Расчет электромагнитного экрана

Выполнили:

студенты 1-ЭТ-3

Канафеев Руслан,

Назипов Руслан

Принял:

Базаров А.А.

Самара, 2012г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Установить средства защиты от вредного, для человека, магнитного поля с помощью защитного экрана. Увидеть зависимость проницаемости магнитного поля от электропроводности экрана.

ТЕОРИЯ

Электромагнитные экраны являются составным элементом конструкции кабелей связи и особенно кабелей с пластмассовой оболочкой. Большинство радиочастотных кабелей антенного назначения снабжено экранами (оплетка из медных проволок), повышающими их помехозащищенность.

Электромагнитные экраны применяют для защиты отдельных элементов электротехнических устройств от внешнего переменного электромагнитного поля или защиты внешнего пространства от внутреннего помехонесущего поля. В качестве экранов используют металлические оболочки, экранирующее действие которых обусловлено поглощением электромагнитного поля в толще экрана.

Электромагнитный экран представляет собой медные или алюминиевые короткозамкнутые витки (или один виток), расположенные концентрично обмотке реактора около стенок бака. Часто дополнительно приходится ставить экраны на торцах обмотки. Токи, индуктируемые в экранах, создают магнитный поток, почти компенсирующий ту часть потока реактора, которая стремится замкнуться через бак. В результате в бак проникает лишь незначительная часть магнитного потока.

Поэтому электромагнитные экраны из металла с малым удельным сопротивлением, толщина которых берется равной 1, 5 - 2 глубины проникновения в экран, могут при небольших потерях в экране очень сильно уменьшить потери в кожухе.

Действие электромагнитных экранов основано на явлении отражения электромагнитных волн от поверхности экрана и затухании высокочастотной энергии в металлической толще экрана.

Применение электромагнитных экранов целесообразно лишь при частотах тока выше 50 Гц, так как на частоте 50 Гц толщина, масса и стоимость экрана оказываются чрезмерными.

Поэтому такие электромагнитные экраны, толщина которых берется равной удвоенной величине глубины проникновения в медь, могут очень сильно уменьшить потери в каркасе.

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Построение геометрической модели в Elcut.

2. Расчет задачи без защитного экрана.

График индукции магнитного поля

3. Установка защитного экрана.

a) Медная пластина (экран).

g=55000000 См/м – электропроводность Сu.

µ=1-магнитная проницаемость.

На рисунке заметно ослабление линий магнитной индукции за экраном. Это подтверждается и графиком ниже.

b) Стальная пластина.

g=10000000 См/м

µ=1000

Видим дальнейшее ослабление линий магнитной индукции за защитным экраном.

Вывод: из графиков видно, что медная пластина задерживает вредоносное воздействие магнитного поля в разы лучше, чем стальная.

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1) Электромагнитные экраны применяют для защиты отдельных элементов электротехнических устройств от внешнего переменного электромагнитного поля или защиты внешнего пространства от внутреннего помехонесущего поля. В качестве экранов используют металлические оболочки, экранирующее действие которых обусловлено поглощением электромагнитного поля в толще экрана.

2) При экранировании полей высокой частоты (радиочастоты) нет необходимости применять для экранов ферромагнитные материалы, которые нежелательны вследствие зависимости их магнитной проницаемости m от напряженности магнитного поля и явления гистерезиса. Обычно применяют экраны из хорошо проводящего материала, например, меди или алюминия. При промышленной частоте f=50 Гц медный экран оказывается эффективным лишь при значительной толщине стенок (так как длина волны в меди на этой частоте составляет около 6 см). В этом случае целесообразно использовать экран из ферромагнитного материала, в котором вследствие его высокой магнитной проницаемости электромагнитная волна затухает значительно быстрее, чем в меди.

3)Эффективность экранирования катушек может ухудшиться, если входящий и выходящий провода не будут экранированы. Экран проводов должен с одной стороны быть припаян к экрану катушки, а с другой к экрану выходного устройства.

4)Только в простейших случаях эффективность экрана определяется однозначно (например, экранирование полупространства от плоской электромагнитной волны бесконечным однородным экраном). Волновое сопротивление линии определяется конфигурацией, геометрическими размерами и материалом, заполняющим пространство между проводами.

5) На летательных аппаратах возможно применение ферромагнитных, резонансных, широкополосных и интерференционных (электрический экран) радиопоглощающих покрытий. Используются конструкционные РПМ и радиопоглощающие конструкции.