Suojauksen periaatteet magneettikenttä

Magneettikentän suojaamiseen käytetään kahta menetelmää:

Ohitusmenetelmä;

Näytön magneettikenttämenetelmä.

Tarkastellaanpa kutakin näistä menetelmistä tarkemmin.

Menetelmä magneettikentän ohittamiseksi näytöllä.

Menetelmää, jossa magneettikenttä ohitetaan näytöllä, käytetään suojaamaan jatkuvaa ja hitaasti muuttuvaa vaihtuvaa magneettikenttää vastaan. Suodattimet on valmistettu ferromagneettisista materiaaleista, joilla on korkea suhteellinen magneettinen tunkeutuminen (teräs, permalloy). Jos on näyttö, magneettisen induktion viivat kulkevat pääosin sen seiniä pitkin (Kuva 8.15), joilla on alhainen magneettivastus verrattuna näytön sisällä olevaan ilmatilaan. Suojauksen laatu riippuu suojan magneettisesta läpäisevyydestä ja magneettipiirin resistanssista, ts. Mitä paksumpi näyttö ja mitä vähemmän saumoja ja liitoksia kulkee poikittain magneettisten induktiolinjojen suuntaan, sitä suurempi suojaustehokkuus on.

Menetelmä magneettikentän siirtämiseksi näytöllä.

Menetelmää, jossa magneettikenttä siirretään näytöllä, käytetään vaihtelevien suurtaajuisten magneettikenttien seulomiseen. Tässä tapauksessa käytetään ei-magneettisista metalleista valmistettuja näyttöjä. Suojaus perustuu induktioilmiöön. Tässä induktioilmiö on hyödyllinen.

Asetetaan kuparinen sylinteri tasaisen vaihtuvan magneettikentän reitille (kuva 8.16a). Siinä viritetään muuttuvia ED:itä, jotka puolestaan muodostavat vuorottelevia induktiivisia pyörrevirtoja (Foucault-virtoja). Näiden virtojen magneettikenttä (kuva 8.16b) suljetaan; sylinterin sisällä se suunnataan jännittävää kenttää kohti ja sen ulkopuolella - samaan suuntaan jännittävän kentän kanssa. Tuloksena oleva kenttä (kuva 8.16, c) osoittautuu heikentyneeksi sylinterin lähellä ja vahvistuneeksi sen ulkopuolella, ts. kenttä siirtyy sylinterin käyttämästä tilasta, mikä on sen suojavaikutus, joka on tehokkaampi mitä pienempi sähköinen vastus sylinteri, ts. mitä suurempia sen läpi virtaavia pyörrevirtoja.

Pintailmiön ("ihoilmiö") ansiosta pyörrevirtojen tiheys ja vaihtuvan magneettikentän intensiteetti pienenee eksponentiaalisesti mentäessä syvemmälle metalliin

, (8.5)

Jossa (8.6)

– kentän ja virran vähenemisen indikaattori, jota kutsutaan vastaava tunkeutumissyvyys.

Tässä on materiaalin suhteellinen magneettinen permeabiliteetti;

– tyhjön magneettinen permeabiliteetti, 1,25*108 g*cm -1;

– materiaalin ominaisvastus, ohm*cm;

– taajuus, Hz.

Vastaavan tunkeutumissyvyyden arvo on kätevä kuvaamaan pyörrevirtojen suojausvaikutusta. Mitä pienempi x0, sitä suuremman magneettikentän ne luovat, mikä syrjäyttää poimintalähteen ulkoisen kentän näytön miehittämästä tilasta.

Ei-magneettiselle materiaalille kaavassa (8.6) =1 suojausvaikutuksen määrää vain ja . Entä jos näyttö on valmistettu ferromagneettisesta materiaalista?

Jos ne ovat yhtä suuret, vaikutus on parempi, koska >1 (50...100) ja x 0 ovat pienempiä.

Joten x 0 on pyörrevirtojen suojausvaikutuksen kriteeri. On mielenkiintoista arvioida, kuinka monta kertaa virrantiheys ja magneettikentän voimakkuus pienenevät syvyydellä x 0 verrattuna siihen, mitä ne ovat pinnalla. Tätä varten korvaamme kaavan (8.5) x = x 0

josta voidaan nähdä, että syvyydellä x 0 virrantiheys ja magneettikentän voimakkuus putoavat e kertaa, ts. arvoon 1/2,72, joka on 0,37 pinnan tiheydestä ja jännityksestä. Koska kentän heikkeneminen on vain 2,72 kertaa syvyydessä x 0 ei riitä luonnehtimaan suojamateriaalia, käytä sitten kahta muuta tunkeutumissyvyyden x 0,1 ja x 0,01 arvoa, jotka kuvaavat virrantiheyden ja kenttäjännitteen pudotusta 10- ja 100-kertaisesti niiden pinnalla olevista arvoista.

Ilmaistaan arvot x 0,1 ja x 0,01 arvon x 0 kautta, luomme lausekkeen (8.5) perusteella yhtälön

JA ,

päätettyämme, minkä saamme

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

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

Eri suojamateriaalien kaavojen (8.6) ja (8.7) perusteella kirjallisuudessa on annettu tunkeutumissyvyyden arvot. Selvyyden vuoksi esitämme samat tiedot taulukon 8.1 muodossa.

