11.3.3. Электромагнитостатическое экранирование

Электромагнитостатический режим характеризует стационарные и статические поля и распространяется на диапазон частот до 4 кГц. В этой частотной области экраны действуют по принципу замыкания соответствующих полей вследствие повышенной электро- и магнитопроводности металлов. В данном случае для расчета экранов могут быть использованы уравнения Максвелла в стационарном режиме rot и .

Электростатическое и магнитостатическое экранирования имеют принципиальное различие.

Электростатическое экранирование обеспечивает экранирующий эффект, равный бесконечности при постоянном поле (f=0), который с ростом частоты уменьшается. Это обусловлено частотной зависимостью волнового сопротивления диэлектрика относительно электрического поля и природой экранирования статического электрического поля.

Электростатическое экранирование состоит в замыкании электрического поля на поверхности металлической массы экрана и передаче электрических зарядов на землю или корпус прибора. Если, например, между проводом а, несущим помеху, и проводом б, подверженным влиянию, поместить экран, соединенный с землей и корпусом прибора, то экран будет перехватывать электрические силовые линии, защищая провод б от помех (рис. 11.34).

Рис. 11.34. Электростатическое экранирование: а — экран не заземлен; б — экран заземлен.

Рис. 11.35. Магнитостатическое экранирование

Обязательным условием высокой эффективности электростатического экранирования является металлизация экрана, т. е. соединение его с корпусом прибора или землей. Исходя из природы электростатического экранирования, любой металлический экран (медь, сталь, алюминий, свинец) одинаково полно локализует поле помех и играет роль электрического экрана. Причем здесь не предъявляется особых требований к типу металла, его толщине и проводимости.

Относительно магнитостатических полей стальной и медный экраны ведут себя совершенно по-разному. Это связано с природой магнитостатического экранирования.

Магнитостатическое экранирование основано на замыкании магнитного поля в толще экрана, происходящем вследствие его повышенной магнитопроводности. Как видно из рис. 11.35, магнитный поток, создаваемый проводом а, несущим помехи, замыкается в толще магнитного экрана и лишь частично проникает в экранированное пространство. Эффективность магнитостатического экранирования тем больше, чем больше его магнитная проницаемость μ и больше толщина экрана Δ. С увеличением радиуса магнитостатического экрана r_э его эффективность снижается.

Для получения надежного магнитостатического экранирования стенки экрана приходится делать сравнительно толстыми или применять составной экран из нескольких слоев металлов с большой магнитной проницаемостью (μ >>l). Немагнитные металлы (медь, алюминий, свинец) не способны концентрировать магнитные силовые линии и не могут играть роль магнитостатического экрана.

Магнитостатические экраны эффективны лишь при постоянном токе и в диапазоне низких частот. С увеличением частоты возрастает роль вихревых токов в экране, происходит вытеснение магнитного поля из толщи экрана и его повышенная магнитопроводность теряет свое значение. В области высоких частот магнитный (стальной) экран меняет режим своей работы с магнитостатического на электромагнитный, действующий по принципу возникновения вихревых токов в толще экрана. Немагнитный (медный) экран во всем диапазоне частот от нуля действует в электромагнитном режиме, поэтому его эффективность в области низких частот весьма мала.