Экранирование магнитного поля: принципы и материалы. Относительная магнитная проницаемость материалов

Электромагнитные экраны находят широкое применение в промышленности. Они служат для устранения вредного влияния одних элементов электрического устройства на другие, для защиты персонала и оборудования от воздействия внешних полей, которые возникают при работе других устройств. «Гашение» внешнего магнитного поля необходимо при создании лабораторий, предназначенных для наладки и испытаний высокочувствительной техники. Оно также требуется в медицине и тех областях науки, где проводится измерение полей со сверхмалой индукцией; для защиты информации при ее передаче по кабелям.

Методы

Вам будет интересно:Технология адаптивного обучения. Требования к современному уроку

Экранирование магнитного поля – это совокупность способов снижения напряженности постоянного или переменного поля в определенной области пространства. Магнитное поле, в отличие от электрического, полностью ослабить нельзя.

В промышленности наибольшее воздействие на окружающую среду оказывают поля рассеяния, возникающие при работе трансформаторов, постоянных магнитов, сильноточных установок и цепей. Они могут полностью нарушать нормальную работу соседних приборов.

Чаще всего используется 2 метода защиты:

  • Применение экранов, изготовленных из сверхпроводящих или ферромагнитных материалов. Это эффективно при наличии постоянного или низкочастотного магнитного поля.
  • Компенсационный способ (гашение вихревыми токами). Вихревые токи – это объемные электрические токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Данный способ показывает наилучшие результаты для высокочастотных полей.

Защита от ЭМИ на улице

В условиях городской среды люди непрестанно сталкиваются с электрическими сетями, вездесущей сотовой связью, передвигаются на электрическом транспорте –, электричках, трамваях и троллейбусах. Дома некоторых расположены вблизи высоковольтных ЛЭП.

Защиту населения от воздействия ЛЭП должно осуществлять государство, создавая границы санитарно-защитных зон, снижая электрическое поле в жилых домах, учреждениях, офисных зданиях, в местах длительного пребывания граждан путем использования экранирующего покрытия. Следует на законодательном уровне вводить правила постройки любых зданий с учетом расположения близлежащих ЛЭП, обеспечение строений заземлением, надлежащей электрификацией, экранированием, в случае необходимости строго запрещая строительство с уклонением от этих норм. В реальности, увы, этого не происходит, ввиду затратности исследований.

Принципы

Вам будет интересно:Домовина — это последнее пристанище

Принципы экранирования магнитного поля основаны на закономерностях распространения магнитного поля в пространстве. Соответственно для каждой из перечисленных выше методик они заключаются в следующем:

  • Если поместить катушку индуктивности в кожух, сделанный из ферромагнетика, то линии индукции внешнего магнитного поля пройдут по стенкам защитного экрана, так как он имеет меньшее магнитное сопротивление по сравнению с пространством внутри него. Те силовые линии, которые наводятся самой катушкой, также почти все замкнутся на стенки кожуха. Для наилучшей защиты в этом случае необходимо выбирать ферромагнитные материалы, которые обладают высокой магнитной проницаемостью. На практике чаще всего используют сплавы железа. Для того чтобы повысить надежность экрана, его изготавливают толстостенным или сборным из нескольких кожухов. Недостатками такой конструкции является ее тяжеловесность, громоздкость и ухудшение экранирования при наличии швов и разрезов в стенках кожуха.

  • При втором методе ослабление внешнего магнитного поля происходит в результате наложения на него другого поля, индуцированного кольцевыми вихревыми токами. Его направление обратно линиям индукции первого поля. При увеличении частоты ослабление будет более выраженным. Для экранирования в этом случае используют пластинки в виде кольца из проводников с малым удельным сопротивлением. В качестве экранов-кожухов чаще всего применяются коробки в форме цилиндров, изготовленные из меди или алюминия.

Электронная библиотека

Безопасность жизнедеятельности в техносфере / Неионизирующие электромагнитные поля и излучения. Часть 1. / 3.7. Защита от воздействия магнитных полей

При несоответствии требованиям норм (в зависимости от характера выполняе­мых работ и уровня напряженности магнитного поля) для защиты от воздействия магнитных полей применяют практически такие же мероприятия, способы и средства, как и при защите от воздействия электрических полей:

– защита временем и рассто­янием;

– уменьшение параметров излучения непосред­ственно в самом источнике излучения;

– экранирование источника излучения;

– экранирование рабочего места;

– рациональное размещение установок в рабочем помеще­нии;

– установление рациональных режимов эксплуата­ции установок и работы обслуживающего персонала;

– применение предупреждающей сигнализации;

– выделение зон излучения;

– применение средств индивидуальной защиты.

