Meniu ≡ ╳

Magnetinis ekranavimas

fasadas

25.09.2019

Magnetinio lauko ekranavimo principai

Magnetiniam laukui apsaugoti naudojami du būdai:

Apėjimo metodas;

Ekrano magnetinio lauko metodas.

Pažvelkime atidžiau į kiekvieną iš šių metodų.

Magnetinio lauko manevravimo su ekranu būdas.

Magnetinio lauko manevravimo su ekranu metodas naudojamas apsaugoti nuo pastovaus ir lėtai kintančio kintamo magnetinio lauko. Ekranai pagaminti iš geležies magnetinės medžiagos su dideliu santykiniu magnetiniu skverbimu (plienas, permalijus). Jei yra ekranas, magnetinės indukcijos linijos daugiausia eina išilgai jo sienelių (8.15 pav.), kurių magnetinė varža yra maža, palyginti su oro erdve ekrano viduje. Ekranavimo kokybė priklauso nuo ekrano magnetinio pralaidumo ir magnetinės grandinės varžos, t.y. Kuo storesnis ekranas ir kuo mažiau siūlių ir jungčių skersai magnetinės indukcijos linijų krypties, tuo didesnis ekranavimo efektyvumas.

Magnetinio lauko poslinkio ekranu metodas.

Kintamiems aukšto dažnio magnetiniams laukams ekranuoti naudojamas magnetinio lauko išstūmimo ekranu metodas. Šiuo atveju naudojami ekranai, pagaminti iš nemagnetinių metalų. Ekranavimas pagrįstas indukcijos reiškiniu. Čia naudingas indukcijos reiškinys.

Vienodo kintamo magnetinio lauko kelyje pastatykime varinį cilindrą (8.16a pav.). Jame bus sužadinami kintami ED, kurie savo ruožtu sukurs kintamąsias indukcines sūkurines sroves (Foucault sroves). Šių srovių magnetinis laukas (8.16b pav.) bus uždaras; cilindro viduje jis bus nukreiptas į jaudinantį lauką, o už jo - ta pačia kryptimi kaip ir jaudinantis laukas. Gautas laukas (8.16 pav., c) pasirodo susilpnėjęs prie cilindro ir sutvirtėjęs už jo ribų, t.y. laukas pasislenka iš cilindro užimamos erdvės, o tai yra jo ekranavimo efektas, kuris bus efektyvesnis, kuo mažesnis elektrinė varža cilindro, t.y. juo didesnės sūkurinės srovės teka juo.

Dėl paviršiaus efekto („odos efekto“) sūkurinių srovių tankis ir kintamo magnetinio lauko intensyvumas mažėja eksponentiškai, kai giliau patenkama į metalą.

, (8.5)

Kur (8.6)

– lauko ir srovės sumažėjimo indikatorius, kuris vadinamas lygiavertis įsiskverbimo gylis.

Čia yra santykinis medžiagos magnetinis pralaidumas;

– vakuumo magnetinis pralaidumas, lygus 1,25*10 8 g*cm -1;

– medžiagos savitoji varža, Ohm*cm;

- dažnis Hz.

Ekvivalentiško įsiskverbimo gylio reikšmė yra patogi sūkurinių srovių ekranavimo efektui apibūdinti. Kuo mažesnis x0, tuo didesnį magnetinį lauką jie sukuria, išstumiantį išorinį imtuvo šaltinio lauką iš ekrano užimamos erdvės.

Nemagnetinei medžiagai, kurios formulė (8.6) =1, ekranavimo efektą lemia tik ir . Ką daryti, jei ekranas pagamintas iš feromagnetinės medžiagos?

Jei jie lygūs, efektas bus geresnis, nes >1 (50..100) ir x 0 bus mažesni.

Taigi, x 0 yra sūkurinių srovių ekranavimo efekto kriterijus. Įdomu įvertinti, kiek kartų srovės tankis ir magnetinio lauko stiprumas sumažėja gylyje x 0, palyginti su tuo, kas yra paviršiuje. Norėdami tai padaryti, pakeičiame x = x 0 į formulę (8.5), tada

iš kurio matyti, kad x 0 gylyje srovės tankis ir magnetinio lauko stiprumas sumažėja e kartų, t.y. iki 1/2,72 vertės, kuri yra 0,37 paviršiaus tankio ir įtempimo. Kadangi laukas silpnėja tik 2,72 karto gylyje x 0 nepakanka ekranavimo medžiagai apibūdinti, tada naudokite dar dvi prasiskverbimo gylio x 0,1 ir x 0,01 reikšmes, kurios apibūdina srovės tankio ir lauko įtampos kritimą 10 ir 100 kartų nuo jų verčių paviršiuje.

Išreikškime reikšmes x 0,1 ir x 0,01 reikšme x 0; tam, remiantis (8,5) išraiška, sukuriame lygtį

IR ,

nusprendę, kurią gausime

x 0,1 =x 0 ln10 = 2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

Remiantis (8.6) ir (8.7) formulėmis įvairioms ekranavimo medžiagoms, literatūroje pateikiamos prasiskverbimo gylių reikšmės. Aiškumo sumetimais tuos pačius duomenis pateikiame 8.1 lentelės forma.

Lentelėje matyti, kad visiems aukštiems dažniams, pradedant nuo vidutinių bangų diapazono, labai efektyvus yra iš bet kokio metalo pagamintas ekranas, kurio storis 0,5...1,5 mm. Renkantis ekrano storį ir medžiagą, neturėtumėte vadovautis elektrines savybes medžiaga ir vadovautis mechaninio stiprumo, standumo, atsparumo korozijai, sujungimo paprastumo aspektai atskiros dalys ir perėjimo kontaktų tarp jų įgyvendinimas su mažu pasipriešinimu, lengvu litavimu, suvirinimu ir kt.

Iš lentelės duomenų matyti, kad esant didesniems nei 10 MHz dažniams, vario ir tuo labiau sidabro plėvelė, kurios storis mažesnis nei 0,1 mm, suteikia reikšmingą ekranavimo efektą. Todėl esant dažniams, viršijantiems 10 MHz, visiškai priimtina naudoti ekranus, pagamintus iš folijos getinakso ar kitos izoliacinės medžiagos su vario arba sidabro danga.

Plienas gali būti naudojamas kaip ekranai, tačiau jums tiesiog reikia tai atsiminti dėl didelių varža ir histerezės reiškinys, plieninis ekranas gali sukelti didelių nuostolių ekranavimo grandinėse.

Filtravimas

Filtravimas yra pagrindinė struktūrinio triukšmo, atsirandančio nuolatinės srovės maitinimo ir perjungimo grandinėse, mažinimo priemonė. kintamoji srovė ES. Tam sukurti triukšmo slopinimo filtrai leidžia sumažinti laidų triukšmą iš išorinių ir vidinių šaltinių. Filtravimo efektyvumas nustatomas pagal filtro įvestą slopinimą:

dB,

Filtrai keliami šie pagrindiniai reikalavimai:

Užtikrinant nurodytą efektyvumą S reikiamame dažnių diapazonas(atsižvelgiant į elektros grandinės vidinę varžą ir apkrovą);

Leidžiamo nuolatinės arba kintamos įtampos kritimo filtre ribojimas esant didžiausiai apkrovos srovei;

Užtikrinti priimtinus netiesinius maitinimo įtampos iškraipymus, lemiančius filtro tiesiškumo reikalavimus;

Projektavimo reikalavimai - ekranavimo efektyvumas, minimalūs gabaritai ir svoris, užtikrinantys normalias šilumines sąlygas, atsparumą mechaniniams ir klimato poveikiams, konstrukcijos pagaminamumą ir kt.;

Filtrų elementai turi būti parenkami atsižvelgiant į elektros grandinės vardines sroves ir įtampą, taip pat juose sukeliamus įtampos ir srovės šuolių, atsiradusių dėl elektros režimo nestabilumo ir pereinamųjų procesų.

