Ang mga electromagnetic screen ay malawakang ginagamit sa industriya. Nagsisilbi ang mga ito upang maalis ang mga nakakapinsalang epekto ng ilang elemento ng isang de-koryenteng aparato sa iba, upang maprotektahan ang mga tauhan at kagamitan mula sa mga epekto ng mga panlabas na larangan na nangyayari sa panahon ng pagpapatakbo ng iba pang mga aparato. Ang "pagsusubo" ng panlabas na magnetic field ay kinakailangan sa paglikha ng mga laboratoryo na nilayon para sa pagsasaayos at pagsubok ng mga lubhang sensitibong kagamitan. Kinakailangan din ito sa medisina at sa mga lugar ng agham kung saan ang pagsukat ng mga patlang na may ultra-low induction ay isinasagawa; upang protektahan ang impormasyon sa panahon ng paghahatid nito sa mga cable.
Mga Paraan
Ang
Magnetic field shielding ay isang hanay ng mga paraan upang bawasan ang lakas ng isang pare-pareho o alternating field sa isang partikular na lugar ng espasyo. Ang magnetic field, hindi katulad ng electric field, ay hindi maaaring ganap na humina.
Sa industriya, ang mga stray field mula sa mga transformer, permanent magnet, high current installation at circuit ay may pinakamalaking epekto sa kapaligiran. Maaari nilang ganap na maabala ang normal na operasyon ng mga kalapit na appliances.
Pinakagamit na 2paraan ng proteksyon:
- Ang paggamit ng mga screen na gawa sa superconducting o ferromagnetic na materyales. Ito ay epektibo sa pagkakaroon ng pare-pareho o mababang frequency na magnetic field.
- Paraan ng kompensasyon (eddy current damping). Ang mga eddy current ay mga bulk electric current na nangyayari sa isang conductor kapag nagbabago ang magnetic flux. Ipinapakita ng paraang ito ang pinakamahusay na mga resulta para sa mga field na may mataas na frequency.
Mga Prinsipyo
Ang mga prinsipyo ng pagprotekta sa magnetic field ay batay sa mga pattern ng pagpapalaganap ng magnetic field sa kalawakan. Alinsunod dito, para sa bawat paraang nakalista sa itaas, ang mga ito ay ang mga sumusunod:
- Kung maglalagay ka ng inductor sa isang casing na gawa sa isang ferromagnet, ang mga linya ng induction ng external magnetic field ay dadaan sa mga dingding ng protective screen, dahil mas mababa ang magnetic resistance nito kumpara sa espasyo sa loob nito.. Ang mga linya ng puwersa na na-induce ng mismong coil ay halos lahat ay isasara sa mga dingding ng casing. Para sa pinakamahusay na proteksyon sa kasong ito, kinakailangan na pumili ng mga ferromagnetic na materyales na may mataas na magnetic permeability. Sa pagsasagawa, ang mga haluang metal na bakal ay kadalasang ginagamit. Upang madagdagan ang pagiging maaasahan ng screen, ito ay ginawang makapal na pader o gawa na mula sa ilang mga casing. Ang mga disadvantages ng disenyong ito ay ang mabigat nitong bigat, bulkiness at pagkasira ng shielding sa pagkakaroon ng mga tahi at hiwa sa mga dingding ng casing.
- Sa pangalawang paraan, ang pagpapahina ng panlabas na magnetic fieldnangyayari bilang resulta ng pagpapataw ng isa pang field dito, na dulot ng ring eddy currents. Ang direksyon nito ay kabaligtaran sa mga linya ng induction ng unang field. Habang tumataas ang dalas, ang pagpapahina ay magiging mas malinaw. Sa kasong ito, ang mga plato sa anyo ng isang singsing ng mga conductor na may mababang resistivity ay ginagamit para sa shielding. Ang mga kahon na hugis silindro na gawa sa tanso o aluminyo ay kadalasang ginagamit bilang mga screen-casing.