Кратко остановимся на характеристике некоторых способов защиты. Так, в качестве организационных мероприятий, позволяющих уменьшить неблагоприятное действие постоянного магнитного поля, можно считать выполнение следующих требований:

– ограничение непосредственного контакта рук персонала с намагниченными изделиями путем использования манипуляторов, щипцов, прокладок из немагнитных материалов;

– введение и выведение изделий из электромагнитов следует осуществлять при обесточенном электромагните либо с использованием указанных приспособлений;

– осуществление намагничивания изделий на последней стадии технологического процесса;

– хранение и перенос магнитных изделий в толстостенной таре из немагнитных материалов или приспособлениях и устройствах, замыкающих магнитный поток;

– использование на участках технических испытаний изделий автоматических устройств для измерения физических параметров магнитов и магнитных материалов.

При разработке и эксплуатации технологических установок постоянного тока, создающих постоянное магнитное поле в большом объеме рабочего пространства, необходимо обеспечивать дистанционное управление технологическим процессом. Пульты управления установками должны быть вынесены за пределы зоны, в которой уровни магнитного поля превышают ПДУ с учетом времени действия.

Участки производственной среды с уровнями МП, превышающими ПДУ, следует обозначить специальными предупреждающими знаками, выполненными в соответствии с ГОСТ Р 12.4.026-2001 «ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности», с поясняющей надписью: «Осторожно! Магнитные поля» [16].

Для предупреждения неблагоприятного действия постоянного магнитного поля (ПМП) на руки работающих в производстве изделий электронной техники требуется осуществление следующих мероприятий:

– увеличить габариты кожухов на магнитных установках, предотвращающих контакты рук работающих с ПМП;

– внедрить сквозные технологические кассеты на участках сборки, исключающие воздействие ПМП на руки работающих;

– внедрить специальные приспособления дистанционного принципа действия для захвата приборов в магнитном поле и манипуляций.

Технологические установки постоянного тока следует размещать на таком расстоянии друг от друга, чтобы персонал, занятый на одном рабочем месте, не попадал в зону действия ПМП от другого источника.

При организации рабочих мест (рабочих зон) следует осуществлять и такие организационные мероприятия по снижению воздействия ПМП на организм человека, как выбор рационального режима труда и отдыха, сокращение времени нахождения в условиях действия ПМП, определение маршрута движения в рабочей зоне, ограничивающего контакт с ПМП.

Рис.

3.22. Экран в форме полого шара с радиусами R1 и R2

Заметим, что кроме защиты временем, расстоянием и указанных выше мероприятий, наиболее действенной технической мерой для защиты от магнитного поля является экранирование. Экранирование от постоянных магнитных полей осуществляется посредством того, что для защиты человека или какого-либо оборудования от влияния посторонних магнитных полей их окружают массивными замкнутыми оболочками из ферромагнитного материала. Такие оболочки и называют магнитными экранами

. Поле внутри экрана оказывается ослабленным по сравнению с внешним полем.

Например, для экрана в форме полого шара с радиусами R1 и R2 (рис. 3.22) и с абсолютной магнитной проницаемостью стенок m, помещенного во внешнее однородное поле с индукцией В0, магнитная индукция В в полости экрана равна [45]:

Например, если R1 = 0.8R2 и m = 4000, то В = 0.023В0. Следовательно, напряженность поля внутри экрана составляет 2 % от напряженности внешнего поля.

В случае экрана, выполненного в форме цилиндра с радиусами R1 и R2, значение магнитной индукции в средней части экрана при больших значениях магнитной проницаемости стали, из которой изготовлен экран (m >> m0), можно определить с помощью следующего выражения:

.

Здесь d – толщина стенки экрана (d = R2 – R1).