Kondensatoriai. Jie naudojami kaip nepriklausomi triukšmo slopinimo elementai ir kaip lygiagrečiai filtrų blokai. Struktūriškai triukšmo slopinimo kondensatoriai skirstomi į:

Dviejų polių tipas K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;

Paramos tipas KO, KO-E, KDO;

Tiekiamas ne bendraašis K73-21 tipas;

Perdavimo koaksialinis tipas KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Kondensatorių blokai;

Pagrindinė triukšmo slopinimo kondensatoriaus charakteristika yra jo varžos priklausomybė nuo dažnio. Norint sumažinti trukdžius dažnių diapazone iki maždaug 10 MHz, galima naudoti dviejų polių kondensatorius, atsižvelgiant į trumpą jų laidų ilgį. Etaloniniai triukšmo slopinimo kondensatoriai naudojami iki 30-50 MHz dažnių. Simetriniai pralaidūs kondensatoriai naudojami dviejų laidų grandinėje iki 100 MHz dažnių. Įsijungia tiekimo kondensatoriai Platus pasirinkimas dažniai iki maždaug 1000 MHz.

Indukciniai elementai. Jie naudojami kaip nepriklausomi triukšmo slopinimo elementai ir kaip nuoseklios triukšmo slopinimo filtrų jungtys. Struktūriškai dažniausiai naudojami droselių tipai:

feromagnetinės šerdies įjungimas;

Be posūkio.

Pagrindinė triukšmo slopinimo droselio charakteristika yra jo varžos priklausomybė nuo dažnio. At žemi dažniai Rekomenduojama naudoti PP90 ir PP250 prekių ženklų magnetoelektrines šerdis, pagamintas m-permalloy pagrindu. Norint slopinti trikdžius įrangos grandinėse, kurių srovės yra iki 3A, rekomenduojama naudoti DM tipo HF, o didesnėms vardinėms srovėms - D200 serijos droselius.

Filtrai. Keraminiai B7, B14, B23 tipo pralaidiniai filtrai yra skirti slopinti trukdžius tiesioginių, pulsuojančių ir kintamų srovių grandinėse nuo 10 MHz iki 10 GHz dažnių diapazone. Tokių filtrų konstrukcijos parodytos 8.17 pav

Filtrų B7, B14, B23 įvedamas slopinimas 10..100 MHz dažnių diapazone padidėja maždaug nuo 20..30 iki 50..60 dB, o dažnių diapazone virš 100 MHz viršija 50 dB.

B23B tipo keraminiai įvadiniai filtrai yra pagaminti remiantis keraminiais diskiniais kondensatoriais ir besukamais feromagnetiniais droseliais (8.18 pav.).

Besisukamosios droseliai yra vamzdinė feromagnetinė šerdis, pagaminta iš 50 VCh-2 ferito, sumontuota ant įvadinio gnybto. Induktoriaus induktyvumas yra 0,08…0,13 μH. Filtro korpusas pagamintas iš UV-61 keraminės medžiagos, kuri pasižymi dideliu mechaniniu atsparumu. Korpusas metalizuotas sidabro sluoksniu, kad būtų užtikrintas mažas kontaktinis pasipriešinimas tarp išorinio kondensatoriaus pamušalo ir įžeminimo srieginės įvorės, kuri naudojama filtro tvirtinimui. Kondensatorius yra lituojamas išilgai išorinio perimetro iki filtro korpuso ir išilgai vidinio perimetro iki tiekimo gnybto. Filtro sandarumas užtikrinamas užpildant korpuso galus mišiniu.

B23B filtrams:

vardinės filtrų talpos – nuo 0,01 iki 6,8 µF,

vardinė įtampa 50 ir 250 V,

vardinė srovė iki 20A,

Bendri filtro matmenys:

L = 25 mm, D = 12 mm

B23B filtrų įvedamas slopinimas dažnių diapazone nuo 10 kHz iki 10 MHz padidėja maždaug nuo 30..50 iki 60..70 dB, o dažnių diapazone virš 10 MHz viršija 70 dB.

Borto ES yra perspektyvus naudoti specialius triukšmą slopinančius laidus su ferofilerais, turinčiais didelį magnetinį pralaidumą ir didelius specifinius nuostolius. Taigi AAP firminių laidų įterpimo slopinimas dažnių diapazone 1...1000 MHz padidėja nuo 6 iki 128 dB/m.

Yra žinoma kelių kontaktų jungčių konstrukcija, kurioje ant kiekvieno kontakto sumontuotas vienas U formos triukšmo slopinimo filtras.

Bendri įmontuoto filtro matmenys:

ilgis 9,5 mm,

skersmuo 3,2 mm.

Filtro įvedamas slopinimas 50 omų grandinėje yra 20 dB 10 MHz dažniu ir iki 80 dB 100 MHz dažniu.

Skaitmeninių elektroninių prietaisų maitinimo grandinių filtravimas.

Impulsinis triukšmas maitinimo magistralėse, atsirandantis perjungiant skaitmenines integrines grandines (DIC), taip pat prasiskverbiantis iš išorės, gali sukelti skaitmeninių informacijos apdorojimo įrenginių veikimo sutrikimus.

Siekiant sumažinti triukšmo lygį maitinimo magistralėse, naudojami grandinės projektavimo metodai:

Sumažinti „galios“ magistralių induktyvumą, atsižvelgiant į abipusį priekinių ir atbulinių laidininkų magnetinį sujungimą;

Sumažinti įvairių skaitmeninių informacinių sistemų srovėms būdingų „galios“ magistralių sekcijų ilgius;

Impulsinių srovių kraštų sulėtinimas „galios“ magistralėse naudojant triukšmą slopinančius kondensatorius;

Racionali galios grandinių topologija spausdintinėje plokštėje.

Padidinus laidų skerspjūvio matmenis, sumažėja vidinė magistralių induktyvumas, taip pat sumažėja jų aktyvioji varža. Pastarasis ypač svarbus įžeminimo magistralės atveju, kuri yra signalų grandinių grįžtamasis laidininkas. Todėl daugiasluoksnėje spausdintinės plokštės Pageidautina, kad „galios“ magistralės būtų laidžios plokštumos, esančios gretimuose sluoksniuose (8.19 pav.).

Orinės galios magistralės, naudojamos skaitmeninių IC spausdintinių grandinių mazguose, turi didesnius skersinius matmenis, palyginti su šynomis, pagamintomis iš spausdintų laidų, todėl jų induktyvumas ir varža yra mažesnė. Papildomi privalumai sumontuotos maitinimo magistralės yra:

Supaprastintas signalų grandinių maršrutizavimas;

Padidinti PP standumą sukuriant papildomus briaunas, kurie veikia kaip ribotuvai, apsaugantys IC su sumontuotais elektroniniais elementais nuo mechaniniai pažeidimai gaminio montavimo ir konfigūravimo metu (8.20 pav.).

Maitinimo autobusai, kuriuos gamina spausdintoje formoje ir montuojamas vertikaliai ant PP (6.12c pav.).

Yra žinomi montuojamų šynų, sumontuotų po IC korpusu, konstrukcijos, kurios išdėstytos ant plokštės eilėmis (8.22 pav.).

Apsvarstytos „tiekimo“ magistralių konstrukcijos taip pat suteikia didelę linijinę talpą, dėl kurios sumažėja „tiekimo“ linijos bangos varža ir atitinkamai sumažėja impulsinio triukšmo lygis.

IC galios paskirstymas PCB turi būti atliekamas ne nuosekliai (8.23a pav.), o lygiagrečiai (8.23b pav.)

Būtina naudoti galios paskirstymą uždarų grandinių pavidalu (8.23c pav.). Ši konstrukcija savo elektriniais parametrais artima kietosios galios plokštumoms. Norint apsisaugoti nuo išorinio trikdžius pernešančio magnetinio lauko įtakos, išilgai PP perimetro turėtų būti įrengta išorinė uždara kilpa.

Įžeminimas

Įžeminimo sistema yra elektros grandinė, turinti savybę išlaikyti minimalų potencialą, kuris yra atskaitos lygis konkrečiame gaminyje. Maitinimo šaltinio įžeminimo sistema turi užtikrinti signalo ir galios grąžinimo grandines, apsaugoti žmones ir įrangą nuo gedimų maitinimo šaltinio grandinėse, pašalinti statinius krūvius.

Įžeminimo sistemoms taikomi šie pagrindiniai reikalavimai:

1) sumažinti bendrą įžeminimo magistralės varžą;

2) uždarų įžeminimo kilpų, jautrių magnetiniams laukams, nebuvimas.

ES reikia mažiausiai trijų atskirų įžeminimo grandinių:

Signalinėms grandinėms su mažomis srovėmis ir įtampomis;

Maitinimo grandinėms su aukštas lygis energijos suvartojimas (maitinimo šaltiniai, ES išėjimo pakopos ir kt.)

