Manyetik alanlara karşı koruma. Sabit elektrik ve manyetik alanlara karşı koruma

MANYETİK KORUMA

MANYETİK KORUMA

(manyetik) - bir nesnenin manyetik etkilerden korunması. alanlar (sabit ve değişken). Modern Bilimin (fizik, jeoloji, paleontoloji, biyomanyetizma) ve teknolojinin (uzay araştırmaları, nükleer enerji, malzeme bilimi) çeşitli alanlarındaki araştırmalar genellikle çok zayıf manyetik alanların ölçümleriyle ilişkilendirilir. Geniş bir frekans aralığında ~10 -14 -10 -9 T alanları. Dış manyetik alanlar (örneğin, T gürültülü Dünya'nın T'si, elektrik ağlarından ve kentsel ulaşımdan gelen mıknatıslar) son derece hassas cihazların çalışmasına güçlü müdahaleler yaratır. manyetometrik teçhizat. Manyetik etkinin azaltılması alanlar, manyetik alanların iletilme olasılığını güçlü bir şekilde belirler. ölçümler (örneğin bkz. Biyolojik nesnelerin manyetik alanları). M. e.'nin yöntemleri arasında. en yaygın olanları şunlardır.

Ferromanyetik maddeden yapılmış koruyucu içi boş silindir ( 1 - dahili silindir, 2 -dahili yüzey). Artık manyetik silindirin içindeki alan

Ferromanyetik ekran- yüksek mukavemetli malzemeden yapılmış levha, silindir, küre (veya başka herhangi bir şekil) manyetik geçirgenlik m düşük artık indüksiyon r'de ve küçük zorlayıcı kuvvet N s. Böyle bir ekranın çalışma prensibi, homojen bir manyetik alan içine yerleştirilmiş içi boş bir silindir örneği kullanılarak gösterilebilir. alanı (şek.). Harici endüksiyon hatları mag. alanlar B Ortamdan elek malzemesine geçerken dış alanlar gözle görülür şekilde yoğunlaşır ve silindirin boşluğunda indüksiyon hatlarının yoğunluğu azalır, yani silindirin içindeki alanın zayıfladığı ortaya çıkar. Alan zayıflaması f-loy ile tanımlanır

Nerede D- silindir çapı, D- duvarının kalınlığı mag. duvar malzemesinin geçirgenliği. M. e.'nin etkinliğini hesaplamak. hacimlerin ayrıştırılması. yapılandırmalar sıklıkla dosya kullanır

eşdeğer kürenin yarıçapı nerede (ekranın şekli manyetoelektrik sistemin verimliliği üzerinde çok az etkiye sahip olduğundan, karşılıklı olarak üç dik yönde ekran boyutlarının neredeyse ortalama değeri).

Formül (1) ve (2)'den yüksek manyetik alana sahip malzemelerin kullanılması sonucu çıkmaktadır. geçirgenlik [permalloy (%36-85 Ni, geri kalan Fe ve alaşım katkı maddeleri) veya mu-metal (%72-76 Ni, %5 Cu, %2 Cr, %1 Mn, geri kalan Fe) gibi] kalitesini önemli ölçüde artırır. ekranlar (demirde). Duvarı kalınlaştırarak korumayı iyileştirmenin bariz görünen yöntemi optimal değildir. Katsayıların eşit olduğu, katmanlar arasında boşluk bulunan çok katmanlı elekler daha verimli çalışır. ekranlama katsayısının çarpımına eşittir. bölüm için katmanlar. Çok katmanlı ekranlardır (yüksek değerlere doymuş manyetik malzemelerin dış katmanları). İÇİNDE, iç olanlar - permalloy veya mu-metalden yapılmış), biyomanyetik, paleomanyetik vb. araştırmalar için manyetik olarak korunan odaların tasarımlarının temelini oluşturur. Permalloy gibi koruyucu malzemelerin kullanımının, özellikle magnezyum içermesi nedeniyle bir takım zorluklarla ilişkili olduğu unutulmamalıdır. deformasyona uğrayan özellikler ve bu demektir. ısı bozulur, pratik olarak kaynak yapılmasına izin vermezler, yani. kıvrımlar ve diğer mekanik yükler Modern olarak mag. Ferromıknatıslar ekranlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. metal gözlük(metglasses), manyetizmaya yakın. permalloy'a karşı özellikler, ancak mekanik olarak çok hassas değil etkiler. Metglass şeritlerden dokunan kumaş, yumuşak mıknatısların üretilmesine olanak sağlıyor. keyfi şekilli ekranlar ve bu malzemeyle çok katmanlı koruma çok daha basit ve daha ucuzdur.

Elektrik iletkenliği yüksek malzemeden yapılmış ekranlar(Cu, A1, vb.) alternatif manyetik alanlara karşı koruma sağlar. alanlar. Harici değiştirirken mag. ekranın duvarlarındaki alanlar endüktif olarak ortaya çıkar. korumalı hacmi kapsayan akımlar. Magn. bu akımların alanı dış alanın tersi yönündedir. öfke ve bunu kısmen telafi ediyor. 1 Hz katsayısının üzerindeki frekanslar için. koruyucu İLE frekansla orantılı olarak artar:

Nerede - manyetik sabit, - duvar malzemesinin elektriksel iletkenliği, L- ekran boyutu, - duvar kalınlığı, F- dairesel frekans.

Magn. Cu ve A1'den yapılmış ekranlar, özellikle düşük frekanslı elektromanyetik durumunda ferromanyetik olanlardan daha az etkilidir. Ancak üretim kolaylığı ve düşük maliyet çoğu zaman onları kullanım açısından daha çok tercih edilir kılmaktadır.