Экранирующее действие экранов из ферромагнитного вещества определяется тем, что линии магнитной индукции внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, сгущаются внутри стенок экрана, почти не проникая в его полость. Точно также можно защитить внешнее пространство от воздействия магнитного поля, если

источник поля окружить массивной замкнутой оболочкой из ферромагнитного материала Нередко применяют многоступенчатые экраны в виде нескольких полых ферромагнитных тел, расположенных одно внутри другого.

Принцип действия экранов, которые применяются для защиты от воздействия магнитных полей промышленной частоты, будет рассмотрен ниже. Здесь только отметим, что физически экранирующее действие таких экранов объясняется не только тем, что магнитное сопротивление стенок экрана много меньше магнитного сопротивление воздуха, но и возникновением вихревых токов в стенках экрана, которые создают свое магнитное поле, направленное навстречу внешнему полю, и тем самым ослабляют его. Поэтому в данном случае важна не только величина магнитной проницаемости материала, из которого изготовлен экран, но и его удельная проводимость.

Отметим, что экранирующие устройства, предназначенные для защиты от магнитных полей, являются также хорошими защитными средствами (при их заземлении) и от электрических полей. Однако те экранирующие устройства, которые предназначены для защиты от электрических полей и толщина стенок которых определяется в основном из соображений механической прочности, могут оказаться малоэффективными при защите от магнитных полей, особенно, если эти поля являются постоянными.

Основные характеристики

Вам будет интересно:Кислород и его свойства. Удельная теплоемкость кислорода.

Для описания процесса экранирования применяются 3 основные характеристики:

  • Эквивалентная глубина проникновения магнитного поля. Итак, продолжим. Этот показатель используется для экранирующего эффекта вихревых токов. Чем меньше его значение, тем выше ток, протекающий в поверхностных слоях защитного кожуха. Соответственно, тем больше наводимое им магнитное поле, которое вытесняет внешнее. Эквивалентная глубина определяется по формуле, указанной ниже. В этой формуле ρ и μr – удельное сопротивление и относительная магнитная проницаемость материала экрана соответственно (единицы измерения первой величины – Ом∙м); f – частота поля, измеряемая в МГц.

  • Эффективность экранирования e – отношение напряженности магнитного поля в экранируемом пространстве при отсутствии и наличии экрана. Данная величина тем выше, чем больше толщина экрана и магнитная проницаемость его материала. Магнитная проницаемость – это показатель, характеризующий, во сколько раз индукция в веществе отличается от таковой в вакууме.
  • Уменьшение напряженности магнитного поля и плотности вихревых токов на глубине x от поверхности защитного кожуха. Показатель рассчитывают по формуле, приведенной ниже. Здесь А0 – значение на поверхности экрана, x0 – глубина, на которой напряженность или плотность токов снижается в e раз.

  • Конструкции экранов

    Защитные кожухи для экранирования магнитного поля могут быть сделаны в различных конструктивных исполнениях:

    • листовые и массивные;
    • в виде полых трубок и кожухов с цилиндрическим или прямоугольным сечением;
    • однослойные и многослойные, с воздушной прослойкой.

    Так как расчет числа слоев довольно сложен, то эту величину чаще всего выбирают по справочникам, по кривым эффективности экранирования, которые были получены экспериментальным путем. Разрезы и швы в коробах допускается выполнять только вдоль линий вихревых токов. В противном случае уменьшается экранирующий эффект.

    На практике получить высокий коэффициент экранирования сложно, так как всегда необходимо делать отверстия для кабельного ввода, вентиляции и обслуживания установок. Для катушек бесшовные кожухи изготавливают методом листового выдавливания, а в качестве съемной крышки служит дно цилиндрического экрана.

    Кроме этого, при контакте элементов конструкции из-за неровностей поверхности образуются щели. Для того чтобы их ликвидировать, применяют механические прижимы или прокладки из проводящих материалов. Они выпускаются разных размеров и с различными свойствами.

    Вам будет интересно:Великие советские полководцы — кто они?

    Вихревые токи – это токи которые значительно меньше циркулирующих, но они способны препятствовать проникновению магнитного поля через экран. При наличии большого числа отверстий в кожухе снижение коэффициента экранирования происходит по логарифмической зависимости. Его наименьшее значение наблюдается при технологических отверстиях большого размера. Поэтому рекомендуется проектировать несколько мелких отверстий, чем одно крупное. Если необходимо применять стандартизованные отверстия (для ввода кабелей и других нужд), то используют запредельные волноводы.