Taulukosta käy ilmi, että kaikilla korkeilla taajuuksilla, keskiaaltoalueelta alkaen, mistä tahansa metallista valmistettu näyttö, jonka paksuus on 0,5...1,5 mm, on erittäin tehokas. Näytön paksuutta ja materiaalia valittaessa ei pidä lähteä materiaalin sähköisistä ominaisuuksista, vaan ohjata niitä mekaaninen lujuus, jäykkyys, korroosionkestävyys, yksittäisten osien liittämisen helppous ja niiden välisen pienen vastuksen omaavien siirtymäkoskettimien helppous, juottamisen, hitsauksen helppous jne.

Taulukon tiedoista käy ilmi, että yli 10 MHz:n taajuuksilla kuparikalvo ja vielä enemmän hopeakalvo, jonka paksuus on alle 0,1 mm, antaa merkittävän suojavaikutuksen. Siksi yli 10 MHz:n taajuuksilla on melko hyväksyttävää käyttää folio getinaxista tai muusta eristävästä materiaalista valmistettuja seuloja, joissa on kupari- tai hopeapinnoite.

Terästä voidaan käyttää näyttöinä, mutta sinun on vain muistettava se suuren koon vuoksi vastus ja hystereesi-ilmiö, teräsverkko voi aiheuttaa merkittäviä häviöitä suojauspiireihin.

Suodatus

Suodatus on tärkein keino vaimentaa tasa- ja vaihtovirran ES:n tehonsyöttö- ja kytkentäpiireihin syntyviä rakenteellisia häiriöitä. Tätä tarkoitusta varten suunnitellut kohinanvaimennussuodattimet mahdollistavat sekä ulkoisten että sisäisten lähteiden johdetun melun vähentämisen. Suodatuksen tehokkuus määräytyy suodattimen tuottaman vaimennuksen mukaan:

dB,

Suodattimelle asetetaan seuraavat perusvaatimukset:

Varmistetaan määrätty hyötysuhde S vaaditulla taajuusalueella (ottaen huomioon sähköpiirin sisäinen vastus ja kuormitus);

Suodattimen yli olevan tasa- tai vaihtojännitteen sallitun pudotuksen rajoitus suurimmalla kuormitusvirralla;

Varmistetaan hyväksyttävät epälineaariset syöttöjännitteen vääristymät, jotka määräävät suodattimen lineaarisuuden vaatimukset;

Suunnitteluvaatimukset - suojauksen tehokkuus, vähimmäiskoko ja -paino, normaalien lämpöolosuhteiden varmistaminen, mekaanisten ja ilmastovaikutusten kestävyys, rakenteen valmistettavuus jne.;

Suodatinelementit on valittava ottaen huomioon sähköpiirin nimellisvirrat ja -jännitteet sekä niissä aiheuttamat jännite- ja virtapiikit, jotka johtuvat sähköjärjestelmän epävakaudesta ja transienttiprosesseista.

Kondensaattorit. Niitä käytetään itsenäisinä melunvaimennuselementteinä ja rinnakkaisina suodatinyksiköinä. Rakenteellisesti melunvaimennuskondensaattorit on jaettu:

Kaksinapainen tyyppi K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;

Tukityyppi KO, KO-E, KDO;

Ei-koaksiaalinen läpivientityyppi K73-21;

Koaksiaalinen läpivientityyppi KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Kondensaattori yksiköt;

Melunvaimennuskondensaattorin pääominaisuus on sen impedanssin riippuvuus taajuudesta. Häiriöiden vähentämiseksi taajuusalueella noin 10 MHz:iin asti voidaan käyttää bipolaarisia kondensaattoreita, kun otetaan huomioon niiden johtojen lyhyt pituus. Referenssikkäytetään 30-50 MHz taajuuksille asti. Symmetrisiä päästökondensaattoreita käytetään kaksijohtimisessa piirissä 100 MHz:n luokkaa oleviin taajuuksiin asti. Päästyskondensaattorit toimivat laajalla taajuusalueella noin 1000 MHz asti.

Induktiiviset elementit. Niitä käytetään itsenäisinä kohinanvaimennuselementteinä ja kohinanvaimennussuodattimien peräkkäisinä linkkeinä. Rakenteellisesti yleisimmät kuristimet ovat:

Ferromagneettisen ytimen kytkeminen päälle;

Kääntymätön.

Kohinanvaimennuskuristimen pääominaisuus on sen impedanssin riippuvuus taajuudesta. Matalilla taajuuksilla on suositeltavaa käyttää PP90- ja PP250-merkkisten magnetodielektrisiä ytimiä, jotka on valmistettu m-permalloysta. Häiriöiden vaimentamiseksi laitepiireissä, joiden virrat ovat enintään 3 A, on suositeltavaa käyttää DM-tyyppisiä HF-kuristimia ja korkeammille nimellisvirroille - D200-sarjan kuristimia.

Suodattimet. Tyypin B7, B14, B23 keraamiset läpimenosuodattimet on suunniteltu vaimentamaan häiriöitä tasa-, sykkivä- ja vaihtovirtapiireissä taajuusalueella 10 MHz - 10 GHz. Tällaisten suodattimien mallit on esitetty kuvassa 8.17

Suodattimien B7, B14, B23 aiheuttama vaimennus taajuusalueella 10..100 MHz kasvaa noin 20..30:sta 50..60 dB:iin ja yli 100 MHz:n taajuusalueella yli 50 dB.