Süper iletken ekranlar. Bu tür ekranların eylemi aşağıdakilere dayanmaktadır: Meissner etkisi - mıknatısın tamamen yer değiştirmesi. bir süperiletkenden gelen alanlar. Harici herhangi bir değişiklikle mag. süperiletkenlerde akış, uygun olarak akımlar ortaya çıkar Lenz'in kuralı bu değişiklikleri telafi edin. Sıradan iletkenlerin aksine endüktif süperiletkenler. akımlar azalmaz ve bu nedenle harici akımın tüm mevcut süresi boyunca akıdaki değişikliği telafi eder. alanlar. Süperiletken ekranların çok düşük sıcaklıklarda ve kritik değerleri aşmayan alanlarda çalışabilmesi. değerler (bkz. Kritik manyetik alan), manyetik olarak korunan büyük “sıcak” hacimlerin tasarımında önemli zorluklara yol açmaktadır. Ancak keşif oksit yüksek sıcaklık süperiletkenleri J. Bednorz ve K. Müller (J. G. Bednorz, K. A. Miiller, 1986) tarafından yapılan (OBC), süper iletken mıknatısların kullanımında yeni fırsatlar yaratmaktadır. ekranlar. Görünüşe göre, teknolojinin üstesinden geldikten sonra SBC'lerin üretimindeki zorluklar nedeniyle, nitrojenin kaynama noktasında (ve gelecekte muhtemelen oda sıcaklıklarında) süper iletken hale gelen malzemelerden süper iletken ekranlar kullanılacaktır.

Süperiletken tarafından manyetik olarak korunan hacmin içinde, ekran malzemesinin süperiletken duruma geçişi anında içinde bulunan artık alanın korunduğuna dikkat edilmelidir. Bu kalan alanı azaltmak için özel bir önlem almak gerekir. . Örneğin, ekranı dünyanınkine kıyasla düşük bir manyetik alanda süper iletken bir duruma aktarın. korunan hacimdeki alan veya ekranın katlanmış kabuğunun süper iletken bir duruma aktarıldığı ve ardından genişletildiği "şişirilen ekranlar" yöntemini kullanın. Bu tür önlemler, şimdilik, süperiletken ekranlarla sınırlanan küçük hacimlerdeki artık alanları T değerine düşürmeyi mümkün kılıyor.

Aktif girişim koruması manyetik alan oluşturan dengeleme bobinleri kullanılarak gerçekleştirilir. girişim alanına eşit büyüklükte ve zıt yönde bir alan. Cebirsel olarak toplandığında bu alanlar birbirini iptal eder. Naib. Bobinlerin yarıçapına eşit bir mesafeyle ayrılmış, akıma sahip iki özdeş koaksiyel dairesel bobin olan Helmholtz bobinleri bilinmektedir. Oldukça homojen mag. alan bunların ortasında oluşturulur. Üç boşluğu telafi etmek için. bileşenler en az üç çift bobin gerektirir. Bu tür sistemler için birçok seçenek vardır ve bunların seçimi özel gereksinimlere göre belirlenir.

Aktif bir koruma sistemi tipik olarak düşük frekanslı girişimi (0-50 Hz frekans aralığında) bastırmak için kullanılır. Amaçlarından biri tazminat sonrasıdır. mag. Oldukça kararlı ve güçlü akım kaynaklarına ihtiyaç duyan Dünya'nın alanları; ikincisi manyetik değişimlerin telafisidir. Manyetik sensörler tarafından kontrol edilen daha zayıf akım kaynaklarının kullanılabileceği alanlar. alanlar, ör. manyetometreler yüksek hassasiyet - kalamar veya akış kapıları. Kompanzasyonun tamlığı büyük ölçüde bu sensörler tarafından belirlenir.

Aktif manyetik koruma arasında önemli bir fark vardır. ekranlar. Magn. ekranlar, ekranın sınırladığı tüm ses seviyesi boyunca gürültüyü ortadan kaldırırken, aktif koruma yalnızca yerel bir alandaki paraziti ortadan kaldırır.

Tüm manyetik söndürme sistemleri Parazit titreşimin önlenmesine ihtiyaç duyar. koruma. Ekranların ve manyetik sensörlerin titreşimi. Alanın kendisi bir ekleme kaynağı haline gelebilir. parazit yapmak

Yandı: Rose-Ince A., Roderick E., Süperiletkenlik fiziğine giriş, çev. İngilizce'den, M., 1972; Stamberger G. A., Zayıf sabit manyetik alanlar oluşturmaya yönelik cihazlar, Novosibirsk, 1972; Vvedensky V.L., Ozhogin V.I., Ultrasensitif manyetometri ve biyomanyetizma, M., 1986; Bednorz J.G., Muller K.A., Ba-La-Cr-O sisteminde olası yüksek Tc süper iletkenliği, "Z. Phys.", 1986, Bd 64, S. 189. S. P. Naurzakov.

Fiziksel ansiklopedi. 5 cilt halinde. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

Diğer sözlüklerde "MANYETİK KALKANIN" ne olduğunu görün:

manyetik koruma- Manyetik pusulanın kurulum alanını çevreleyen ve bu alandaki manyetik alanı önemli ölçüde azaltan, manyetik malzemelerden yapılmış bir çit. [GOST R 52682 2006] Navigasyon, gözetim, kontrol ekipmanı konuları EN manyetik tarama DE... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

manyetik koruma

Düşük artık indüksiyon ve zorlayıcı kuvvet değerlerine sahip, ancak yüksek manyetik geçirgenliğe sahip ferromanyetik malzemelerden yapılmış ekranlar kullanılarak manyetik alanlardan korunma... Büyük Ansiklopedik Sözlük

Düşük artık indüksiyon ve zorlayıcı kuvvet değerlerine sahip, ancak yüksek manyetik geçirgenliğe sahip ferromanyetik malzemelerden yapılmış ekranlar kullanılarak manyetik alanlardan koruma. * * * MANYETİK KALKAN MANYETİK KALKAN, … … Ansiklopedik Sözlük