    В магнитостатическом поле, создаваемом постоянными электрическими токами, работа экрана заключается в шунтировании силовых линий поля. Защитный элемент устанавливается на максимально близком расстоянии к источнику. Заземление при этом не требуется. Эффективность экранирования зависит от магнитной проницаемости и толщины материала экрана. В качестве последних применяют стали, пермаллой и магнитные сплавы с высокой магнитной проницаемостью.

    Экранирование кабельных трасс в основном выполняют двумя методами – использованием кабелей с экранированной или защищенной витой парой и укладкой кабелепроводов в алюминиевых коробах (или вставках).

    Как защититься от ЭМИ: первые действия

    С большой долей вероятности небольшие системы не будут затронуты ЭМИ (англ. EMP), если они изолированы от сети питания. Поэтому при поступлении предупреждения о грядущем EMP отключите все подключенные к электрической розетке приборы и устройства. Не забудьте вентиляцию и термостаты. Отключите солнечные панели и весь дом от общей сети, откройте запорные переключатели между солнечными панелями и инвертором, и между преобразователем и распределительной панелью питания. При слаженных действиях это займет несколько минут.

    Сверхпроводящие экраны

    Работа сверхпроводящих магнитных экранов основана на эффекте Мейснера. Это явление заключается в том, что тело, находящееся в магнитном поле, переходит в сверхпроводящее состояние. При этом магнитная проницаемость кожуха становится равной нулю, то есть он не пропускает магнитное поле. Оно полностью компенсируется в объеме данного тела.

    Достоинством таких элементов является то, что они гораздо эффективнее, защита от внешнего магнитного поля не зависит от частоты, а компенсационный эффект может длиться сколь угодно долго. Однако на практике эффект Мейснера не бывает полным, поскольку в реальных экранах, выполненных из сверхпроводящих материалов, всегда присутствуют структурные неоднородности, которые приводят к захвату магнитного потока. Данный эффект является серьезной проблемой для создания кожухов с целью экранирования магнитного поля. Коэффициент ослабления магнитного поля тем больше, чем выше химическая чистота материала. В экспериментах наилучшие показатели отмечены у свинца.

    Другими недостатками сверхпроводниковых материалов для экранирования магнитного поля являются:

    • высокая стоимость;
    • присутствие остаточного магнитного поля;
    • возникновение состояния сверхпроводимости только при низких температурах;
    • неспособность выполнять свои функции в магнитных полях с высокой напряженностью.

    Зачем нужна защитная ткань

    Электромагнитное поле транслирует излучение с помощью множества цифровых устройств, начиная с бытовой стиральной машины или холодильника, заканчивая телевизором и мобильным телефоном. Все без исключения электронные агрегаты дают человеку определенную дозу излучения. Доказано, что во включенном виде они оказывают биологически вредное негативное воздействие на организм. Излучение ЭДС может быть связано с магнитным и электрическим полем, а также радиочастотами.
    В момент, когда пользователь отправляет текстовое сообщение со смартфона, данные проходят весь путь до вышки сотовой связи, использующей радиоволны. С их помощью информация направляется в сетевой концентратор, на другие вышки и, наконец, направляется к тому абоненту, кому был отправлен текст. Большая часть пути подобной передачи данных происходит по беспроводной сети. То же самое касается и работы Wi-Fi-маршрутизатору. Он должен иметь возможность подключать устройства, находящиеся в различных частях квартиры или дома, в том числе, преодолевать различные препятствия и несущие стены.

    Очевидно, что когда речь заходит о радиочастотном излучении, риск от воздействия намного выше, потому что оно действительно определенным образом влияет на организм. Помимо негативного влияния на здоровье, помехи могут дестабилизировать работу устройств, замедляя и прерывая работу их ключевых функций. Именно здесь в игру вступают радиочастотные и экранирующие ткани. Подобные защитные материалы – это именно то, что позволяет блокировать любые радиоволны. Они позволяют не только защитить здоровье человека, но и гарантировать приватность персональной конфиденциальной информации, хранящейся в памяти личного смартфона.

