Magnit maydonni himoya qilish: printsiplar va materiallar. Materiallarning nisbiy magnit o'tkazuvchanligi

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Elektromagnit ekranlar sanoatda keng qo'llaniladi. Ular elektr qurilmaning ayrim elementlarining boshqalarga zararli ta'sirini bartaraf etish, xodimlarni va jihozlarni boshqa qurilmalarning ishlashi paytida yuzaga keladigan tashqi maydonlar ta'siridan himoya qilish uchun xizmat qiladi. Tashqi magnit maydonning "sönishi" yuqori sezgir uskunalarni sozlash va sinovdan o'tkazish uchun mo'ljallangan laboratoriyalarni yaratishda zarur. Shuningdek, u tibbiyotda va fanning ultra past induktsiyali maydonlarni o'lchash amalga oshiriladigan sohalarida talab qilinadi; ma'lumotni kabel orqali uzatishda himoya qilish uchun.

Usullar

Magnit maydonni himoya qilish - ma'lum bir fazodagi doimiy yoki o'zgaruvchan maydon kuchini kamaytirish usullari to'plami. Magnit maydon, elektr maydonidan farqli o'laroq, butunlay kuchsizlanmaydi.

Sanoatda transformatorlar, doimiy magnitlar, yuqori tok moslamalari va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydonlari atrof-muhitga eng katta ta'sir ko'rsatadi. Ular qo'shni jihozlarning normal ishlashini butunlay buzishi mumkin.

Eng koʻp ishlatiladigan 2himoya usuli:

• Oʻta oʻtkazuvchan yoki ferromagnit materiallardan tayyorlangan ekranlardan foydalanish. Bu doimiy yoki past chastotali magnit maydon mavjud bo'lganda samarali.
• Kompensatsiya usuli (girdob oqimini yumshatish). Eddy oqimlari magnit oqim o'zgarganda o'tkazgichda paydo bo'ladigan ommaviy elektr toklaridir. Bu usul yuqori chastotali maydonlar uchun eng yaxshi natijalarni koʻrsatadi.

Prinsiplar

Magnit maydonni himoya qilish tamoyillari kosmosda magnit maydonning tarqalish qonuniyatlariga asoslanadi. Shunga ko'ra, yuqorida sanab o'tilgan usullarning har biri uchun ular quyidagicha:

1. Agar siz induktorni ferromagnitdan yasalgan korpusga joylashtirsangiz, tashqi magnit maydonning induksiya chiziqlari himoya ekranining devorlari bo'ylab o'tadi, chunki u ichidagi bo'shliqqa nisbatan kamroq magnit qarshilikka ega.. Bobinning o'zi tomonidan qo'zg'atiladigan kuch chiziqlari ham deyarli barchasi korpusning devorlariga yopiladi. Bu holda eng yaxshi himoya qilish uchun magnit o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan ferromagnit materiallarni tanlash kerak. Amalda, temir qotishmalari ko'pincha ishlatiladi. Ekranning ishonchliligini oshirish uchun u qalin devorli yoki bir nechta korpuslardan tayyorlangan. Ushbu dizaynning kamchiliklari uning og'irligi, kattaligi va korpusning devorlarida tikuvlar va kesiklar mavjudligida ekranning yomonlashishi hisoblanadi.



2. Ikkinchi usulda tashqi magnit maydonning zaiflashishiunga halqali girdab oqimlari bilan induktsiya qilingan boshqa maydonni qo'yish natijasida yuzaga keladi. Uning yo'nalishi birinchi maydonning induksiya chiziqlariga qarama-qarshidir. Chastotaning ortishi bilan zaiflashuv yanada aniqroq bo'ladi. Bunday holda, himoya qilish uchun past qarshilikka ega bo'lgan o'tkazgichlarning halqasi shaklidagi plitalar qo'llaniladi. Mis yoki alyuminiydan yasalgan silindrsimon qutilar ko'pincha ekran qoplamasi sifatida ishlatiladi.

