирали ладонями рук, он вскоре приобретал свойство притягивать и отталкивать легкие тела. На протяжении нескольких столетий машину Герике значительно усовершенствовали англичанин Хоксби, немецкие ученые Бозе, Винклер и другие. Опыты с этой и подобными машинами привели к ряду важных открытий - в 1707 году французский физик дю Фей обнаружил различие между электричеством, получаемым от трения стеклянного шара (или круга), и электричеством, получаемым от трения круга из древесной смолы. Позднее, в 1729 году британцы Грей и Уилер обнаружили способность некоторых тел проводить электричество и впервые указали на то, что все тела можно разделить на проводники и непроводники. 15 Однако, несмотря на важность развиваемой новой отрасли знаний об электричестве, исследователи того времени изучали электричество как явление в его неподвижном состоянии или его мгновенный разряд, то есть свойства статического электричества. Об электрическом токе, то есть о непрерывном движении электричества, еще ничего не было известно. Это объясняется тем, что потребности практики и промышленности не выдвигали перед наукой требований познания электричества и изучения возможности его использования. По словам великого русского учёного Дмитрия Ивановича Менделеева, «наука начинается с тех пор, как начинают измерять», поэтому позволим себе взять за точку отчета при рассмотрении истории зарождения ЭМС в качестве самостоятельной отрасли знаний первую половину XIX века. Одним из первых глубоко исследовал свойства электрического тока в 1801 -1802 годах петербургский академик Василий Владимирович Петров (1761 – 1834 гг.). Работы этого выдающегося ученого, построившего самую крупную в мире в те годы батарею из 4200 медных и цинковых кружков, установили возможность практического использования электрического тока для нагрева проводников. Кроме того, Петров наблюдал явление электрического разряда между концами слегка разведенных углей как в воздухе, так и в других газах и вакууме, получившее название электрической дуги. Опыты с электрическим током в то время привлекали внимание многих ученых разных стран. В 1802 году итальянец Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводнику. В конце 1819 года это явление было вновь наблюдаемо датским физиком Хансом Кристианом Э́рстедом (1777-1851 гг.), который в марте 1820 года опубликовал брошюру под заглавием "Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку". В этом сочинении "электрическим конфликтом" был назван электрический ток и было описано его магнитное действие. Большое значение имели также открытие Био и Саваром законов действия тока на магнитную стрелку. Особо следует сказать о 16 деятельности замечательного французского ученого Андре Мари Ампера (1775 - 1836 гг.), положившего начало изучению динамических действий электрического тока и установившему целый ряд законов электродинамики. Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он впервые объединил два разобщенных ранее явления - электричество и магнетизм - одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы. Эта теория, встреченная современниками Ампера с большим недоверием, была весьма прогрессивной и сыграла огромную роль в правильном понимании открытых позднее явлений. Открытия Эрстеда и Ампера заинтересовали гениального английского физика Майкла Фарадея (1791-1867 гг.) и побудили его заняться всем кругом вопросов о превращении электрической и магнитной энергии в механическую. Фарадей по результатам серии своих опытов публикует в 1821 году трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма». В этой работе Фарадей показал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов и на долгие годы увлекся проблемой связи между электричеством и магнетизмом. В 1821 году он нашел еще одно решение поставленной задачи превращения электрической и магнитной энергии в механическую и продемонстрировал свой прибор, в котором он получал явление непрерывного электромагнитного вращения. В тот же день Фарадей записал в свой рабочий дневник обратную задачу: "Превратить магнетизм в электричество". Более десяти лет потребовалось, чтобы решить ее и найти способ получения электрической энергии из магнитной и механической. Лишь в конце 1831 года Фарадей сообщил об открытии им явления, названного затем электромагнитной индукцией и составляющего основу всей современной электроэнергетики. Мир электромагнитных явлений, каким его представлял и описывал Фарадей, решительно отличался от всего, что было в физике прежде до него. В своем дневнике 7 ноября 1845 года Фарадей впервые употребил термин «электромагнитное поле», который позднее перенял и ввёл в широкое употребление другой британский физик, математик и механик Джеймс Клерк Ма́ксвелл (1831 - 1879 гг.). 