雷電電磁場(chǎng)理論計(jì)算與模擬技術(shù)研究

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1、!專題研究!!"#$%&&’#()*+%&%)",-雷電電磁場(chǎng)理論計(jì)算與模擬技術(shù)研究$%&’(&)*+,-.,-+/-,)*’0,01234&(*5&0),-6*5/-,)*’07’(8*9%)0*092-&+)(’5,90&)*+:*&-1石家莊軍械工程學(xué)院靜電與電磁防護(hù)研究所魏光輝孫永衛(wèi)田明宏摘要為研究雷電電磁脈沖場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備的電磁損傷機(jī)理和防護(hù)加固技術(shù)，在雷電電磁脈沖場(chǎng)理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用沖擊電壓發(fā)生器與*%$(室相結(jié)合，研制了雷電電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度可高達(dá)+,,-./0。通過(guò)改變模擬器的波

2、頭和波尾電阻，可方便地改變電磁脈沖場(chǎng)的前沿時(shí)間和半值時(shí)間，滿足對(duì)各種雷電電磁環(huán)境模擬的需要。關(guān)鍵詞雷電電磁場(chǎng)模擬計(jì)算*%$(室!"#$%&’$#12345672618519837:;<=>34562135?3<@525<=912?505=335?4=1A1>;B=:5A5?3210B>=53505?4B=<80193455A5?321=

3、3<1=9<5A:G345A<>43=<=>5A5?3210B>=53=5:78<=><067A85@1A3B>5>5=52B312B=:*%$()5AAHI3?B=621:7?5B=:32B=86123345A<>43=<=>5A5?3210B>=5334195A5?324BD173+,,-./0HI3<8?1=@5=<5=3A;31?4B=>53452<853<05B

4、=:4BA9KJ<:343<0519345E$(FD;?4B=><=>345JB@5K921=3258<83B=?5B=:JB@5K3B43=<=>，5A5?3210B>=53

5、的危害日益突出。雷電對(duì)電子、電力系統(tǒng)的影響包括于地面、長(zhǎng)為E的豎直天線，地面上的邊界條件可以通過(guò)加雷電的直接效應(yīng)和雷電流引起的間接效應(yīng)。在雷電直接效應(yīng)一個(gè)鏡像來(lái)滿足（如圖O中的虛線）。這樣，回?fù)暨^(guò)程可以看的防護(hù)技術(shù)已相當(dāng)成熟的今天，伴隨雷電放電產(chǎn)生的強(qiáng)電磁做是回?fù)綦娏鳌疞./01M沿通道向上傳播的過(guò)程。在任意時(shí)刻輻射和浪涌———雷電電磁脈沖LE<>43<=>$A5?3210B>=53

6、,G1M的關(guān)系為：點(diǎn)。E$(F既可以由云地閃電產(chǎn)生，也可以由云內(nèi)閃電和云際’L./01MS2L13./45$M!L./M’L,G13./45M閃電產(chǎn)生，影響區(qū)域遍布對(duì)流層以下至地表，對(duì)空中飛行器、其中，2L13./45$M為階躍函數(shù)，!L./M為與高度有關(guān)的電流架空輸電線、電子設(shè)備、油氣儲(chǔ)罐等，都有不同程度的危害。衰減因子，5$為回?fù)羲俣龋?為電流波傳播速度。不同的!L./M和由于雷電的產(chǎn)生具有極大的隨機(jī)性，難以直接用于實(shí)驗(yàn)研究NOP，不同的5對(duì)應(yīng)不同的回?fù)裟Ｐ蚇TP。因此用實(shí)驗(yàn)方法模擬雷電的電磁輻射場(chǎng)，對(duì)

7、深入研究電子設(shè)備的雷電電磁脈沖效應(yīng)和防護(hù)技術(shù)，從根本上提高電子設(shè)備在雷電電磁環(huán)境中的儲(chǔ)運(yùn)安全性和工作可靠性具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。目前，對(duì)雷電電磁場(chǎng)環(huán)境的模擬既沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可依，也沒(méi)有明確的技術(shù)指標(biāo)可供參考。我們從理論計(jì)算入手，假定大地為良導(dǎo)體平面，以I$)標(biāo)準(zhǔn)雷電回?fù)綦娏鳛榛A(chǔ)，通過(guò)對(duì)多種回?fù)艄こ棠Ｐ瓦M(jìn)行比較，選擇QR模型對(duì)雷電回?fù)綦姶艌?chǎng)的特性和分布規(guī)律進(jìn)行了研究，確定了電磁場(chǎng)強(qiáng)的分布范圍，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬，為實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。圖O雷電回?fù)舻奶炀€模型OH雷電電磁環(huán)境理論計(jì)算根據(jù)麥克斯韋方程組，采用偶極子法

8、可以推導(dǎo)出地面觀OHO雷電回?fù)籼炀€模型測(cè)點(diǎn)FL"G!G,M的垂直電場(chǎng)67和水平磁場(chǎng)8!，而電磁場(chǎng)的雷電放電的回?fù)暨^(guò)程通常由簡(jiǎn)化的線狀天線模型來(lái)模其它分量為零：國(guó)家的自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目L項(xiàng)目號(hào)：U,,VV,T+，U,TWV,,+M高等學(xué)校骨干教師資助計(jì)劃資助!"安全與電磁兼容!"#$%&’$()!""#年第#期!"#$%&&’#()*+%&%)",-!專題研究!定的9級(jí)防護(hù)首次回?fù)艉秃罄m(xù)回?fù)舢a(chǎn)生的地面電磁場(chǎng)分布，