Электромагнитный импульс способ защиты

Как защитить автомобильную и прочую электрику от ЭМИ

Электромагнитный импульс возникает после ядерного взрыва или мощной солнечной вспышки и представляет собой мощное кратковременное электромагнитное поле с длинами волн от 1 до 1000м и более, возникающее в момент взрыва, которое наводит сильные электрические напряжения и токи в проводниках различной протяженности в воздухе, земле, на технике и других объектах (металлические опоры, антенны, провода линий связи и электропередач, трубопроводы и т. п.) .

При взаимодействии мгновенного и захватного гамма-излучений с атомами и молекулами среды последним сообщаются импульсы энергии. Основная часть энергии расходуется на сообщение поступательного движения электронам — и ионам, образовавшимся в результате ионизации. Первичные (быстрые) электроны движутся в радиальном направлении от центра взрыва и образуют радиальные электрические токи и поля, быстро нарастающие по времени. Обладая большой энергией, первичные электроны производят дальнейшую ионизацию, которая также приводит к образованию полей и токов. Возникающие кратковременные электрические и магнитные поля и представляют собой электромагнитный импульс (ЭМИ).

Приемники энергии ЭМИ — проводящие электрический ток тела: все воздушные и подземные линии связи, линии управления, сигнализации, электропередачи, металлические мачты и опоры, воздушные и подземные антенные устройства, наземные и подземные трубопроводы, металлические крыши и другие конструкции, изготовленные из металла. В момент взрыва в них На доли секунды возникает импульс электрического тока и появляется разность потенциала относительно земли.

Под действием этих напряжений может происходить: пробой изоляции кабелей, повреждение входных элементов аппаратуры, подключенной к антеннам, воздушным и подземным линиям (пробой трансформаторов связи, выход из строя разрядников, предохранителей, порча полупроводниковых приборов и т. д.), а также выгорание плавких вставок, включенных в линии для защиты аппаратуры. Высокие электрические потенциалы относительно земли, возникающие на экранах, жилах кабелей, антенно-фидерных линиях и проводных линиях связи могут представлять опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру.

Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры необорудованной специальной защитой, даже если она находится в особо прочных сооружениях, способных выдерживать большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва. ЭМИ для такой аппаратуры является главным поражающим фактором. Линии электропередач и их оборудование, рассчитанные на напряжение десятков — сотен киловольт, являются устойчивыми к воздействию лектромагнитного
импульса. Необходимо также учитывать одновременность воздействия импульса мгновенного гамма-излучения и ЭМИ: под действием первого — увеличивается проводимость материалов, а под действием второго — наводятся дополнительные электрические токи. Кроме того, следует учитывать их одновременное воздействие на все системы, находящиеся в районе взрыва.

На кабельных и воздушных линиях, попавших в зону мощных импульсов электромагнитного излучения, возникают (наводятся) высокие электрические напряжения. Наведенное напряжение может вызывать повреждения входных цепей аппаратуры на довольно удаленных участках этих линий.

В зависимости от характера воздействия ЭМИ на линии связи и подключенную к ним аппаратуру могут быть рекомендованы следующие способы защиты: применение двухпроводных симметричных линий связи, хорошо изолированных между собой и от земли; исключение применения однопроводных наружных линий связи; экранирование подземных кабелей медной, алюминиевой, свинцовой оболочкой; электромагнитное экранирование блоков (решетка фарадея, мет. корпус) и узлов аппаратуры; использование различного рода защитных входных устройств (АЗУ) и грозозащитных средств.

1. Экраны и защитные устройства.

Металлические экраны отражают электромагнитные волны и гасят высокочастотную энергию. Через систему заземления ток, наведенный ЭМИ, стекает в землю, не причиняя вреда электронной аппаратуре, находящейся внутри металлических шкафов или коробов.

2. Защита кабелей.

Соединительные кабели для защиты прокладывают в земляных траншеях под цементным или бетонированным полом зданий либо заключают в стальные короба, которые заземляют. Можно размещать кабеля и на поверхности поля, закрыв их заземленными швеллерами.

Надежность повышается, если кабель разветвляется и подводится к нескольким шкафам с разделительными трансформаторами. В этом случае изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов относительно земли. Также целесообразно применять фильтры от высокочастотных помех.

3. Защитные разрядники и плавкие предохранители.

Вылетит любой прибор на полупроводниках, а так же катушки зажигания если они в цепи, помочь могут размыкатели, отключать массу. Основные функции защитного разрядника — разомкнуть линию или отвести энергию для предотвращения повреждения в защищаемом оборудовании. Устанавливается на входы и выходы аппаратуры.