Manyetik koruma Ferromanyetik ekranlar kullanan alanlar. düşük artık indüksiyon ve zorlayıcı kuvvet değerlerine sahip, ancak yüksek manyetik alana sahip malzemeler. geçirgenlik... Doğa bilimi. Ansiklopedik Sözlük

Atomlar ve atom çekirdeği ile ilgili olarak moment terimi şu anlama gelebilir: 1) dönüş momenti veya dönüş, 2) manyetik dipol momenti, 3) elektrik dört kutuplu momenti, 4) diğer elektrik ve manyetik momentler. Çeşitli türler... ... Collier Ansiklopedisi

- (biyomanyetizma m). Herhangi bir organizmanın hayati aktivitesine, içindeki çok zayıf bir elektrik akışı eşlik eder. biyoakım akımları (hücrelerin, özellikle kas ve sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesinin bir sonucu olarak ortaya çıkarlar). Biyoakımlar manyetizma üretir. alan… … Fiziksel ansiklopedi

körlük mıknatısı- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. manyetik tarama vok. magnetische Abschirmung, f rus. manyetik koruma, n pranc. körleme mıknatısı, m … Fizikos terminų žodynas

manyetik tarama- magnetinis ekranavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. manyetik tarama vok. magnetische Abschirmung, f rus. manyetik koruma, n pranc. körleme mıknatısı, m … Fizikos terminų žodynas

magnetinis ekranavimas- statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. manyetik tarama vok. magnetische Abschirmung, f rus. manyetik koruma, n pranc. körleme mıknatısı, m … Fizikos terminų žodynas

MF'nin etkilerine karşı koruyucu önlemler esas olarak koruma ve “zaman” korumasını içerir. Ekranlar kapalı ve yumuşak manyetik malzemelerden yapılmış olmalıdır. Bazı durumlarda işçiyi MF'nin etki alanından çıkarmak yeterlidir, çünkü PMF ve PeMF kaynağının ortadan kaldırılmasıyla değerleri hızla düşer.

Manyetik alanların etkisine karşı kişisel koruyucu ekipman olarak çeşitli uzaktan kumandalar, tahta pense ve diğer uzaktan kumandalı manipülatörler kullanabilirsiniz. Bazı durumlarda personelin tavsiye edilen değerlerin üzerinde indüksiyon seviyelerine sahip manyetik alanlarda bulunmasını engellemek amacıyla çeşitli engelleme cihazları kullanılabilmektedir.

Ana koruyucu önlem ihtiyati tedbirdir:

Yüksek düzeyde endüstriyel frekanslı manyetik alanların olduğu yerlerde uzun süre kalmaktan (düzenli olarak günde birkaç saat) kaçınmak gerekir;

Gece dinlenme yatağı, uzun süreli maruz kalma kaynaklarından mümkün olduğunca uzak tutulmalı; dağıtım dolaplarına ve güç kablolarına olan mesafe 2,5 - 3 metre olmalıdır;

Odanın içinde veya yakınında bilinmeyen kablolar, dağıtım dolapları, trafo merkezleri varsa, mümkün olduğunca uzaklaştırılmalı, böyle bir odada yaşamadan önce elektromanyetik radyasyon seviyesini ölçmelisiniz;

Elektrikle ısıtılan zeminleri kurarken, manyetik alan seviyesi azaltılmış sistemleri seçin.

Manyetik alanlara karşı koruma önlemlerinin yapısı

Kullanılan literatürün listesi:

Dovbysh V. N., Maslov M. Yu., Sdobaev Yu. Enerji sistemleri elemanlarının elektromanyetik güvenliği.

Kudryashov Yu.B., Perov Yu. Radyasyon biyofiziği: radyo frekansı ve mikrodalga elektromanyetik radyasyon. Üniversiteler için ders kitabı. - M.: FİZMATLİT, 2008.

Web sitesi http://ru.wikipedia.org

SanPiN 2.1.8/2.2.4.2490-09. Endüstriyel koşullarda elektromanyetik alanlar Giriş. 2009–05–15. M.: Standartlar Yayınevi, 2009.

SanPiN 2.2.2.542–96 "Video görüntüleme terminalleri, kişisel elektronik bilgisayarlar ve iş organizasyonu için hijyenik gereksinimler"

Apollonsky, S. M. Teknik ekipmanın ve insanların elektromanyetik güvenliği. Rusya Eğitim ve Bilim Bakanlığı. Federasyonlar, Eyalet eğitim yüksek öğrenim kurumu prof. Eğitim "Kuzey-Batı Eyaleti Okul Dışı Teknik Üniversitesi". St. Petersburg: Kuzey Batı Teknik Üniversitesi Yayınevi, 2011

Manyetik alanların ekranlanması iki yöntemle gerçekleştirilebilir:

Ferromanyetik malzemeler kullanılarak ekranlama.

Girdap akımları kullanarak ekranlama.

İlk yöntem genellikle sabit MF'leri ve düşük frekanslı alanları korurken kullanılır. İkinci yöntem, yüksek frekanslı MP'lerin korunmasında önemli bir verimlilik sağlar. Yüzey etkisi nedeniyle, girdap akımlarının yoğunluğu ve alternatif manyetik alanın yoğunluğu, metalin derinliklerine gidildikçe katlanarak azalır:

Eşdeğer penetrasyon derinliği olarak adlandırılan alan ve akım azalmasının bir ölçüsü.

Penetrasyon derinliği ne kadar küçük olursa, ekranın yüzey katmanlarındaki akım o kadar büyük olur, onun yarattığı ters MF o kadar büyük olur, bu da girişim kaynağının dış alanını ekranın kapladığı alandan uzaklaştırır. Ekran manyetik olmayan bir malzemeden yapılmışsa, koruma etkisi yalnızca malzemenin iletkenliğine ve koruma alanının frekansına bağlı olacaktır. Ekran ferromanyetik malzemeden yapılmışsa, diğer koşullar eşit olduğunda, dış alan tarafından büyük bir e indüklenecektir. d.s. Manyetik alan çizgilerinin daha fazla yoğunlaşması nedeniyle. Malzemenin aynı spesifik iletkenliği ile girdap akımları artacak ve bu da daha küçük bir nüfuz derinliğine ve daha iyi bir koruma etkisine yol açacaktır.