Kėbulo grandinėms (važiuoklė, plokštės, ekranai ir metalizacija).

Elektros grandinės ES įžeminamos šiais būdais: viename taške ir keliuose taškuose, esančiuose arčiausiai įžeminimo atskaitos taško (8.24 pav.)

Atitinkamai, įžeminimo sistemos gali būti vadinamos vieno taško ir kelių taškų.

Didžiausias trikdžių lygis atsiranda vieno taško įžeminimo sistemoje su bendra nuosekliai sujungta įžeminimo magistrale (8.24 pav. a).

Kuo toliau įžeminimo taškas, tuo didesnis jo potencialas. Jis neturėtų būti naudojamas grandinėse su dideliu energijos suvartojimo pasiskirstymu, nes didelės galios FU sukuria dideles grįžtamasis įžeminimo sroves, kurios gali turėti įtakos mažo signalo FU. Jei reikia, svarbiausias FU turi būti prijungtas kuo arčiau atskaitos įžeminimo taško.

Aukšto dažnio grandinėms (f≥10 MHz) turėtų būti naudojama kelių taškų įžeminimo sistema (8.24 pav. c), jungianti RES FU taškuose, kurie yra arčiausiai atskaitos įžeminimo taško.

Jautrioms grandinėms naudojama plūduriuojanti įžeminimo grandinė (8.25 pav.). Šiai įžeminimo sistemai reikia visiškai atskirti grandinę nuo važiuoklės (didelė varža ir maža talpa), kitaip ji neveiksminga. Grandinės gali būti maitinamos saulės elementais arba baterijomis, o signalai turi patekti į grandinę ir iš jos išeiti per transformatorius arba optines jungtis.

Nagrinėjamų devynių takelių skaitmeninės juostos įrenginio įžeminimo principų įgyvendinimo pavyzdys parodytas 8.26 pav.

Yra šios antžeminės magistralės: trys signaliniai, vienas maitinimo ir vienas korpusas. Labiausiai trikdžiams jautrūs analoginiai FU (devynių jutimų stiprintuvai) įžeminami naudojant dvi atskirtas įžeminimo magistrales. Devyni rašymo stiprintuvai, veikiantys aukštesniu signalo lygiu nei skaitymo stiprintuvai, taip pat valdymo IC ir sąsajos grandinės su duomenų produktais yra prijungtos prie trečiosios signalų magistralės – įžeminimo. Trys varikliai nuolatinė srovė o jų valdymo grandinės, relės ir solenoidai yra prijungti prie maitinimo magistralės įžeminimo. Jautriausia kardaninio veleno variklio valdymo grandinė yra prijungta arčiausiai įžeminimo atskaitos taško. Važiuoklės įžeminimo magistralė naudojama važiuoklei ir korpusui sujungti. Signalo, maitinimo ir važiuoklės įžeminimo magistralės yra sujungtos viename antrinio maitinimo šaltinio taške. Pažymėtina, kad projektuojant AEI patartina parengti konstrukcines laidų schemas.

Kaip padaryti, kad du vienas šalia kito esantys magnetai nejaustų vienas kito buvimo? Kokią medžiagą reikėtų dėti tarp jų, kad vieno magneto magnetinio lauko linijos nepasiektų antrojo magneto?

Šis klausimas nėra toks trivialus, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Turime tikrai atskirti du magnetus. Tai yra, kad šie du magnetai galėtų būti pasukti skirtingai ir skirtingai judinami vienas kito atžvilgiu ir vis dėlto, kad kiekvienas iš šių magnetų elgtųsi taip, lyg šalia nebūtų kito magneto. Todėl bet kokie triukai, susiję su trečiojo magneto ar feromagneto pastatymu netoliese, siekiant sukurti specialią magnetinių laukų konfigūraciją, kompensuojant visus magnetinius laukus bet kuriame taške, iš esmės neveikia.

Diamagnetinis???

Kartais jie klaidingai mano, kad toks magnetinio lauko izoliatorius gali pasitarnauti diamagnetinis. Bet tai netiesa. Diamagnetinė medžiaga iš tikrųjų susilpnina magnetinį lauką. Bet jis susilpnina magnetinį lauką tik paties diamagnetiko storyje, diamagnetiko viduje. Dėl šios priežasties daugelis žmonių klaidingai mano, kad jei vienas ar abu magnetai bus įsmigti į diamagnetinės medžiagos gabalą, jų trauka arba atstūmimas susilpnės.

Tačiau tai nėra problemos sprendimas. Pirma, vieno magneto lauko linijos vis tiek pasieks kitą magnetą, tai yra, magnetinis laukas tik mažėja diamagnetiko storiu, bet visiškai neišnyksta. Antra, jei magnetai yra įsiskverbę į diamagnetinės medžiagos storį, mes negalime jų perkelti ar pasukti vienas kito atžvilgiu.

Ir jei jūs tiesiog pagaminsite plokščią ekraną iš diamagnetinės medžiagos, tada šis ekranas perduos magnetinį lauką per save. Be to, už šio ekrano magnetinis laukas bus lygiai toks pat, lyg šio diamagnetinio ekrano iš viso nebūtų.

Tai rodo, kad net magnetai, įterpti į diamagnetinę medžiagą, nesusilpnės vienas kito magnetinio lauko. Tiesą sakant, ten, kur yra magnetas su sienele, šio magneto tūryje tiesiog nėra diamagnetinės medžiagos. Ir kadangi toje vietoje, kur yra magnetas su sienele, nėra diamagnetinės medžiagos, tai reiškia, kad abu sienelėmis aptraukti magnetai sąveikauja vienas su kitu lygiai taip pat, lyg jie nebūtų įterpti į diamagnetinę medžiagą. Diamagnetinė medžiaga aplink šiuos magnetus yra tokia pat nenaudinga, kaip plokščias diamagnetinis skydas tarp magnetų.

Idealus diamagnetinis

Mums reikia medžiagos, kuri visiškai neleistų magnetinio lauko linijoms praeiti pro save. Būtina, kad magnetinio lauko linijos būtų išstumtos iš tokios medžiagos. Jei magnetinio lauko linijos praeina per medžiagą, tada už ekrano, pagaminto iš tokios medžiagos, jos visiškai atkuria visą savo stiprumą. Tai išplaukia iš gamtosaugos įstatymo magnetinis srautas.

Diamagnetinėje medžiagoje išorinis magnetinis laukas susilpnėja dėl sukelto vidinio magnetinio lauko. Šį sukeltą magnetinį lauką sukuria žiedinės elektronų srovės atomų viduje. Įjungus išorinį magnetinį lauką, elektronai atomuose turėtų pradėti judėti aplink išorinio magnetinio lauko jėgos linijas. Šis sukeltas elektronų žiedinis judėjimas atomuose sukuria papildomą magnetinį lauką, kuris visada nukreiptas prieš išorinį magnetinį lauką. Todėl bendras magnetinis laukas diamagnetiko viduje tampa mažesnis nei išorėje.

Tačiau visiškas išorinio lauko kompensavimas dėl sukelto vidinio lauko neįvyksta. Diamagnetiniuose atomuose nėra pakankamai apvalios srovės stiprio, kad būtų sukurtas lygiai toks pat magnetinis laukas kaip ir išorinis magnetinis laukas. Todėl išorinio magnetinio lauko jėgos linijos išlieka diamagnetinės medžiagos storyje. Išorinis magnetinis laukas tarsi „pramuša“ diamagnetinę medžiagą kiaurai ir kiaurai.

Vienintelė medžiaga, kuri išstumia iš savęs magnetinio lauko linijas, yra superlaidininkas. Superlaidininkyje išorinis magnetinis laukas indukuoja apskritas sroves aplink išorines lauko linijas, kurios sukuria priešingos krypties magnetinį lauką, tiksliai lygų išoriniam magnetiniam laukui. Šia prasme superlaidininkas yra idealus diamagnetikas.

Superlaidininko paviršiuje magnetinio lauko stiprumo vektorius visada nukreiptas išilgai šio paviršiaus, liestinės superlaidaus kūno paviršiaus. Superlaidininko paviršiuje magnetinio lauko vektorius neturi komponento, nukreipto statmenai superlaidininko paviršiui. Todėl magnetinio lauko linijos visada lenkiasi aplink bet kokios formos superlaidų kūną.