17 Рис.1.1. Экспериментальное исследование электромагнетизма в опытах Фарадея, ок. 1821-1832 гг. Теоретические, во многом даже философские, рассуждения Фарадея о природе и сущности электрического поля вначале нашли мало сторонников среди современников. Фарадей не владел высшей математикой (в его трудах практически нет формул) и для создания своих научных моделей использовал свою исключительную физическую интуицию [5,6]. Он отстаивал физическую реальность введённых им силовых линий; однако учёные того времени не принимали его взглядов и придерживались существовавшей на тот момент ньютоновской теории. В том же 1845 году, 21-летний британец Уильям Томсон, лорд Кельвин (1821 -1907гг.), чье имя носит абсолютная термодинамическая шкала температур, публикует ряд статей по электростатике, в которых излагает свой метод электрических изображений, впоследствии названный "методом зеркальных изображений", давший возможность просто решить многие труднейшие задачи электростатики. Этот наглядный расчетный метод расчета электрического поля и вычисления ёмкости широко используется и по сей день, а тогда, в период 18 несогласия научного общества с идеями Фарадея, он стал первой попыткой математического описания электрического поля. Лишь в 1857 году Максвелл математически изложил идеи Фарадея, составив свои скромно указав, что он всего лишь «одел в изысканные математические одежды» его теорию. Первая развернутая статья на тему электрического поля никому ещё не известного 26-летнего Максвелла была названа «О фарадеевских силовых линиях», после публикации которой, через почти 30 лет теория Фарадея была наконец экспериментально подтверждена и признана миром. Далее, в 1873 г. были опубликованы результаты многолетней упорной работы Джеймса Максвелла - «Трактат об электричестве и магнетизме» (A Treatise on Electricity and Magnetism), который содержал сведения о существовавших ранее теориях электричества, методах измерения и особенностях экспериментальной аппаратуры. Основное внимание было уделено трактовке электромагнетизма с единых, фарадеевских позиций. Приведенные в трактате уравнения Максвелла описывали электромагнитные поля, причем именно благодаря им были позднее открыты радиоволны. Да, именно так: Максвелл создал систему своих уравнений до обнаружения радиоволн. Немало физиков того времени выступили против теории Максвелла, но опыты немецкого физиак Ге́нриха Ру́дольфа Герца (1857 - 1894 гг.) доказали правоту Максвелла, а Герц вошел в историю как первооткрыватель радиоволн. Далее, в 1887-1888 гг. Герц после успешных опытов доказывает полную аналогию электромагнитных волн со световыми и в конце 1888 года публикует работу «О лучах электрической силы». Этот год считается годом открытия электромагнитных волн и экспериментального подтверждения теории Максвелла – Фарадея, а теория и модель электромагнитного поля наконец становятся общепризнанными. Поразительно, но до сих пор нет ни одного факта, ставящего под сомнение уравнения Максвелла, причем, не только в мире привычных для нас размеров и скоростей, но и в квантовой механике и в теории относительности. Это очень важно, ведь не секрет, что квантовая 19 механика и теория относительности плохо стыкуются друг с другом, и физики современности прилагают большие усилия, чтобы свести их воедино в общую теорию (теории струн, суперсимметрии, суперструн и т.д.), но пока это не очень получается. А уравнения Максвелла работают и в квантовом микромире и в теории относительности, связывая и формируя наши нынешние представления о мире. Рис. 1.2. Титульный лист и фрагменты «Трактата об электричестве и магнетизме» Д.К. Максвелла, 1873 г. Развитие математического описания электрического и магнитного полей в виде уравнений изменения напряжённостей этих полей, а также описание электрической и магнитной индукций вкупе с применением комплексных чисел для изучения электрических цепей стало возможным благодаря английскому ученому Оливеру Хевисайду (1850 - 1925 гг.). Хевисайд разработал технику применения преобразования Лапласа для решения дифференциальных уравнений, переформулировал уравнения Максвелла в терминах трехмерных векторов, и, независимо от других математиков того времени, создал векторный анализ. 