АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
In the work, a theoretical analysis of high-voltage surge (HVS) passing from a power supply network through the path "voltage limiter - low-pass filter" is carried out, with the aim to evaluate the effectiveness of the filter on reducing the amplitude of the residual HVS at the inp...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1488 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Electrodynamics |
| Download file: |
|
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870287806026219520 |
|---|---|
| author | Павловський, В.О. Гурін, В.К. Юрченко, О.М. |
| author_facet | Павловський, В.О. Гурін, В.К. Юрченко, О.М. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В.О. Павловський",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
},
{
"author": "В.К. Гурін",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
},
{
"author": "О.М. Юрченко",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
}
] |
| author_sort | Павловський, В.О. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-08-17T11:46:37Z |
| description | In the work, a theoretical analysis of high-voltage surge (HVS) passing from a power supply network through the path "voltage limiter - low-pass filter" is carried out, with the aim to evaluate the effectiveness of the filter on reducing the amplitude of the residual HVS at the input of electrical and/or radio-electronic equipment. As a low-pass filter (LPF), an L-shaped filter was chosen. Typical means of limiting the amplitude of the HVS (gas-filled arresters, varistors, and suppressors) are analyzed, and their shortcomings are shown. The justification of the equivalent scheme for theoretical analysis is given. The analysis revealed a direct relationship between the cut-off frequency of the LPF, which is determined by the nominal values of its elements, and the amplitude of the residual HVS at the mains input of the equipment, and also showed the effectiveness of inserting the LPF between the output of a typical HVS voltage limiter and the mains input of the mentioned equipment from the point of view of additional reduction of the residual HVS amplitude. References 18, figures 6. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2023.04.037 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:27:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4 37
УДК 621.391 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.04.037
АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ –
ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ
З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
В.О. Павловський*, канд. техн. наук, В.К. Гурін**, канд. техн. наук,
О.М. Юрченко***, докт. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна.
E-mail: yuon@ied.org.ua
У роботі проведено теоретичний аналіз проходження високовольтної імпульсної завади (ВІЗ) з мережі елект-
роживлення через тракт «обмежувач напруги – фільтр нижніх частот» з метою кількісної оцінки впливу
фільтра на зменшення амплітуди залишкової ВІЗ на електромережному вході електротехнічної та/або радіо-
електронної апаратури. За фільтр нижніх частот (ФНЧ) вибрано Г-подібну ланку ФНЧ типу k. Наведено
типові засоби обмеження амплітуди ВІЗ (газонаповнені розрядники, варистори, супресори) та показано їхні
недоліки. Дано обґрунтування еквівалентної схеми для проведення теоретичного аналізу. Проведений аналіз
виявив прямий зв'язок між частотою зрізу ФНЧ, яка визначається номіналами його елементів, і амплітудою
залишкової ВІЗ на електромережному вході апаратури, а також підтвердив ефективність увімкнення ФНЧ
між виходом типового обмежувача напруги ВІЗ та електромережним входом згаданої апаратури задля пода-
льшого зменшення амплітуди залишкової ВІЗ у разі необхідності. Бібл. 18, рис. 6.
Ключові слова: високовольтна імпульсна завада, розрядник, варистор, супресор.
Вступ. Стійкість електротехнічної та радіоелектронної апаратури до дії високовольтних імпу-
льсних завад ВІЗ з мережі електроживлення є важливим показником надійності та якості згаданої
апаратури. Крім того, цей показник регламентується низкою міжнародних і національних стандартів
з електромагнітної сумісності [1–4].
Складність зменшення амплітуди ВІЗ до рівня, за якого апаратура «не відчуває» їхню дію, по-
лягає в тому, що амплітуда ВІЗ може сягати 2-х кіловольт і більше, а тривалість фронтів знаходиться
в межах від десятків наносекунд до декількох мікросекунд. Тому останні десятиліття фахівці приді-
ляють цьому питанню серйозну увагу [5–13].