Для защиты аппаратуры могут быть рекомендованы плавкие предохранители и защитные входные приспособления, которые представляют собой различные релейные или электронные устройства, реагирующие на превышение тока или напряжения в цепи.

4. Грозозащитные устройства.

Обеспечивают «стекание» большого разряда в землю без повреждения изоляционных элементов линий.

5. Использование симметричных двухпроводных линий.

6. Защита периферийных устройств.

Указанные способы и средства защиты должны внедряться во все виды электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры с учетом характера поражающего действия электромагнитных излучений для обеспечения надежности работы предприятий в условиях ЧС мирного и военного времени.

Источник

Защита электроники от электромагнитного импульса

Мощный электромагнитный импульс (ЭМИ) появляется вследствие всплеска энергии, которая излучается или проводится таким источником как солнце или взрывное устройство. Если в вашем арсенале выживальщика присутствуют электротехнические или электронные устройства, необходимо предусмотреть их защиту от ЭМИ, чтобы они смогли продолжать работать после начала боевых действий, природной или техногенной катастрофы.

Что такое электромагнитный импульс

Всякий раз, когда электрический ток проходит через провода, он производит электрическое и магнитное поля, которые исходят перпендикулярно движению тока. Размер этих полей пропорционален силе тока. Длина провода напрямую влияет на силу тока индуцированного электромагнитного импульса. Кроме того, даже обычное включение питания производит короткий всплеск электрической и магнитной энергии.

При этом всплеск настолько мал, что едва заметен. Например, коммутационные действия в электрической схеме, двигателях и системах зажигания для газовых двигателей так же производят к небольшим ЭМИ импульсам, которые могут вызвать помехи на соседнем радио или телевидении. Для их поглощения используются фильтры, удаляющие незначительные всплески энергии и помехи от них.

Большой выброс энергии производится, когда некий заряд электричества быстро разряжается. Данный электростатический разряд (ESD) может шокировать человека или вызвать опасные искры вокруг паров топлива. Так же многие помнят, что в детстве мы бы протирали ноги об ковер, а затем касались друзей, создавая разряд ESD. Это тоже одна из форм ESD.

Чем сильнее энергия импульса, тем больше он может повредить здания и воздействовать людей. Например, молния является мощной формой ЭМИ. Электростатический разряд от молнии может быть очень опасным и стать причиной катастрофы. К счастью, большинство молнии замкнуто на землю, где электрический заряд поглощается. Громоотвод изобрел Бенджамин Франклин, благодаря чему сегодня сохраняются многие здания и сооружения.

Такие события, как ядерные взрывы, высотные неядерные взрывы и солнечные бури могут создать мощный ЭМИ, который наносит ущерб электрическому и электронному оборудованию, расположенному недалеко от источника события. Все это угрожает электросетям и функционированию большинства электрических и электронных устройств в нашей жизни.

Поражающие факторы электромагнитного импульса

Опасность ЭМИ заключается в том, что он поражает системы жизнеобеспечения и транспорта. Поэтому, например, при мощном воздействии электромагнитного импульса современная незащищенная автотехника выходит из строя. Особенно это касается автомобилей, произведенных после 1980 года. Поэтому в случае техногенной катастрофы, начала боевых действий или всплеска солнечной активности оптимально использовать автомашины старого образца.

Кроме того, электромагнитный импульс поражает:

• Компьютеры.
• Дисплеи.
• Принтеры.
• Маршрутизаторы.
• Трансформаторы.
• Генераторы.
• Источники питания.
• Стационарные телефоны.
• Любые электронные схемы.
• Телевизоры.
• Радио, DVD плееры.
• Игровые устройства.
• Медиа центры
• Усилители.
• Системы связи (передатчики, приемники)
• Кабели (передачи данных, телефонные, коаксиальные, USB и т.д.)
• Провода (особенно большой длины).
• Антенны (внешние и внутренние).
• Электрические шнуры питания.
• Системы зажигания (авто и самолетов).
• Электрические схемы СВЧ.
• Кондиционеры.
• Аккумуляторы (все виды).
• Фонарики.
• Реле.
• Системы сигнализации.
• Контроллеры заряда.
• Преобразователи.
• Калькуляторы.
• Электроинструменты.
• Электронные запчасти.
• Зарядные устройства.
• Устройства контроля (CO2, детекторы дыма и т.д.).
• Кардиостимуляторы.
• Слуховые аппараты.
• Устройства медицинского мониторинга и т.п.