20 В 1880-х годах Хевисайд составляет телеграфные уравнения (пара линейных дифференциальных уравнений, описывающих распределение напряжения и тока по времени и расстоянию в линиях электрической связи), а также приводит их частный случай - уравнения Максвелла. Эти уравнения и по сей день широко используется в расчетной практике специалистами в области ЭМС применительно к линиям передачи электрического тока всех частот, включая телеграфные, телефонные и более высокочастотные линии, а также линии электропередачи (что будет показано на примере лк.3 и 4). Электромагнитная совместимость как отдельная, самостоятельная отрасль знаний наконец получила полный спектр составляющих – теория, ее экспериментальное подтверждение и четкое математическое описание, что позволило ей на стыке XIX и XX веков интенсивно развиваться вместе с растущими энергетическими потребностями общества. В первое десятилетие XX века ЭМС имеет больше уклон в область радиопередачи, чем в область электропередачи, что объяснялось более интенсивным развитием радио на этом временном отрезке и его практическим использованием в военных целях в период Первой мировой войны. В это время ЭМС развивалась в направлении обеспечения совместной работы первых радиоустройств, что решалось в основном путем совершенствования схемных и конструктивных решений, планированием и распределением радиочастот, используемых отдельными радиосредствами. Многие современные исследователи считают первой печатной работой в области именно совместимости электромагнитных устройств записи известного русского инженера, изобретателя радио, Александра Степановича Попова (1859-1906 гг.). Так, по результатам испытаний беспроволочной связи во время полевых учений связистов еще в 1900 году он писал: "Если в районе досягаемости станции работает другая пара станций, то одновременная работа невозможна, и встает вопрос о дальнейшей разработке электрического "камертона" (здесь говорится о станции с возможностью настройки), при которой можно принимать сигналы только нужной станции. Крайне желательно изобретение 21 прибора, указывающего, откуда идет к станции волна. Для каждой станции необходима специальная повозка, позволяющая работать, не снимая станции с нее и поднимая мачту на самой повозке, наподобие пожарной лестницы". Внешний вид радиоприемного устройства А.С. Попова приведен на рис.1.3. Рис.1.3. Радиоприемная установка А.С.Попова, 1895 г. Примерно в тот же период в США, в 1904 году Теодор Рузвельт подписал правительственное распоряжение о расширении прав Министерства торговли с целью урегулирования частотного диапазона всех частных радиостанции и радиопередатчиков военно-морского флота. В соответствии с этим документом определенным типам гражданских радиопередатчиков были назначены частоты для передачи информации, а также им было позволено работать в специально отведённые часы для того, чтобы уменьшить вероятность электромагнитных помех при передаче военных данных. Далее, в 1906 на 1-й Международной административной конференции в Берлине с участием представителей 29 стран были 22 приняты регламент радиосвязи и международная конвенция, вступившая в силу с 1 июля 1908. В регламенте было зафиксировано распределение радиочастот между разными службами радиосвязи стран-участниц, что можно считать первым международным соглашением в области ЭМС, затронувшем крупнейшие страны мира [6]. В этот же период времени, в 1895 году одновременно с изучением радиволн А.С. Попов во время своих опытов обнаружил, что его радиоприёмник реагирует также и на грозовые разряды. Поэтому в июле 1895 года он построил специальный прибор, записывающий на движущуюся бумажную ленту сигналы, вызванные грозовым электромагнитным излучением. Этот прибор, названный впоследствии грозоотметчиком, в 1895-1896 годах использовался им для изучения характера атмосферных помех, а затем был передан метеостанции Лесного института в Петербурге, где он служил для регистрации разрядов молний и по сей день хранится в Центральном музее связи Санкт-Петербурга [10]. Внешний вид грозоотметчика попова приведен на рис.1.4. Рис.1.4. Внешний вид грозоотметчика А. С. Попова, 1985 г. 0Изобретение грозоотметчика позволило численно фиксировать и изучать характеристики природных источников электромагнитных возмущений, что впоследствии развилось до создания методов 23 моделирования, деятельностью. прогноза и управления человеком грозовой В период 1920-1940 гг. идет наращивание промышленной и военной мощи СССР, стран Европы и Америки, что сопровождается строительством крупных электростанций, ЛЭП, расширением применения электричества при механизации труда и быта человека, а в передовых странах