Superlaidininko lenkimas magnetinio lauko linijomis

Bet tai visiškai nereiškia, kad jei superlaidus ekranas yra tarp dviejų magnetų, jis išspręs problemą. Faktas yra tas, kad magneto magnetinio lauko linijos eis į kitą magnetą, aplenkdamos superlaidininko ekraną. Todėl plokščias superlaidus ekranas tik susilpnins magnetų įtaką vienas kitam.

Šis dviejų magnetų sąveikos susilpnėjimas priklausys nuo to, kiek padidėjo lauko linijos, jungiančios du magnetus vienas su kitu, ilgis. Kuo didesnis jungiamųjų lauko linijų ilgis, tuo mažesnė dviejų magnetų sąveika tarpusavyje.

Tai lygiai toks pat efektas, kaip ir padidinus atstumą tarp magnetų be jokio superlaidaus ekrano. Jei padidinsite atstumą tarp magnetų, magnetinio lauko linijų ilgiai taip pat padidės.

Tai reiškia, kad norint padidinti elektros linijų, jungiančių du superlaidų ekraną aplenkiančius magnetus, ilgius, būtina padidinti šio plokščio ekrano matmenis tiek ilgiu, tiek pločiu. Dėl to padidės aplinkkelio elektros linijų ilgiai. Ir kuo didesni plokščiojo ekrano matmenys, palyginti su atstumu tarp magnetų, tuo mažesnė magnetų sąveika.

Magnetų sąveika visiškai išnyksta tik tada, kai abu plokščio superlaidaus ekrano matmenys tampa begaliniai. Tai yra analogas situacijos, kai magnetai buvo atskirti be galo dideliu atstumu, todėl juos jungiančių magnetinio lauko linijų ilgis tapo begalinis.

Teoriškai tai, žinoma, visiškai išsprendžia problemą. Tačiau praktiškai negalime sukurti begalinių matmenų superlaidžio plokščio ekrano. Norėčiau turėti tokį sprendimą, kurį būtų galima praktiškai įgyvendinti laboratorijoje arba gamyboje. (apie gyvenimo sąlygos nebėra jokių klausimų, nes kasdieniame gyvenime superlaidininko padaryti neįmanoma.)

Erdvės padalijimas superlaidininku

Priešingu atveju plokščias ekranas yra begalinis dideli dydžiai gali būti aiškinama kaip visos trimatės erdvės padalijimas į dvi dalis, kurios nesusijusios viena su kita. Tačiau tai ne tik plokščias begalinio dydžio ekranas, galintis padalinti erdvę į dvi dalis. Bet koks uždaras paviršius taip pat padalija erdvę į dvi dalis – tūrį uždaro paviršiaus viduje ir tūrį už uždaro paviršiaus. Pavyzdžiui, bet kuri sfera padalija erdvę į dvi dalis: rutulio viduje esantį kamuolį ir viską, kas yra išorėje.

Todėl superlaidi sfera yra idealus magnetinio lauko izoliatorius. Jei įdėsite magnetą į tokią superlaidžią sferą, joks prietaisas niekada negalės aptikti, ar šioje sferoje yra magnetas, ar ne.

Ir atvirkščiai, jei būsite patalpinti tokios sferos viduje, išoriniai magnetiniai laukai jūsų neveiks. Pavyzdžiui, Žemės magnetinio lauko tokioje superlaidžioje sferoje jokiais instrumentais aptikti nepavyksta. Tokios superlaidžios sferos viduje bus galima aptikti tik magnetinį lauką iš tų magnetų, kurie taip pat bus šios sferos viduje.

Taigi, kad du magnetai nesąveikuotų vienas su kitu, vienas iš šių magnetų turi būti patalpintas superlaidžios sferos viduje, o antrasis paliktas lauke. Tada pirmojo magneto magnetinis laukas bus visiškai sukoncentruotas sferos viduje ir neperžengs šios sferos ribų. Todėl antrasis magnetas nepajus pirmojo buvimo. Taip pat antrojo magneto magnetinis laukas negalės prasiskverbti į superlaidžios sferos vidų. Ir todėl pirmasis magnetas nepajus artimo antrojo magneto buvimo.

Galiausiai galime pasukti ir perkelti abu magnetus vienas kito atžvilgiu, kaip norime. Tiesa, pirmojo magneto judesius riboja superlaidžios sferos spindulys. Bet tik taip atrodo. Tiesą sakant, dviejų magnetų sąveika priklauso tik nuo jų santykinės padėties ir sukimosi aplink atitinkamo magneto svorio centrą. Todėl pakanka pirmojo magneto svorio centrą patalpinti sferos centre ir ten, rutulio centre, išdėstyti koordinačių pradžią. Visus įmanomus magnetų išdėstymo variantus nustatys tik visi galimi variantai antrojo magneto vieta pirmojo magneto atžvilgiu ir jų sukimosi kampai aplink jų masės centrus.

Žinoma, vietoj sferos galite paimti bet kokią kitą paviršiaus formą, pavyzdžiui, elipsoido ar dėžutės formos paviršių ir pan. Jei tik jis padalintų erdvę į dvi dalis. Tai reiškia, kad šiame paviršiuje neturėtų būti skylės, per kurią gali praeiti elektros linija, sujungti vidinius ir išorinius magnetus.

Magnetinio lauko ekranavimas gali būti atliekamas dviem būdais:

Ekranavimas naudojant feromagnetines medžiagas.

Ekranavimas naudojant sūkurines sroves.

Pirmasis metodas dažniausiai naudojamas ekranuojant pastovius MF ir žemo dažnio laukus. Antrasis metodas užtikrina didelį MP ekranavimo efektyvumą aukštas dažnis. Dėl paviršiaus efekto sūkurinių srovių tankis ir kintamo magnetinio lauko intensyvumas mažėja eksponentiškai, gilinantis į metalą:

Lauko ir srovės sumažinimo matas, vadinamas lygiaverčiu įsiskverbimo gyliu.

Kuo mažesnis įsiskverbimo gylis, tuo didesnė srovė įteka paviršiniai sluoksniai ekranas, tuo didesnis jo sukuriamas atvirkštinis MF, išstumdamas išorinį trukdžių šaltinio lauką iš ekrano užimamos erdvės. Jeigu ekranas pagamintas iš nemagnetinės medžiagos, tai ekranavimo efektas priklausys tik nuo medžiagos laidumo ir ekranavimo lauko dažnio. Jei ekranas pagamintas iš feromagnetinės medžiagos, tada, esant kitoms sąlygoms, išorinis laukas jame sukels didelę e. d.s. dėl didesnės magnetinio lauko linijų koncentracijos. Esant tokiam pačiam specifiniam medžiagos laidumui, padidės sūkurinės srovės, o tai lems mažesnį įsiskverbimo gylį ir geresnį ekranavimo efektą.

Renkantis ekrano storį ir medžiagą, nereikėtų vadovautis medžiagos elektrinėmis savybėmis, o vadovautis mechaniniu stiprumu, svoriu, standumu, atsparumu korozijai, atskirų dalių sujungimo paprastumu ir pereinamųjų kontaktų tarp jų sudarymu. mažas atsparumas, lengvas litavimas, suvirinimas ir kt.

Iš lentelės duomenų aišku, kad esant dažniams, viršijantiems 10 MHz, vario ir ypač sidabro plėvelės, kurių storis apie 0,1 mm, suteikia reikšmingą ekranavimo efektą. Todėl, kai dažniai viršija 10 MHz, gana priimtina naudoti ekranus, pagamintus iš folijos getinakso arba stiklo pluošto. Esant aukštiems dažniams, plienas suteikia didesnį ekranavimo efektą nei nemagnetiniai metalai. Tačiau verta manyti, kad tokie ekranai gali sukelti didelių nuostolių į ekranuotas grandines dėl didelės varžos ir histerezės reiškinio. Todėl tokie ekranai taikomi tik tais atvejais, kai galima nepaisyti įterpimo nuostolių. Be to, siekiant didesnio ekranavimo efektyvumo, ekranas turi turėti mažesnę magnetinę varžą nei oras, tada magnetinio lauko linijos linkusios praeiti išilgai ekrano sienelių ir mažiau prasiskverbti į erdvę už ekrano. Toks ekranas vienodai tinka ir apsaugai nuo magnetinio lauko įtakos, ir išorinės erdvės apsaugai nuo ekrano viduje esančio šaltinio sukuriamo magnetinio lauko įtakos.