Факторы, которые определяют урон от ЭМИ

• Сила входящего электромагнитного импульса.
• Расстояние до источника импульса.
• Угол линии удара от источника к вашему положению на вращающейся Земле.
• Размер и форма объектов, которые получают и собирают ЭМИ.
• Степень изоляции приборов и устройств от вещей, которые могут собирать и передавать энергию ЭМИ.
• Защита или экранирование приборов и устройств.

Как защититься от ЭМИ: первые действия

С большой долей вероятности небольшие системы не будут затронуты ЭМИ (англ. EMP), если они изолированы от сети питания. Поэтому при поступлении предупреждения о грядущем EMP отключите все подключенные к электрической розетке приборы и устройства. Не забудьте вентиляцию и термостаты. Отключите солнечные панели и весь дом от общей сети, откройте запорные переключатели между солнечными панелями и инвертором, и между преобразователем и распределительной панелью питания. При слаженных действиях это займет несколько минут.

Общая защита от электромагнитного излучения

Предлагаемые защитные действия:

• Отключайте электронные устройства, когда они не используется.
• Отключайте электроприборы, когда они не используются.
• Не оставляйте компоненты, такие как принтеры и сканеры, в режиме ожидания.
• Используйте короткие кабели для работы.
• Установите защитную индукцию вокруг компонентов.
• Используйте компоненты с автономными батареями.
• Используйте рамочные антенны.
• Подключите все провода заземления к одной общей точке заземления.
• По возможности используйте небольшие устройства, которые менее чувствительны к ЭМИ.
• Установите MOV (металл-оксид-варистор) переходные протекторы на портативные генераторы.
• Используйте ИБП для защиты электроники от всплеска EMP.
• Используйте блокирования устройства.
• Используйте гибридную защиту (например, полосовой фильтр с последующим молниеотводом).
• Держите чувствительные приборы и устройства подальше от длинных трасс кабеля или электропроводки, антенн, растяжек, металлических башен, гофрированного металла, стальных ограждений, железнодорожных путей.
• Устанавливайте кабель под землей, в экранированных кабельных каналах.
• Постройте одну или несколько клеток Фарадея.

Следует заранее продумать защитную систему. Например, резервный генератор, вероятно, не будет поврежден солнечной бурей, но ЭМИ может повредить чувствительные электронные контроллеры, так что экранирование является целесообразным. И наоборот, такой прибор, как источник бесперебойного питания (ИБП) может быть полезным сам по себе в качестве компонента защиты. Если EMP происходит, резкий рост может уничтожить ИБП, но это, скорее всего, защитит от разрушения подключенные устройства и компоненты.

Как построить клетку Фарадея

Клетку Фарадея можно смастерить в домашних условиях из металлических емкостей и контейнеров, таких как мусорный бак или ведро, шкаф, сейф, старая микроволновка. Подойдет любой объемный предмет, который имеет непрерывную поверхность без зазоров или больших отверстий. Необходимо наличие плотно облегающей крышки.

Установите непроводящий материал (картон, дерево, бумага, листы пены или пластика) на всех внутренних сторонах клетки Фарадея, чтобы сохранить содержимое от прикосновения металла. Кроме того, можно обернуть каждый элемент в пузырчатую пленку или пластик. Все приборы, которые находятся внутри, должны быть изолированы от всего остального и особенно от металлического контейнера.

Клетка Фарадея из мусорного бака

Клетка Фарадея из металлического ящика

Что поместить в клетку Фарадея

Поместите внутрь клетки весь электронный и электротехнический арсенал, который входит в НЗ, и те компоненты, которые закуплены «впрок». Так же там необходимо расположить все, что может быть чувствительно к ЭМИ, в случае получения предупредительного сигнала. В том числе:

• Батарейки для радио.
• Портативные рации.
• Портативные телевизоры.
• Светодиодные фонарики.
• Солнечное зарядное устройство.
• Компьютер (ноутбук или планшет).
• Сотовые телефоны и смартфоны.
• Различные лампочки.
• Зарядные шнуры для мобильных телефонов, планшетов и т.п.

Как защитить важную информацию от ЭМИ

Имейте в виду, что электромагнитный импульс может нарушить инфраструктуру на длительное время, а в случае Апокалипсиса – навсегда. Поэтому стоит заранее подготовиться, и произвести резервное копирование важных файлов с помещением их на разных носителях в разные клетки Фарадея.

Вместо послесловия

Если предупреждение об ЭМИ небыло получено, но вы видите яркую вспышку с последующим отключением энергосистем, действуйте по своему усмотрению. Ведь нельзя знать заранее, насколько тяжелым и опасным будет электромагнитный импульс, дальность которого при некоторых видах взрывов достигает 1000 км. Но благодаря подготовке и предварительному планированию можно определить, насколько реально мы сможем выжить в мире после ЭМИ.

Источник