Asosiy xususiyatlar

Ekranlash jarayonini tavsiflovchi 3 ta asosiy xususiyat mavjud:

• Ekvivalent magnit maydonning kirib borish chuqurligi. Shunday ekan, davom etaylik. Bu raqam girdobli oqimlarning skrining effekti uchun ishlatiladi. Uning qiymati qanchalik kichik bo'lsa, himoya korpusining sirt qatlamlarida oqadigan oqim qanchalik baland bo'lsa. Shunga ko'ra, u tomonidan qo'zg'atiladigan magnit maydon qanchalik katta bo'lsa, u tashqi maydonni siqib chiqaradi. Ekvivalent chuqurlik quyidagi formula bilan aniqlanadi. Bu formulada r va L_r mos ravishda ekran materialining qarshiligi va nisbiy magnit o'tkazuvchanligi (birinchi qiymatning o'lchov birliklari Ohm∙m); f - maydon chastotasi, MGts da o'lchanadi.



• Qalqon samaradorligi e - qalqonning yo'qligi va mavjudligida ekranlangan bo'shliqdagi magnit maydon kuchining nisbati. Bu qiymat qanchalik baland bo'lsa, ekranning qalinligi va uning materialining magnit o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa. Magnit o'tkazuvchanlik - bu moddadagi induksiyani necha marta tavsiflovchi ko'rsatkichvakuumdagidan farq qiladi.
• Magnit maydon kuchini va girdob oqimi zichligini himoya korpusining yuzasidan x chuqurlikda kamaytirish. Ko'rsatkich quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi. Bu yerda A₀ - ekran yuzasidagi qiymat, x₀ - intensivlik yoki oqim zichligi e marta kamayadigan chuqurlik.

Ekran dizaynlari

Magnit maydonni himoya qilish uchun himoya qoplamalar turli dizaynlarda tayyorlanishi mumkin:

• varaq va massiv;
• silindrsimon yoki to'rtburchaklar kesimli ichi bo'sh trubalar va g'iloflar shaklida;
• bir qatlamli va ko'p qatlamli, havo bo'shlig'i bilan.

Qatlamlar sonini hisoblash ancha murakkab boʻlgani uchun bu qiymat koʻpincha maʼlumotnomalardan eksperimental ravishda olingan ekranlash samaradorligi egri chiziqlariga koʻra tanlanadi. Qutilardagi kesmalar va tikuvlarni faqat oqim oqimlari bo'ylab amalga oshirishga ruxsat beriladi. Aks holda, himoya effekti kamayadi.

Amalda yuqori ekranlovchi koeffitsientni olish qiyin, chunki har doim kabel kiritish, ventilyatsiya qilish va qurilmalarga texnik xizmat ko'rsatish uchun teshiklar qilish kerak. Bobinlar uchun choksiz g'iloflar varaqni ekstruziya usuli yordamida tayyorlanadi va silindrsimon ekranning pastki qismi olinadigan qopqoq bo'lib xizmat qiladi.

Bundan tashqari, strukturaviy elementlar aloqa qilganda, sirt nosimmetrikliklari tufayli yoriqlar paydo bo'ladi. Ularni yo'q qilish uchun foydalaningo'tkazuvchan materiallardan tayyorlangan mexanik qisqichlar yoki qistirmalar. Ular turli oʻlchamlarda va har xil xususiyatlarga ega.

Girdap oqimlari kamroq aylanuvchi oqimlardir, lekin ular magnit maydonning ekran orqali kirib kelishini oldini olishga qodir. Korpusda ko'p sonli teshiklar mavjud bo'lganda, ekranlash koeffitsientining pasayishi logarifmik bog'liqlikka ko'ra sodir bo'ladi. Uning eng kichik qiymati katta o'lchamdagi texnologik teshiklar bilan kuzatiladi. Shuning uchun, bitta katta emas, balki bir nechta kichik teshiklarni loyihalash tavsiya etiladi. Agar standartlashtirilgan teshiklardan foydalanish kerak bo'lsa (kabel kiritish va boshqa ehtiyojlar uchun), u holda transsendental to'lqin o'tkazgichlar ishlatiladi.

To'g'ridan-to'g'ri elektr toklari tomonidan yaratilgan magnitostatik maydonda ekranning vazifasi maydon chiziqlarini manyovr qilishdir. Himoya elementi manbaga iloji boricha yaqinroq o'rnatiladi. Topraklama talab qilinmaydi. Himoya samaradorligi magnit o'tkazuvchanligiga va qalqon materialining qalinligiga bog'liq. Ikkinchisi sifatida yuqori magnit o'tkazuvchanlikka ega po'latlar, permalloy va magnit qotishmalar ishlatiladi.