Yra daug plieno ir permalijo rūšių, turinčių skirtingas magnetinio pralaidumo vertes, todėl kiekvienai medžiagai reikia apskaičiuoti įsiskverbimo gylį. Skaičiavimas atliekamas naudojant apytikslę lygtį:

1) Apsauga nuo išorinio magnetinio lauko

Išorinio magnetinio lauko magnetinio lauko linijos (magnetinio trikdžių lauko indukcijos linijos) daugiausia praeis per ekrano sienelių storį, kurio magnetinis atsparumas yra mažas, palyginti su ekrano viduje esančios erdvės varža. Dėl to išorinis magnetinis laukas neturės įtakos elektros grandinės veikimo režimui.

2) Savo magnetinio lauko ekranavimas

Toks ekranavimas naudojamas, jei užduotis yra apsaugoti išorines elektros grandines nuo ritės srovės sukuriamo magnetinio lauko poveikio. Induktyvumas L, t.y. kai reikia praktiškai lokalizuoti induktyvumo L sukuriamus trukdžius, tai ši problema išsprendžiama naudojant magnetinį ekraną, kaip schematiškai parodyta paveikslėlyje. Čia beveik visos induktoriaus ritės lauko linijos bus uždarytos per ekrano sienelių storį, neperžengiant jų dėl to, kad ekrano magnetinė varža yra daug mažesnė nei supančios erdvės varža.

3) Dvigubas ekranas

Dvigubame magnetiniame ekrane galima įsivaizduoti, kad dalis magnetinių jėgos linijų, kurios tęsiasi už vieno ekrano sienelių storio, bus uždarytos per antrojo ekrano sienelių storį. Lygiai taip pat galima įsivaizduoti dvigubo magnetinio ekrano veikimą lokalizuojant magnetinius trukdžius, kuriuos sukelia elektros grandinės elementas, esantis pirmojo (vidinio) ekrano viduje: didžioji dalis magnetinio lauko linijų (magnetinės sklaidos linijos) užsidarys. per išorinio ekrano sienas. Žinoma, dvigubuose ekranuose sienelių storiai ir atstumas tarp jų turi būti parinkti racionaliai.

Bendras ekranavimo koeficientas pasiekia didžiausią dydį tais atvejais, kai sienų storis ir tarpas tarp ekranų didėja proporcingai atstumui nuo ekrano centro, o tarpo reikšmė yra geometrinis sienelių storių vidurkis. gretimuose ekranuose. Šiuo atveju ekranavimo koeficientas yra:

L = 20 lg (H/Ne)

Dvigubo ekrano gamyba pagal šią rekomendaciją yra praktiškai sudėtinga dėl technologinių priežasčių. Daug tikslingiau pasirinkti atstumą tarp apvalkalų, esančių šalia ekranų oro tarpo, didesnį nei pirmojo ekrano storis, maždaug lygų atstumui tarp pirmojo ekrano krūvos ir ekranuotos grandinės krašto. elementas (pavyzdžiui, induktoriaus ritė). Vieno ar kito magnetinio ekrano sienelių storio pasirinkimas negali būti vienareikšmis. Nustatomas racionalus sienelės storis. ekrano medžiaga, trukdžių dažnis ir nurodytas ekranavimo koeficientas. Naudinga atsižvelgti į šiuos dalykus.

1. Didėjant trukdžių dažniui (kintamojo magnetinio lauko trukdžių dažniui), medžiagų magnetinis pralaidumas mažėja ir dėl to mažėja šių medžiagų ekranavimo savybės, nes mažėjant magnetiniam laidumui, atsparumas magnetiniam srautui. pateikiamas ekranas, didėja. Paprastai magnetinio pralaidumo mažėjimas didėjant dažniui yra intensyviausias toms magnetinėms medžiagoms, kurių pradinis magnetinis pralaidumas yra didžiausias. Pavyzdžiui, lakštinis elektrotechninis plienas su mažu pradiniu magnetiniu pralaidumu mažai keičia jx reikšmę didėjant dažniui, o permalijus, kurio pradinės magnetinio pralaidumo vertės yra didelės, yra labai jautrūs magnetinio lauko dažnio padidėjimui. ; jo magnetinis laidumas staigiai krenta didėjant dažniui.

2. Magnetinėse medžiagose, kurias veikia aukšto dažnio magnetinio lauko trukdžiai, pastebimai pasireiškia paviršiaus efektas, t.y. magnetinio srauto poslinkis į ekrano sienelių paviršių, dėl kurio padidėja ekrano magnetinė varža. Tokiomis sąlygomis atrodo beveik nenaudinga padidinti ekrano sienelių storį, viršijantį tą, kurį tam tikru dažniu užima magnetinis srautas. Ši išvada neteisinga, nes padidėjus sienelės storiui mažėja ekrano magnetinė varža net ir esant paviršiaus efektui. Tokiu atveju kartu reikėtų atsižvelgti ir į magnetinio pralaidumo pokytį. Kadangi paviršiaus efekto reiškinys magnetinėse medžiagose dažniausiai pradeda veikti save labiau nei magnetinio pralaidumo mažėjimas žemo dažnio srityje, abiejų veiksnių įtaka ekrano sienelės storio pasirinkimui skirtinguose dažnių diapazonuose bus skirtinga. magnetiniai trukdžiai. Paprastai ekranavimo savybių sumažėjimas didėjant trukdžių dažniui yra ryškesnis ekranuose, pagamintuose iš medžiagų, turinčių didelį pradinį magnetinį pralaidumą. Minėtos magnetinių medžiagų savybės yra pagrindas rekomendacijoms dėl medžiagų parinkimo ir magnetinių ekranų sienelių storio. Šias rekomendacijas galima apibendrinti taip:

A) esant reikalui mažiems ekranavimo koeficientams užtikrinti (Ke 10) gali būti naudojami ekranai iš paprasto elektrinio (transformatorinio) plieno, kurių pradinis magnetinis laidumas yra mažas; tokie ekranai suteikia beveik pastovų ekranavimo koeficientą gana plačioje dažnių juostoje, iki kelių dešimčių kilohercų; tokių ekranų storis priklauso nuo trukdžių dažnio, o kuo mažesnis dažnis, tuo didesnio ekrano storio reikia; pavyzdžiui, esant 50–100 Hz magnetinių trukdžių lauko dažniui, ekrano sienelių storis turėtų būti maždaug 2 mm; jei reikalingas ekranavimo koeficiento padidinimas arba didesnis ekrano storis, tuomet patartina naudoti kelis mažesnio storio ekranavimo sluoksnius (dvigubus arba trigubus ekranus);

B) ekranus, pagamintus iš didelio pradinio pralaidumo magnetinių medžiagų (pavyzdžiui, permalloy), patartina naudoti, jei reikia užtikrinti didelis koeficientas ekranavimas (Ke > 10) santykinai siauroje dažnių juostoje, o kiekvieno magnetinio ekrano apvalkalo storio nepatartina rinktis daugiau nei 0,3-0,4 mm; tokių ekranų ekranavimo efektas pradeda pastebimai mažėti, kai dažnis viršija kelis šimtus ar tūkstančius hercų, priklausomai nuo pradinio šių medžiagų pralaidumo.

Viskas, kas pasakyta aukščiau apie magnetinius ekranus, galioja silpniems magnetiniams trukdžių laukams. Jei ekranas yra arti galingų trikdžių šaltinių ir jame atsiranda magnetiniai srautai su didele magnetine indukcija, tada, kaip žinoma, reikia atsižvelgti į magnetinio dinaminio pralaidumo pokytį priklausomai nuo indukcijos; Taip pat būtina atsižvelgti į ekrano storio nuostolius. Praktikoje tokių stiprių magnetinių trikdžių šaltinių, kad reikėtų atsižvelgti į jų poveikį ekranams, nėra, išskyrus kai kuriuos ypatingus atvejus, kurie nėra susiję su mėgėjiška radijo praktika ir normaliomis sąlygomis plataus taikymo radijo inžinerijos prietaisų veikimas.