мира растет электровооруженность труда и потребление электрической энергии на душу населения. Во время Второй мировой войны, расширяется использование электронных устройств: радио, навигационных устройства, что вызывает рост помех между радиостанциями и навигационными устройствами на самолетах и военных судах. В тот период такие проблемы, как правило, легко исправлялись путем переназначения передающих частот в спектре или отдаления кабелей связи от источников выбросов помех [9,10]. Поскольку плотность электроники (в первую очередь сама вакуумная трубка электроники) была значительно меньше, чем в наши дни, возникающие проблемы ЭМС таких устройств также достаточно легко решались. Цифровые компьютеры использовали вакуумные трубки в качестве переключающих элементов, что по сегодняшним меркам происходило довольно медленно и требовало большого расхода энергии и значительного пространства для его установки. Так, в 1951 г. первым коммерческим компьютером, доступным для продажи, стала производимая в США система UNIVAC I (акроним от UNIVersal Automatic Computer – универсальный автоматический компьютер). Система имела массу 13 тонн, функционировала на тактовой частоте 2,25 МГц и выполняла 1905 инструкций в секунду. Приобрести UNIVAC I можно было за 1,5 млн. долларов. Всего было выпущено 46 таких машин [6]. Еще одна модель того же года выпуска, WITCH, также известный как The Harwell Dekatron Computer, приведенный на рис.1.6., был по современным меркам довольно медлителен – операция умножения занимала 5-10 с. Однако его низкая производительность компенсировалась возможностью автоматической работы в течение 24 длительного промежутка вмешательства. времени без какого-либо постороннего Рис. 1.6 Компьютер WITCH , США, 1951г. Иначе говоря, можно было загрузить данные и позволить компьютеру WITCH самостоятельно решать задачу. Оставить компьютер без обслуживающего персонала на 10 дней в новогодние праздники было в порядке вещей [6]. В период 40-50-е годов XX века после окончания Второй мировой войны перед энергетикой стояла задача быстрейшего восстановления поврежденной войной промышленности и налаживания быта людей посредством наращивания энергетической мощности. Задача решалась путем создания линий высокого напряжения, создания мощных электротехнических устройств (генераторов, трансформаторов, двигателей), что на этапе проектирования требовало дать оценку последствий соседства этих “гигантов” электроэнергетики не только с менее мощными устройствами, но и с биологическими объектами. В 25 СССР в 1950-х годах появляется приказ об индустриальных радиопомехах, что подчеркивает особое внимание к проблемам обеспечения ЭМС. Вместе с тем, используемые во благо технического прогресса электромагнитные явления и создаваемые руками человека различные электроприемники очень скоро известили о своей опасности и потребовали серьезного к себе отношения. Так, еще в 1928 г. американским физиком Артуром Комптоном было предсказано возникновение электромагнитного импульса как поражающего фактора ядерного взрыва [11]. Об эффекте Комптона пришлось вспомнить после испытательного взрыва первой водородной бомбы в 1958 г. над Тихим океаном, когда возникли осложнения на расстоянии более 1500 км от места взрыва: погасли уличные фонари на Гавайях, было зафиксировано отключение электричества, выход из строя электроники и телефонной связи и ошибочное срабатывание сигнализации. Полностью были нарушены системы радионавигации в Австралии и радиосвязь во многих других регионах, находящихся на удалении более 1500 км от эпицентра взрыва. Помимо этого, три спутника, находящиеся на орбите, были сразу выведены из строя электромагнитным импульсом. Появившиеся в результате взрыва заряженные частицы, были захвачены магнитосферой Земли, в результате чего их концентрация в радиационном поясе Земли увеличилась на 2 - 3 порядка. Фактически, в магнитосфере Земли временно возник обширный и мощный радиационный пояс. Воздействие этого пояса привело к очень быстрой деградации солнечных батарей и электроники еще у семи спутников, в том числе и у первого коммерческого телекоммуникационного спутника Tellstar 1. В общей сложности взрыв вывел из строя треть космических аппаратов, находившихся на низких орбитах в момент взрыва. Наличие этого пояса пришлось учитывать при планировании полетов пилотируемых космических кораблей “Восток-3” и “Восток-4” в августе 1962 года и “Меркурий-8” в октябре того же года. Последствия загрязнения магнитосферы были заметны в течение нескольких лет. 26 Случись подобные