B23B-tyypin keraamiset läpivientisuodattimet on rakennettu keraamisten levykondensaattoreiden ja kiertovapaiden ferromagneettisten kuristimien pohjalta (kuva 8.18).

Kääntymättömät kuristimet ovat putkimainen ferromagneettinen ydin, joka on valmistettu luokan 50 VCh-2 ferriitistä ja joka on asennettu läpivientiliittimeen. Induktorin induktanssi on 0,08…0,13 μH. Suodatinkotelo on valmistettu UV-61 keraamisesta materiaalista, jolla on korkea mekaaninen lujuus. Kotelo on metalloitu hopeakerroksella, jotta kondensaattorin ulkovaipan ja suodattimen kiinnittämiseen käytettävän maadoituskierreholkin välinen kosketusvastus on pieni. Kondensaattori juotetaan ulkokehää pitkin suodatinkoteloon ja sisäkehää pitkin läpivientiliittimeen. Suodattimen tiiviys varmistetaan täyttämällä kotelon päät seoksella.

B23B-suodattimet:

suodattimen nimelliskapasitanssit - 0,01 - 6,8 µF,

nimellisjännite 50 ja 250 V,

nimellisvirta jopa 20A,

Suodattimen kokonaismitat:

L = 25 mm, D = 12 mm

B23B-suotimien tuoma vaimennus taajuusalueella 10 kHz - 10 MHz kasvaa noin 30..50 - 60..70 dB ja yli 10 MHz:n taajuusalueella yli 70 dB.

Aluksella ES:ssä on lupaavaa käyttää erityisiä melua vaimentavia johtoja, joissa on korkea magneettinen läpäisykyky ja korkeat ominaishäviöt. Joten PPE-merkkisten johtojen välitysvaimennus taajuusalueella 1...1000 MHz kasvaa 6:sta 128 dB/m:iin.

Tunnetaan moninapaisten liittimien rakenne, joissa jokaiseen koskettimeen on asennettu yksi U-muotoinen kohinanvaimennussuodatin.

Sisäänrakennetun suodattimen kokonaismitat:

pituus 9,5 mm,

halkaisija 3,2 mm.

Suodattimen aiheuttama vaimennus 50 ohmin piirissä on 20 dB taajuudella 10 MHz ja jopa 80 dB taajuudella 100 MHz.

Digitaalisten elektronisten laitteiden tehonsyöttöpiirien suodatus.

Digitaalisten integroitujen piirien (DIC) kytkennän aikana esiintyvä pulssikohina, joka tunkeutuu myös ulospäin, voi johtaa toimintahäiriöihin digitaalisten tietojenkäsittelylaitteiden toiminnassa.

Tehoväylien melutason vähentämiseksi käytetään piirisuunnittelumenetelmiä:

"Teho"-väylän induktanssin vähentäminen ottaen huomioon suora- ja paluujohtimien keskinäinen magneettinen kytkentä;

"Tehoväylän" osien pituuksien vähentäminen, jotka ovat yleisiä eri digitaalisten tietojärjestelmien virroille;

Hidastaa pulssivirtojen reunoja "teho"-väylissä käyttämällä melua vaimentavia kondensaattoreita;

Tehopiirien rationaalinen topologia painetulla piirilevyllä.

Kasvata kokoa poikkileikkaus johtimet johtavat väylän sisäisen induktanssin laskuun ja myös niiden aktiivista vastusta. Jälkimmäinen on erityisen tärkeä maadoitusväylän tapauksessa, joka on signaalipiirien paluujohdin. Siksi monikerroksisissa painetuissa piirilevyissä on toivottavaa tehdä "teho"-väyliä vierekkäisiin kerroksiin sijoitettujen johtavien tasojen muodossa (kuva 8.19).

Digitaalisten IC-piirien painetuissa piirikokoonpanoissa käytetyillä ilmavirtaväylillä on suuremmat poikittaismitat verrattuna painettujen johtimien muotoisiin virtakiskoihin, ja siksi niillä on pienempi induktanssi ja resistanssi. Asennettujen tehoväylän lisäetuja ovat:

Signaalipiirien yksinkertaistettu reititys;

PP:n jäykkyyden lisääminen luomalla ylimääräisiä ripoja, jotka toimivat rajoittimina, jotka suojaavat asennettua ERE:tä mekaanisilta vaurioilta tuotteen asennuksen ja konfiguroinnin aikana (Kuva 8.20).

Erittäin valmistavia ovat "power" tangot, jotka on valmistettu tulostamalla ja asennettu pystysuoraan piirilevylle (kuva 6.12c).

Tunnetaan malleja IC-rungon alle asennetuista asennetuista virtakiskoista, jotka sijaitsevat kortilla riveissä (Kuva 8.22).

"Syöttö"-väylien harkitut mallit tarjoavat myös suuren lineaarisen kapasitanssin, mikä johtaa "syöttölinjan" aaltoimpedanssin laskuun ja siten impulssimehinan tason laskuun.

