для первого курса / для первого курса / матзад / Raschet_Elektromagnitnogo_ekrana

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Лабораторная работа

Расчет Электромагнитного экрана.

Выполнили: студенты группы 1-ЭТ-4

Ласточкин Н.М. Кодина О.Н. Афанасьев М. А.

Проверил: Базаров

Самара 2012

Краткая информация.

Электромагнитные экраны

Для повышения стойкости и защиты ЭС от неблагоприятного влияния ЭМИ используют электромагнитные экраны. Защитные свойства экранов определяются не толщиной их стенки, электрической проводимостью или магнитной проницаемостью материалов, из которых они изготовлены, а теми нарушениями непрерывности корпусов-экранов, т.е. имеющимися электрическими неоднородностями, на снижение влияния которых на защитные свойства экранов и направлены основные усилия при конструкторской проработке корпусов ЭС. В настоящее время разрабатываются всё более новые виды экранов.

Разработан материал Metaltex представляющий собой материал из металогранулата, нанесенного на гибкую огнеустойчивую основу. Это система гибкой воздухопроницаемой ткани, обеспечивающей защиту от ЭМИ с высокими уровнями национальных стандартов. Для защиты приемников широкополосных сигналов от воздействий ЭМИ было применено устройство экранирования аппаратуры с нелинейными свойствами – пропускающими слабый сигнал и экранирующий ЭМИ высокой интенсивности. Защитная оболочка была выполнена трехслойной. Два внешних слоя выполнены из радиопрозрачного материала, а в полости между ними находился газ, который ионизировался при воздействии ЭМИ большой мощности и экранировал антенну от энергии помех. Научно-производственная фирма ‘ФЕРРАТ” предлагает ферритовые радиопоглощающие покрытия (РПП) семейств “Феррилен” и “Феррилар”. Указанные РПП обладают высокими характеристиками поглощения волн в широком диапазоне и предназначены, в первую очередь, для облицовки внутренней поверхности безэховых камер (БЭК), необходимых для проведения испытаний ЭС на электромагнитную совместимость. Однако указанные РПП могут быть использованы и при создании экологически чистых защищенных помещений. При использовании РПП “Феррилен-1” и “Феррилен-2” металлические листы с наклеенными на них ферритовыми плитками (с габаритами 60х60х6,5 мм и массой 33 кг/м²) прикрепляются к стенам и потолку БЭК. Пол для измерения излучаемых испытываемым прибором электромагнитных волн делается металлическим, а при определении помехоустойчивости – покрывается РПП. Для значительного расширения частотного диапазона может быть использовано РПП “Феррилар-5”, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность ферритового покрытия наклеивается несколько слоев радиопоглощающих матов, выполненных из базальтовых волокон с определенным количеством полупроводящих нитей. Специалисты российской фирмы “Тико” разработали защитную краску “Тиколак”, покрытия из которой способны надежно защищать от неблагоприятного воздействия электромагнитных излучений в широком диапазоне частот от нескольких герц до десятков гигагерц. Если излучение на низких частотах, в основном, отражается, то на высоких и СВЧ – большая часть его поглощается, переходя в тепло из-за возникновения вихревых токов. Меняя состав наполнителя (он является предметом ноу-хау), удается управлять соотношением отражение-поглощение. Один слой “Тиколака” толщиной всего в 70 мкм снижает интенсивность ЭМИ в 3-3,5 раза. Достаточно нанести краску “Тиколак” на внутреннюю или внешнюю поверхность строения или конструкции – и вы получите защитное покрытие, которое во много раз снижает проникающую способность электромагнитного излучения, исходящего от внешних источников, и поглощает электромагнитные волны от различных приборов, находящихся внутри помещения. Кроме того, это защитное покрытие может снижать воздействие геомагнитных бурь. Краска сохраняет свои качества при температуре от -60 до +150º С, влагостойка, не подвержена воздействию солнечных лучей. Поверх защитного покрытия “Тиколак” можно наносить на любой отделочный материал: обои, краску, вагонку, керамическую плитку и т.д. Защитное покрытие ложится на гипсовые плиты для внутренних перегородок, на панели ДСП, фанеру, ДВП, стеновые панели из ПВХ, различные утеплители и т.п. “Тиколак” нетоксичен, что подтверждено гигиеническим сертификатом Минздрава РФ. Сфера применения новой краски весьма широка: • создание экранов для защиты от электромагнитного излучения; • защита жилых и офисных зданий от соседства линий электропередач, радарных установок, телевизионных, радиовещательных и радиотелефонных станций; • защита от электростатических зарядов в помещениях и на поверхности оборудования; • внутренняя обработка автомобилей; • защита сооружений от воздействия блуждающих токов; • создание высокоэффективных низковольтных нагревательных элементов; • антикоррозионное покрытие и герметизация. Расход краски в зависимости от цели использования составляет 200- 400 г на квадратный метр поверхности. Защитная краска “Тиколак” стоит 50 долларов США за 1 кг (в 20 раз меньше, чем стоят зарубежные аналоги)

