6.6.1. Обобщенное защитное устройство и методы защиты

6.6.1. Обобщенное защитное устройство и методы защиты

При решении задач защиты выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к приемнику [6.10].

В общем случае защитное устройство (ЗУ) обладает способностями: отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии. Пусть из общего потока энергии W+, поступающего к ЗУ (рис. 6.26), часть Wα, поглощается, часть W отражается и часть W– проходит сквозь ЗУ. Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения τ= WαW+, коэффициентом отражения d = a/W+, коэффициентом передачи τ = W/W. Очевидно, что выполняется равенство р + а + т = 1. Сумма α+τ=1– p=v (где v = W^W^) характеризует неотраженный поток энергии W, прошедший в ЗУ. Если α = 1, то ЗУ поглощает всю энергию, поступающую от источника, при р = 1 ЗУ обладает 100 %-ной отражающей способностью, а равенство τ = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ: энергия проходит через устройство без потерь.

Рис. 6.26. Энергетический баланс защитного устройства

В соответствии с изложенным можно выделить следующие принципы защиты:

1) принцип, при котором р→ 1; защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ;

2) принцип, при котором  α→1; защита осуществляется за счет поглощательной способности ЗУ;

3) принцип, при котором τ→ 1; защита осуществляется с учетом свойств прозрачности ЗУ.

На практике принципы обычно комбинируют, получая различные методы защиты. Наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т. е. выполнение условия τ→ 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ [т. е. условие τ→0 обеспечивается условием α→ 1 (рис. 6.27, а), и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ [т. е. условие τ→ 0 обеспечивается условием р → 1 (рис.6.27,б ).

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ, т. е достижение условия v -> I. Принципиально можно различать как бы два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь (характеризуется коэффициентом α, рис. 6.28, а) и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ (характеризуется коэффициентом τ, рис.6.28. б). Так как при v → 1 коэффициент р → 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

Рис. 6. 27. Методы изоляции при расположении источника и приемника с разных сторон от ЗУ; а –энергия поглощается; б–энергия отражается

Рис. 6.28. Методы поглощения при расположении источника и приемника с одной стороны от ЗУ:

а – энергия отбирается; б – энергия пропускается •

При рассмотрении колебаний наряду с коэффициентом α часто используют коэффициент потерь η, который характеризует количество энергии, рассеянной ЗУ:

η= Ws/ωε=εs/2πε, (6.8)

где W и εу – средние за период колебаний Г, соответственно, мощность потерь и рассеянная за то же время энергия;ω–круговая частота, ω= 2π/Т,ε–энергия, запасенная системой.

В большинстве случаев качественная оценка степени реализации целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты kw  виде отношения:

kв=  поток энергии в данной точке при отсутствии ЗУ .

      поток энергии в данной точке при наличии ЗУ '

2) определяют коэффициент защиты в виде отношения:

Эффективность защиты (дБ)

e=10lgkв. (6.9)