Mga Pangunahing Tampok
May 3 pangunahing katangian upang ilarawan ang proseso ng pagprotekta:
- Katumbas na lalim ng pagpasok ng magnetic field. Kaya't magpatuloy tayo. Ginagamit ang figure na ito para sa screening effect ng eddy currents. Ang mas maliit na halaga nito, mas mataas ang kasalukuyang dumadaloy sa mga layer ng ibabaw ng proteksiyon na pambalot. Alinsunod dito, mas malaki ang magnetic field na sapilitan nito, na nagpapalipat-lipat sa panlabas. Ang katumbas na lalim ay tinutukoy ng formula sa ibaba. Sa formula na ito, ang ρ at Μr ay ang resistivity at relative magnetic permeability ng screen material, ayon sa pagkakabanggit (ang mga yunit ng pagsukat ng unang halaga ay Ohm∙m); f ay ang dalas ng field, na sinusukat sa MHz.
- Pagsasanggalang na kahusayan e - ang ratio ng lakas ng magnetic field sa shielded space sa kawalan at presensya ng shield. Ang halagang ito ay mas mataas, mas malaki ang kapal ng screen at ang magnetic permeability ng materyal nito. Ang magnetic permeability ay isang indicator na nagpapakilala kung gaano karaming beses ang induction sa isang substanceiba sa vacuum.
- Pagbabawas ng lakas ng magnetic field at eddy current density sa lalim na x mula sa ibabaw ng protective casing. Ang indicator ay kinakalkula gamit ang formula sa ibaba. Narito ang A0 ay ang value sa ibabaw ng screen, ang x0 ay ang lalim kung saan bumababa ang intensity o kasalukuyang density ng e beses.
Mga disenyo ng screen
Ang mga proteksiyon na takip para sa pagprotekta sa magnetic field ay maaaring gawin sa iba't ibang disenyo:
- sheet at napakalaking;
- sa anyo ng mga hollow tube at casing na may cylindrical o rectangular na seksyon;
- single-layer at multi-layer, na may air gap.
Dahil ang pagkalkula ng bilang ng mga layer ay medyo kumplikado, ang halagang ito ay kadalasang pinipili mula sa mga reference na aklat, ayon sa mga shielding efficiency curves na nakuha sa eksperimentong paraan. Ang mga hiwa at tahi sa mga kahon ay pinapayagang gawin lamang sa mga linya ng eddy currents. Kung hindi, mababawasan ang shielding effect.
Sa pagsasagawa, mahirap makakuha ng mataas na shielding factor, dahil palaging kinakailangan na gumawa ng mga butas para sa pagpasok ng cable, bentilasyon at pagpapanatili ng mga installation. Para sa mga coils, ang mga seamless casing ay ginagawa gamit ang sheet extrusion method, at ang ilalim ng cylindrical screen ay nagsisilbing isang naaalis na takip.
Bilang karagdagan, kapag ang mga elemento ng istruktura ay nagkadikit, nabubuo ang mga bitak dahil sa mga iregularidad sa ibabaw. Upang maalis ang mga ito, gamitinmechanical clamps o gaskets na gawa sa conductive materials. Available ang mga ito sa iba't ibang laki at may iba't ibang katangian.
Ang
Eddy currents ay mga alon na hindi gaanong umiikot, ngunit nagagawa nitong pigilan ang pagtagos ng magnetic field sa screen. Sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga butas sa casing, ang pagbaba sa shielding coefficient ay nangyayari ayon sa isang logarithmic dependence. Ang pinakamaliit na halaga nito ay sinusunod sa mga teknolohikal na butas na may malaking sukat. Samakatuwid, inirerekomenda na magdisenyo ng ilang maliliit na butas sa halip na isang malaking butas. Kung kinakailangang gumamit ng mga standardized na butas (para sa pagpasok ng cable at iba pang pangangailangan), gagamitin ang mga transendental waveguides.
Sa isang magnetostatic field na nilikha ng mga direktang electric current, ang trabaho ng screen ay paliitin ang mga linya ng field. Ang proteksiyon na elemento ay naka-install nang mas malapit hangga't maaari sa pinagmulan. Hindi kinakailangan ang grounding. Ang pagiging epektibo ng shielding ay depende sa magnetic permeability at ang kapal ng shield material. Bilang huli, ginagamit ang mga bakal, permalloy at magnetic alloy na may mataas na magnetic permeability.