Цель работы – изучение электромагнитных экранов и способов его расчета.

Выполнение работы.

В программе Elcut соберем исходную систему состоящую из 2 токопроводящих элемента, воздуха и экрана. А так же задаем начальные характеристики всем элементам и получаем следующую систему в Elcut. После этого решаем данную задачу и проводим контур для исследования, после чего строим график электромагнитного поля

.

Из этого графика видно что после экрана магнитное поле довольно сильно уменьшается. В данной работе мы использовали железный экран, но так как существуют разные способы уменьшения магнитного поля его можно свести к нулю.

Ответы на вопросы.

1. Назначение электромагнитных экранов.

Для повышения стойкости и защиты ЭС от неблагоприятного влияния ЭМИ используют электромагнитные экраны.

2. Материалы которые можно использовать для экранов.

материал Metaltex собой материал из металогранулата, нанесенного на гибкую огнеустойчивую основу.

краска “Тиколак” которой покрывается внешнее и внутренне покрытие экрана.

ферритовые радиопоглощающие покрытия (РПП) семейств “Феррилен” и “Феррилар”

3. Возможна ли ситуация когда экран не эффективен.

Такая ситуация возможна в том случае если в случае какой либо ошибки или аварии магнитное поле превысило свое расчетное значение. К примеру во время короткого замыкания ток может увеличиваться в десятки раз. Следовательно и магнитное поле так же увеличиться. Но это будет длиться всего несколько секунд.

4. В каком случае потери мощности в линии будут больше с экраном или без него.

Потери мощности с экраном будут больше потому что в экране будет наводиться ЭДС индукциив экране, и по экране будет течь ток, который будет создавать свое поле. И в итоге в линии будет наводиться ЭДС само индукции в которое будет уменьшать ток и напряжение в линии.

5. Технология стелс.

Технологии снижения заметности (Стелс-технология (от англ. Stealth technology)) — комплекс методов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм ирадиопоглощающих материалов и покрытий, что резко уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины. Следует отметить, что значительного поглощения радиоволн можно добиться только в сантиметровом диапазоне, и гораздо хуже в дециметровом. В силу физики распространения радиоволн сделать объект малозаметным в метровом диапазоне, когда длина волны сравнима с собственными размерами объекта, изменением его формы в принципе невозможно. Также невозможно добиться полного поглощения любого радиоизлучения падающего на объект под произвольным углом, поэтому главной целью при выборе формы является отражение волн в сторону от излучателя - таким образом часть сигнала поглощается специальными покрытиями, а остальная часть отражается в сторону, не позволяя радиоэху вернуться к наблюдающей РЛС (что особенно эффективно против совмещённых приёмопередающих станций).

Технологии снижения заметности являются самостоятельным разделом военно-научной дисциплины «электронные средства противодействия», охватывают диапазон техники и технологий изготовления военной техники (самолётов, вертолётов, кораблей, ракет и т. д.).

По большинству машин, созданных с применением технологий снижения заметности, отсутствуют независимые данные по величине эффективной поверхности рассеяния в различных диапазонах, так как экспертная оценка этой информации может повысить их уязвимость. Часть данных о заметности подобных машин основана на теоретических оценках, также существуют случаи намеренной дезинформации, завышающие, либо, наоборот, занижающие реальное значение ЭПР. Поэтому ко всем оценкам величин заметности малозаметных машин следует относиться с высокой степенью осторожности.

Вывод. Применение экранов способствует защите людей оборудования от электромагнитных волн, с настоящее время видеться активная разработка экранов, материалов для экранов и покрытий для них.