    Материалы

    Чаще всего для защиты от магнитного поля применяют экраны из углеродистой стали, так как они обладают высокой технологичностью в отношении сварки, пайки, недороги и характеризуются хорошей коррозионной стойкостью. Кроме них, используются такие материалы, как:

    • техническая алюминиевая фольга;
    • магнитомягкий сплав из железа, алюминия и кремния (альсифер);
    • медь;
    • стекла с токопроводящим покрытием;
    • цинк;
    • трансформаторная сталь;
    • токопроводящие эмали и лаки;
    • латунь;
    • металлизированные ткани.

    Конструктивно они могут изготавливаются в виде листов, сеток и фольги. Листовые материалы обеспечивают лучшую защиту, а сетчатые более удобны в сборке – их можно соединять между собой точечной сваркой с шагом 10-15 мм. Для обеспечения антикоррозионной стойкости сетки покрывают лаками.

    Общие правила защиты от излучения

    Защитные экраны, спецодежда, распределение приборов в жилище, ограничение времени пользования — все эти простые методы используют для “обороны” от электромагнитных полей. В отношении детей важно с ранних лет ограничивать их доступ к гаджетам, компьютерам и ноутбукам, просмотру телевизионных программ.

    В случае, когда работа неотрывно связана с компьютером, а это в современной жизни встречается повсеместно, лучшим выходом будет соблюдать правила безопасности и установить рассеивающие конструкции.

    Защита от электромагнитного излучения компьютера, главным образом, состоит в том, чтобы соблюдать время эксплуатации, расстояние при нахождении перед экраном, и место расположения системного блока ПК. Нишу, куда предполагается установить “мозговой центр” ПК, можно оклеить фольгой, этот примитивный способ достаточно эффективен. Излучение жк дисплея нейтрализуется специальным фильтром, который можно купить отдельно.

    Рекомендации по выбору материала

    При выборе материала для защитных экранов руководствуются следующими рекомендациями:

    • В слабых полях используют сплавы с высокой магнитной проницаемостью. Наиболее технологичным является пермаллой, который хорошо поддается обработке давлением и резанием. Напряженность магнитного поля, необходимая для полного его размагничивания, а также удельное электрическое сопротивление зависят в основном от процентного содержания никеля. По количеству этого элемента выделяют низконикелевые (до 50%) и высоконикелевые (до 80%) пермаллои.
    • Для уменьшения энергетических потерь в переменное магнитное поле помещают кожухи или из хорошего проводника, или из изолятора.
    • Для частоты поля более 10 МГц хороший эффект дают покрытия из серебряной или медной пленки толщиной от 0,1 мм (экраны из фольгированного гетинакса и других изоляционных материалов), а также медь, алюминий, латунь. Для защиты меди от окисления ее покрывают серебром.
    • Толщина материала зависит от частоты f. Чем ниже f, тем большая должна быть толщина для достижения того же эффекта экранирования. На высоких частотах для изготовления кожухов из любого материала достаточно толщины 0,5-1,5 мм.
    • Для полей с высокой f ферромагнетики не используют, так как они обладают большим сопротивлением и приводят к большим потерям энергии. С целью экранирования постоянных магнитных полей нельзя также применять материалы с высокой проводимостью, кроме стали.
    • Для защиты в широком диапазоне f оптимальным решением являются многослойные материалы (листы стали со слоем металла с высокой проводимостью).

    Общими правилами выбора являются следующие:

    • Высокие частоты – материалы с высокой проводимостью.
    • Низкие частоты – материалы с высокой магнитной проницаемостью. Экранирование в данном случае является одной из наиболее сложных задач, так как это утяжеляет и усложняет конструкцию защитного экрана.

    Фольгированные ленты

    Фольгированные экранирующие ленты применяются в следующих целях:

    • Экранирование широкополосных электромагнитных помех. Чаще всего их используют для дверей и стенок электрических шкафов с приборами, а также для формирования экрана вокруг отдельных элементов (соленоиды, реле) и кабелей.
    • Отвод статического заряда, который накапливается на приборах, содержащих полупроводники и электронно-лучевые трубки, а также в устройствах, служащих для ввода-вывода информации из компьютера.
    • В качестве компонента цепей заземления.
    • Для уменьшения электростатического взаимодействия между обмотками трансформаторов.