Ang pagtatanggol sa mga ruta ng cable ay pangunahing ginagawa sa pamamagitan ng dalawang pamamaraan - gamit ang mga cable na may shielded o protected twisted pair at paglalagay ng mga conduit sa mga aluminum box (o insert).
Superconductive na mga screen
Ang pagpapatakbo ng mga superconducting magnetic screen ay batay sa Meissner effect. Ang kababalaghan na ito ay binubuo sa katotohanan na ang isang katawan sa isang magnetic field ay napupunta sa isang superconducting state. Kasabay nito, ang magneticang pagkamatagusin ng pambalot ay nagiging katumbas ng zero, iyon ay, hindi ito pumasa sa magnetic field. Ito ay ganap na nabayaran sa dami ng ibinigay na katawan.
Ang bentahe ng mga naturang elemento ay ang mga ito ay mas mahusay, ang proteksyon mula sa isang panlabas na magnetic field ay hindi nakadepende sa dalas, at ang epekto ng kabayaran ay maaaring tumagal ng arbitraryong mahabang panahon. Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang Meissner effect ay hindi kumpleto, dahil sa mga totoong screen na gawa sa mga superconducting na materyales ay palaging may mga hindi pagkakapareho sa istruktura na humahantong sa magnetic flux trapping. Ang epektong ito ay isang seryosong problema para sa paglikha ng mga casing upang maprotektahan ang magnetic field. Ang magnetic field attenuation coefficient ay mas malaki, mas mataas ang kemikal na kadalisayan ng materyal. Sa mga eksperimento, nabanggit ang pinakamahusay na pagganap para sa lead.
Iba pang disadvantage ng superconducting magnetic field shielding materials ay:
- mataas na halaga;
- presensya ng natitirang magnetic field;
- hitsura ng estado ng superconductivity lamang sa mababang temperatura;
- kawalan ng kakayahang gumana sa matataas na magnetic field.
Materials
Kadalasan, ginagamit ang mga screen ng carbon steel para protektahan laban sa magnetic field, dahil napakadaling umangkop sa mga ito para sa welding, paghihinang, mura at nailalarawan ng mahusay na resistensya sa kaagnasan. Bilang karagdagan sa mga ito, ang mga materyales tulad ng:
- teknikal na aluminum foil;
- soft magnetic alloy ng iron, aluminum at silicon (alsifer);
- tanso;
- conductive coated glass;
- zinc;
- transformer steel;
- conductive enamels at barnis;
- tanso;
- metalized na tela.
Sa istruktura, maaari silang gawin sa anyo ng mga sheet, lambat at foil. Ang mga sheet na materyales ay nagbibigay ng mas mahusay na proteksyon, at ang mga mesh na materyales ay mas maginhawa upang tipunin - maaari silang pagsamahin sa pamamagitan ng spot welding sa 10-15 mm na mga palugit. Upang matiyak na lumalaban sa kaagnasan, ang mga grids ay barnisan.
Mga rekomendasyon para sa pagpili ng materyal
Kapag pumipili ng materyal para sa mga protective screen, ginagabayan ang mga sumusunod na rekomendasyon:
- Sa mahinang field, ginagamit ang mga alloy na may mataas na magnetic permeability. Ang pinaka-technologically advanced ay permalloy, na lends mismo sa pressure at cutting. Ang lakas ng magnetic field na kinakailangan para sa kumpletong demagnetization nito, pati na rin ang resistivity ng elektrikal, ay pangunahing nakasalalay sa porsyento ng nickel. Sa dami ng elementong ito, nakikilala ang low-nickel (hanggang 50%) at high-nickel (hanggang 80%) permalloys.
- Upang mabawasan ang pagkawala ng enerhiya sa isang alternating magnetic field, inilalagay ang mga casing mula sa isang magandang conductor o mula sa isang insulator.
- Para sa field frequency na higit sa 10 MHz, silver o copper film coatings na may kapal na 0.1 mm o higit pa (mga screen na gawa sa foil-coated getinaks at iba pang insulating materials), pati na rin ang copper, aluminum, at tanso, magbigay ng magandang epekto. Para protektahan ang tanso mula sa oksihenasyon, pinahiran ito ng pilak.
