Защитное экранирование предназначено для ослабления электрических, магнитных и электромагнитных полей. Защитные экраны позволяют значительно уменьшить проникновение или полностью исключить воздействие электромагнитных полей на конструктивные элементы оборудования, электронную аппаратуру, измерительные приборы, кабели, помещения и здания энергетических объектов. Также, благодаря эффективному экранированию электрических и электронных технических средств можно подавить любые электромагнитные помехи, исходящие из них в сеть или в окружающее пространство.
Принцип действия защитных экранов
По классической схеме защитный экран размещается между источником помехи и объектом, предназначенным для экранирования.
Благодаря экранированию снижаются значения напряженности электромагнитного поля: от Е0 и Н0 непосредственно перед экраном до E1 и H1 за ним (См. Рис.1). Физическая сущность защитного экранирования объясняется созданием на поверхности экрана заряда или индуцированного тока, которые являются источниками полей, противодействующих существующим электромагнитным полям. Это равнозначно увеличению пути между приёмником и источником возникающей помехи. Эффективность защитного экранирования зависти от ряда факторов:
- Частота поля.
- Электропроводимость материала, из которого изготовлен экран.
- Магнитная проницаемость материала защитного экрана.
- Месторасположение и размеры экрана.
В дальнейшем при проведении расчётов будем исходить из положения, что экранирование осуществляется за счёт следующих факторов:
- Поглощение материалом экрана энергии электрического и магнитного поля (коэффициент затухания aSА).
- Отражение падающей электромагнитной волны материалом экрана (aSR — коэффициент затухания).
Рис. 1. Защита от воздействия электрических и магнитных полей экранированием токовых контуров, расположенных вне контура:
а – принципиальная схема расположения токовых контуров и защитного экрана S;
б – условная граница между условиями для ближнего и дальнего поля.
Результатирующий коэффициент затухания (дБ) можно вычислить по формулам:
Общий коэффициент затухания состоит из двух компонентов:
В вышеприведённых расчётах не учитываются многочисленные отражения от экрана и стен помещения. Для определения существенных взаимосвязей между расчётными коэффициентами затухания, свойствами магнитного поля, геометрическими размерами и характеристиками материала экрана следует использовать полное сопротивление. В зависимости от расстояния Х между приёмником помехи и её источником (Рис. 1 а) и частоты f в каждой из областей (Рис. 1 б), для нахождения коэффициентов затухания aSА иaSR можно применять следующие выражения:
для магнитного поля в ближней зоне
для электрического поля в ближней зоне
для электрического поля в дальней зоне
коэффициент поглощения для каждой зоны равен
где и – относительная магнитная проницаемость материала и его электропроводность, тождественная коэффициенту электропроводности меди ( = 5,8 •107 См/м);
fб = 1 Гц – базовая частота;
d – толщина защитного экрана, отнесенная к d6 = 1 мм; хб = 1 м.
Выражения, находящиеся в квадратных скобках формул (1.4) . (1.7), связывают между собой свойства материала и толщину экрана с коэффициентом затухания. При f = 1 Гц ординаты функций (1.4) . (1.7) можно определить по выражениям для нахождения аSR и аSA. Зависимость между общим коэффициентом aS и частотой, при воздействии магнитного поля в ближней зоне, продемонстрирована на Рис.2. Данную зависимость можно найти при помощи суммирования значений aSR и aSА в соответствии с формулой (1.3). Зависимости aSА, aSR и aS от частоты для дальней зоны и для ближней зоны, определяемые по выражениям (1.6) и (1.7), представлены на Рис. 3. Необходимо отметить, что снижение коэффициента aSR для ближней зоны составляет 30 дБ (при увеличении частоты в 10 раз).
Читайте также: Табличка с давлением в шинах bmw
Ориентировочная эффективность защитных экранов может оцениваться в следующем порядке:
- Если aS Материалы для изготовления защитных экранов
Для качественного экранирования применяются ферромагнитные (сплавы железа) и немагнитные металлы (медь). Защитные экраны, изготовленные на основе ферромагнитных материалов , по эффективности ослабления электрического поля при низких частотах уступают экранам из немагнитных металлов, однако позволяют уменьшать постоянные магнитные поля. При увеличении частоты воздействующего поля показатели демпфирования в отношении электрических и магнитных полей улучшаются [см. (1.7) и Рис. 2 и 3].