Kabel yoʻllarini ekranlash asosan ikkita usul bilan amalga oshiriladi - ekranlangan yoki himoyalangan burama juftli kabellardan foydalanish va alyuminiy qutilarga (yoki qoʻshimchalar) yotqizish.

Oʻta oʻtkazuvchan ekranlar

Oʻta oʻtkazuvchan magnit ekranlarning ishlashi Meysner effektiga asoslangan. Bu hodisa magnit maydondagi jismning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishidan iborat. Shu bilan birga, magnitkorpusning o'tkazuvchanligi nolga teng bo'ladi, ya'ni magnit maydondan o'tmaydi. U berilgan tananing hajmida to'liq qoplanadi.

Bunday elementlarning afzalligi shundaki, ular ancha samaraliroq, tashqi magnit maydondan himoyalanish chastotaga bog'liq emas va kompensatsiya effekti o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davom etishi mumkin. Biroq, amalda Meissner effekti to'liq emas, chunki o'ta o'tkazuvchan materiallardan tayyorlangan haqiqiy ekranlarda har doim magnit oqimni ushlab turishga olib keladigan strukturaviy bir xilliklar mavjud. Bu ta'sir magnit maydonni himoya qilish uchun korpuslarni yaratish uchun jiddiy muammo hisoblanadi. Magnit maydonning zaiflashuv koeffitsienti qanchalik katta bo'lsa, materialning kimyoviy tozaligi shunchalik yuqori bo'ladi. Tajribalarda etakchining eng yaxshi koʻrsatkichi qayd etildi.

Oʻta oʻtkazuvchan magnit maydonni himoya qiluvchi materiallarning boshqa kamchiliklari:

• yuqori narx;
• qoldiq magnit maydon mavjudligi;
• oʻta oʻtkazuvchanlik holatining faqat past haroratlarda paydo boʻlishi;
• yuqori magnit maydonlarda ishlay olmaslik.

Materiallar

Ko'pincha uglerodli po'latdan yasalgan ekranlar magnit maydondan himoya qilish uchun ishlatiladi, chunki ular payvandlash, lehimlash uchun juda moslashuvchan, arzon va yaxshi korroziyaga chidamliligi bilan ajralib turadi. Ularga qo'shimcha ravishda quyidagi materiallar:

• texnik alyuminiy folga;
• temir, alyuminiy va kremniyning yumshoq magnit qotishmasi (alsifer);
• mis;
• o'tkazuvchan qoplamali shisha;
• rux;
• transformator po'lati;
• o'tkazuvchan emal va laklar;
• guruch;
• metalllangan matolar.

Strukturaviy ravishda ular choyshab, to'r va folga shaklida tayyorlanishi mumkin. Choyshab materiallari yaxshiroq himoya qilishni ta'minlaydi va to'r materiallarini yig'ish qulayroqdir - ular 10-15 mm qadamlarda nuqta payvandlash orqali birlashtirilishi mumkin. Korroziyaga chidamliligini ta'minlash uchun panjaralar laklangan.

Material tanlash boʻyicha tavsiyalar

Himoya ekranlari uchun material tanlashda quyidagi tavsiyalarga amal qilinadi:

• Kuchsiz maydonlarda magnit o’tkazuvchanligi yuqori bo’lgan qotishmalar qo’llaniladi. Texnologik jihatdan eng ilg'or permalloy bo'lib, u bosim va kesishga yaxshi yordam beradi. Uning to'liq demagnetizatsiyasi uchun zarur bo'lgan magnit maydon kuchi, shuningdek, elektr qarshiligi asosan nikelning foiziga bog'liq. Ushbu element miqdori bo'yicha past nikelli (50% gacha) va yuqori nikelli (80% gacha) permallomalar ajralib turadi.
• Oʻzgaruvchan magnit maydonda energiya yoʻqotilishini kamaytirish uchun korpuslar yaxshi oʻtkazgichdan yoki izolyatordan oʻrnatiladi.
• 10 MGts dan ortiq maydon chastotasi uchun qalinligi 0,1 mm yoki undan ortiq bo'lgan kumush yoki mis plyonkali qoplamalar (folga bilan qoplangan getinaks va boshqa izolyatsion materiallardan tayyorlangan ekranlar), shuningdek mis, alyuminiy va guruch, yaxshi ta'sir ko'rsatadi. Misni oksidlanishdan himoya qilish uchun u kumush bilan qoplangan.
• Qalinligimaterial f chastotasiga bog'liq. F qanchalik past bo'lsa, bir xil himoya effektiga erishish uchun qalinligi qanchalik katta bo'lishi kerak. Yuqori chastotalarda, har qanday materialdan g'iloflar ishlab chiqarish uchun 0,5-1,5 mm qalinlik etarli.
• F yuqori bo'lgan maydonlar uchun ferromagnitlar ishlatilmaydi, chunki ular yuqori qarshilikka ega va katta energiya yo'qotishlariga olib keladi. Doimiy magnit maydonlarni himoya qilish uchun po'latdan tashqari yuqori o'tkazuvchan materiallar ham ishlatilmasligi kerak.
• Keng diapazonda himoya qilish uchun koʻp qatlamli materiallar (yuqori oʻtkazuvchan metall qatlamli poʻlat plitalar) optimal yechim hisoblanadi.

