Екранування
Екранува́ння — захист апаратів, приладів, машин від впливу зовнішніх електричного поля, магнітного поля та електромагнітного поля.
Характеристика
Магнітне екранування призначене для захисту приладів від зовнішнього магнітного поля HЗ або для захисту частин приладів від взаємного впливу (при постійному магнітному полі або струмах низької частоти).
Екран виготовляють із феромагнітного матеріалу з високою проникністю магнітною μ, низькою залишковою індуктивністю [math]B_r[/math] і малою силою коерцитивною [math]H_K[/math]. Шкідливий вплив залишкової намагніченості екрана (при [math]H_З = 0[/math]) тим менший, чим менше [math]B_r[/math] матеріалу, з якого він зроблений. Через високе значення μ зовнішній магнітний потік проходить переважно стінками екрана, лише невелика його частина — простором у середині екрана. Ефективність екрана визначають відношенням [math]H_З[/math] до напруженості поля в просторі, який захищає екран.
Ослаблення магнітного поля одношаровим екраном досягає величини [math]10^2– 10^3[/math] разів. Екран, виготовлений із двох або кількох магнітних оболонок із немагнітним середовищем між ними, більш ефективний, ніж суцільний екран із того ж магнітного матеріалу і тих самих розмірів, бо має значно менший опір магнітний. Теоретично та експериментально доведено, що форма екрана мало впливає на його ефективність. Тому під час проєктування екрана визначають конструктивні розміри, які визначаються об’єктом, що екранується. Вважають, що екран є сферою з еквівалентним діаметром, рівним середньому значенню розміру екрана в трьох взаємно перпендикулярних напрямах. Для одношарового екрана коефіцієнт ослаблення α при низькій частоті або струмі постійному зв’язаний із товщиною [math]d[/math] екрана співвідношенням [math]α = 0,22 μ [1 – (1 – d / R_e)^3][/math], де [math]R_e[/math] — радіус еквівалентної сфери. Із насиченням μ феромагнітних матеріалів падає. Тому для екранування від сильних полів використовують подвійні, потрійні екрани, в яких зовнішній екран виготовлено зі сталі електротехнічної, яка насичується при високих [math]H[/math], внутрішній — із матеріалів типу пермалою з високою початковою намагніченістю.
Головним джерелом шкідливих магнітних полів є силові трансформатори і дроселі радіотехнічні. Основний екран трансформатора — магнітопровід. Його конструкцію вибирають за якістю трансформатора та з урахуванням величини зменшення розсіяння магнітного потоку. Рекомендують використання витих і тороїдальних магнітопроводів.
Електромагнітне екранування використовують для захисту приладів або їхніх частин від шкідливого впливу зовнішніх електромагнітних полів високої частоти (діапазон частот). У цьому діапазоні використовують екрани з немагнітного матеріалу з високою електропровідністю. Вихрові струми, які збуджуються в таких екранах зовнішнім полем, створюють поле, яке компенсує зовнішнє магнітне поле. Електромагнітна хвиля затухає в металі на глибині 0,5 довжини хвилі. Захист екрана зростає зі збільшенням частоти. При високих частотах у зв’язку з малою глибиною проникнення поля в метал товщину екрана визначають за його механічною міцністю.
Основним джерелом шкідливих електромагнітних полів є високочастотні котушки індуктивності та лінії передавання високочастотних сигналів. Для зменшення величини шкідливих полів котушки екранують за допомогою циліндричних екранів або екранів квадратного перерізу. Товщина стінок екрана повинна бути більшою за глибину проникнення високочастотного сигналу (більшою товщини скін-шару). Екрани з мінімальними розмірами зменшують індуктивність на 15–20 %, високочастотний сигнал — ~ [math]10^2[/math] раз. Під час використання екранів необхідне старанне приєднання його до корпусу. Основним видом захисту електричних кіл управління є виконання їх із допомогою екранованих провідників або радіочастотних кабелів, плетений екран яких потрібно з’єднувати з корпусом. Довжина екранованої ділянки повинна бути меншою однієї четвертої довжини найкоротшої хвилі, що передається кабелем. Екран збільшує ємність провідника по відношенню до корпусу. Не приєднаний до корпусу екран не дає ніякого екранування, екрановані провідники громіздкі й незручні під час монтажу. Найдоцільніше використовувати екрановані та коаксіальні провідники для з’єднання окремих блоків і вузлів. Тоді екранування знешкоджує паразитні наведення в багатоблочному приладі, захищає прилад від наведень з боку інших приладів, а інші прилади від наведень з боку цього приладу.
Застосування
Електричне екранування використовують для захисту елементів електричного кола від впливу зовнішніх електричних полів. Для цього пристрій або його частину оточують металевою оболонкою, яку приєднують до певної точки схеми або на цю оболонку подають потенціал від допоміжного приладу. Використовують одинарне, подвійне і потрійне екранування, що об’єднує вказані способи.
Екранування заряду — захист його від впливу електричних полів інших зарядів. Виконують за допомогою оточення цього заряду металічною сферою, заряд якої перевищує цей заряд. У цьому випадку згідно Кулона закону електричне поле сфери компенсує поле заряду, розміщеного в ній. Напруженість поля в сфері дорівнює нулю. Уперше цей ефект дослідив М. Фарадей. Екранування за допомогою зарядженого металевого екрана використовують для захисту чутливих до зовнішнього електричного поля вузлів приладів.
Література
- Богуш В. А., Борботько Т. В., Гусинський А. В. та ін. Электромагнитные излучения. Методы и средства защиты. Минск : Бестпринт, 2003. 406 с.
- Яворський Б. М., Детлаф А. А., Лебедєв А. К. Довідник з фізики для інженерів та студентів вищих навчальних закладів / Пер. з 8-го, перероб. і випр., рос. вид. Тернопіль : Навчальна книга-Богдан, 2007. 1040 с.
- Панова О. В. Екранування електромагнітних полів для електромагнітної безпеки та електромагнітної сумісності обладнання // Управління розвитком складних систем. 2015. Вип. 22 (1). С. 207–213.
Автор
Покликання на цю статтю: Куліш М. Р. Екранування // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Екранування (дата звернення: 29.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 01.03.2024
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