IC:n tehonjakoa piirilevylle ei tule suorittaa sarjassa (kuva 8.23a), vaan rinnakkain (kuva 8.23b)

Tehonjakoa on käytettävä suljettujen piirien muodossa (kuva 8.23c). Tämä rakenne on sähköisiltä parametreiltaan lähellä kiinteitä tehotasoja. Ulkoisen häiriötä kuljettavan magneettikentän vaikutuksilta suojaamiseksi PP:n kehällä on oltava ulkoinen suljettu silmukka.

Maadoitus

Maadoitusjärjestelmä on sähköpiiri, jolla on ominaisuus ylläpitää vähimmäispotentiaalia, joka on tietyn tuotteen vertailutaso. Sähköjärjestelmän maadoitusjärjestelmän tulee tarjota signaali- ja tehonpalautuspiirejä, suojata ihmisiä ja laitteita virransyöttöpiirien vioista sekä poistaa staattiset varaukset.

Seuraavat perusvaatimukset koskevat maadoitusjärjestelmiä:

1) minimoidaan maaväylän kokonaisimpedanssi;

2) suljettujen maadoitussilmukoiden puuttuminen, jotka ovat herkkiä magneettikentille.

ES vaatii vähintään kolme erillistä maadoituspiiriä:

Signaalipiireille, joissa matala taso virrat ja jännitteet;

Virtapiireihin, joissa korkea taso virrankulutus (virtalähteet, ES-lähtöasteet jne.)

Koripiireihin (runko, paneelit, näytöt ja metallointi).

ES:n sähköpiirit maadoitetaan seuraavilla tavoilla: yhdessä pisteessä ja useissa pisteissä, jotka ovat lähimpänä maadoituksen vertailupistettä (Kuva 8.24)

Näin ollen maadoitusjärjestelmiä voidaan kutsua yksipisteisiksi ja monipisteisiksi.

Suurin häiriötaso esiintyy yksipistemaadoitusjärjestelmässä, jossa on yhteinen sarjaan kytketty maadoitusväylä (Kuva 8.24 a).

Mitä kauempana maadoituspiste on, sitä suurempi on sen potentiaali. Sitä ei tule käyttää piireissä, joissa virrankulutus on suuri, koska suuritehoiset FU:t luovat suuria paluumaadoitusvirtoja, jotka voivat vaikuttaa pienten signaalien FU:iin. Tarvittaessa kriittisin FU tulee kytkeä mahdollisimman lähelle vertailumaadoituspistettä.

Korkeataajuisissa piireissä (f≥10 MHz) tulee käyttää monipistemaadoitusjärjestelmää (Kuva 8.24 c), joka yhdistää RES FU:n pisteisiin, jotka ovat lähimpänä vertailumaadoituspistettä.

Herkissä piireissä käytetään kelluvaa maadoituspiiriä (Kuva 8.25). Tällainen maadoitusjärjestelmä vaatii piirin täydellisen eristämisen rungosta (suuri vastus ja pieni kapasitanssi), muuten se on tehoton. Piirejä voidaan käyttää aurinkokennoilla tai akuilla, ja signaalien tulee tulla piiriin ja lähteä piiristä muuntajien tai optoerottimien kautta.

Esimerkki tarkasteltujen maadoitusperiaatteiden toteutuksesta yhdeksänraitaiselle digitaaliselle nauha-asemalle on esitetty kuvassa 8.26.

On olemassa seuraavat maaväylät: kolme signaalia, yksi teho ja yksi runko. Häiriöille herkimmät analogiset FU:t (yhdeksän aistivahvistimet) on maadoitettu käyttämällä kahta erillistä maadoitusväylää. Kolmanteen signaaliväylään, maahan, on kytketty yhdeksän kirjoitusvahvistinta, jotka toimivat korkeammilla signaalitasoilla kuin lukuvahvistimet, sekä ohjaus-IC:t ja liitäntäpiirit datatuotteilla. Kolme tasavirtamoottoria ja niiden ohjauspiirit, releet ja solenoidit on kytketty tehoväylän maahan. Herkin vetoakselin moottorin ohjauspiiri on kytketty lähimpänä maadoituspistettä. Alustan maadoitusväylää käytetään rungon ja kotelon yhdistämiseen. Signaali-, teho- ja rungon maadoitusväylät on kytketty yhteen toissijaisen teholähteen yhdestä kohdasta. On syytä huomioida, että uusiutuvia energialähteitä suunniteltaessa on suositeltavaa laatia rakenteelliset kytkentäkaaviot.

Magneettikenttien suojaus voidaan tehdä kahdella tavalla:

Suojaus ferromagneettisilla materiaaleilla.

Suojaus pyörrevirroilla.

Ensimmäistä menetelmää käytetään yleensä suojattaessa vakiotaajuusalueita ja matalataajuisia kenttiä. Toinen menetelmä tarjoaa merkittävän tehokkuuden suurtaajuisten MP:iden suojauksessa. Pintavaikutuksesta johtuen pyörrevirtojen tiheys ja vaihtuvan magneettikentän intensiteetti pienenee eksponentiaalisesti mentäessä syvemmälle metalliin:

Kentän ja virran pienenemisen mitta, jota kutsutaan ekvivalentiksi tunkeutumissyvyydeksi.