Например, обычные здания и другие крупные строительные сооружения даже без применения специальной защиты уменьшают внешние поля на 6 . 10 дБ, а железобетонные конструкции с приваренной стальной арматурой обеспечивают снижение воздействия внешних электромагнитных полей до 25 . 30 дБ. Немагнитные материалы создают экранирующий эффект за счет магнитных полей, образуемых вихревыми токами. Постоянное магнитное поле практически не экранируется, а низкочастотное переменное поле ослабляется в незначительной степени [см. (1.4) и Рис. 2.]. Между тем подобные экраны отлично демпфируют электрические поля [см. (1.5), (1.6) и Рис. 3].
В настоящее время применяются различные материалы и устройства для экранирования, поставляемые в виде пластин, лент, оплёток и в других формах:
- Стальные и медные пластины для изготовления экранированных корпусов, для покрытия потолков и стен помещений. Крепятся болтами или привариваются к конструктивным строительным элементам.
- Тонкая металлическая фольга из мягкомагнитных сплавов, обладающих повышенной магнитной проницаемостью. Испорльзуется для изготовления опытных образцов и серийной аппаратуры.
- Экранирование кабелей металлической лентой и металлической оплёткой.
- Плетёные металлические шланги для эффективного экранирования кабельных жгутов и кабелей.
- Сотовые металлические структуры для создания экранирующих элементов с высоким пропусканием воздушных потоков.
- Сетки из тонкой проволоки, прозрачная проводящая фольга и стёкла с металлическим напылением для комплексного высокочастотного экранирования окон.
- Тонкослойные серебряные, медные и никелевые покрытия, наносимые на корпусные детали из пластика и пластмасс.
- Пластмассовые материалы с включением проводящих элементов (нити из углерода) или добавок (металлические порошки), предназначенные для производства экранированных корпусов.
- Материалы для высокочастотной экранирующей спецодежды, содержащие вплетенные волокна из нержавеющих сталей (в частотном диапазоне 100 кГц . 40 ГГЦ коэффициент затухания может доходить до 30 дБ).
Читайте также: Шина заземления под дин рейку
Чтобы обеспечить высокие экранирующие свойства корпусов оборудования и технологических помещений выполняется уплотнение стыков, проёмов, щелей и других мест, через которые может пройти высокочастотное излучение. Качественные уплотнения гарантируют непрерывность вихревых токов от электромагнитных полей. Для изготовления уплотняющих элементов применяются высокотехнологичные материалы, которые обладают такими свойствами, как:
- Отличная проводимость.
- Хорошая формуемость.
- Устойчивость к воздействию магнитных и электрических полей.
- Низкое контактное сопротивление с металлическими частями конструкций.
Чаще всего используются следующие виды уплотняющих изделий:
- Электропроводимые эластомеры на основе силанового каучука, поставляемые в виде пластин, трубок и кольцевых шнуров. В качестве материала для наполнителей применяется технический углерод, никелевый или серебряный порошок, посеребренная алюминиевая мелкодисперсная пудра.
- Металлические плетёные прокладки круглой и прямоугольной формы.
- Пластины на основе силиконового каучука, внутри которых находятся металлические нити с перпендикулярным расположением к поверхности.
- Проволочные оплётки, армированные эластомером.
- Токопроводящие технологические добавки, изготовленные из переработанной пластмассы и клея.
- Уплотнительные пружинящие устройства (бериллиевая бронза) для надёжного уплотнения дверей и входных групп.
Экранирование приборов, аппаратуры и помещений
Микропроцессорная аппаратура и электронные приборы размещаются как правило в металлических корпусах, которые являются своеобразным экраном от внешних электромагнитных полей. В то же время корпуса имеют окна, прорези, отверстия, которые снижают экранирующий эффект. Для соблюдения требований электромагнитной совместимости необходимо устранить указанные неоднородности. Для этих целей променяют гальваническое соединение всех стенок шкафов с применением уплотнений в виде металлических прокладок.
По всей длине соединений обеспечивается равномерная сила прижатия стенок. Для лучшего теплоотвода в шкафах предусмотрены отверстия и прорези в стенках. Электрические соединения с другими техническими устройствами и приборами выполняются только с помощью разъёмов. При правильном экранировании коэффициент затухания должен находиться в пределах 40-100 дБ. В приборах, где корпуса выполняются из пластиковых материалов, например, персональные компьютера, мониторы, контрольно-измерительные приборы, экранирование обеспечивается металлизацией поверхности частей корпуса или вкраплением металлических нитей материал корпуса.