Так в роботах [10, 14, 15] показано, що ефективним засобом зменшення ВІЗ є двополюсники з
нелінійною вольт-амперною характеристикою (ВАХ) – варистори, супресори та газонаповнені розря-
дники; їх включають на електромережному вході апаратури. Кожному з цих засобів притаманні ті чи
інші недоліки: для газонаповнених розрядників це інерційність спрацьовування, для варисторів та
супресорів – високий залишковий рівень напруги ВІЗ (500…800 В) на виході схеми її обмеження.
Щоб додатково зменшити амплітуду ВІЗ на електромережному вході апаратури, в роботі [15]
запропоновано включати одну-дві ланки фільтра нижніх частот (ФНЧ) між обмежувачем амплітуди
ВІЗ та електромережним входом апаратури. Разом з тим таке інженерне рішення не підкріплене ана-
лізом проходження ВІЗ з мережі електроживлення через тракт «обмежувач напруги – фільтр нижніх
частот», що зменшує ефективність та універсальність використання згаданого інженерного рішення.
Мета та постановка задачі. Провести аналіз проходження ВІЗ через тракт «обмежувач на-
пруги – фільтр нижніх частот» з метою кількісної оцінки впливу ФНЧ на зменшення амплітуди за-
лишкової ВІЗ на електромережному вході апаратури.
На рис. 1 показано електричну принципову схему
досліджуваного кола.
Імпульс ВІЗ від джерела напруги uвіз(t) з внутрі-
шнім опором RiГ поступає на обмежувач напруги VR і далі
через Г-подібну ланку ФНЧ з елементами Lф, Cф на елект-
ромережний вхід апаратури (на рис. 1 цей вхід представ-
лений резистором Rн).
© Павловський В.О., Гурін В.К., Юрченко О.М., 2023
ORCID ID: *https://orcid.org/0000-0001-5768-101X; ** https://orcid.org/0000-0003-2541-216X;
*** https://orcid.org/0000-0002-2107-2308
uВІЗ (t)
U
Lф
Сф Rн
RiГ
VR
Рис.1
38 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4
Для спрощення аналізу прийнято, що ФНЧ є найпростішим фільтром типу k, причому пара-
метр ф ф/k L С [16].
Типову ВАХ обмежувача напруги показано на рис. 2.
Напруга ВІЗ являє собою імпульс з амплітудою від сотень вольт до декількох кіловольт та
фронтом і зрізом експоненційної форми. Наприклад, ВІЗ мікросекундного діапазону тривалостей [1]
має фронт τф = 1 мкс, тривалість імпульсу на половині амплітуди τімп = 50 мкс (рис. 3).
Рис. 2 Рис. 3
Напругу uобм(t), що поступає з обмежувача напруги на вхід ФНЧ, наведено на рис. 4. Вона яв-
ляє собою двополярне коливання форми, близької до прямокутної, з «хвостом» у вигляді загасаючої
синусоїди. Амплітуди позитивної та негативної півхвилі приблизно однакові та дорівнюють напрузі
обмеження. Це дає змогу спростити схему на рис. 1 і для проведення подальшого аналізу вважати, що
на вході ФНЧ увімкнене джерело напруги uобм(t) (рис. 4). Таку схему показано на рис. 5.
У цій схемі потрібно знайти напругу uвих(t) на
виході ФНЧ, якщо задана вхідна напруга uобм(t), а
також відомі елементи Lф, Cф та Rн. Рішення такої
задачі є типовим розрахунком перехідного процесу у
лінійному електричному колі, викликаного дією на-
пруги uобм(t). Тому для її вирішення потрібно скорис-
татися одним з трьох методів розрахунку – класичним
методом зі складанням інтегродиференційних рів-
нянь, операторним методом або методом розрахунку з
використанням інтеграла Дюамеля [16, 17]. Подаль-
ший аналіз показав, що для даного випадку, коли вхі-
дна напруга uобм(t) являє собою коливання складної
форми (рис. 4), найбільш зручним є третій зі згаданих
методів розрахунку [17], тобто інтеграл Дюамеля.