Mitä pienempi tunkeutumissyvyys, sitä suurempi virta virtaa näytön pintakerroksissa, sitä suurempi on sen luoma käänteinen MF, joka syrjäyttää häiriölähteen ulkoisen kentän näytön miehittämästä tilasta. Jos näyttö on valmistettu ei-magneettisesta materiaalista, suojausvaikutus riippuu vain materiaalin johtavuudesta ja suojakentän taajuudesta. Jos näyttö on valmistettu ferromagneettisesta materiaalista, ulkoinen kenttä indusoi siihen suuren e:n, jos muut asiat ovat samat. d.s. magneettikenttälinjojen suuremman pitoisuuden vuoksi. Materiaalin samalla ominaisjohtavuudella pyörrevirrat kasvavat, mikä johtaa pienempään tunkeutumissyvyyteen ja parempaan suojausvaikutukseen.

Näytön paksuutta ja materiaalia valittaessa ei tule lähteä materiaalin sähköisistä ominaisuuksista, vaan huomioida mekaaninen lujuus, paino, jäykkyys, korroosionkestävyys, yksittäisten osien liittämisen helppous ja siirtymäkosketukset niiden välillä. pieni vastus, helppo juottaa, hitsata jne.

Taulukon tiedoista käy selvästi ilmi, että yli 10 MHz:n taajuuksilla kupari- ja erityisesti hopeakalvot, joiden paksuus on noin 0,1 mm, tarjoavat merkittävän suojausvaikutuksen. Siksi yli 10 MHz:n taajuuksilla on melko hyväksyttävää käyttää folio getinaxista tai lasikuidusta valmistettuja näyttöjä. Korkeilla taajuuksilla teräs tarjoaa paremman suojausvaikutuksen kuin ei-magneettiset metallit. On kuitenkin syytä ottaa huomioon, että tällaiset näytöt voivat aiheuttaa merkittäviä häviöitä suojattuihin piireihin suuren resistiivisyyden ja hystereesiilmiön vuoksi. Siksi tällaiset näytöt ovat käyttökelpoisia vain tapauksissa, joissa välityshäviöt voidaan jättää huomiotta. Lisäksi suojauksen tehokkuuden parantamiseksi näytöllä on oltava pienempi magneettinen vastus kuin ilmalla, jolloin magneettikenttäviivat pyrkivät kulkemaan näytön seiniä pitkin ja tunkeutumaan vähemmän näytön ulkopuoliseen tilaan. Tällainen näyttö soveltuu yhtä hyvin suojaamaan magneettikentän vaikutukselta kuin suojaamaan ulkotilaa näytön sisällä olevan lähteen aiheuttamalta magneettikentän vaikutukselta.

On olemassa monia teräs- ja permalloylaatuja, joilla on erilaiset magneettisen permeabiliteetin arvot, joten tunkeutumissyvyys on laskettava jokaiselle materiaalille. Laskenta tehdään likimääräisellä yhtälöllä:

1) Suojaus ulkoiselta magneettikentältä

Ulkoisen magneettikentän magneettikenttäviivat (häiriömagneettikentän induktiolinjat) kulkevat pääasiassa näytön seinämien paksuuden läpi, jolla on alhainen magneettinen resistanssi verrattuna näytön sisällä olevan tilan resistanssiin. Tämän seurauksena ulkoinen magneettikenttä ei vaikuta sähköpiirin toimintatilaan.

2) Oman magneettikentän suojaaminen

Tällaista suojausta käytetään, jos tehtävänä on suojata ulkoisia sähköpiirejä kelavirran synnyttämän magneettikentän vaikutuksilta. Induktanssi L eli kun induktanssin L aiheuttama häiriö on käytännössä lokalisoitava, tämä ongelma ratkaistaan käyttämällä magneettisuojaa, kuten kuvassa on kaaviomaisesti esitetty. Täällä lähes kaikki induktorikelan kenttälinjat suljetaan näytön seinien paksuuden läpi ylittämättä niiden rajoja, koska näytön magneettinen vastus on paljon pienempi kuin ympäröivän tilan vastus.

3) Kaksoisnäyttö

Kaksoismagneettisessa näytössä voidaan kuvitella, että osa magneettisista voimalinjoista, jotka ulottuvat yhden seulan seinämien paksuuden yli, sulkeutuvat toisen näytön seinämien paksuuden läpi. Samalla tavalla voidaan kuvitella kaksinkertaisen magneettisen näytön toiminnan lokalisoitaessa ensimmäisen (sisäisen) näytön sisällä olevan sähköpiirin elementin aiheuttamaa magneettista häiriötä: suurin osa magneettikenttäviivoista (magneettiset sirontaviivat) sulkeutuu ulkoseinän seinien läpi. Tietysti kaksoisseinämissä seinämän paksuudet ja niiden välinen etäisyys on valittava järkevästi.