Testas

1. Naudojant magnetinį ekraną, ekranas turi:
1) Turi mažesnę magnetinę varžą nei oras
2) turi magnetinę varžą, lygią oro
3) turi didesnę magnetinę varžą nei oras

2. Ekranuojant magnetinį lauką Ekrano įžeminimas:
1) neturi įtakos ekranavimo efektyvumui
2) Padidina magnetinio ekranavimo efektyvumą
3) Sumažina magnetinio ekranavimo efektyvumą

3. Žemais dažniais (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Ekrano storis, b) Medžiagos magnetinis pralaidumas, c) Atstumas tarp ekrano ir kitų magnetinių grandinių.
1) Tik a ir b yra teisingi
2) Tik b ir c yra teisingi
3) Tik a ir c yra teisingi
4) Visos parinktys teisingos

4. Magnetinis ekranavimas esant žemiems dažniams:
1) Varis
2) Aliuminis
3) Permalloy.

5. Magnetinis ekranavimas esant aukštam dažniui:
1) Geležis
2) Permalloy
3) Varis

6. Esant aukštiems dažniams (>100 kHz), magnetinio ekranavimo efektyvumas nepriklauso nuo:
1) Ekrano storis

2) Medžiagos magnetinis pralaidumas
3) Atstumai tarp ekrano ir kitų magnetinių grandinių.

Naudota literatūra:

2. Semenenko, V. A. Informacijos saugumas / V. A. Semenenko - Maskva, 2008 m.

3. Jaročkinas, V. I. Informacijos saugumas / V. I. Jaročkinas - Maskva, 2000 m.

4. Demirchanas, K. S. Teorinis pagrindas elektrotechnika III tomas / K. S. Demirchan S.-P, 2003 m.

3 puslapis

Štai kodėl geležinis korpusas, kurio magnetinis pralaidumas šimtus ir tūkstančius kartų didesnis nei jio, sugeria jėgos linijas. Magnetinė apsauga pagrįsta šiuo reiškiniu.

Štai kodėl geležinis kūnas, kurio magnetinis pralaidumas šimtus ir tūkstančius kartų didesnis nei q0, sugeria jėgos linijas. Magnetinė apsauga pagrįsta šiuo reiškiniu.

Pažymėtina, kad kuo mažesnis elektrodinaminio įrenginio energijos suvartojimas, tuo silpnesni jo paties magnetiniai laukai ir stipresnė išorinių laukų įtaka. Tokie prietaisai reikalauja geriausia priemonė magnetinė apsauga, skiriasi daugiau sudėtingas dizainas ir yra brangesni. Elektrodinaminiai prietaisai turi gana žemą kokybės koeficientą ir neatlaiko mechaninių poveikių – smūgių, drebėjimo ir vibracijos.

Svarbu vėlesniam informacijos kaupimui juosta turi magnetinę istoriją. Vienas iš jų yra mėginio kaitinimas iki temperatūros, viršijančios Curie tašką, o po to aušinimas naudojant magnetinę apsaugą. Gauta natūrali išmagnetinta būsena vadinama absoliučia nuline būsena.

Magnetinio lauko atveju plonos geležinės sienelės nėra apsauga vidinė erdvė: Magnetiniai laukai praeina per geležį, o indo viduje yra šiek tiek magnetinio lauko. Tik esant pakankamai storoms geležinėms sienoms, lauko susilpnėjimas ertmės viduje gali tapti toks stiprus, kad magnetinė apsauga tampa praktiška, nors net ir tokiu atveju laukas viduje nėra visiškai sunaikintas. Ir šiuo atveju lauko susilpnėjimas nėra jo lūžimo ant geležies paviršiaus rezultatas; Magnetinio lauko linijos visiškai nenutrūksta, bet vis tiek lieka uždarytos, eidamos per geležį. Grafiškai pavaizdavus magnetinio lauko linijų pasiskirstymą geležies storyje ir ertmėje, gauname vaizdą (283 pav.), iš kurio matyti, kad lauko susilpnėjimas ertmės viduje yra krypties pasikeitimo rezultatas. lauko linijų, o ne jų pertraukos.

Magnetinio lauko atveju plonos geležinės sienelės neapsaugo vidinės erdvės: per geležį praeina magnetiniai laukai, o indo viduje atsiranda tam tikras magnetinis laukas. Tik esant pakankamai storoms geležinėms sienoms, lauko susilpnėjimas ertmės viduje gali tapti toks stiprus, kad magnetinė apsauga įgyja praktinę reikšmę, nors ir tokiu atveju laukas viduje nėra visiškai sunaikintas. Ir šiuo atveju lauko susilpnėjimas nėra jo lūžimo ant geležies paviršiaus rezultatas; Magnetinio lauko linijos visiškai nenutrūksta, bet vis tiek lieka uždarytos, eidamos per geležį. Grafiškai pavaizdavus magnetinio lauko linijų pasiskirstymą geležies storyje ir ertmėje, gauname vaizdą (283 pav.), iš kurio matyti, kad lauko susilpnėjimas ertmės viduje yra krypties pasikeitimo rezultatas. lauko linijų, o ne jų pertraukos.

Dažniausiai apskaičiuojami keli variantai ir parenkamas optimaliausias. Pateikta elektrodinaminio vatmetro skaičiavimo metodika taikoma tik prietaisams su judančia dalimi sumontuota ant šerdies ir yra neišsami (pvz., magnetinės apsaugos klausimas ir kt.

Fig. 237 parodytas indukcinių linijų išdėstymo pavyzdys, kai korpusas turi didelį magnetinį pralaidumą μ ir turi ertmę. Retas indukcinių linijų išdėstymas ertmės viduje rodo silpną magnetinį lauką ertmės viduje. Praktiškai magnetinei apsaugai naudojami masyvūs geležiniai dėklai.

Norėdami tai padaryti, tunelio kontaktas buvo įdėtas į tuščiavidurį bangolaidį, panardintą į kriostatą. Siekiant išvengti bet kokių trukdžių, sistema buvo apsupta magnetine apsauga.

Šiuo metu astronautai dažnai atsiduria padidėjusios radiacijos zonose. Norint nuo jos apsisaugoti, reikalingas magnetinis laukas, kuris lenktų įkrautų dalelių trajektoriją ir nukreiptų spinduliuotę. Šiuo tikslu, val erdvėlaivis turi būti instaliacija, kuri sukuria magnetinę apsaugą naudojant superlaidžius solenoidus.

Medžiagos magnetinių savybių įtaka magnetinio lauko pasiskirstymui. Jei padarysite feromagnetinį kūną žiedo pavidalu, magnetinio lauko linijos praktiškai neįsiskverbs į jo vidinę ertmę (102 pav.), o žiedas tarnaus kaip magnetinis skydas, apsaugantis vidinę ertmę nuo magnetinio lauko poveikio. . Ši feromagnetinių medžiagų savybė yra elektros matavimo prietaisų ir kitų elektros prietaisų magnetinės apsaugos pagrindas nuo žalingas poveikis išoriniai magnetiniai laukai.

Vaizdas, kurį stebime kurdami magnetinę apsaugą, paviršutiniškai primena elektrostatinės apsaugos sukūrimą naudojant laidų apvalkalą. Elektrostatinės apsaugos atveju metalinės sienelės gali būti tokios plonos, kokios norima. Pakanka, pavyzdžiui, pasidabruoti stiklinio indo, padėto į elektrinį lauką, paviršių, kad nebūtų elektrinis laukas, kuris nulūžta ant metalinio paviršiaus. Magnetinio lauko atveju plonos geležinės sienelės neapsaugo vidinės erdvės: per geležį praeina magnetiniai laukai, o indo viduje atsiranda tam tikras magnetinis laukas. Tik esant pakankamai storoms geležinėms sienoms, lauko susilpnėjimas ertmės viduje gali tapti toks stiprus, kad magnetinė apsauga tampa praktiška, nors net ir tokiu atveju laukas viduje nėra visiškai sunaikintas.

Čia triukas ir baigiasi. Dabar mums reikia fizikos: kaip gauti apsauginį rutulių sluoksnį. Fizika paprasta, jos mokoma septintoje klasėje: reikia naudoti magnetus. Ten, kur vamzdis lenkiasi, lauke uždėkite magnetą. Įdomu pastebėti, kad buvo plačiai naudojamos šratinio pūtimo mašinos dalims grūdinti bent jau ketvirtį amžiaus iki autorinio pažymėjimo Nr.2N1 207, skirto magnetinei apsaugai, pasirodymo.

Daugumos matavimo prietaisų keitiklių veikimo principas pagrįstas elektrinių ir magnetinių energijų keitimu, todėl šalia esančių šaltinių matavimo priemonių viduje indukuojami elektriniai ir magnetiniai laukai iškreipia elektros ir magnetinės energijos konversijos pobūdį matavimo prietaise. Norint apsaugoti jautrius prietaisų elementus nuo vidinių ir išorinių elektrinių ir magnetinių laukų poveikio, naudojamas ekranavimas.

