4.2.1 Магнитное экранирование на низких частотах

(1-3 кГц)

В диапазоне частот 1-3 кГц эффективность экрана от частоты не зависит. Вначале подбирается материал экрана, толщина экрана, зазор экран-объект. Эффективность экранирования проверяется расчетом. Наиболее практическая область - нижняя граница частотного диапазона поля помехи. Материалом экрана может быть только электротехническая сталь или пермаллой (при слабых полях). Допустимо применять многослойное экранирование. Расчетное соотношение для ориентировочных прикидок (до частоты помех 1 кГц):

где Э - фактическая эффективность защиты; μ_r- относительная магнитная проницаемость; d_э - толщина стенок экрана, мм; D - диаметр эквивалентного сферического экрана (близкий к длине стенки кубического), мм.

Рисунок 40 - Схема магнитного экранирования

Основной расчет эффективности экранирования рекомендуется выполнить по формуле

где d_н - расстояние между сердечником защищаемого объекта и экраном в направлении поля помехи (рисунок 40), мм; Р_э - периметр экрана в плоскости, перпендикулярной направлению поля помехи, мм; l -длина ярма сердечника в направлении, мм; l_э - меньший полупериметр прямоугольного экрана в плоскости, параллельной источнику помехи, мм; у - толщина набора сердечника, мм.

4.2.2 Магнитное экранирование на повышенных и высоких частотах

Суть экранирования сводится к тому, что под действием источника магнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенках - токи, образующие во внешнем пространстве поля, по напряженности близкие полю источника, а по направлению - противоположные ему. В результате внутри экрана происходит взаимная компенсация полей, а снаружи - вытеснение внешнего поля полями вихревых токов. Плотность тока и напряженность магнитного поля падают по экспоненциальному закону по мере углубления в металл. Поэтому в расчетах необходимо учитывать так называемую эквивалентную глубину проникновения (ЭГП) поля в толщину материала экрана (ЭГП = δ). Значения ЭГП для некоторых материалов на разных частотах приводятся в таблице 7. Расчетное соотношение при d_э= δ:

где d_э - фактическая толщина стенок экрана, мм; D - ширина прямоугольного экрана или диаметр цилиндрического, мм; т - коэффициент формы экрана (т = 1 - прямоугольный, т =2- цилиндрический, т =3 - сферический).

Таблица 8 - Эквивалентная глубина проникновения

Часто-та, Гц	Медь	Латунь	Алюми-ний	Сталь		Пермал-лой
				μr = 50	μr=100
10^2	6,7	12,4	8,8	-	1,54	0,38
10^5	0,21	0,39	0,27	-	0,049	0,012
10^6	0,067	0,12	0,088	0,023	-	-
10^8	0,0067	0,012	0,0088	0,0023	-	-

При d_э> δ работает в основном эффект шунтирования, поэтому в данном случае расчетной формулой будет:

где σ - удельная проводимость материала, См·см³; ω = 2πf - угловая частота; f - частота поля помехи, Гц; μ = μ₀μ_r- магнитная проницаемость; μ₀ = 1,256·10^-8 - магнитная постоянная, В·с/см·А. В пограничных случаях рекомендуется провести расчет по этим формулам. Для контурных катушек необходимо проверить расчетом допустимость величины снижения добротности за счет введения экрана (обычно не более 10 %). Методика такого расчета показана ниже на примере.