Kokonaissuojauskerroin saavuttaa suurimman suuruutensa tapauksissa, joissa seinien paksuus ja seulojen välinen rako kasvavat suhteessa etäisyyteen näytön keskustasta ja raon arvo on seinämän paksuuksien geometrinen keskiarvo. viereiset näytöt. Tässä tapauksessa suojauskerroin on:

L = 20 lg (H/Ne)

Kaksinkertaisten seulojen valmistaminen tämän suosituksen mukaisesti on käytännössä vaikeaa teknisistä syistä. On paljon tarkoituksenmukaisempaa valita suojusten ilmaraon vieressä olevien kuorien välinen etäisyys, joka on suurempi kuin ensimmäisen seulan paksuus, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin ensimmäisen seulan pinon ja suojatun piirin reunan välinen etäisyys. elementti (esimerkiksi kela). Magneettisuojan seinämien paksuuden valintaa ei voida tehdä yksiselitteiseksi. Järkevä seinämän paksuus määritetään. näytön materiaali, häiriötaajuus ja määritetty suojauskerroin. On hyödyllistä harkita seuraavaa.

1. Häiriöiden taajuuden kasvaessa (häiriön vaihtuvan magneettikentän taajuus) materiaalien magneettinen permeabiliteetti pienenee ja aiheuttaa näiden materiaalien suojausominaisuuksien heikkenemistä, koska magneettisen permeabiliteetin pienentyessä magneettivuon vastus näytön tarjoama kasvaa. Pääsääntöisesti magneettisen permeabiliteetin väheneminen taajuuden kasvaessa on voimakkainta niillä magneettisilla materiaaleilla, joilla on suurin alkuperäinen magneettinen permeabiliteetti. Esimerkiksi sähköteräslevy, jolla on alhainen magneettinen permeabiliteetti, muuttaa vain vähän jx:n arvoa taajuuden kasvaessa, ja permalloy, jolla on suuret magneettisen läpäisevyyden alkuarvot, on erittäin herkkä magneettikentän taajuuden lisääntymiselle. ; sen magneettinen permeabiliteetti laskee jyrkästi taajuuden myötä.

2. Magneettisissa materiaaleissa, jotka altistetaan suurtaajuisille magneettikentän häiriöille, ilmenee selvästi pintavaikutus, eli magneettivuon siirtyminen näytön seinämien pintaan, mikä aiheuttaa näytön magneettisen vastuksen kasvun. Tällaisissa olosuhteissa näyttää melkein hyödyttömältä lisätä näytön seinämien paksuutta yli magneettivuon tietyllä taajuudella. Tämä johtopäätös on virheellinen, koska seinämän paksuuden kasvu johtaa näytön magneettisen vastuksen pienenemiseen jopa pintailmiön ollessa läsnä. Tässä tapauksessa magneettisen permeabiliteetin muutos tulee ottaa samalla huomioon. Koska pintavaikutuksen ilmiö magneettisissa materiaaleissa alkaa yleensä vaikuttaa itseensä selvemmin kuin magneettisen läpäisevyyden heikkeneminen matalataajuisella alueella, molempien tekijöiden vaikutus näytön seinämän paksuuden valintaan on erilainen eri taajuusalueilla. magneettinen häiriö. Suojausominaisuuksien heikkeneminen häiriötaajuuden kasvaessa on pääsääntöisesti selvempää näytöissä, jotka on valmistettu materiaaleista, joilla on korkea alkuperäinen magneettinen permeabiliteetti. Yllä olevat magneettisten materiaalien ominaisuudet muodostavat pohjan suosituksille magneettisuojan materiaalien ja seinämän paksuuden valinnassa. Nämä suositukset voidaan tiivistää seuraavasti:

A) Tavallisesta sähkö- (muuntaja)teräksestä valmistettuja suojuksia, joilla on alhainen magneettinen permeabiliteetti, voidaan tarvittaessa käyttää varmistamaan alhaiset suojauskertoimet (Ke 10); tällaiset näytöt tarjoavat lähes vakion suojauskertoimen melko laajalla taajuuskaistalla, useisiin kymmeniin kilohertseihin asti; tällaisten näyttöjen paksuus riippuu häiriön taajuudesta, ja mitä pienempi taajuus, sitä suurempi on näytön paksuus; esimerkiksi magneettisen häiriökentän taajuudella 50-100 Hz näytön seinämien paksuuden tulisi olla noin 2 mm; jos suojauskertoimen lisäystä tai suurempaa seulan paksuutta tarvitaan, on suositeltavaa käyttää useita pienempiä suojakerroksia (kaksois- tai kolminkertaisia suojakerroksia);

B) On suositeltavaa käyttää korkean alkuläpäisevyyden omaavista magneettisista materiaaleista (esim. permalloy) valmistettuja näyttöjä, jos on tarpeen varmistaa suuri suojauskerroin (Ke > 10) suhteellisen kapealla taajuuskaistalla, eikä ole suositeltavaa valita magneettisen näytön kunkin kuoren paksuus yli 0,3-0,4 mm; tällaisten näyttöjen suojavaikutus alkaa heikentyä huomattavasti useiden satojen tai tuhansien hertsien taajuuksilla riippuen näiden materiaalien alkuperäisestä läpäisevyydestä.