Bet kurios erdvės srities magnetinis ekranavimas reiškia magnetinio lauko susilpnėjimą šios srities viduje, apribojant jį apvalkalu, pagamintu iš minkštų magnetinių medžiagų. Praktikoje naudojamas ir kitas ekranavimo būdas, kai į apvalkalą įdedamas magnetinio lauko šaltinis, taip apribojant pastarojo plitimą į aplinką.

Ekranavimo pagrindai remiasi elektrinių ir magnetinių laukų sklidimo teorija. Skleidžiama energija perduodama elektromagnetiniu lauku. Kai laukas laikui bėgant keičiasi, jo elektriniai ir magnetiniai komponentai egzistuoja vienu metu ir vienas iš jų gali būti didesnis už kitą. Jei elektrinis komponentas yra didesnis, laukas laikomas elektriniu, o jei magnetinis komponentas yra didesnis, tada laukas laikomas magnetiniu. Paprastai laukas yra ryškus šalia jo šaltinio bangos ilgio atstumu. IN laisva vieta, įjungta ilgas atstumas iš energijos šaltinio (bangos ilgio atžvilgiu) abu lauko komponentai turi vienodą energijos kiekį. Be to, bet kuris elektromagnetiniame lauke esantis laidininkas būtinai vėl sugeria ir išspinduliuoja energiją, todėl net nedideliais atstumais nuo tokio laidininko santykinis energijos pasiskirstymas skiriasi nuo energijos pasiskirstymo laisvoje erdvėje.

Elektrinė (elektrostatinė) lauko dedamoji atitinka laidininko įtampą, o magnetinė (elektromagnetinė) – srovę. Nustatyti vieno ar kito tam tikros elektros grandinės ekranavimo laipsnio poreikį, taip pat vieno ar kito tipo ekrano pakankamumą yra beveik neįmanoma. techninis skaičiavimas, nes atskirų paprastų problemų teoriniai sprendimai pasirodo nepriimtini sudėtingoms elektros grandinėms, susidedančioms iš savavališkai erdvėje esančių elementų, skleidžiančių elektromagnetinę energiją įvairiausiomis kryptimis. Norint apskaičiuoti ekraną, reikėtų atsižvelgti į visų šių atskirų spindulių įtaką, o tai neįmanoma. Todėl šioje srityje dirbantis dizaineris turi aiškiai suprasti kiekvienos ekranavimo dalies fizinį veikimą, santykinę svarbą skydo dalių komplekse ir mokėti atlikti apytikslius skydo efektyvumo skaičiavimus.

Pagal veikimo principą išskiriami elektrostatiniai, magnetostatiniai ir elektromagnetiniai ekranai.

Ekrano veiksmas metalinis ekranas sukelia dvi priežastys: lauko atspindys nuo ekrano ir lauko susilpnėjimas, kai jis praeina per metalą. Kiekvienas iš šių reiškinių nepriklauso vienas nuo kito ir turi būti vertinamas atskirai, nors bendras ekranavimo efektas yra abiejų rezultatas.

Elektrostatinis ekranavimas – tai elektrinio lauko uždarymas ekrano metalinės masės paviršiuje ir elektros krūvių perkėlimas į prietaiso korpusą (1 pav.).

Jei tarp konstrukcinio elemento A, kuriant elektrinis laukas, o elementą B, kuriam šio lauko įtaka žalinga, pastatykite ekraną B, prijungtą prie gaminio korpuso (žemės), tada jis sulaikys elektros maitinimo linijas, apsaugodamas elementą B nuo žalingo elemento A poveikio. Vadinasi, elektrinis laukas gali būti patikimai ekranuotas net ir Very plonas sluoksnis metalo

Indukuoti krūviai yra ant išorinio ekrano paviršiaus taip, kad elektrinis laukas ekrano viduje būtų lygus nuliui.

Magnetostatinis ekranavimas pagrįstas magnetinio lauko uždarymu ekrano storyje, dėl kurio padidėjo magnetinis pralaidumas. Ekrano medžiagos magnetinis laidumas turi būti žymiai didesnis už magnetinį laidumą aplinką. Magnetostatinio ekrano veikimo principas parodytas 2 pav.

magnetinis srautas, sukurta elemento dizainai (į tokiu atveju viela) yra uždarytas magnetinio ekrano sienelėse dėl mažos magnetinės varžos. Kuo didesnis tokio ekrano magnetinis pralaidumas ir storis, tuo didesnis tokio ekrano efektyvumas.

Magnetostatinis ekranas naudojamas tik esant pastoviam laukui arba žemų dažnių lauko kitimo diapazone.

Elektromagnetinis ekranavimas pagrįstas kintamo magnetinio lauko sąveika su jo sukeliamomis sūkurinėmis srovėmis ekrano laidžiosios medžiagos storyje ir paviršiuje. Elektromagnetinio ekranavimo principas parodytas fig. 3. Jei varinis cilindras (ekranas) yra įdėtas į vienodo magnetinio srauto kelią, jame bus sužadinamas kintamasis E.M.F., kuris savo ruožtu sukurs kintamąsias sukeltas sūkurines sroves. Šių srovių magnetinis laukas bus uždaras (3b pav.); cilindro viduje jis bus nukreiptas į jaudinantį lauką, o už jo - ta pačia kryptimi kaip ir jaudinantis laukas. Susidaręs laukas pasirodo susilpnėjęs (3c pav.) cilindro viduje ir sustiprintas išorėje, t.y. poslinkis atsiranda iš cilindro užimamos erdvės, o tai yra jo ekranavimo efektas.

Elektromagnetinio ekranavimo efektyvumas didėja didėjant atvirkštiniam laukui, kuris bus tuo didesnis, kuo didesnės sūkurinės srovės teka per cilindrą, t.y. tuo didesnis cilindro elektrinis laidumas.

Galima apskaičiuoti magnetinio lauko susilpnėjimą metalu. Jis yra proporcingas ekrano storiui, sūkurinės srovės koeficientui ir lauko dažnio, magnetinio pralaidumo ir ekrano medžiagos laidumo sandaugai.

Ekranuojant gaminio elementus magnetostatiniais ir elektromagnetiniais ekranais, reikia atsižvelgti į tai, kad jie bus veiksmingi ir kaip elektrostatiniai ekranai, jei bus patikimai prijungti prie įrenginio korpuso.

Įranga, instrumentai ir įrankiai

Atliekant darbus naudojami: montavimas kūrimui elektromagnetinis laukas; specialios formos signalų generatorius G6-26; matavimo ritė elektromagnetinio lauko stiprumui įvertinti; osciloskopas S1-64; voltmetras; jų pagamintų ekranų rinkinys įvairios medžiagos.

Sinuso bangos signalas tiekiamas iš įrenginio signalų generatoriaus per žeminamąjį transformatorių. Norint prijungti matavimo ritę 5 prie osciloskopo ir elektromagnetinio lauko žadinimo ritę 1 prie signalų generatorių, ant instaliacijos pagrindo 3 tvirtinami gnybtų lizdai 6 ir 7. Instaliacija įjungiama perjungimo jungikliu 8.

Ekrano medžiagai apibūdinti naudojamos dar dvi prasiskverbimo gylio reikšmės: x 0,1, x 0,01, kurios apibūdina lauko stiprumo tankio (skylės) sumažėjimą 10 ir 100 kartų, palyginti su jo paviršiaus verte.

kurios pateiktos įvairių medžiagų informacinėse lentelėse. 2 lentelėje parodytos vario, aliuminio, plieno ir permalloy vertės x0, x0,1, x0,01.

Renkantis ekrano medžiagą patogu naudoti ekranavimo efektyvumo kreives, parodytas 4 pav.

Magnetinių ekranų lydinių charakteristikos

Lydiniai su dideliu magnetiniu pralaidumu naudojami kaip medžiagos magnetiniams ekranams silpnuose laukuose. Permalojus, kurie priklauso kaliųjų lydinių, turinčių didelį magnetinį laidumą, grupei, gerai apdorojami pjaustant ir štampuojant. Pagal savo sudėtį permallodai paprastai skirstomi į mažai nikelio turinčius (40–50 % Ni) ir daug nikelio turinčius (72–80 % Ni). Siekiant pagerinti elektromagnetines ir technologines savybes, permallodai dažnai legiruojami su molibdenu, chromu, siliciu, kobaltu, variu ir kitais elementais. Pagrindiniai šių lydinių elektromagnetinės kokybės rodikliai yra pradinio µ pradinio ir didžiausio µ max magnetinio pralaidumo reikšmės. Permallojų koercinė jėga H c turi būti kuo mažesnė, o elektrinė savitoji varža ρ ir soties įmagnetinimas M s – kuo didesnės. Šių Fe-Ni dvejetainio lydinio parametrų priklausomybė nuo nikelio procento parodyta Fig. 5.

