Исследование электромагнитного экранирования

Исследование Электромагнитного Экранирования

Методические указания

К лабораторной работе с разделом УИР

Цель работы – исследование экранирующего действия металлических экранов.

Сведения из теории

Для защиты электротехнических устройств и электроизмерительных приборов от влияния электромагнитных полей применяют металлические экраны, выполненные в виде оболочек различной формы ( сферической, цилиндрической, прямоугольной и т.п.). По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирование. В работе исследуются два последних вида экранирования.

Магнитостатическое экранирование – основано на замыкание магнитного поля в толще экрана. В этом случае линии вектора магнитной индукции внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, сгущаются внутри стенок экрана и лишь частично проникают в ограниченное им пространство (рис. I ). Магнитостатические экраны эффективны только при постоянном поле и в диапазоне низких частот переменного электромагнитного поля. С увеличением частоты возрастает роль вихревых токов в экране, происходит вытеснение магнитного поля из толщи экранов и повышенная магнитопроводность уменьшается. В этом случае экран меняет режим своей работы с магнитостатического на электромагнитный.

 

Действие электромагнитных экранов – основано на многократном отражении электромагнитных волн от поверхности экрана и затухании высокочастотной волны в металлической толще экрана. Отражение волн связано с несоответствием волновых характеристик диэлектрика и металла, из которых изготовлен экран. Затухание волн в экране обусловлено тепловыми потерями на вихревые токи в металле.

Экранирующее действие оболочек оценивается степенью экранирования, представляющей собой отношение напряженности поля Н₀ в какой либо точке пространства без экрана к напряженности поля Н_i в той же точке пространства, ограниченного экраном.

 

Степень экранирования для сферических экранов, находящихся в однородном переменном магнитном поле, определяется выражением [3] :

где   - степень экранирования, вызванного затуханием волны в металле;

 - степень экранирования, вызванными отражениями волны;

Здесь N – отношение волновых сопротивлений диэлектрика и металла соответственно;

- коэффициенты вихревых токов;

 -  внутренний радиус экрана, м;  - толщина экрана, м;  - проводимость металла экрана, 1/Ом м; Гн/м;  - угловая частота, с^-1.

При вычислении гиперболических функций от комплексных переменных   и комплексной величины N следует воспользоваться лишь модулями их значений, определяемых из выражений:

модули

При использовании экранов в переменном поле для стальных экранов ; для алюминиевых экранов ; для диэлектрика