Згідно з основною формою запису цього інте-
грала напруга uвих(t) на виході ФНЧ (рис. 5) дорівнює
/
вих 0
( ) (0) ( ) ( ) ( )
t
u t u h t u h t d , (1)
де u(0) – стрибок напруги з нульовим фронтом на
вході ФНЧ в момент часу t = 0; h(t) – перехідна функ-
ція за напругою [17] електричного кола з елементами
Lф, Cф та Rн; u
/(τ) – перша похідна напруги uобм(t) = uобм(τ) на вході ФНЧ; h(t-τ) – перехідна функція за
напругою h(t), в якій аргумент t замінено на (t-τ).
В нашому випадку стрибка напруги u(0) на вході ФНЧ немає, тому можемо записати
/
вих 0
( ) (τ) ( τ) τ
t
u t u h t d . (2)
Напругу на вході ФНЧ (рис. 4) можна апроксимувати кусково-ламаною лінією або, іншими
словами, сукупністю лінійно зростаючих або лінійно спадних фрагментів напруги. Тоді на кожному
Н
а
пр
уг
а
, В
21
,0
21
,2
21
,4
21
,6
21
,8
22
,0
22
,2
22
,4
22
,5
- 600
- 400
- 200
0
200
400
600
Час, мс
Рис. 4
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4 39
інтервалі лінійного зростання або спаду напруги uобм(t) її залежність від часу має вигляд uобм(t) = ± Аt
+ b, де А – коефіцієнт нахилу прямої uобм(t); b– коефіцієнт зміщення цієї прямої.
Знак перед коефіцієнтом нахилу А залежить від того, зростає напруга uобм(t) в даному інтерва-
лі часу чи зменшується.
Перша похідна такої напруги дорівнює [uобм(t)]/= ± А. Підставивши цей вираз у (2), одержимо
вих 0
( ) ( τ)
t
u t A h t dt . (3)
З виразу (3) видно, що для того, щоб знайти напругу uвих(t) на виході ФНЧ, потрібно одержати
вираз для перехідної функції за напругою h(t-τ) згаданого вище електричного кола і потім проінтег-
рувати його по змінній τ в інтервалі часу (0, t).
У роботі [18] проведено аналіз реакції Г-подібної ланки ФНЧ, зображеної на рис. 5, за дії на
його вході одиночного стрибка напруги та показано, що за умови, коли
н ф ф/R k L С , (4)
перехідна функція за напругою h(t), тобто напруга на виході згаданого електричного кола у разі дії на
його вході одиночного стрибка напруги, дорівнює
3 3
3 3 32 2
1 2 π
( ) 1 cos 3 sin 3 1 sin 3
2 2 3 23 3
t t
h t e t t e t
, (5)
де 1/2
3 ф ф( )L С .
Умова (4) легко виконується і не накладає додаткових обмежень ні на Rн, ні на Lф та/або на
Cф. Тому для подальшого аналізу можемо скористатися виразом (5). Замінивши у ньому аргумент t на
(t - τ), одержимо
3 ( τ)
32
2 π
( ) 1 sin 3 τ
3 23
t
h t e t
(6)
і підставимо (6) у (3)
3
32
0
2
( ) 1 sin 3
3 23
t t
вихu t A e t d
.
Після проведення необхідних перетворень одержимо
3
32
3
1 2
( ) 1 sin 3
3 23
t
вихu t A t e t
, t ≥ 0. (7)
Якщо інтервал часу (0, t) у виразі (7) розбитий на декілька підінтервалів (0…t1, t1…t2, t2…t3
тощо), то в загальному випадку
3 ( α)
32
вих
3
1 2 π
( ) α 1 sin 3 α
3 23
t
u t A t e t
. (8)
Тут – нижня границя кожного підінтервалу часу.