Umumiy tanlov qoidalari quyidagicha:

• Yuqori chastotalar yuqori oʻtkazuvchan materiallardir.
• Past chastotalar magnit o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan materiallardir. Bu holatda skrining eng qiyin vazifalardan biridir, chunki u himoya ekranining dizaynini og'irroq va murakkablashtiradi.

Folga lentalari

Folgadan himoya qiluvchi lentalar quyidagi maqsadlarda ishlatiladi:

• Keng polosali elektromagnit parazitlarni himoya qilish. Ko'pincha ular qurilmalar bilan jihozlangan elektr shkaflarining eshiklari va devorlari uchun, shuningdek, alohida elementlar (solenoidlar, o'rni) va kabellar atrofida ekranni shakllantirish uchun ishlatiladi.
• Yarimo'tkazgichlar va katod nurlari quvurlari bo'lgan qurilmalarda, shuningdek, ma'lumotlarni kiritish / chiqarish uchun ishlatiladigan qurilmalarda to'plangan statik zaryadni olib tashlash.kompyuter.
• Tuproq zanjirlarining komponenti sifatida.
• Transformator sariqlari orasidagi elektrostatik ta'sirni kamaytirish uchun.

Tuzilishi jihatidan ular quyidagi turdagi metallardan tayyorlangan oʻtkazuvchan yopishtiruvchi material (akril smola) va folga (gofrirovka qilingan yoki silliq sirtli) asosida yaratilgan:

• alyuminiy;
• mis;
• qalaylangan mis (lehimlash va korroziyaga qarshi yaxshiroq himoya qilish uchun).

Polimer materiallar

Magnit maydonni himoya qilish bilan bir qatorda mexanik shikastlanishdan va zarbani yutishdan himoya qilish kerak bo'lgan qurilmalarda polimer materiallar qo'llaniladi. Ular akril yopishtiruvchi asosidagi poliester plyonka bilan qoplangan ko'pikli poliuretan yostiqchalari shaklida ishlab chiqariladi.

Suyuq kristall monitorlar ishlab chiqarishda elektr o'tkazuvchan matodan tayyorlangan akril plombalardan foydalaniladi. Akril yopishtiruvchi qatlamda Supero'tkazuvchilar zarrachalardan iborat uch o'lchamli Supero'tkazuvchilar matritsa mavjud. Elastikligi tufayli bu material mexanik stressni ham samarali tarzda o'zlashtiradi.

Kompensatsiya usuli

Kompensatsion ekranlash usulining printsipi tashqi maydonga qarama-qarshi yo'n altirilgan magnit maydonni sun'iy ravishda yaratishdir. Bunga odatda Helmholtz lasan tizimi bilan erishiladi. U radiusi masofasida koaksiyal joylashgan ikkita bir xil yupqa bobinlardan iborat. Elektr energiyasi ular orqali o'tadi. Bobinlar tomonidan induktsiya qilingan magnit maydon juda bir xil.

Qalqonsimon qutiplazma tomonidan ham ishlab chiqariladi. Bu hodisa magnit maydonni fazoda taqsimlashda hisobga olinadi.