- Kapalang materyal ay nakasalalay sa dalas f. Ang mas mababang f, mas malaki ang kapal ay dapat upang makamit ang parehong shielding effect. Sa mataas na frequency, para sa paggawa ng mga casing mula sa anumang materyal, sapat na ang kapal na 0.5-1.5 mm.
- Para sa mga field na may mataas na f, hindi ginagamit ang mga ferromagnets, dahil mataas ang resistensya ng mga ito at humahantong sa malaking pagkawala ng enerhiya. Hindi rin dapat gamitin ang mataas na conductive na materyales maliban sa bakal upang protektahan ang mga permanenteng magnetic field.
- Para sa proteksyon sa malawak na hanay ng f, ang mga multi-layer na materyales (mga sheet ng bakal na may mataas na conductive metal layer) ang pinakamainam na solusyon.
Ang pangkalahatang mga panuntunan sa pagpili ay ang mga sumusunod:
- Ang mga mataas na frequency ay mataas na conductive na materyales.
- Ang mababang frequency ay mga materyales na may mataas na magnetic permeability. Ang pag-screen sa kasong ito ay isa sa pinakamahirap na gawain, dahil ginagawa nitong mas mabigat at mas kumplikado ang disenyo ng protective screen.
Foil tapes
Foil shielding tape ay ginagamit para sa mga sumusunod na layunin:
- Shielding broadband electromagnetic interference. Kadalasan ginagamit ang mga ito para sa mga pinto at dingding ng mga de-koryenteng cabinet na may mga device, gayundin para sa pagbuo ng screen sa paligid ng mga indibidwal na elemento (solenoids, relays) at mga cable.
- Pag-alis ng static na singil na naiipon sa mga device na naglalaman ng mga semiconductors at cathode ray tubes, gayundin sa mga device na ginagamit upang mag-input / mag-output ng impormasyon mula sacomputer.
- Bilang bahagi ng mga ground circuit.
- Para bawasan ang electrostatic interaction sa pagitan ng mga windings ng transformer.
Sa istruktura, nakabatay ang mga ito sa conductive adhesive material (acrylic resin) at foil (na may corrugated o makinis na ibabaw) na gawa sa mga sumusunod na uri ng metal:
- aluminum;
- tanso;
- tinned copper (para sa paghihinang at mas mahusay na proteksyon laban sa kaagnasan).
Mga polymer na materyales
Sa mga device kung saan, kasama ang shielding ng magnetic field, kinakailangan ang proteksyon laban sa mekanikal na pinsala at shock absorption, ginagamit ang mga polymeric na materyales. Ginagawa ang mga ito sa anyo ng mga polyurethane foam pad na natatakpan ng polyester film, batay sa isang acrylic adhesive.
Sa paggawa ng mga liquid crystal monitor, ginagamit ang mga acrylic seal na gawa sa conductive fabric. Sa layer ng acrylic adhesive ay isang three-dimensional conductive matrix na gawa sa conductive particle. Dahil sa elasticity nito, epektibo ring sumisipsip ng mechanical stress ang materyal na ito.
Paraan ng kompensasyon
Ang prinsipyo ng compensation shielding method ay ang artipisyal na paggawa ng magnetic field na nakadirekta sa tapat ng external field. Ito ay karaniwang nakakamit sa isang Helmholtz coil system. Binubuo ito ng 2 magkaparehong manipis na coils na matatagpuan coaxially sa layo ng kanilang radius. Dinadaanan sila ng kuryente. Ang magnetic field na dulot ng mga coils ay lubos na pare-pareho.
Lata ng pananggaginawa din ng plasma. Isinasaalang-alang ang phenomenon na ito sa pamamahagi ng magnetic field sa kalawakan.