    Вам будет интересно:Очевидно это… Значение слова, понятие «Кэп Очевидность»

    Конструктивно они выполняются на основе проводящего адгезивного материала (акриловая смола) и фольги (с рифленой или гладкой поверхностью), сделанной из следующих видов металла:

    • алюминий;
    • медь;
    • луженая медь (для пайки и лучшей антикоррозионной защиты).

    Что на самом деле излучают ЭМП?

    Показано, что все электрические устройства излучают определенный уровень ЭМП, но те, которые имеют самые высокие и наиболее токсичные уровни, являются электрическими устройствами. Наша кухня находится в опасной зоне ЭМП, и каждый день мы проводим от 2 до 3 часов. Вот таблица, опубликованная Агентством по охране окружающей среды США. UU. Со значениями ЭДС, излучаемыми нашими бытовыми устройствами.

    Чтобы понять данные, представленные в таблице ниже, вам необходимо знать два очень важных аспекта:

    • Измерение единицы ЭДС составляет 1 миллигаусс (1 мг);
    • Уровни безопасности, рекомендуемые EMF, составляют от 5 до 2,5 мг.

    Как видите, многие из используемых нами устройств постоянно излучают намного больше электромагнитного поля, чем рекомендуется для нашей безопасности. Вы можете уменьшить воздействие, оставаясь на расстоянии не менее трех футов от всех ваших приборов, но некоторые из них требуют постоянного наблюдения. Например, как вы могли бы использовать вакуум в трех футах?

    Еще один способ уменьшить электромагнитное излучение — это купить новую технику. Старые с этой точки зрения более опасны. Другим устройством, которое мы используем ежедневно и которое излучает высокие уровни ЭМП, является мобильный телефон. Правило применимо и здесь: новые устройства излучают более низкие уровни излучения, но мобильные телефоны всегда с нами, продлевая время экспозиции. Они рядом с нашим телом весь день, а иногда и ночью. Мы даем их нашим детям в качестве игрушек, не учитывая их последствия.

    Ученый показал, что ЭМП, излучаемые сотовым телефоном, могут проникать в мозг взрослого человека на глубину до 2 дюймов. Можете ли вы представить, что это делает с маленьким ребенком? Список устройств, излучающих более или менее вредное излучение, довольно длинный, но здесь мы выбираем наиболее распространенные в нашей жизни: компьютеры, планшеты, беспроводные маршрутизаторы, игровые приставки, радиостанции и т. Д. Как видите, некоторые из этих устройств стали жизненно важными для нашей повседневной жизни. Они нужны нам на работе, для нашей работы, а дома они нужны для отдыха и релаксации.

    Мы хотим думать, что теперь, прочитав о вредном излучении, которое излучают устройства, которые мы используем каждый день, вы поймете, почему важно говорить об экранирующих и защищающих от электромагнитных помех устройствах.

    Полимерные материалы

    В тех устройствах, где наряду с экранированием магнитного поля требуется защита от механических повреждений и амортизация, применяются полимерные материалы. Они изготавливаются в виде прокладок из полиуретановой пены, покрытой полиэфирной пленкой, на основе акрилового адгезива.

    При производстве жидкокристаллических мониторов используются акриловые уплотнители из токопроводящей ткани. В слое акрилового адгезива находится трехмерная электропроводная матрица, выполненная из токопроводящих частиц. Благодаря своей упругости такой материал также эффективно поглощает механические воздействия.

    Защита от ЭМИ на производстве

    Востребованными должны быть средства защиты от электромагнитных полей и на рабочем месте. Офисные сотрудники сталкиваются с несколькими работающими ПК в одном помещении, без учета других устройств. В таком случае должно соблюдать:

    • нормирование количества компьютеров на единицу площади комнаты,
    • практиковать периодическое проветривание,
    • пользоваться профессиональными мониторами, в комплектацию которых входит защитный экран, или иметь таковой отдельно,
    • выключать все приборы, в том числе из сети, на время обеденного перерыва,
    • если возможно, экранировать отдельно каждое рабочее место.

    Если же человек трудится на специфическом производстве, то меры безопасности должны быть еще выше. В таких случаях применяется спецодежда, обувь, шлемы, очки. Строго нормируется время работы каждого сотрудника. Если объект излучения расположен вне помещения, между зданиями оборудуется навес, сооружаются рассеивающие конструкции.