Вираз (8) справедливий для кожного відрізка часу, з яких складається загальний інтервал (0, t)
напруги uобм(t) (рис. 4). Він дає можливість визначити напругу uвих(t) для будь-якого моменту часу,
що входить до заданого інтервалу, за відомим або заданим значенням параметра ФНЧ Ωз. З цього
виразу видно, що параметр ФНЧ 1/2
3 ф ф( )L С безпосередньо впливає на значення напруги uвих(t):
чим більший параметр Ωз, (тобто чим менші значення Lф і Cф), тим менша різниця між вхідною та
вихідною напругою ФНЧ, і навпаки. Якщо Ωз → ∞, то uвих(t) → uобм(t).
Для наочності на основі виразу (8) побудовано графіки напруги uвих(t) для трьох значень па-
раметра Ωз (рис. 6) та наступних параметрів ВІЗ: амплітуда Um=2 кВ, тривалість ВІЗ на половині амп-
літуди τімп = 50 мкс, час наростання напруги τф = 1 мкс. На вході ФНЧ амплітуда ВІЗ обмежена зна-
ченням приблизно 500 В.
Параметр k у ФНЧ прийнятий рівним 75 Ом, опір резистора Rн згідно з умовою (4) дорівнює
75 Ом, що відповідає установленій потужності навантаження Pн ≈ 650 ВА.
Значення параметра Ωз прийняті такими: Ωз1 ≈ 3,1 кГц, Ωз2 ≈ 1,6 кГц, Ωз3 ≈ 0,63 кГц.
З кривих на рис. 6 видно, що найбільший сплеск напруги на виході ФНЧ, зумовлений реакці-
єю ФНЧ на дію ВІЗ, приблизно пропорційний параметру Ωз: чим менший цей параметр, тим менша
40 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4
амплітуда сплеску напруги на електромережному вході апаратури. Так, якщо, наприклад, Ωз=0,63
кГц, то найбільший сплеск напруги на виході ФНЧ не перевищує 80 В; при цьому амплітуда ВІЗ до-
рівнює 2 кВ, а амплітуда напруги на вході ФНЧ сягає 550 В (рис. 4). Це свідчить про те, що уві-
мкнення навіть одної Г-подібної ланки ФНЧ між виходом обмежувача напруги та електромережним
входом апаратури значно зменшує остаточний сплеск напруги на вході згаданої апаратури.
Разом з тим необхідно зазначити, що зменшення параметра Ωз означає збільшення значень Lф і
Cф (рис. 1). Тому під час вибору цього параметра
необхідно дотримуватися розумного компромісу.
Висновок. Теоретичний аналіз процесу
проходження високовольтної імпульсної завади
з мережі електроживлення у вигляді одиночного
імпульсу напруги заданих форми, амплітуди та
тривалості, а також тривалостей його фронту і
зрізу через тракт «обмежувач напруги – фільтр
нижніх частот» дав можливість встановити кі-
лькісні співвідношення між параметрами вхід-
ного імпульсу напруги з мережі електрожив-
лення, параметрами елементів фільтра та миттє-
вими значеннями сплеску напруги на електро-
мережному вході електротехнічної або радіо-
електронної апаратури. Це, в свою чергу, дало можливість кількісно оцінити вплив фільтра на змен-
шення амплітуди залишкової завади та встановити прямий зв'язок між елементами фільтра і найбіль-
шим сплеском напруги на електромережному вході апаратури, а також об’єктивно оцінити шкідливу
дію згаданого сплеску напруги та побудувати правильну стратегію задля зменшення амплітуди зали-
шкової імпульсної завади до безпечного рівня.
Роботу виконано за бюджетною темою: «Розвиток теорії високочастотних транзистор-
них перетворювачів на основі резонансних інверторів для систем електроживлення технологічного
обладнання (Частота-3)», КПКВК 6541030.
1. Електромагнітна сумісність. Частина 4-5. Методики випробування та вимірювання. Випробуван-
ня на несприйнятливість до сплесків напруги та струму. ДСТУ EN 61000-4-5:2019. Київ: ДП УкрНДНЦ, 2020.