Ekranın kalınlığını ve malzemesini seçerken, malzemenin elektriksel özelliklerinden yola çıkılmamalı, mekanik mukavemet, ağırlık, sertlik, korozyona karşı direnç, tek tek parçaları birleştirme kolaylığı ve bunlar arasında geçiş kontakları kurma dikkate alınarak yönlendirilmelidir. düşük dirençli, lehimleme, kaynaklama vb. kolaylığı ile.

Tablo verilerinden, 10 MHz'in üzerindeki frekanslar için bakır ve özellikle yaklaşık 0,1 mm kalınlığındaki gümüş filmlerin önemli bir koruma etkisi sağladığı açıktır. Bu nedenle, 10 MHz'in üzerindeki frekanslarda folyo getinax veya fiberglastan yapılmış ekranların kullanılması oldukça kabul edilebilir. Yüksek frekanslarda çelik, manyetik olmayan metallere göre daha büyük bir koruma etkisi sağlar. Bununla birlikte, bu tür ekranların, yüksek direnç ve histerezis olgusu nedeniyle korumalı devrelerde önemli kayıplara neden olabileceği dikkate alınmalıdır. Bu nedenle bu tür ekranlar yalnızca ekleme kayıplarının göz ardı edilebildiği durumlarda uygulanabilir. Ayrıca, daha yüksek koruma verimliliği için ekranın havadan daha az manyetik dirence sahip olması gerekir, bu durumda manyetik alan çizgileri ekranın duvarları boyunca geçme eğiliminde olur ve ekranın dışındaki boşluğa daha az nüfuz eder. Böyle bir ekran, manyetik alanın etkisine karşı koruma ve dış alanı, ekranın içindeki bir kaynak tarafından oluşturulan manyetik alanın etkisinden korumak için eşit derecede uygundur.

Farklı manyetik geçirgenlik değerlerine sahip birçok çelik ve kalıcı alaşım sınıfı vardır, bu nedenle penetrasyon derinliği her malzeme için hesaplanmalıdır. Hesaplama yaklaşık denklem kullanılarak yapılır:

1) Dış manyetik alandan koruma

Dış manyetik alanın manyetik kuvvet çizgileri (manyetik girişim alanının indüksiyon çizgileri), ekranın içindeki boşluğun direnciyle karşılaştırıldığında düşük manyetik dirence sahip olan ekranın duvarlarının kalınlığından geçecektir. Sonuç olarak, harici manyetik girişim alanı elektrik devresinin çalışma modunu etkilemeyecektir.

2) Kendi manyetik alanınızı korumak

Bu tür bir ekranlama, eğer görev harici elektrik devrelerini bobin akımının yarattığı manyetik alanın etkilerinden korumaksa kullanılır. Endüktans L, yani. endüktans L'nin yarattığı girişimi pratik olarak lokalize etmek gerektiğinde, bu sorun şekilde şematik olarak gösterildiği gibi manyetik bir ekran kullanılarak çözülür. Burada ekranın manyetik direncinin çevredeki alanın direncinden çok daha az olması nedeniyle indüktör bobininin alan hatlarının neredeyse tamamı ekran duvarlarının kalınlığı boyunca sınırlarını aşmadan kapatılacaktır.

3) Çift ekran

Çift manyetik ekranda, bir ekranın duvarlarının kalınlığını aşan manyetik kuvvet çizgilerinin bir kısmının, ikinci ekranın duvarlarının kalınlığı boyunca kapatılacağı düşünülebilir. Aynı şekilde, ilk (iç) ekranın içinde bulunan bir elektrik devresi elemanının yarattığı manyetik paraziti lokalize ederken çift manyetik ekranın hareketi hayal edilebilir: manyetik alan çizgilerinin büyük kısmı (manyetik saçılma çizgileri) kapanacaktır dış ekranın duvarlarından. Elbette çift perdelerde duvar kalınlıkları ve aralarındaki mesafe rasyonel olarak seçilmelidir.

Genel ekranlama katsayısı, duvarların kalınlığının ve ekranlar arasındaki boşluğun ekranın merkezine olan mesafeyle orantılı olarak arttığı ve aralığın değerinin duvar kalınlıklarının geometrik ortalaması olduğu durumlarda en büyük büyüklüğüne ulaşır. bitişik ekranlar. Bu durumda koruma katsayısı:

L = 20lg (H/Ne)

Bu öneriye uygun olarak çift elek üretmek teknolojik nedenlerden dolayı pratik olarak zordur. Ekranların hava boşluğuna bitişik kabuklar arasında, birinci ekranın kalınlığından daha büyük, yaklaşık olarak birinci ekranın yığını ile korumalı devrenin kenarı arasındaki mesafeye eşit bir mesafe seçmek çok daha uygundur. eleman (örneğin bir indüktör bobini). Manyetik kalkanın duvarlarının belirli bir kalınlığının seçimi kesin olarak yapılamaz. Rasyonel duvar kalınlığı belirlenir. ekran malzemesi, girişim frekansı ve belirtilen koruma katsayısı. Aşağıdakileri dikkate almakta fayda var.

1. Parazit frekansı arttıkça (parazitin alternatif manyetik alanının frekansı), malzemelerin manyetik geçirgenliği azalır ve bu malzemelerin koruyucu özelliklerinde bir azalmaya neden olur, çünkü manyetik geçirgenlik azaldıkça manyetik akı direnci ekranın sağladığı artış artar. Kural olarak, artan frekansla birlikte manyetik geçirgenlikteki azalma, başlangıçtaki manyetik geçirgenliği en yüksek olan manyetik malzemeler için en yoğundur. Örneğin, düşük başlangıç ​​manyetik geçirgenliğine sahip elektrikli çelik sac, jx değerini artan frekansla çok az değiştirir ve büyük başlangıç ​​manyetik geçirgenlik değerlerine sahip olan permalloy, manyetik alanın frekansındaki artışa karşı çok hassastır; manyetik geçirgenliği frekansla birlikte keskin bir şekilde düşer.