    Компенсационный метод

    Принцип компенсационного метода экранирования заключается в искусственном создании магнитного поля, которое направлено противоположно внешнему полю. Обычно это достигается с помощью системы катушек Гельмгольца. Она представляет собой 2 одинаковые тонкие катушки, располагающиеся соосно на расстоянии их радиуса. По ним пропускают электрический ток. Наведенное катушками магнитное поле отличается высокой однородностью.

    Экранирование может также производиться с помощью плазмы. Этот явление учитывается при распределении магнитного поля в космосе.

    Экранирование кабелей

    Защита от магнитного поля необходима при прокладке кабелей. Электрические токи, наводящиеся в них, могут быть вызваны включением бытовой техники в помещении (кондиционеры, люминесцентные светильники, телефоны), а также лифтов в шахтах. Особенно большое влияние эти факторы оказывают на цифровые системы связи, работающие по протоколам с широкой полосой частот. Это связано с малой разницей между мощностью полезного сигнала и помехами в верхней зоне спектра. Кроме этого, электромагнитная энергия, которую излучают кабельные системы, неблагоприятно воздействует на здоровье персонала, работающего в помещении.

    Между парами проводов возникают перекрестные наводки, обусловленные присутствием емкостной и индуктивной связи между ними. Электромагнитная энергия кабелей также отражается из-за неоднородностей их волнового сопротивления и ослабляется в виде тепловых потерь. В результате затухания мощность сигнала в конце протяженных линий падает в сотни раз.

    В настоящее время в электротехнической промышленности практикуется 3 метода экранирования кабельных трасс:

    • Применение цельнометаллических коробов (из стали или алюминия) или установка металлических вставок в пластиковые. При росте частоты поля экранирующая способность алюминия снижается. Недостатком также является дороговизна коробов. Для длинных кабельных трасс существует проблема обеспечения электрического контакта отдельных элементов и их заземления для обеспечения нулевого потенциала короба.
    • Использование экранированных кабелей. Этот метод обеспечивает максимальную защиту, так как оболочка окружает непосредственно сам кабель.
    • Вакуумное напыление металла на ПВХ-канал. Такой способ малоэффективен на частотах до 200 МГц. «Гашение» магнитного поля меньше в десятки раз по сравнению с укладкой кабеля в металлические короба из-за высокого удельного сопротивления.

    Виды электромагнитного излучения

    Основная классификация электромагнитного излучения связана с частотой волны:

    • Наиболее распространённый тип — радиоволны с частотой до 300 тысяч кГц. Возникают в результате деятельности человека и природных явлений. Больше всего переживаний у пользователей возникает по поводу сетей мобильной связи, высокоскоростного интернета, тем более сейчас, когда начинается ввод в действие сетей 5G.
    • Тепловое (инфракрасное) излучение, которое считается основой жизни человечества. Частота таких волн достигает показателя 429 ТГц. Вопросы по безопасности воздействия чаще всего связаны с востребованными сейчас инфракрасными обогревателями, которые можно встретить не только на дачах, но и в многолюдных общественных местах.
    • Видимый свет, частотные характеристики расположены в диапазоне 385–790 ТГц. Именно за счёт его наличия происходит процесс фотосинтеза у растений. Даже с видимым спектром электромагнитных излучений могут быть связаны проблемы. Например, перебои в выработке организмом человека мелатонина, что вызывает нарушения сна.
    • Ультрафиолетовое излучение отличается частотой до 30 ПГц. В обычной жизни с такими источниками можно столкнуться, наблюдая работу электросварщика, или посещая медицинские учреждения во время дезинфекции отдельных помещений и палат.
    • К жёсткому излучению относят рентгеновские лучи, гамма-волны, частотные характеристики которых ещё на несколько порядков выше. Самый известный пример — радиация, но с таким излучением в повседневной жизни вряд ли придётся встретиться.

    Также читайте: Какие классы точности имеют трансформаторы тока

    Практически у каждого типа электромагнитного излучения есть опасные свойства и факторы. Обычный видимый свет вполне может стать причиной повреждения сетчатки глаз, такой же эффект проявляется и в результате воздействия ультрафиолетовых лучей (обычная сварка).

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Для любых предложений по сайту: [email protected]