2. Електромагнітна сумісність. Частина 4-4. Методики випробування та вимірювання. Випробуван-
ня на несприйнятливість до електричних швидких перехідних процесів/пакетів імпульсів (EN 61000-4-4:2012,
IDT; IEC 61000-4-4:2012, IDT). ДСТУ EN 61000-4-4:2019. Київ: ДП УкрНДНЦ, 2020.
3. Electromagnetic compatibility (EMC). Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity
test. IEC/SC 77B - IEC_SC_77B. EN 61000-4-5:2014/A1:2017.
4. Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-4: Testing and measurement techniques - Electrical fast
transient/burst immunity test. IEC/SC 77B - IEC_SC_77B. EN 61000-4-4:2012.
5. Radasky W.A., Koepke G. Considerations of high power electromagnetics (HPEM) transients with re-
spect to Smart Grid. US National Committee of URSI National Radio Science Meeting (USNC-URSI NRSM). Boulder,
CO, USA, 09-12 January 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/USNC-URSI-NRSM.2013.6525041.
6. Tao Liang, Spadacini G., Grassi F., Pignari S.A. Coupling of Wideband Radiated IEMI to Wiring Har-
ness: A Statistical Analysis of the Main Influencing Parameters. IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility,
Signal Integrity and Power Integrity (EMC, SI & PI). Long Beach, CA, USA, 30 July - 03 August 2018. DOI:
https://doi.org/10.1109/EMCSI.2018.8495256.
7. Tao Liang, Yan-zhao Xie. Maximizing Radiated High-Power Electromagnetic Threat to Transmission
Line System Under the Constraints of Bounded Bandwidth and Amplitude. IEEE Transactions
on Electromagnetic Compatibility. 2021. Vol. 63. Issue 3. Pp. 840-847. DOI:
https://doi.org/10.1109/TEMC.2020.3040271.
8. Qiwei Li, Wen Cao, Jun Ding, Jinyong Fang, Jing Sun, Chenjiang Guo. Research on High-
Power Electromagnetic Effect and Protective Technology of Electronic Equipments. IEEE 9th International Symposium
on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications (MAPE). Chengdu, China,
26-29 August 2022. DOI: https://doi.org/10.1109/MAPE53743.2022.9935158.
9. Marzieh Amirkhani, Abdollah Amirkhani, Alireza Karimian. Reducing the effect of high
power electromagnetic waves on electrical equipment. International Congress on Technology, Communication and
Knowledge (ICTCK). Mashhad, Iran, 11-12 November 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/ICTCK.2015.7582721.
21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0
Час, мс
- 400
- 300
- 200
- 100
0
100
200
300
Рис.6
Н
ап
ру
га
, В
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4 41
10. Ott H.W. Electromagnetic Compatibility Engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2009. 843
р. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470508510.
11. Radasky W.A., Hoad R. Recent Developments in High Power EM (HPEM) Standards With Emphasis
on High Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) and Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). IEEE Letters on
Electromagnetic Compatibility Practice and Applications. 2020. Vol. 2. Issue 3. Pp. 62-66. DOI:
https://doi.org/10.1109/LEMCPA.2020.3009236
12. Lanzrath M., Suhrke M., Hirsch H. HPEM - Based Risk Assessment of Substations Enabled for the
Smart Grid. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2020. Vol. 62. Issue 1. Pp. 173-185. DOI:
https://doi.org/10.1109/TEMC.2019.2893937.
13. Giri D.V., Hoad R., Sabath F. Implications of high-power electromagnetic (HPEM) environments on
electronics. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2020. Vol. 9. Issue 2. Pp. 37-44. DOI:
https://doi.org/10.1109/MEMC.2020.9133238.