испытания сейчас, и на более низкой высоте – по расчетам специалистов этого привело бы к выходу из строя 90% современной низкоорбитальной спутниковой группировки и невозможности на некоторое время осуществления пилотируемых полетов в космос [11]. Далее, усугубление проблемы ЭМВ произошло с изобретениями электронных компонентов более высокой плотности, таких как биполярный транзистор в 1950-х годах, интегрированная микросхема в 1960-х годах, и микропроцессорный чип в 1970-х годах [6]. В этот период с введением цифровой обработки сигналов и вычислений значительно обостряется проблема ЭМС при работе вычислительной техники. В 1970-е годы интегральная микросхема позволяет создать компьютер, который потреблял намного меньше энергии и требуется значительно меньше физического пространства. К концу 1970-х годов в мире усиливается тенденция по переходу с аналогового сигнала на цифровой. Подавляющее большинство электронных устройств выполняется в цифровом виде из-за увеличения скорости переключения и миниатюризации микросхем. Однако, этот процесс сопровождается увеличением плотности шума источников ЭМВ, разнообразием спектрального состава (в т. ч. переключениями формы волны), что приводит к росту проблем ЭМС. Резко возросшая потребность в передаче большого объема цифровой информации вызвала рост частотного диапазона, что вновь потребовало значительных усилий по планированию и разграничению используемого частотного спектра. Необходимо отметить, что одновременно, в 1950—70-х гг. также происходили коренные изменения в структуре мирового энергобаланса как за счёт вытеснения твёрдого топлива жидким и газообразным, так и за счёт новых источников энергии, в том числе атомной. После признания эквивалентности массы и энергии в 1952 г. Альберт Эйнштейн предложил «отказаться от понятия вещества и построить чистую физику поля». Так, на стыке физики, электроэнергетики и электроники перед ЭМС как отраслью знаний ставится задача прогноза совместимости новых, еще не существующих электротехнических 27 устройств и систем, что дало мощный толчок в развитии методов математического моделирования. Основным инструментом ЭМС остается физико-математический аппарат теоретической электротехники – в частности классическая теория электромагнитного поля, основные положения которой были сформулированы задолго до промышленного применения самих электроэнергетических устройств и систем. В 1950-60-х гг. также началось постепенное развитие сразу двух направлений электромагнитной совместимости, ставших впоследствии ее полноправными разделами – медицинские (гигиенические) аспекты вопросов жизнедеятельности человека в электромагнитных полях и нормативно-правовое регулирование и обеспечение ЭМС (разработка ГОСТов, различных законов, санитарных норм и правил и т.п.). Широкое изучение влияния электрических и магнитных полей промышленных частот на биологические объекты и здоровье человека начинается в ряде стран мира в 1960‑х годах. В ходе исследований разрабатываются нормативы безопасного расстояния от ЛЭП до жилых домов, зданий и дорог, определяются нормы допустимых уровней электромагнитных влияний с учетом длительности пребывания человека в этих полях. Результатом почти 10-летней работы большого коллектива советских ученых, в составе которого находились медики, математики, физики и энергетики, стала разработка к 1970‑м годам санитарных норм и правил, которые регламентировали ширину санитарно-защитных зон при строительстве ЛЭП и других объектов электроэнергетики, а также нормировали допустимую безопасную длительность человека в ЭМП. Вместе с тем, исследования советских ученых легли в основу подавляющего большинства государственных стандартов европейских стран [9,10]. Однако, исследования биологического действия ЭМП промышленной частоты, выполненные в СССР в 1960-70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей ЭМП, поскольку в то время при работе мощных ЛЭП экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных 28 уровнях ее генерации не было обнаружено. В 1970-х годах для населения СССР по электрической составляющей (компоненте) ЭМП промышленной частоты были введены самые жесткие нормативы в мире, которые и по настоящее время остаются таковыми. В следующее десятилетие наряду с появлением в жизни человека компьютерной техники в 1990‑х годах в США, Швеции и Дании были проведены масштабные эпидемиологические исследования, в ходе которых было установлено, что ранее недооцененное воздействие магнитных полей промышленных частот и высокочастотного диапазона требует