Kabel ekrani

Kabellarni yotqizishda magnit maydon himoyasi muhim ahamiyatga ega. Ularda induktsiya qilingan elektr toklari xonaga maishiy texnika (konditsionerlar, lyuminestsent lampalar, telefonlar), shuningdek, shaxtalardagi liftlarni kiritish natijasida yuzaga kelishi mumkin. Bu omillar, ayniqsa, keng chastota diapazoniga ega protokollar bo'yicha ishlaydigan raqamli aloqa tizimlariga katta ta'sir ko'rsatadi. Bu foydali signalning kuchi va spektrning yuqori qismidagi shovqin o'rtasidagi kichik farq bilan bog'liq. Bundan tashqari, kabel tizimlari tomonidan chiqariladigan elektromagnit energiya binolarda ishlaydigan xodimlarning sog'lig'iga salbiy ta'sir qiladi.

Oʻzaro suhbat simlar juftlari oʻrtasida sigʻimli va induktiv birikma mavjudligi sababli yuzaga keladi. Kabellarning elektromagnit energiyasi ham ularning to'lqin empedansining bir hil bo'lmaganligi sababli aks etadi va issiqlik yo'qotishlari shaklida zaiflashadi. Zaiflashuv natijasida uzun chiziqlar oxiridagi signal kuchi yuzlab marta pasayadi.

Hozirgi vaqtda elektr sanoatida kabel yoʻllarini ekranlashning 3 ta usuli qoʻllaniladi:

• To'liq metall qutilardan (po'lat yoki alyuminiy) foydalanish yoki plastmassaga metall qo'shimchalarni o'rnatish. Maydon chastotasi oshishi bilan alyuminiyning skrining qobiliyati pasayadi. Kamchilik, shuningdek, qutilarning yuqori narxidir. Uzoq kabellar uchun mavjudqutining nol potentsialini ta'minlash uchun alohida elementlarning elektr aloqasini ta'minlash va ularning topraklama muammosi.
• Ekranlangan kabellardan foydalaning. Bu usul maksimal himoyani ta'minlaydi, chunki qobiq kabelni o'rab oladi.
• PVX kanalida metallni vakuum bilan cho'ktirish. Ushbu usul 200 MGts gacha bo'lgan chastotalarda samarasiz. Magnit maydonning "sönishi" yuqori qarshilik tufayli kabelni metall qutilarga yotqizish bilan solishtirganda o'n baravar kamroq.

Kabel turlari

Ekranlangan kabellarning 2 turi mavjud:

• Umumiy ekran bilan. U himoyalanmagan simli o'tkazgichlar atrofida joylashgan. Bunday kabellarning nochorligi shundaki, katta o‘zaro bog‘lanish (ekranlangan juftlarga qaraganda 5-10 baravar ko‘p), ayniqsa bir xil burilish chastotasiga ega bo‘lgan juftliklar o‘rtasida.
• Ekranlangan burama juftli kabellar. Barcha juftliklar alohida himoyalangan. Narxlari yuqori bo'lganligi sababli, ular ko'pincha qattiq xavfsizlik talablari bo'lgan tarmoqlarda va elektromagnit muhiti qiyin bo'lgan xonalarda qo'llaniladi. Bunday kabellarni parallel yotqizishda ishlatish ular orasidagi masofani qisqartirish imkonini beradi. Bu ajratilgan marshrutga nisbatan xarajatlarni kamaytiradi.

Twisted-juft ekranlangan kabel izolyatsiyalangan o'tkazgichlar juftligidir (ularning soni odatda 2 dan 8 gacha). Ushbu dizayn o'zaro aloqani kamaytiradi.o'tkazgichlar o'rtasida. Himoyalanmagan juftliklarda topraklama talablari yo'q, ular ko'proq moslashuvchanlikka, kichikroq transvers o'lchamlarga va o'rnatish qulayligiga ega. Himoyalangan juftlik elektromagnit parazitlardan himoya qiladi va tarmoqlar orqali yuqori sifatli ma’lumotlarni uzatadi.

Axborot tizimlari, shuningdek, metalllashtirilgan plastmassa lenta yoki folga ko'rinishidagi o'ralgan juftlarni himoya qilishdan va umumiy metall ortiqcha oro bermaydan iborat bo'lgan ikki qatlamli ekranlashdan foydalanadi. Magnit maydondan samarali himoya qilish uchun bunday kabel tizimlari to'g'ri erga ulangan bo'lishi kerak.