雷电电磁场理论计算与模拟技术研究

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1、!专题研究!!"#$%&&’#()*+%&%)",-雷电电磁场理论计算与模拟技术研究$%&’(&)*+,-.,-+/-,)*’0,01234&(*5&0),-6*5/-,)*’07’(8*9%)0*092-&+)(’5,90&)*+:*&-1石家庄军械工程学院静电与电磁防护研究所魏光辉孙永卫田明宏摘要为研究雷电电磁脉冲场对电子设备的电磁损伤机理和防护加固技术，在雷电电磁脉冲场理论计算的基础上，采用冲击电压发生器与*%$(室相结合，研制了雷电电磁环境模拟系统，其电场强度可高达+,,-./0。通过改变模拟器的波

2、头和波尾电阻，可方便地改变电磁脉冲场的前沿时间和半值时间，满足对各种雷电电磁环境模拟的需要。关键词雷电电磁场模拟计算*%$(室!"#$%&’$#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。雷电对电子、电力系统的影响包括于地面、长为E的竖直天线，地面上的边界条件可以通过加雷电的直接效应和雷电流引起的间接效应。在雷电直接效应一个镜像来满足（如图O中的虚线）。这样，回击过程可以看的防护技术已相当成熟的今天，伴随雷电放电产生的强电磁做是回击电流’L./01M沿通道向上传播的过程。在任意时刻辐射和浪涌———雷电电磁脉冲LE<>43<=>$A5?3210B>=53

6、,G1M的关系为：点。E$(F既可以由云地闪电产生，也可以由云内闪电和云际’L./01MS2L13./45$M!L./M’L,G13./45M闪电产生，影响区域遍布对流层以下至地表，对空中飞行器、其中，2L13./45$M为阶跃函数，!L./M为与高度有关的电流架空输电线、电子设备、油气储罐等，都有不同程度的危害。衰减因子，5$为回击速度，5为电流波传播速度。不同的!L./M和由于雷电的产生具有极大的随机性，难以直接用于实验研究NOP，不同的5对应不同的回击模型NTP。因此用实验方法模拟雷电的电磁辐射场，对

7、深入研究电子设备的雷电电磁脉冲效应和防护技术，从根本上提高电子设备在雷电电磁环境中的储运安全性和工作可靠性具有重要意义和实用价值。目前，对雷电电磁场环境的模拟既没有标准可依，也没有明确的技术指标可供参考。我们从理论计算入手，假定大地为良导体平面，以I$)标准雷电回击电流为基础，通过对多种回击工程模型进行比较，选择QR模型对雷电回击电磁场的特性和分布规律进行了研究，确定了电磁场强的分布范围，并在实验室进行了模拟，为实验研究奠定基础。图O雷电回击的天线模型OH雷电电磁环境理论计算根据麦克斯韦方程组，采用偶极子法

8、可以推导出地面观OHO雷电回击天线模型测点FL"G!G,M的垂直电场67和水平磁场8!，而电磁场的雷电放电的回击过程通常由简化的线状天线模型来模其它分量为零：国家的自然科学基金资助项目L项目号：U,,VV,T+，U,TWV,,+M高等学校骨干教师资助计划资助!"安全与电磁兼容!"#$%&’$()!""#年第#期!"#$%&&’#()*+%&%)",-!专题研究!定的9级防护首次回击和后续回击产生的地面电磁场分布，