Cable shielding
Ang proteksyon ng magnetic field ay mahalaga kapag naglalagay ng mga cable. Ang mga electric current na naudyok sa kanila ay maaaring sanhi ng pagsasama ng mga kagamitan sa sambahayan sa silid (air conditioner, fluorescent lamp, telepono), pati na rin ang mga elevator sa mga minahan. Ang mga salik na ito ay may partikular na malaking impluwensya sa mga digital na sistema ng komunikasyon na tumatakbo sa mga protocol na may malawak na frequency band. Ito ay dahil sa maliit na pagkakaiba sa pagitan ng kapangyarihan ng kapaki-pakinabang na signal at ang ingay sa itaas na bahagi ng spectrum. Bilang karagdagan, ang electromagnetic energy na ibinubuga ng mga cable system ay negatibong nakakaapekto sa kalusugan ng mga tauhan na nagtatrabaho sa lugar.
Ang
Cross-talk ay nangyayari sa pagitan ng mga pares ng mga wire dahil sa pagkakaroon ng capacitive at inductive coupling sa pagitan ng mga ito. Ang electromagnetic energy ng mga cable ay makikita rin dahil sa inhomogeneities ng kanilang wave impedance at humina sa anyo ng pagkawala ng init. Bilang resulta ng pagpapahina, ang lakas ng signal sa dulo ng mahabang linya ay bumababa nang daan-daang beses.
Sa kasalukuyan, 3 paraan ng pagprotekta sa mga ruta ng cable ang ginagawa sa industriya ng kuryente:
- Ang paggamit ng mga all-metal na kahon (bakal o aluminyo) o ang pag-install ng mga metal insert sa mga plastik. Habang tumataas ang field frequency, bumababa ang kakayahan sa pag-screen ng aluminum. Ang kawalan din ay ang mataas na halaga ng mga kahon. Para sa mahabang cable run meronang problema sa pagtiyak ng electrical contact ng mga indibidwal na elemento at ang kanilang grounding para matiyak ang zero potential ng box.
- Gumamit ng mga shielded cable. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng pinakamataas na proteksyon habang ang kaluban ay pumapalibot sa mismong cable.
- Vacuum deposition ng metal sa PVC channel. Ang pamamaraang ito ay hindi epektibo sa mga frequency hanggang 200 MHz. Ang “quenching” ng magnetic field ay sampung beses na mas mababa kumpara sa paglalagay ng cable sa mga metal box dahil sa mataas na resistivity.
Mga uri ng mga cable
Mayroong 2 uri ng mga shielded cable:
- Na may karaniwang screen. Ito ay matatagpuan sa paligid ng hindi protektadong mga stranded conductor. Ang kawalan ng naturang mga cable ay mayroong malaking crosstalk (5-10 beses na mas mataas kaysa sa mga pares na may kalasag), lalo na sa pagitan ng mga pares na may parehong twist pitch.
- Mga cable na may shielded twisted pairs. Ang lahat ng mga pares ay indibidwal na may proteksiyon. Dahil sa kanilang mas mataas na gastos, ang mga ito ay madalas na ginagamit sa mga network na may mahigpit na mga kinakailangan sa kaligtasan at sa mga silid na may mahirap na electromagnetic na kapaligiran. Ang paggamit ng naturang mga cable sa parallel laying ay ginagawang posible upang mabawasan ang distansya sa pagitan nila. Binabawasan nito ang mga gastos kumpara sa split routing.
Ang
Twisted-pair shielded cable ay isang insulated na pares ng conductors (ang kanilang numero ay karaniwang mula 2 hanggang 8). Binabawasan ng disenyong ito ang crosstalk.sa pagitan ng mga konduktor. Ang mga unshielded na pares ay walang mga kinakailangan sa saligan, mayroon silang higit na kakayahang umangkop, mas maliit na transverse na sukat, at kadalian ng pag-install. Ang shielded pair ay nagbibigay ng proteksyon laban sa electromagnetic interference at mataas na kalidad na paghahatid ng data sa mga network.
Gumagamit din ang mga information system ng two-layer shielding, na binubuo ng proteksyon ng mga twisted pairs sa anyo ng metallized plastic tape o foil, at isang karaniwang metal braid. Para sa epektibong proteksyon laban sa magnetic field, ang mga naturang cable system ay dapat na naka-ground nang maayos.