Charakteristikos µ inicialas (5 pav.) turi du maksimumus – santykinę (1) ir absoliučią (2). Santykinio minimumo sritis, kurią riboja 40–50 % nikelio, atitinka mažai nikelio turintį permaliodą, o absoliutaus maksimumo sritis, apribota 72–80 % nikelio kiekiu, atitinka daug nikelio turintį permaliodą. Pastarasis turi didžiausia vertėµmaks. Charakteristikos µ 0 M s ir ρ (5 pav.) rodo, kad mažai nikelio turinčio permalijo magnetinis įsotinimas ir elektrinė varža yra žymiai didesni nei daug nikelio turinčio permalijo. Šios aplinkybės išskiria mažai nikelio ir daug nikelio turinčių permalidžių naudojimo sritis

Mažai nikelio turintis permaliodas naudojamas gaminant magnetinius ekranus, veikiančius silpnuose pastoviuose magnetiniuose laukuose. Su siliciu ir chromu legiruotas mažai nikelio turintis permalijus naudojamas aukštesniu dažniu.

Lydiniai 79НМ, 80НХС, 81НМА, 83НФ su didžiausiu magnetiniu pralaidumu silpnuose magnetiniuose laukuose ir soties indukcija 0,5 -0,75 Tesla magnetiniams ekranams, magnetinių stiprintuvų šerdims ir bekontaktėms relėms. Lydiniai 27KH, 49KH, 49K2F ir 49K2FA, turintys didelę techninę soties indukciją (2,1–2,25 T), naudojami magnetiniams ekranams, apsaugantiems įrangą nuo stiprių magnetinių laukų poveikio.

Saugos reikalavimai

Prieš pradedant darbą

Suprasti laboratorinės kontrolės ir matavimo įrangos vietą ir paskirtį.
Paruoškite darbo vietą saugiam darbui: pašalinkite nereikalingus daiktus nuo stalo ir įrengimo.
Patikrinkite: įžeminimo sistemos buvimą ir tinkamumą eksploatuoti, montavimo korpuso vientisumą, maitinimo laidus, kištukines jungtis. Nepradėkite darbo, jei nuimtos laboratorijos įrengimo (stovo) apsauginės plokštės.

Darbo metu

Darbus galima atlikti tik su darbo įranga.
Persidengti neleidžiama ventiliacijos angos(žaliuzės) laboratorinių įrenginių pastatuose su pašaliniais objektais.
Nepalikite įrenginio įjungto net trumpam išvykę.
Nutrūkus elektrai, įrenginys turi būti išjungtas.

Avarinėse situacijose

Laboratorijos blokas turi būti nedelsiant išjungtas šiais atvejais:

nelaimingas atsitikimas ar grėsmė žmonių sveikatai;
kvapo, būdingo degančiai izoliacijai, plastikui, dažams, atsiradimas;
traškėjimo, spragtelėjimo, kibirkščiavimo atsiradimas;
kištuko jungties pažeidimas arba elektros kabelis, maitina instaliaciją.

Baigus darbą

Išjunkite laboratorinį įrenginį ir matavimo prietaisai.
Atjunkite montavimo ir matavimo prietaisus nuo tinklo. Sutvarkykite savo darbo vietą.
Pašalinkite pašalinius daiktus ir pašalinkite visas galimas šiukšles (nereikalingą popierių).

Užduotis ir tyrimo metodika

Eksperimentiškai nustatykite sritis efektyvus naudojimasįvairios medžiagos elektromagnetinėms medžiagoms keičiant elektromagnetinio lauko dažnius nuo 102 iki 104 Hz.

Elektromagnetinio lauko kūrimo įrenginį prijunkite prie signalo generatoriaus. Prijunkite matavimo ritę prie osciloskopo įvesties ir voltmetro. Išmatuokite signalo amplitudę U, proporcingą elektromagnetinio lauko stiprumui lauko sužadinimo ritės cilindriniame rėme. Uždenkite matavimo ritę ekranu

Išmatuokite signalo iš matavimo ritės amplitudę U'. Nustatykite ekranavimo efektyvumą

tam tikru dažniu ir užsirašykite į lentelę (žr. priedą).

Atlikite matavimus pagal 5.1.1 punktą. 100, 500, 1000, 5000, 104 Hz dažniams. Nustatykite ekranavimo efektyvumą kiekviename dažnyje.

Išbandyti ekrano pavyzdžiai. Eksperimentinis tyrimas Magnetiniams ekranams skirtų medžiagų savybės atliekamos naudojant pavyzdžius

cilindrinių stiklų 9 pavidalu (6 pav.), kurių pagrindiniai parametrai pateikti 3 lentelėje.

Ekranai gali būti vieno sluoksnio arba daugiasluoksniai su oro tarpu tarp jų, cilindriniai ir su stačiakampio skerspjūvio. Ekrano sluoksnių skaičius gali būti skaičiuojamas naudojant gana sudėtingas formules, todėl rekomenduojama sluoksnių skaičių pasirinkti pagal žinynuose pateiktas ekranavimo efektyvumo kreives.

1 - elektromagnetinio lauko sužadinimo ritė;

2 - nemagnetinis rėmas;

3 - nemagnetinė bazė;

4 - žeminamasis transformatorius;

5 - matavimo ritė;

6 ir 7 - gnybtų lizdai;

8 - perjungimo jungiklis;

9 - magnetinis ekranas;

10 - signalų generatorius;

11 - osciloskopas;

12 - voltmetras.

Atlikite ekranų iš įprasto kokybiško plieno, permallo, aliuminio, vario, žalvario matavimus.

Remdamiesi matavimo rezultatais, sudarykite įvairių medžiagų ekranavimo efektyvumo kreives, panašias į 4 pav. Išanalizuokite eksperimento rezultatus. Palyginkite eksperimento rezultatus su pamatiniais duomenimis ir padarykite išvadas.

Eksperimentiškai nustatyti ekrano sienelės (stiklo) storio įtaką ekranavimo efektyvumui.

Medžiagoms, turinčioms didelį magnetinį laidumą (plieną, permaliodą), atlikite eksperimentą elektromagnetiniame lauke, kurio dažniai yra 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz, pagal metodą, aprašytą ekranams su skirtingo sienelių storiu.

Elektros laidumo medžiagų (vario, aliuminio) atveju eksperimentą atlikite 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz dažniais pagal aprašytą metodą.

Išanalizuokite eksperimento rezultatus. Palyginkite eksperimento rezultatus su 1 lentelėje pateiktais duomenimis. Daryti išvadas

LITERATŪRA

1. Grodnev I. I. Elektromagnetinis ekranavimas plačiame dažnių diapazone. M.: Bendravimas. 1972. - 275 p.

2. Prietaisų projektavimas. 2 knygose. / Red. V. Krause; Per. su juo. V.N. Palyanova; Red. APIE. Tiščenka. - Knyga 1-M.: Mechanikos inžinerija, 1987 m.

3. Prietaisų gamybos ir automatizavimo medžiagos: Katalogas / pod. red. Yu.M. Pyatina. - 2 leidimas. Perdirbta Ir papildomai - M.: Mechanikos inžinerija, 1982 m.

4. Oberganas A.N. Matavimo prietaisų dizainas ir technologija. Pamoka. - Tomskas, Rotaprint TPI. 1987. - 95 p.

5. Govorkovas V.A. Elektriniai ir magnetiniai laukai. - M. Svyazizdatas, 1968 m.

6. Sinusinio signalo generatorius G6-26. Techninis aprašymas ir naudojimo instrukciją. 1980 m – 88-ieji.

7. Osciloskopas S1-64. Techninis aprašymas ir naudojimo instrukcijos.

Mokomasis ir metodinis vadovas

Sudarė: Gormakovas A. N., Martemjanovas V. M.

Kompiuterinis spausdinimas ir maketavimas V. S. Ivanova