2. Yüksek frekanslı manyetik alan girişimine maruz kalan manyetik malzemelerde, yüzey etkisi gözle görülür şekilde ortaya çıkar, yani manyetik akının ekran duvarlarının yüzeyine yer değiştirmesi, ekranın manyetik direncinde bir artışa neden olur. Bu koşullar altında, ekran duvarlarının kalınlığını, belirli bir frekansta manyetik akı tarafından işgal edilenin ötesinde arttırmak neredeyse yararsız görünmektedir. Bu sonuç yanlıştır çünkü duvar kalınlığındaki bir artış, yüzey etkisinin varlığında bile ekranın manyetik direncinde bir azalmaya yol açmaktadır. Bu durumda manyetik geçirgenlikteki değişimin de aynı zamanda dikkate alınması gerekir. Manyetik malzemelerde yüzey etkisi olgusu genellikle düşük frekans bölgesindeki manyetik geçirgenlikteki azalmadan daha belirgin bir şekilde kendini etkilemeye başladığından, her iki faktörün ekran duvar kalınlığı seçimi üzerindeki etkisi farklı frekans aralıklarında farklı olacaktır. manyetik girişim. Kural olarak, artan girişim frekansıyla birlikte koruma özelliklerindeki azalma, başlangıçta yüksek manyetik geçirgenliğe sahip malzemelerden yapılmış ekranlarda daha belirgindir. Manyetik malzemelerin yukarıdaki özellikleri, manyetik ekranların malzeme seçimi ve duvar kalınlığına ilişkin tavsiyelerin temelini oluşturur. Bu öneriler şu şekilde özetlenebilir:

A) düşük başlangıç ​​manyetik geçirgenliğine sahip sıradan elektrik (transformatör) çeliğinden yapılmış ekranlar, gerekirse düşük ekranlama katsayılarını (Ke 10) sağlamak için kullanılabilir; bu tür ekranlar, onlarca kilohertz'e kadar oldukça geniş bir frekans bandı üzerinde neredeyse sabit bir koruma katsayısı sağlar; bu tür ekranların kalınlığı, girişimin frekansına bağlıdır ve frekans ne kadar düşük olursa, gereken ekranın kalınlığı da o kadar büyük olur; örneğin, 50-100 Hz manyetik girişim alanı frekansında ekran duvarlarının kalınlığı yaklaşık 2 mm olmalıdır; ekranlama katsayısında bir artış veya daha büyük bir ekran kalınlığı gerekiyorsa, daha küçük kalınlıkta birkaç ekranlama katmanının (çift veya üçlü ekran) kullanılması tavsiye edilir;

B) Nispeten dar bir frekans bandında büyük bir koruma katsayısının (Ke > 10) sağlanması gerekiyorsa, başlangıç ​​geçirgenliği yüksek manyetik malzemelerden (örneğin, permalloy) yapılmış ekranların kullanılması tavsiye edilir ve bu ekranların seçilmesi tavsiye edilmez. manyetik ekranın her kabuğunun kalınlığı 0,3-0,4 mm'den fazla; bu tür ekranların koruyucu etkisi, bu malzemelerin başlangıçtaki geçirgenliğine bağlı olarak birkaç yüz veya bin hertz'in üzerindeki frekanslarda gözle görülür şekilde azalmaya başlar.

Yukarıda manyetik kalkanlar hakkında söylenenlerin hepsi zayıf manyetik girişim alanları için de geçerlidir. Ekran güçlü parazit kaynaklarına yakınsa ve içinde yüksek manyetik indüksiyona sahip manyetik akı ortaya çıkarsa, bilindiği gibi, indüksiyona bağlı olarak manyetik dinamik geçirgenlikteki değişikliği hesaba katmak gerekir; Ekranın kalınlığındaki kayıpları da hesaba katmak gerekir. Uygulamada, amatör radyo uygulamalarına ve yaygın olarak normal çalışma koşullarına imkan sağlamayan bazı özel durumlar haricinde, ekranlar üzerindeki etkilerinin dikkate alınması gereken bu kadar güçlü manyetik girişim alanı kaynaklarına rastlanmamaktadır. kullanılan radyo cihazları.

Test

1. Manyetik koruma kullanılırken ekran:
1) Havadan daha az manyetik dirence sahiptir
2) havaya eşit manyetik dirence sahiptir
3) havadan daha büyük manyetik dirence sahiptir

2. Manyetik alanı korurken Kalkanı topraklarken:
1) Koruma etkinliğini etkilemez
2) Manyetik korumanın verimliliğini artırır
3) Manyetik korumanın etkinliğini azaltır

3. Düşük frekanslarda (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Ekran kalınlığı, b) Malzemenin manyetik geçirgenliği, c) Ekranın diğer manyetik devreler ile arasındaki mesafe.
1) Yalnızca a ve b doğrudur
2) Yalnızca b ve c doğrudur
3) Yalnızca a ve c doğrudur
4) Tüm seçenekler doğrudur

4. Düşük frekanslarda manyetik koruma şunları kullanır:
1) Bakır
2) Alüminyum
3) Kalıcı alaşım.

5. Yüksek frekanslarda manyetik koruma şunları kullanır:
1) Demir
2) Kalıcı alaşım
3) Bakır

6. Yüksek frekanslarda (>100 kHz), manyetik korumanın etkinliği aşağıdakilere bağlı değildir:
1) Ekran kalınlığı

2) Malzemenin manyetik geçirgenliği
3) Ekran ile diğer manyetik devreler arasındaki mesafeler.