14. Павловський В.О., Гурін В.К., Юрченко О.М. Підвищення ефективності захисту електротехніч-
ної та радіоелектронної апаратури від високовольтних короткочасних сплесків напруги в мережі електрожив-
лення. Технічна електродинаміка. 2022. № 5. С. 34-37. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.05.034.
15. Рикетс Л.У., Бриджес Дж.Э., Майлетта Дж. Электромагнитный импульс и методы защиты. М.:
Атомиздат, 1979. 328 с.
16. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Часть I: Линейные электрические цепи.
М.-Л.: Энергия 1966, 320 с.
17. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высшая школа,
1978. 528 с.
18. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. Радио, 1964. 693 с.
ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN THE "VOLTAGE LIMITER - LOW-FREQUENCY
FILTER" CIRCUIT DURING THE INFLUENCE OF HIGH-VOLTAGE SURGE
FROM THE POWER SUPPLY NETWORK
V.O. Pavlovskyi, V.K. Gurin, O.M. Yurchenko
Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine,
pr. Peremohy, 56, Kyiv, 03057, Ukraine.
E-mail: yuon@ied.org.ua.
In the work, a theoretical analysis of high-voltage surge (HVS) passing from a power supply network through the path
"voltage limiter - low-pass filter" is carried out, with the aim to evaluate the effectiveness of the filter on reducing the
amplitude of the residual HVS at the input of electrical and/or radio-electronic equipment. As a low-pass filter (LPF),
an L-shaped filter was chosen. Typical means of limiting the amplitude of the HVS (gas-filled arresters, varistors, and
suppressors) are analyzed, and their shortcomings are shown. The justification of the equivalent scheme for theoretical
analysis is given. The analysis revealed a direct relationship between the cut-off frequency of the LPF, which is deter-
mined by the nominal values of its elements, and the amplitude of the residual HVS at the mains input of the equipment,
and also showed the effectiveness of inserting the LPF between the output of a typical HVS voltage limiter and the
mains input of the mentioned equipment from the point of view of additional reduction of the residual HVS amplitude.
References 18, figures 6.
Keywords: high-voltage surge, gas arrester, varistor, suppressor.
1. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-5: Testing and measurement techniques – Surge im-
munity test. State standard of Ukraine EN 61000-4-5:2019. Kyiv: DP UkrNDNTs, 2019. (Ukr)
2. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing and measurement techniques – Electrical
fast transient/burst immunity test. (EN 61000-4-4:2012, IDT; IEC 61000-4-4:2012, IDT). State standard of Ukraine EN
61000-4-4:2019. Kyiv: DP UkrNDNTs, 2020. (Ukr)
3. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immu-
nity test. IEC/SC 77B - IEC_SC_77B. EN 61000-4-5:2014/A1:2017.
4. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing and measurement techniques - Electrical fast
transient/burst immunity test. IEC/SC 77B - IEC_SC_77B. EN 61000-4-4:2012.
5. Radasky W.A., Koepke G. Considerations of high power electromagnetics (HPEM) transients with re-
spect to Smart Grid. US National Committee of URSI National Radio Science Meeting (USNC-URSI NRSM). Boulder,
CO, USA, 09-12 January 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/USNC-URSI-NRSM.2013.6525041.
6. Tao Liang, Spadacini G., Grassi F., Pignari S.A. Coupling of Wideband Radiated IEMI to Wiring
Harness: A Statistical Analysis of the Main Influencing Parameters. 2018 IEEE Symposium
42 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2023. № 4
on Electromagnetic Compatibility, Signal Integrity and Power Integrity (EMC, SI & PI). Long Beach, CA, USA, 30
July - 03 August 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/EMCSI.2018.8495256.
7. Tao Liang, Yan-zhao Xie. Maximizing Radiated High-Power Electromagnetic Threat to Transmission
Line System Under the Constraints of Bounded Bandwidth and Amplitude. IEEE Transactions
on Electromagnetic Compatibility. 2021. Vol. 63. Issue 3. Pp. 840-847. DOI:
https://doi.org/10.1109/TEMC.2020.3040271.