пересмотра и ужесточения норм по магнитной компоненте ЭМП. В тот период, несмотря на некоторую противоречивость результатов исследований о влиянии электромагнитных волн промышленной частоты 50 и 60 Гц на здоровье человека, врачи ввели новый термин «синдром электромагнитной гиперчувствительности» людей, проживающих вблизи объектов электроэнергетики. Отметим, что если в 1985–1990 гг. ЭМС трактовали, в первую очередь, как способность оборудования или системы удовлетворительно функционировать, не создавая помех, то с этого момента ЭМС рассматривается уже не столько как совместимость устройств друг с другом, сколько с окружающей электромагнитной средой, насыщенность которой многократно выросла за прошедшие десятилетия. В 1990-е годы, Европейский союз принял правила ЭМС, которые ограничивают непреднамеренные выбросы от приборов, медицинского оборудования и широкого спектра электронных устройств. Кроме того, Европейский Союз установил требования к электромагнитной неприкосновенности этих устройств и определенных процедур для проверки чувствительности электронных систем к излучаемым ЭМП. Воздействие этих правил было поистине подавляющим, потому что в первый раз инженеры, менеджеры и президенты корпораций – производителей электроники и техники болезненно осознали, что значит иметь проблемы с сертификацией и обеспечением ЭМС. И действительно, рынок компьютеров развивался с невообразимой быстротой, однако многие из последних, самых современных новинок 29 компьютерных технологий вынуждены были сдерживать темпы роста только потому, что они не отвечали высоким требованиям ЭМС. Эти правила сделали ЭMC критическим аспектом в коммерческой реализации электронных устройств и технических средств – ведь если ТС не соответствует правилам ЭМС для конкретной страны, то такое ТС не может использоваться и продаваться в этой стране. Никакие аргументы о важности и необходимости ТС, а также желание и готовность клиента приобрести его не играют роли, если продукт не соответствует нормам ЭМС. В связи с этим, крупные компании начинают формировать в своем составе отделы контроля и оценки ЭМС, проводить курсы по обучению инженерно-технического персонала. Возникла и сформировалась целая индустрия, связанная с поставкой разнообразных защитных материалов, ферритов и фильтров для компьютерных компаний. Начинается обучение основам ЭМС в виде коротких курсов, а затем и в виде полноценных дисциплин в высших учебных заведениях. Различные независимые испытательные лаборатории, журналы и консультанты по этой проблематике начинают появляться по всему миру. Международное внимание наконец полностью сконцентрировалось на проблемах ЭМС. Значительный прогресс был достигнут в направлении разработки комплексных процедур испытаний и введении межгосударственных стандартов. В настоящее время введение новых стандартов в области ЭМС в качестве норм в Российской Федерации и на международном уровне стало основной задачей созданного российского технического комитета по стандартизации. За 20 лет работы этого комитета было подготовлено свыше 200 гармонизированных национальных и межгосударственных стандартов [9]. На рубеже XXI века электромагнитная среда многократно усложняется: повышается интенсивность электромагнитных полей, расширяется частотный диапазон, увеличивая спектр опасностей, вызванных функционирующими системами и оборудованием, в повседневную жизнь человека входят электроприборы, которые несмотря на малый объем потребления мощности, “проводят” с 30 человеком большую часть его жизни – сотовые телефоны, ноутбуки, планшеты и т.п. Традиционные информационные технологии, которые на определённом этапе развития были не восприимчивы к электромагнитным волнам, при усложнении электромагнитной обстановки и увеличении уровня возмущений, стали к ним чувствительны. В 1995 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) официально вводит термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" и включает эту проблему в перечень приоритетных для человечества [15]. В ответ на растущую общественную обеспокоенность в связи с возможными неблагоприятными последствиями для здоровья человека от ЭМ воздействия все увеличивающегося количества разнообразных источников ЭМП, в 1996 г. ВОЗ приступает к реализации крупного мультидисциплинарного проекта по изучению электромагнитных полей. Проект позволяет обобщить все современные научные знания и свести воедино ресурсы ведущих международных и национальных организаций и научных учреждений. Благодаря такому подходу и мировому вниманию к проблеме