Kullanılan literatür:

2. Semenenko, V. A. Bilgi güvenliği / V. A. Semenenko - Moskova, 2008.

3. Yarochkin, V. I. Bilgi güvenliği / V. I. Yarochkin - Moskova, 2000.

4. Demirchan, K. S. Elektrik mühendisliğinin teorik temelleri, cilt III / K. S. Demirchan S.-P, 2003.

Manyetik alanı korumak için iki yöntem kullanılır:

Baypas yöntemi;

Ekran manyetik alan yöntemi.

Bu yöntemlerin her birine daha yakından bakalım.

Manyetik alanı bir ekranla yönlendirme yöntemi.

Manyetik alanı bir ekranla yönlendirme yöntemi, sabit ve yavaş değişen bir alternatif manyetik alana karşı koruma sağlamak için kullanılır. Elekler yüksek bağıl manyetik nüfuziyete sahip ferromanyetik malzemelerden (çelik, permalloy) yapılmıştır. Bir ekran varsa, manyetik indüksiyon çizgileri esas olarak ekranın içindeki hava boşluğuna kıyasla düşük manyetik dirence sahip olan duvarları boyunca geçer (Şekil 8.15). Ekranlamanın kalitesi, ekranın manyetik geçirgenliğine ve manyetik devrenin direncine bağlıdır; Ekran ne kadar kalınsa ve manyetik indüksiyon hatları yönünde uzanan dikiş ve bağlantı noktaları ne kadar azsa, ekranlama verimliliği de o kadar yüksek olacaktır.

Manyetik alanın bir ekranla yer değiştirmesi yöntemi.

Manyetik alanın bir ekranla yer değiştirmesi yöntemi, alternatif yüksek frekanslı manyetik alanları taramak için kullanılır. Bu durumda manyetik olmayan metallerden yapılmış ekranlar kullanılır. Ekranlama indüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Burada tümevarım olgusu faydalıdır.

Düzgün bir alternatif manyetik alanın yoluna bakır bir silindir yerleştirelim (Şekil 8.16a). Değişken ED'ler heyecanlanacak ve bu da alternatif endüktif girdap akımları (Foucault akımları) yaratacaktır. Bu akımların manyetik alanı (Şekil 8.16b) kapanacak; silindirin içinde heyecan verici alana doğru, dışında ise heyecan verici alanla aynı yönde yönlendirilecektir. Ortaya çıkan alanın (Şekil 8.16, c) silindirin yakınında zayıfladığı ve dışında güçlendiği ortaya çıkıyor; alan, silindirin kapladığı alandan kaydırılır; bu onun koruma etkisidir; bu, silindirin elektrik direnci ne kadar düşükse, yani o kadar etkili olacaktır. içinden geçen girdap akımları o kadar büyük olur.

Yüzey etkisi (“cilt etkisi”) sayesinde, metalin derinliklerine gidildikçe girdap akımlarının yoğunluğu ve alternatif manyetik alanın yoğunluğu katlanarak azalır.

, (8.5)

Nerede (8.6)

– alan ve akımdaki azalmanın göstergesi, buna denir eşdeğer penetrasyon derinliği.

İşte malzemenin bağıl manyetik geçirgenliği;

– vakumun manyetik geçirgenliği, 1,25*10 8 g*cm-1'e eşit;

– malzemenin direnci, Ohm*cm;

– frekans, Hz.

Eşdeğer penetrasyon derinliğinin değeri, girdap akımlarının koruyucu etkisini karakterize etmek için uygundur. X0 ne kadar küçükse, oluşturdukları manyetik alan da o kadar büyük olur ve bu, pikap kaynağının dış alanını ekranın kapladığı alandan uzaklaştırır.

Formül (8.6) =1'deki manyetik olmayan bir malzeme için ekranlama etkisi yalnızca ve ile belirlenir. Peki ya ekran ferromanyetik malzemeden yapılmışsa?

Eşit olmaları durumunda >1 (50..100) ve x 0 daha küçük olacağından etki daha iyi olacaktır.

Dolayısıyla x 0, girdap akımlarının koruyucu etkisi için bir kriterdir. Akım yoğunluğunun ve manyetik alan kuvvetinin x 0 derinliğinde yüzeydekine kıyasla kaç kat daha düşük olacağını tahmin etmek ilgi çekicidir. Bunu yapmak için, x = x 0'ı formül (8.5)'te yerine koyarız, sonra

buradan x 0 derinliğinde akım yoğunluğunun ve manyetik alan kuvvetinin e kat azaldığı görülebilir; yüzeydeki yoğunluk ve gerilimin 0,37'si olan 1/2,72 değerine kadar. Alan zayıflaması sadece 2,72 kez derinlikte x 0 koruyucu malzemeyi karakterize etmek için yeterli değil daha sonra, akım yoğunluğu ve alan voltajındaki düşüşü yüzeydeki değerlerinden 10 ve 100 kat daha fazla karakterize eden iki nüfuz derinliği x 0,1 ve x 0,01 değerini kullanın.

x 0.1 ve x 0.01 değerlerini x 0 değeri üzerinden ifade edelim; bunun için (8.5) ifadesinden yola çıkarak denklemi oluşturuyoruz;

VE ,

hangisini alacağımıza karar verdikten sonra

x 0,1 =x 0 ln10=2,3x 0 ; (8.7)

x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6x 0

Literatürde çeşitli koruyucu malzemeler için formüller (8.6) ve (8.7) temel alınarak nüfuz derinlik değerleri verilmektedir. Açıklık sağlamak amacıyla aynı verileri tablo 8.1 biçiminde sunuyoruz.