Kaikki yllä sanottu magneettisuojista pätee heikoille magneettisille häiriökentille. Jos näyttö sijaitsee lähellä voimakkaita häiriölähteitä ja siinä syntyy magneettivuuksia, joilla on korkea magneettinen induktio, niin, kuten tiedetään, on otettava huomioon magneettisen dynaamisen permeabiliteetin muutos induktiosta riippuen; On myös tarpeen ottaa huomioon näytön paksuuden häviöt. Käytännössä sellaisia voimakkaita magneettisten häiriökenttien lähteitä, joissa pitäisi ottaa huomioon niiden vaikutus ruutuihin, ei tapahdu, lukuun ottamatta joitain erikoistapauksia, joissa ei ole mahdollista radioamatööritoimintaa ja normaaleja toimintaolosuhteita laajasti. käytettyjä radiolaitteita.

Testata

1. Magneettisuojausta käytettäessä näytön tulee:
1) Niillä on vähemmän magneettista vastusta kuin ilmalla
2) niiden magneettiresistanssi on yhtä suuri kuin ilman
3) niillä on suurempi magneettivastus kuin ilmalla

2. Kun suojataan magneettikenttää Suojan maadoitus:
1) Ei vaikuta suojauksen tehokkuuteen
2) Lisää magneettisuojauksen tehokkuutta
3) Vähentää magneettisuojauksen tehokkuutta

3. Matalilla taajuuksilla (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Näytön paksuus, b) Materiaalin magneettinen läpäisevyys, c) Etäisyys näytön ja muiden magneettipiirien välillä.
1) Vain a ja b ovat oikein
2) Vain b ja c ovat tosia
3) Vain a ja c ovat tosia
4) Kaikki vaihtoehdot ovat oikein

4. Magneettinen suojaus matalilla taajuuksilla:
1) Kupari
2) Alumiini
3) Permalloy.

5. Magneettinen suojaus korkeilla taajuuksilla:
1) rautaa
2) Permalloy
3) Kupari

6. Korkeilla taajuuksilla (>100 kHz) magneettisuojauksen tehokkuus ei riipu:
1) Näytön paksuus

2) Materiaalin magneettinen läpäisevyys
3) Näytön ja muiden magneettipiirien väliset etäisyydet.

Käytetty kirjallisuus:

2. Semenenko, V. A. Tietoturva/ V. A. Semenenko - Moskova, 2008.

3. Yarochkin, V. I. Tietoturva / V. I. Yarochkin - Moskova, 2000.

4. Demirchan, K.S. Teoreettiset perusteet sähkötekniikka Osa III / K. S. Demirchan S.-P, 2003.

Magneettikentän suojaus.

Ohitusmenetelmä. -Näytön magneettikenttämenetelmä.

Menetelmä magneettikentän ohittamiseksi näytöllä käytetään suojaamaan jatkuvia ja hitaasti muuttuvia vuorottelevia magneettikenttiä vastaan. Suodattimet on valmistettu ferromagneettisista materiaaleista, joilla on korkea suhteellinen magneettinen tunkeutuminen (teräs, permalloy). Jos on näyttö, magneettisen induktion linjat kulkevat pääasiassa sen seiniä pitkin, joilla on alhainen magneettinen vastus verrattuna näytön sisällä olevaan ilmatilaan. Mitä paksumpi näyttö ja mitä vähemmän saumoja ja liitoksia, sitä tehokkaampi on suojaus. Menetelmä magneettikentän siirtämiseksi näytöllä käytetään vuorottelevien suurtaajuisten magneettikenttien suojaamiseen. Tässä tapauksessa käytetään ei-magneettisista metalleista valmistettuja näyttöjä. Suojaus perustuu induktioilmiöön.

Jos asetat kuparisylinterin tasaisesti vuorottelevan magneettisen moolin reitille, jossa vuorottelevat pyörreinduktiovirrat (Foucault-virrat) virittyvät. Näiden virtojen magneettikenttä suljetaan; sylinterin sisällä se suunnataan jännittävää kenttää kohti ja sen ulkopuolella - samaan suuntaan jännittävän kentän kanssa. Tuloksena oleva kenttä osoittautuu heikentyneeksi sylinterin lähellä ja vahvistuneeksi sen ulkopuolella, ts. kenttä siirtyy sylinterin miehittämästä tilasta, mikä on sen suojavaikutus, joka on sitä tehokkaampi mitä pienempi on sylinterin sähkövastus, ts. mitä suurempia sen läpi virtaavia pyörrevirtoja.

Pintailmiön ("ihoilmiö") ansiosta pyörrevirtojen tiheys ja vaihtuvan magneettikentän intensiteetti pienenee eksponentiaalisesti mentäessä syvemmälle metalliin

Jossa

μ – materiaalin suhteellinen magneettinen permeabiliteetti; μ˳ – tyhjön magneettinen permeabiliteetti, 1,25*108 g*cm-1; ρ – materiaalin ominaisvastus, ohm*cm; ƒ – taajuus, Hz.

Ei-magneettiselle materiaalille μ = 1. Ja suojausvaikutuksen määräävät vain ƒ ja ρ.

Suojaus on aktiivinen tapa suojata tietoja. Magneettikentän suojausta (magnetostaattista suojausta) käytetään, kun on tarpeen vaimentaa häiriöitä matalilla taajuuksilla 0 - 3...10 kHz. Magnetostaattisen suojauksen tehokkuus paranee, kun käytetään monikerroksisia suojia.