При проведении испытаний приборов и электронных средств, при реализации надежной передачи данных по каналам связи или их хранения, во всех этих случаях требуется надежное экранирование помещений и зданий. Для следующих случаев необходимы мероприятия по комплексному экранированию помещений:
- проверка технических средств устройств для автоматизации, измерений и связи, оборудования с высоким рабочим напряжением,
- научные исследования для метрологических служб.
- реализация центров обработки данных.
- диагностическое оборудование в медицинских учреждениях.
При выполнении экранирования в ценрах обработки данных обеспечивается вместе с защитой от воздействия электромагнитных помех вычислительной техники, защита от утечек секретной информации, а также от промышленного шпионажа.
Комплексное экранирование помещений заключается в создании вокруг аппаратуры проводящей оболочки, эффективно отражающей электромагнитные поля. На современном этапе развития средства экранирования имеют модульную структуру.
Читайте также: Китаи шины грузовые 295
Для создания полноценной защиты предназначены следующие элементы:
- Стеновые и потолковые модули (стальная или медная фольга, стальные листы).
- Электронные фильтры, предназначенные для предотвращения передачи в сети электромагнитных помех.
- Остекление из специальных светопрозрачных материалов с хорошими сглаживающими свойствами.
- Уплотнение дверей, окон проемов специализированным высокочастотным материалом.
Применяя комплексный подход к экранированию помещений можно достич хороших показателей затухания электромагнитных помех с коэффициентом от 80 до 100 дБ.
Для уменьшения воздействий высокочастотных помех на кабели и провода, для снижения электромагнитных излучений от кабелей и проводов, а также для обеспечения развязки проводов с высокой чувствительностью к помехам и содержащих помехи (при близком расположении) используются экраны для кабелей.
Для изготовления кабельных экранов используются конструкционные материалы с высокими проводящими свойствами (металлические оплётки из медных и алюминиевых сплавов), позволяющие существенно снизить напряжения
Однако главная роль отводится заземлению экрана. При одностороннем заземлении экрана, благодаря байпасному эффекту уменьшается поперечное напряжение, связанное с воздействием поля Е.
При 2-х стороннем заземлении экрана (Рис.4в) образуется замкнутый контур; при изменении магнитного поля Н индуктируется ток I. При этом происходит уменьшение продольного напряжения
где Zk – полное сопротивление связи для экранированного кабеля.
Если для затухания недостаточно одного защитного экрана, используют два экрана, совмещённые друг с другом и полностью изолированные между собой. Однако снова возникает проблема, каким образом обеспечить заземление внутреннего экрана.
При 2-х стороннем заземлении (Рис. 4г) продольное напряжение рассчитывает по формуле:
2 экранная шина – Инструкция по эксплуатации Kollmorgen AKD BASIC Programmable Drive
Страница 93
Экраны сетевого кабеля (вход, моторный кабель, внешний
тормозной резистор) через экранные клеммы можно проводить
к дополнительной сборной шине.
Kollmorgen™ рекомендует использовать экранные клеммы
Ниже описывается возможный вариант организации сборной
шины для упомянутых выше экранных клемм.
1. Отрежьте сборную шину нужной
длины от латунной шины (сечение
10 x 3 мм) и просверлите
указанные отверстия. Все
необходимые экранные клеммы
должны входить между
отверстиями.
Опасность травмирования
упругой винтовой пружиной.
Используйте клещи.
2. Сдавите пружину и кронштейн
вместе и вдвиньте сборную шину в
отверстие кронштейна.
3. Смонтируйте сборную шину с
установленными экранными
клеммами на монтажной плате.
Для сохранения расстояния 50 мм
используйте или металлические
распорные втулки, или болты с
гайками. Заземлите сборную шину
медным проводником с сечением
не менее 2,5 мм².
4. Снимите внешнюю оболочку
кабеля на длину ок. 30 мм и не
повредите при этом
экранирующую оплетку. Надавите
вверх экранную клемму и вставьте
кабель.
Обеспечьте хороший контакт
между экранной клеммой и
экранирующей оплеткой.
Руководство по эксплуатации для AKD | 8 Электрический монтаж
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле