Конструирование магнитных экранов.

Магнитный экран кон­струируется в следующих случаях:

экранируемое изделие не чувствительно к воздействию элект­рического поля;

магнитная составляющая электромагнитного поля во много больше электрической составляющей.

Задача экранирования магнитного поля сводится к уменьше­нию или полному устранению индуктивной связи между источни­ком и приемником помехи. Если магнитный поток пересекает кон­тур, образуемый проводником, то в контуре наводится напряже­ние помехи, уровень которой вычисляется по формуле (4.9).

Магнитные экраны выполняются как из ферромагнитных, так и немагнитных металлов. Ферромагнитные материалы с большой относительной магнитной проницаемостью  _r обладают малым магнитным сопротивлением, в результате чего линии магнитного поля будут шунтироваться материалом экрана и пространство внутри экрана не будет подвергаться воздействию магнитного по­ля. Ферромагнитные материалы эффективно защищают аппаратуру в диапазоне частот 0—10 кГц. Для предотвращения попада­ния магнитного поля внутрь экрана конструктивные элементы эк­ранируемого прибора не должны содержать деталей (в том числе и крепежных) с малым магнитным сопротивлением и способных создавать пути магнитным силовым линиям поля. При высоких требованиях к помехоустойчивости ЭВА крепежные детали выпол­няются латунными.

Отверстия и щели в экране ухудшают качество экранирования. Магнитное поле через отверстия и щели в экране проникает внутрь экранируемого пространства.

Если направление линий магнитного поля известно, то для улучшения качества экранирования щели и отверстия следует ориентировать длинной стороной вдоль направления линий маг­нитного поля. В противном случае можно рекомендовать в экра­нах щели и длина отверстия, максимальная которых не превыша ла бы половины минимальной длины волны поля. Магнитное эк­ранирование тем эффективнее, чем больше магнитная проницае­мость экрана и толще экран. Однако если напряженность магнит­ного поля станет равной или превысит коэрцитивную силу мате­риала экрана, то произойдет его намагничивание до насыщения. Когда насыщенный слой достигнет внутренней поверхности стенки экрана, увеличится магнитное поле внутри экранируемой области. При выборе материала экрана необходимо помнить, что магнит­ная проницаемость с увеличением частоты поля уменьшается, и это сказывается на эффективности экранирования.

Принцип действия экрана, из немагнитного металла заключа­ется в вытеснении внешнего магнитного поля из внутреннего про­странства прибора материалом экрана. Внешнее переменное маг­нитное поле создает индукционные вихревые токи в экране, а те, в свою очередь, — магнитное поле, направленное навстречу внеш­нему полю внутри экрана, а за экраном — совместно с направле­нием возбуждающего поля. У экранов из немагнитных металлов эффективность экранирования растёт с увеличением толщины и проводимости материала экрана. Магнитное поле частотой выше -10 МГц достаточно надежно экранируется, если на диэлектриче­ский кожух наносится медное или серебряное покрытие толщиной не более 100 мкм. Толщина немагнитного экрана может в несколь­ко раз превысить толщину ферромагнитного, обеспечивающего на фиксированной частоте одинаковое ослабление. Использование ферромагнитного материала позволит значительно снизить массу экрана. При экранировании магнитного поля заземление экрана не обязательно, поскольку оно не влияет на качество экранирова­ния. В табл. 8.9 приведены основные свойства ферромагнитных ма­териалов, используемых в конструкциях экранов.

Проводимость материалов в табл. 8.9 отнесена к проводимости меди, которая принята за 1 (Y= 1/1,75-10-⁸ Ом^-'-м-¹). Железо, если бы не низкая его коррозионная стойкость, является наилуч­шим материалом для магнитных экранов. В практике конструиро­вания получили распространение экраны из стали, и пермаллоев. Экраны из стали с малой начальной магнитной проницаемостью обеспечивают малое, но постоянное экранирование как на инфра-

Рис. 8.25. Принцип электромагнитного экранирования

_____________________________________________

низких, так и на частотах вплоть до десяти килогерц. Экраны из пермаллоев

высокой начальной проницаемостью позволяют получить эффектив­ное экранирование, но в узком диапазоне частот от нуля до нескольких со­тен герц. С увеличением частоты возрастают вихревые токи экра­на, которые вытесняют магнитное поле из толщи экрана и умень­шают его магнитопроводимость, а это сказывается на эффектив­ности экранирования.