Magneettisuojauksen tehokkuus riippuu suojamateriaalin taajuudesta ja sähköisistä ominaisuuksista. Mitä pienempi taajuus, sitä heikompi näyttö, sitä paksumpi se on tehtävä saman suojausvaikutuksen saavuttamiseksi. Korkeilla taajuuksilla, alkaen keskiaaltoalueelta, mistä tahansa metallista valmistettu näyttö, jonka paksuus on 0,5 ... 1,5 mm, on erittäin tehokas. Näytön paksuutta ja materiaalia valittaessa tulee ottaa huomioon mekaaninen lujuus, jäykkyys, korroosionkestävyys, yksittäisten osien liittämisen ja niiden välisten siirtymäkontaktien tekemisen helppous pienellä vastuksella, juottamisen, hitsauksen helppous jne. Yllä oleville taajuuksille 10 MHz, kupari ja vielä enemmän paksu hopeakalvo yli 0,1 mm antaa merkittävän suojausvaikutuksen. Siksi yli 10 MHz:n taajuuksilla on melko hyväksyttävää käyttää folio getinaxista tai muusta eristävästä materiaalista valmistettuja seuloja, joissa on kupari- tai hopeapinnoite. Näyttöjen valmistukseen käytetään seuraavia: metallimateriaaleja, dielektrisiä materiaaleja, lasia johtavalla pinnoitteella, erityisiä metalloituja kankaita, johtavat maalit. Suojaukseen käytetyt metallimateriaalit (teräs, kupari, alumiini, sinkki, messinki) valmistetaan levyinä, verkkoina ja kalvoina.

Kaikki nämä materiaalit täyttävät korroosionkestävyyden vaatimuksen, kun niitä käytetään asianmukaisten suojapinnoitteiden kanssa. Teknologisesti edistyneimmät näytöt on valmistettu teräksestä, koska hitsausta tai juottamista voidaan käyttää laajasti niiden valmistuksessa ja asennuksessa. Metallilevyt on liitettävä sähköisesti toisiinsa koko kehälle. Sähköhitsauksen tai juotossauman tulee olla jatkuva, jotta saadaan täysin hitsattu seularakenne. Teräksen paksuus valitaan seularakenteen tarkoituksen ja sen kokoamisolosuhteiden perusteella sekä mahdollisuuteen varmistaa jatkuvat hitsit valmistuksen aikana. Terässuojat vaimentavat sähkömagneettista säteilyä yli 100 dB.

Magneettikentän suojaamiseen käytetään kahta menetelmää:

Ohitusmenetelmä;

Näytön magneettikenttämenetelmä.

Tarkastellaanpa kutakin näistä menetelmistä tarkemmin.

Menetelmä magneettikentän ohittamiseksi näytöllä.

Menetelmä magneettikentän siirtämiseksi näytöllä.

Verkkoseulat ovat helpompia valmistaa, käteviä kokoamiseen ja käyttöön. Korroosiolta suojaamiseksi verkko on suositeltavaa päällystää korroosionestolakalla. Verkkoseulojen haittoja ovat alhainen mekaaninen lujuus ja alempi seulontatehokkuus levyihin verrattuna. Verkkoseuloihin sopii mikä tahansa saumarakenne, joka tarjoaa hyvän sähköisen kontaktin vierekkäisten verkkopaneelien välillä vähintään 10-15 mm välein. Tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää juottamista tai pistehitsausta.

Pintailmiön ("ihoilmiö") ansiosta pyörrevirtojen tiheys ja vaihtuvan magneettikentän intensiteetti pienenee eksponentiaalisesti mentäessä syvemmälle metalliin

, (8.5)

Jossa (8.6)

– kentän ja virran vähenemisen indikaattori, jota kutsutaan vastaava tunkeutumissyvyys.

Tässä on materiaalin suhteellinen magneettinen permeabiliteetti;

Tinatusta vähähiilisestä teräsverkosta valmistettu seula, jonka silmäkoko on 2,5-3 mm, antaa vaimennuksen noin 55-60 dB ja samasta kaksoisverkosta (ulko- ja sisäverkon etäisyys 100 mm) n. 90 dB. Seula, joka on valmistettu yhdestä kupariverkosta, jossa on 2,5 mm kenno, vaimennus on noin 65-70 dB

– materiaalin ominaisvastus, ohm*cm;

– taajuus, Hz.

Ei-magneettiselle materiaalille kaavassa (8.6) =1 suojausvaikutuksen määrää vain ja . Entä jos näyttö on valmistettu ferromagneettisesta materiaalista?

Jos ne ovat yhtä suuret, vaikutus on parempi, koska >1 (50...100) ja x 0 ovat pienempiä.

Ilmaistaan arvot x 0,1 ja x 0,01 arvon x 0 kautta, luomme lausekkeen (8.5) perusteella yhtälön

JA ,

päätettyämme, minkä saamme

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

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

Eri suojamateriaalien kaavojen (8.6) ja (8.7) perusteella kirjallisuudessa on annettu tunkeutumissyvyyden arvot. Selvyyden vuoksi esitämme samat tiedot taulukon 8.1 muodossa.

Terästä voidaan käyttää suojana, mutta sinun on muistettava, että korkean resistiivisyyden ja hystereesiilmiön vuoksi teräsverkko voi aiheuttaa merkittäviä häviöitä suojapiireihin.