8. Qiwei Li, Wen Cao, Jun Ding, Jinyong Fang, Jing Sun, Chenjiang Guo. Research on High-
Power Electromagnetic Effect and Protective Technology of Electronic Equipments. IEEE 9th International Symposium
on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications (MAPE). Chengdu, China,
26-29 August 2022. DOI: https://doi.org/10.1109/MAPE53743.2022.9935158.
9. Marzieh Amirkhani, Abdollah Amirkhani, Alireza Karimian. Reducing the effect of high
power electromagnetic waves on electrical equipment. International Congress on Technology, Communication and
Knowledge (ICTCK). Mashhad, Iran, 11-12 November 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/ICTCK.2015.7582721.
10. Ott H.W. Electromagnetic Compatibility Engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2009.
843 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470508510.
11. Radasky W.A., Hoad R. Recent Developments in High Power EM (HPEM) Standards With Emphasis
on High Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) and Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). IEEE Letters on
Electromagnetic Compatibility Practice and Applications. 2020. Vol. 2. Issue 3. Pp. 62-66. DOI:
https://doi.org/10.1109/LEMCPA.2020.3009236.
12. Lanzrath M., Suhrke M., Hirsch H. HPEM - Based Risk Assessment of Substations Enabled for the
Smart Grid. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2020. Vol. 62. Issue 1. Pp. 173-185. DOI:
https://doi.org/10.1109/TEMC.2019.2893937.
13. Giri D.V., Hoad R., Sabath F. Implications of high-power electromagnetic (HPEM) environments on
electronics. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2020. Vol. 9. Issue 2. Pp. 37-44. DOI:
https://doi.org/10.1109/MEMC.2020.9133238.
14. Pavlovskyi V.O., Gurin V.K., Yurchenko O.M.. Increasing of electrical and radioelectronic equip-
ment's immunity against high voltage short-duration pulse disturbances in the mains. Tekhnichna Elektrodynamika.
2022. No 5. Pp. 34-37. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.05.034. (Ukr)
15. Rickets L.W., Bridges J.E., Myletta J. Electromagnetic impulse and protection methods. Moskva: At-
omizdat, 1979. 328 p. (Rus)
16. Atabekov G.I. Theoretical foundations of electrical engineering. In three parts. Part I: Linear electrical
circuits. Moskva-Leningrad: Energiia, 1966. 320 p. (Rus)
17. Bessonov L.A. Theoretical foundations of electrical engineering. Electrical circuits. Moskva: Vyss-
haia shkola, 1978. 528 p. (Rus)
18. Gonorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals. Moskva: Sov. Radio, 1964. 693 p. (Rus)
Надійшла 21.02.2023
Остаточний варіант 26.04.2023
|
| id | techned_org_ua-article-1488 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:27:47Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/90/368a1fb387c7689c22f733fbcee12890.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-14882023-08-17T11:46:37Z ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN THE "VOLTAGE LIMITER - LOW-FREQUENCY FILTER" CIRCUIT DURING THE INFLUENCE OF HIGH-VOLTAGE SURGE FROM THE POWER SUPPLY NETWORK АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ Павловський, В.О. Гурін, В.К. Юрченко, О.М. high-voltage surge gas arrester varistor suppressor високовольтна імпульсна завада розрядник варистор супресор In the work, a theoretical analysis of high-voltage surge (HVS) passing from a power supply network through the path "voltage limiter - low-pass filter" is carried out, with the aim to evaluate the effectiveness of the filter on reducing the amplitude of the residual HVS at the input of electrical and/or radio-electronic equipment. As a low-pass filter (LPF), an L-shaped filter was chosen. Typical means of limiting the amplitude of the HVS (gas-filled arresters, varistors, and suppressors) are analyzed, and their shortcomings are shown. The justification of the equivalent scheme for theoretical analysis is given. The analysis revealed a direct relationship between the cut-off frequency of the LPF, which is determined by the nominal values of its elements, and the amplitude of the