Tablo, orta dalga aralığından başlayarak tüm yüksek frekanslar için 0,5...1,5 mm kalınlığında herhangi bir metalden yapılmış bir ekranın çok etkili olduğunu göstermektedir. Ekranın kalınlığını ve malzemesini seçerken malzemenin elektriksel özelliklerinden yola çıkmamalı, ona göre hareket etmelisiniz. Mekanik mukavemet, sağlamlık, korozyona karşı direnç, tek tek parçaları birleştirme kolaylığı ve aralarında düşük dirençli geçiş kontakları kurma, lehimleme, kaynaklama kolaylığı vb. gibi hususlar.

Tablo verilerinden şu sonuç çıkıyor 10 MHz'den büyük frekanslar için, 0,1 mm'den daha az kalınlığa sahip bir bakır ve hatta daha fazla gümüş filmi önemli bir koruma etkisi sağlar. Bu nedenle, 10 MHz'in üzerindeki frekanslarda, folyo getinax'tan veya bakır veya gümüşle kaplanmış diğer yalıtım malzemelerinden yapılmış ekranların kullanılması oldukça kabul edilebilir.

Çelik ekran olarak kullanılabilir, ancak yüksek direnç ve histerezis olgusu nedeniyle çelik ekranın ekranlama devrelerinde önemli kayıplara neden olabileceğini hatırlamanız yeterlidir.

Yan yana olan iki mıknatısın birbirinin varlığını hissetmemesini nasıl sağlarsınız? Bir mıknatıstan gelen manyetik alan çizgilerinin ikinci mıknatısa ulaşmaması için aralarına hangi malzeme yerleştirilmelidir?

Bu soru ilk bakışta göründüğü kadar önemsiz değil. İki mıknatısı gerçekten izole etmemiz gerekiyor. Yani, bu iki mıknatıs birbirine göre farklı şekilde döndürülebilir ve farklı hareket edebilir ve yine de bu mıknatısların her biri, sanki yakınlarda başka bir mıknatıs yokmuş gibi davranır. Bu nedenle, herhangi bir belirli noktadaki tüm manyetik alanların telafisi ile bazı özel manyetik alan konfigürasyonları oluşturmak için yakınlara üçüncü bir mıknatıs veya ferromıknatıs yerleştirmeyi içeren herhangi bir hile, prensipte işe yaramaz.

Diyamanyetik???

Bazen yanlışlıkla böyle bir manyetik alan yalıtkanının hizmet edebileceğini düşünürler. diyamanyetik. Ancak bu doğru değil. Diamanyetik bir malzeme aslında manyetik alanı zayıflatır. Ancak manyetik alanı yalnızca diyamanyetiğin kendi kalınlığında, diyamanyetik içinde zayıflatır. Bu nedenle, birçok kişi yanlışlıkla mıknatıslardan birinin veya her ikisinin de diyamanyetik bir malzemeye gömülmesi durumunda çekim veya itme kuvvetlerinin zayıflayacağını düşünür.

Ancak bu soruna bir çözüm değildir. Birincisi, bir mıknatısın alan çizgileri yine başka bir mıknatısa ulaşacaktır, yani manyetik alan yalnızca diyamanyetiğin kalınlığında azalır, ancak tamamen kaybolmaz. İkincisi, eğer mıknatıslar diyamanyetik malzemenin kalınlığına gömülmüşse, onları birbirine göre hareket ettiremez veya döndüremeyiz.

Ve diyamanyetik bir malzemeden düz bir ekran yaparsanız, o zaman bu ekran kendi içinden bir manyetik alan iletecektir. Üstelik bu ekranın arkasında manyetik alan, sanki bu diyamanyetik ekran hiç yokmuşçasına aynı olacaktır.

Bu, diyamanyetik bir malzemeye gömülü mıknatısların bile birbirlerinin manyetik alanında bir zayıflama yaşamayacağını gösteriyor. Aslında duvarlı mıknatısın bulunduğu yerde, bu mıknatısın hacminde doğrudan diyamanyetik malzeme yoktur. Ve duvarlı mıknatısın bulunduğu yerde diyamanyetik malzeme bulunmadığından, bu, her iki duvarlı mıknatısın aslında diyamanyetik malzemeyle duvarlı değilmiş gibi birbirleriyle tam olarak aynı şekilde etkileşime girdiği anlamına gelir. Bu mıknatısların etrafındaki diyamanyetik malzeme, mıknatıslar arasındaki düz diyamanyetik kalkan kadar işe yaramaz.

İdeal diyamanyetik

Manyetik alan çizgilerinin kendi içinden geçmesine hiç izin vermeyecek bir malzemeye ihtiyacımız var. Böyle bir malzemenin manyetik alan çizgilerinin dışarı itilmesi gerekir. Manyetik alan çizgileri bir malzemeden geçerse, bu malzemeden yapılmış bir ekranın arkasında tüm güçlerini tamamen geri kazanırlar. Bu, manyetik akının korunumu yasasından kaynaklanmaktadır.

Diyamanyetik bir malzemede, dış manyetik alanın zayıflaması, indüklenen iç manyetik alan nedeniyle meydana gelir. Bu indüklenen manyetik alan, atomların içindeki elektronların dairesel akımları tarafından yaratılır. Harici bir manyetik alan açıldığında, atomlardaki elektronlar, harici manyetik alanın kuvvet çizgileri etrafında hareket etmeye başlamalıdır. Atomlardaki elektronların bu indüklenmiş dairesel hareketi, her zaman dış manyetik alana karşı yönlendirilen ek bir manyetik alan yaratır. Bu nedenle diyamanyetik içindeki toplam manyetik alan dışarıya göre daha az olur.

Ancak indüklenen iç alan nedeniyle dış alanın tamamen telafisi gerçekleşmez. Diyamanyetik atomlarda, dış manyetik alanla tam olarak aynı manyetik alanı oluşturmaya yetecek dairesel akım kuvveti yoktur. Bu nedenle dış manyetik alanın kuvvet çizgileri diyamanyetik malzemenin kalınlığında kalır. Dış manyetik alan diyamanyetik malzemeyi baştan sona "deliyor".

Manyetik alan çizgilerini kendi dışına iten tek malzeme süperiletkendir. Bir süperiletkende, harici bir manyetik alan, harici manyetik alana tam olarak eşit, zıt yönlü bir manyetik alan yaratan, harici alan çizgileri etrafında dairesel akımlar indükler. Bu anlamda bir süperiletken ideal bir diyamanyetiktir.

Bir süperiletkenin yüzeyinde, manyetik alan kuvveti vektörü her zaman süperiletken gövdenin yüzeyine teğet olacak şekilde bu yüzey boyunca yönlendirilir. Bir süperiletkenin yüzeyinde manyetik alan vektörü, süperiletkenin yüzeyine dik yönde yönlendirilmiş bir bileşene sahip değildir. Bu nedenle, manyetik alan çizgileri her zaman herhangi bir şekle sahip süper iletken bir gövdenin etrafında bükülür.

Bir süperiletkenin manyetik alan çizgileriyle bükülmesi

Ancak bu, iki mıknatıs arasına süper iletken bir ekranın yerleştirilmesi durumunda sorunun çözüleceği anlamına kesinlikle gelmiyor. Gerçek şu ki, mıknatısın manyetik alan çizgileri, süper iletken ekranı atlayarak başka bir mıknatısa gidecektir. Bu nedenle düz bir süper iletken ekran yalnızca mıknatısların birbirleri üzerindeki etkisini zayıflatacaktır.

İki mıknatıs arasındaki etkileşimin bu zayıflaması, iki mıknatısı birbirine bağlayan alan çizgisinin uzunluğunun ne kadar arttığına bağlı olacaktır. Bağlantı alanı çizgilerinin uzunluğu ne kadar büyük olursa, iki mıknatısın birbiriyle etkileşimi o kadar az olur.

Bu, herhangi bir süper iletken ekran olmadan mıknatıslar arasındaki mesafeyi arttırmanızla tamamen aynı etkidir. Mıknatıslar arasındaki mesafeyi arttırırsanız manyetik alan çizgilerinin uzunlukları da artar.

Bu, süperiletken ekranı atlayarak iki mıknatısı birbirine bağlayan güç hatlarının uzunluğunu artırmak için, bu düz ekranın boyutlarının hem uzunluk hem de genişlik olarak arttırılması gerektiği anlamına gelir. Bu, bypass enerji hatlarının uzunluğunun artmasına yol açacaktır. Mıknatıslar arasındaki mesafeye kıyasla düz ekranın boyutları ne kadar büyük olursa, mıknatıslar arasındaki etkileşim de o kadar az olur.

Mıknatıslar arasındaki etkileşim, yalnızca düz süper iletken ekranın her iki boyutu da sonsuz hale geldiğinde tamamen ortadan kalkar. Bu, mıknatısların sonsuz büyük bir mesafeye ayrıldığı ve dolayısıyla onları birbirine bağlayan manyetik alan çizgilerinin uzunluğunun sonsuz hale geldiği durumun bir benzeridir.

Teorik olarak bu elbette sorunu tamamen çözüyor. Ancak pratikte sonsuz boyutlarda süper iletken bir düz ekran yapamayız. Laboratuvarda veya üretimde pratikte uygulanabilecek böyle bir çözüme sahip olmak isterim. (Günlük yaşamda süperiletken yapmak imkansız olduğundan artık günlük koşullardan bahsetmiyoruz.)

Süperiletkene göre uzay bölümü

Alternatif olarak sonsuz büyüklükteki düz bir ekran, üç boyutlu alanın tamamını birbirine bağlı olmayan iki parçaya bölmek olarak yorumlanabilir. Ancak alanı iki parçaya bölebilen yalnızca sonsuz büyüklükte düz bir ekran değildir. Herhangi bir kapalı yüzey aynı zamanda alanı iki kısma ayırır; kapalı yüzeyin içindeki hacim ve kapalı yüzeyin dışındaki hacim.

Örneğin herhangi bir küre, uzayı iki parçaya böler: kürenin içindeki top ve dışındaki her şey.

Bu nedenle süper iletken bir küre, manyetik alanın ideal bir yalıtkanıdır. Böyle süperiletken bir kürenin içine bir mıknatıs yerleştirirseniz, hiçbir alet bu kürenin içinde mıknatıs olup olmadığını tespit edemez.

Ve tam tersine, eğer böyle bir kürenin içine yerleştirilirseniz, o zaman dış manyetik alanlar üzerinize etki etmeyecektir. Örneğin, böyle bir süperiletken kürenin içinde Dünya'nın manyetik alanı hiçbir aletle tespit edilemez. Böyle bir süper iletken kürenin içinde, yine bu kürenin içinde yer alacak mıknatıslardan yalnızca manyetik alanı tespit etmek mümkün olacaktır.

Dolayısıyla iki mıknatısın birbiriyle etkileşime girmemesi için bu mıknatıslardan birinin süperiletken kürenin içine yerleştirilmesi, ikincisinin ise dışarıda bırakılması gerekir. O zaman birinci mıknatısın manyetik alanı tamamen kürenin içinde yoğunlaşacak ve bu kürenin sınırlarını aşmayacaktır. Bu nedenle ikinci mıknatıs birincinin varlığını hissetmeyecektir. Aynı şekilde ikinci mıknatısın manyetik alanı da süperiletken kürenin içine giremeyecektir. Ve bu nedenle ilk mıknatıs, ikinci mıknatısın yakın varlığını algılamayacaktır.

Elbette, küre yerine başka herhangi bir yüzey şeklini (örneğin elipsoid veya kutu şeklindeki yüzey vb.) alabilirsiniz. Keşke alanı iki parçaya bölseydi. Yani bu yüzeyde iç ve dış mıknatısları birbirine bağlayacak bir elektrik hattının geçebileceği bir delik olmamalıdır.