биологических последствий ЭМВ, за последние 30 лет в мире опубликовано более 25 тысяч статей по проблемам биологических эффектов и медицинского применения неионизирующего излучения – излучения на частотах от 0 до 300 ГГц. На сегодняшний день научные знания в этой области знаний уже гораздо шире, чем знания в отношении большинства химических веществ [14]. Важным и знаковым событием в 2002 году явилось включение в перечень канцерогенных факторов по данным ВОЗ (Сlassification of cancer causing agents) группы 2B магнитных полей крайне низкой частоты, а в 2013 году в эту же группу – электромагнитных полей радиочастотного диапазона [15]. Элементы (агенты), входящие в группу 2В классифицируется как возможно/вероятные канцерогенные для человека (рossibly carcinogenic to humans). Всего по состоянию на 2016 год в эту группу входят 289 агентов, среди которых фенобарбиталы, гексахлоран, метронидазол и пр. В отношении веществ, перечисленных в этой группе, есть ограниченные доказательства их канцерогенности для животных. Однако, гораздо важнее сам факт признания ВОЗ опасности электромагнитных полей свернизких и радиочастот для 31 человека и животных, поскольку он свидетельствует недооценивать человечеству эту опасность уже нельзя. о том, что Отметим также, что помимо всего прочего, предметом возрастающей обеспокоенности мирового сообщества является и такое явление, как электромагнитный терроризм в качестве мощного средства деструктивного воздействия на инфраструктуры современного мира. Ещё 15-20 лет назад эти проблемы волновали лишь узкий круг специалистов, но сейчас, в условиях глобализации и тотальной информатизации реальных систем угроза преднамеренного ЭМВ на электроэнергетические и информационные системы по своим последствиям может быть сопоставима с террористической атакой [11]. Таким образом, от уровня электромагнитной защищенности государства, степени готовность к отражению электромагнитных атак зависит стойкость и неуязвимость глобальных инфраструктурных систем и сохранение жизнеспособности управления системами жизнеобеспечения и стабильности государства. В заключении главы отметим, что основные трудности освоения ЭМС как учебной дисциплины обусловлены ее комплексным характером, так как при рассмотрении вопросов электромагнитного влияния охватывается широкий круг объектов и явлений, что требует опоры на внушительный объем знаний – от известных законов физики и электротехники, свойств и характеристик электроустановок до понимания особенностей и режимной специфики их работы. Поэтому студентам электроэнергетических, электротехнических и радиотехнических специальностей, прослушавших курсы «Теоретические основы электротехники», «Электроэнергетические машины», «Техника высоких напряжений", «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение» предстоит в полной мере использовать полученные ранее знания для овладения новыми понятиями ЭМС. Резюме. Человечество знало о электромагнитных явлениях с начала своего существования, однако в качестве самостоятельной отрасли знаний ЭМС начала формироваться в первой половине XIX века. В настоящее время ЭМС представляет собой самостоятельную 32 дисциплину со сложившейся терминологией и нормативно-правовой базой. Цель ЭМС - обеспечение нормальной работы совместно функционирующих технических средств с учетом окружающей среды. Механизм электромагнитного влияния содержит источник ЭМВ, путь связи и приемник ЭМВ. Основными направлениями предотвращения ЭМВ и обеспечения ЭМС являются: подавление излучения на его источнике; исключение или ослабление пути ЭМ связи; уменьшение восприимчивости приемника к излучению. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Расшифруйте сокращение “МЭК”. 2. В чем отличие кондуктивной ЭМП от излучаемой ЭМП? 3. Кто и когда изобрел грозоотметчик? 4. Какие ученые заложили основу математического описания электромагнитных полей? 5. К какой группе канцерогенных агентов по классификации ВОЗ относится электромагнитное поле радиочастотного диапазона? Насколько велика его канцерогенная опасность для человека? Рекомендуемая литература: [3, 5-12, 13,15]. 33 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ГОСТ Р 50397-2011 (МЭК 60050-161:1990) “Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. IEC 60050-161:1990 "International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 161: Electromagnetic compatibility (MOD)”.Утв. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 08.12. 2011 № 756 - ст. [Текст]. / М.: Стандартинформ, 2013. – 62 с. 2. Росстандарт. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Электронный – ресурс http://www.gost.ru/wps/portal/ 3. ГОСТ Р 52002-2003 "Электротехника . Термины и определения основных понятий". утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N 3-ст. [Текст]./ М. Госстандарт России:, 2003. – 31 с. 4. Правила устройства электроустановок. Издание 7-е [Текст] : утв. Минэнерго Российской Федерации 08.07.2002: [Текст]. / М.: СПб ДЕАН, 2009. – 701 с. 5. Википедия. Электронный – ресурс https://en.wikipedia.org/ 6. Компьютеры-гиганты: вычислительные машины ушедшей эпохи Электронный – ресурс http://www.3dnews.ru/584286 7. Paul, Clayton R. Introduction to electromagnetic compatibility / Clayton R. Paul.--2nd ed. , USA, 102 p. – 2006. 8. Электронный – ресурс https://archive.org 9. Электронный – ресурс http://dl2kq.de/ant/3-74.htm 10. Тележный, Б. Г. Проблеме электромагнитной совместимости - 100 лет / М. “Электросвязь" № 5, 2000 г., С. 38. 11. Радиоцентр. Электронный – ресурс http://www.radio-center.ru 12. Центральный музей связи имени А.С. Попова. Электронный – ресурс http://www.rustelecom-museum.ru 13. Тихонов М.Н., Богословский М.М. Электромагнитный терроризм новая угроза в информационно-энергетической среде Электронный – ресурс http://proatom.ru/modules.php 14. Газета “Энергетика и промышленность России” Электронный – ресурс http://www.eprussia.ru/epr/74/5072.htm 15. СанПиН 2971-84. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. Электронный – ресурс http://www.internetlaw.ru/stroyka/doc/2835/ 34 16. Аполлонский, С.М. Безопасность жизнедеятельности человека в электромагнитных полях Учебное пособие [Текст] / С.М. Аполлонский, Т.В. Каляда, Б.Е. Синдаловский / СПб.: Политехника, 2006. - 263 с. – ил. 17. Всемирная организация здравоохранения Электронный – ресурс http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/latest_classif.php 18. Володина, Н.А., Карякин, Р.Н. и др. Основы электромагнитной совместимости: Учебник для вузов [Текст] / под ред. докт. тех. наук, проф. Р.Н. Карякина / Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: ОАО «Алтайский полиграфический комбинат», 2007 – 496 с. 19. Бессонов, В.А. Электромагнитная совместимость: Учебное пособие [Текст] / В.А. Бессонов / Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. –80 с. 20. Информационно-измерительные технологии. Электронный – ресурс http://www.vxi.ru/praktikum/elektricheskoe-pole-zemli/ 21. Прогноз магнитных бурь и солнечной активности. Электронный – ресурс http://www.tesis.lebedev.ru/forecast_activity.html 22. Альфа-ЭМС Электронный – ресурс http://alfa-ems.ru/ 23. Ощепков, В.А. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. Ч. 1.: Учеб. пособие [Текст] / В.А. Ощепков, В.Н. Горюнов / Изд-во ОмГТУ – Омск, 2005. - 40 с. 24. Закарюкин, В.П. Электромагнитная совместимость устройств электрифицированных железных дорог : методическое пособие [Текст] / В.П. Закарюкин / ИрГУПС – Иркутск, 2003. – 40 с. 25. Бадер, М.П. Электромагнитная совместимость: Учебник для вузов железнодорожного транспорта [Текст] / М.П. Бадер. – М.: УМК МПС, 2002. – 638 с. 26. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. – 8-е изд., перераб. и доп. [Текст] / Л.А. Бессонов – М.: Высш. шк., 1986. – 263 с.: ил. 27. Электрокомплект сервис. Комплексные поставки кабельнопроводниковой и электротехнической продукции. Электронный – ресурс https://e-kc.ru/cena/provod-as-50-8 28. Энергоконтракт. Защита от электромагнитных полей и наведенного напряжения. Электронный – ресурс http://www.energocontract.ru/catalog/1117/model/2538/ 29. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных ж.д. переменного тока. – М.: Транспорт, 1989 – 134с. 30. ОАО МСТАТОР. Магнитомягкие материалы и электромагнитные компоненты Электронный – ресурс http://mstator.ru/ 35 31. Охрана труда и БЖД. Электронный – ресурс http://ohranabgd.narod.ru/jdtrans/jdtrans_ 32. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1191- 03. Электромагнитные поля в производственных условиях: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. [Текст] / М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. – 38 с. 33. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях: гигиенический норматив ГН 2.1.8/2.2.4.226207. [Текст] / М.: Роспотребнадзор, 2008; 7 с. 34. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. Санитарноэпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. [Текст] / М.: ФЦ ГСЭН Минздрава России, 2003; 33 с. 35. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты № 2971-84. М.: МЗ СССР, 1984 - 8 c. 36