Главная  Сложная РЭА 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

3 3. Принципы экранирования постоянного и мёДлёНнб изменяющегося магнитного поля

От постоянного и медленно изменяющегося переменного магнитного поля защищаются с помощью экранов, изготовленных из ферромагнитных материалов (пермаллоя или стали) с большой относительной магнитной проницаемостью pir- При наличии такого экрана линии магнитной индукции проходят в основном по его стенкам (рис. 3.7), которые обладают малым магнитным сопротивлением по сравнению с воздушным пространством внутри экрана. Качество экранирования таких полей зависит от магнитной

проницаемости экрана и , -

сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и чем меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления линий магнитной индукции. Этот вид экранирования называется магнитостати-ческим или шунтированием магнитного поля экраном. Он используется редко, только при необходимости подавить наводку на частотах О ... 1 кГц. Здесь эффективность-экранирования не зависит от частоты. Ее можно приближенно определить [2] по уравнению


Рис. 3.7. Действие экрана, изготовленного из ферромагнитного материала

9=l + lXrdlD,

(3.6)

где Цг - относительная магнитная проницаемость материала экрана, d - толщина стенок экрана, D - диаметр эквивалентного сферического экрана, близкий к длине стенки кубического экрана.

Пример 3.3. Определить эффективность экранирования на частотах О... 1 кГц, даваемую кубическим экраном с длиной стенки £)=100 мм, выполненным из стали толщиной -=0,8 мм с [Хг=100. . После подстановки величин в (3.6) получим

5 = 1 -1- (100-0,8)/100= 1,8;



Й = In 1,8 = 0,59 Нп,

= 201g 1,8 = 5,1 дБ.

Из этих цифр сл-едует, что такой экран почти не действует. Увеличением толщины стенок экрана добиться значительного повышения эффективности невозможно. Так, если взять величину d- = мм, которая технологически довольно неудобна, то эффективность экранирования возрастет до 5=3; В-\,1 Нп; Л=9,6 дБ, т. е. всего на 4,5 дБ. Получить сколько-нибудь удовлетворительную эффективность удается только при применении специальных материалов с высокой [Хг. Так, если при прежней толщине d=0,8 мм заменить сталь на пермаллой с (Лг=5000, то эффективность экранирования возрастет до 3=41; В=3,7 Нп; А=32 дБ. Результаты этого расчета хорошо совпадают с данными эксперимента, приведенными на рис. 3.29.

3.4. Принципы экранирования высокочастотного магнитного поля

Экранирование переменного высокочастотного магнитного поля производится с помощью экранов, изготовленных из немагнитных и ферромагнитных металлов. Оно основано на использовании того же явления магнитной индукции, которое приводит к возбуждению наведенных э. д. с. и токов. Таким образом, явление индукции, временно квалифицированное нами как нежелательное, делается опять полезным.

Поставим на пути равномерного переменного магнитного поля (рис. 3.8,g) медный цилиндр. В нем возбудятся переменные э. д. с, которые, в свою очередь, создадут переменные индукционные ви.хревые токи (токи Фуко). Магнитное поле этих токов (рис. 3.8,6) будет замкнутым; внутри цилиндра оно будет направлено навстречу возбуждающему полю, а за его пределами - в ту же сторону, что и возбуждающее поле. Результирующее поле (рис. 3.8,е) оказывается ослабленным у цилиндра и усиленным вне его, т. е. происходит вытеснение поля из пространства, занимаемого цилиндром, в чем и заключается его экранирующее действие. Очевидно, что оно будет тем больше, чем больше создаваемое цилиндром обратное магнитное поле и, следовательно, чем больше протекающие по нему вихревые токи. Этот вид экранирования называется электромагнитным или вытеснением магнитного поля экраном.

Вихревые токи в экранирующем цилиндре распределяются неравномерно по его сечению. Это вызывается



явлением поверхностного эффекта ( скин-эффекта ), сущность которого заключается в том, что переменное магнитное поле ослабляется по мере проникновения в глубь металла, так как внутренние слои экранируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях.


Рис. 3.8. Вытеснение магнитного поля вихревыми токами в экране

Из-за поверхностного эффекта плотность вихревых токов и напряженность переменного магнитного поля по мере углубления в металл падает по экспоненциальному закону:

Плотность тока на глубине х g-

Плотность тока на шверхиости

(3.7)

где

(3.8)

- показатель уменьшения поля и тока, который называют эквивалентной глубиной проникновения.

Здесь а - удельная проводимость материала экрана, Смсм; (л=(хо(Хг - магнитная проницаемость материала; ло=1,256-10 - магнитная проницаемость вакуума, ГХ Хсм-1; \1г - относительная магнитная проницаемость материала; с)=2я/ - угловая частота.

Величиной эквивалентной глубины проникновения удобно характеризовать экранирующий эффект вихревых токов. Чем меньше 6, тем больший ток течет в поверхностных слоях экрана, тем больше создаваемое им обратное магнитное поле, вытесняющее из пространства, занятого экраном, внешнее поле источника наводки.

Если экран сделан из немагнитного материала, то р выражении (3.8) р=(ло и экранирующий эффект зави-




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92