residual HVS at the mains input of the equipment, and also showed the effectiveness of inserting the LPF between the output of a typical HVS voltage limiter and the mains input of the mentioned equipment from the point of view of additional reduction of the residual HVS amplitude. References 18, figures 6. У роботі проведено теоретичний аналіз проходження високовольтної імпульсної завади (ВІЗ) з мережі електроживлення через тракт «обмежувач напруги – фільтр нижніх частот» з метою кількісної оцінки впливу фільтра на зменшення амплітуди залишкової ВІЗ на електромережному вході електротехнічної та/або радіоелектронної апаратури. За фільтр нижніх частот (ФНЧ) вибрано Г-подібну ланку ФНЧ типу k. Наведено типові засоби обмеження амплітуди ВІЗ (газонаповнені розрядники, варистори, супресори) та показано їхні недоліки. Дано обґрунтування еквівалентної схеми для проведення теоретичного аналізу. Проведений аналіз виявив прямий зв'язок між частотою зрізу ФНЧ, яка визначається номіналами його елементів, і амплітудою залишкової ВІЗ на електромережному вході апаратури, а також підтвердив ефективність увімкнення ФНЧ між виходом типового обмежувача напруги ВІЗ та електромережним входом згаданої апаратури задля подальшого зменшення амплітуди залишкової ВІЗ у разі необхідності. Бібл. 18, рис. 6. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2023-06-15 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1488 10.15407/techned2023.04.037 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2023): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 037 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2023): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 037 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2023.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1488/1385 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | високовольтна імпульсна завада розрядник варистор супресор Павловський, В.О. Гурін, В.К. Юрченко, О.М. АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title | АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_alt | ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN THE "VOLTAGE LIMITER - LOW-FREQUENCY FILTER" CIRCUIT DURING THE INFLUENCE OF HIGH-VOLTAGE SURGE FROM THE POWER SUPPLY NETWORK |
| title_full | АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_fullStr | АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_full_unstemmed | АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_short | АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В КОЛІ «ОБМЕЖУВАЧ НАПРУГИ – ФІЛЬТР НИЖНІХ ЧАСТОТ» ЗА ДІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОЇ ІМПУЛЬСНОЇ ЗАВАДИ З МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_sort | аналіз електромагнітних процесів в колі «обмежувач напруги – фільтр нижніх частот» за дії високовольтної імпульсної завади з мережі електроживлення |
| topic | високовольтна імпульсна завада розрядник варистор супресор |
| topic_facet | high-voltage surge gas arrester varistor suppressor високовольтна імпульсна завада розрядник варистор супресор |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1488 |
| work_keys_str_mv | AT pavlovsʹkijvo analysisofelectromagneticprocessesinthequotvoltagelimiterlowfrequencyfilterquotcircuitduringtheinfluenceofhighvoltagesurgefromthepowersupplynetwork AT gurínvk analysisofelectromagneticprocessesinthequotvoltagelimiterlowfrequencyfilterquotcircuitduringtheinfluenceofhighvoltagesurgefromthepowersupplynetwork AT ûrčenkoom analysisofelectromagneticprocessesinthequotvoltagelimiterlowfrequencyfilterquotcircuitduringtheinfluenceofhighvoltagesurgefromthepowersupplynetwork AT pavlovsʹkijvo analízelektromagnítnihprocesívvkolíobmežuvačnaprugifílʹtrnižníhčastotzadíívisokovolʹtnoíímpulʹsnoízavadizmerežíelektroživlennâ AT gurínvk analízelektromagnítnihprocesívvkolíobmežuvačnaprugifílʹtrnižníhčastotzadíívisokovolʹtnoíímpulʹsnoízavadizmerežíelektroživlennâ AT ûrčenkoom analízelektromagnítnihprocesívvkolíobmežuvačnaprugifílʹtrnižníhčastotzadíívisokovolʹtnoíímpulʹsnoízavadizmerežíelektroživlennâ |