Экранирование. Материалы для изготовления экранов.
Для экранирования используют как немагнитные металлы, чаще всего медь, так и ферромагнитные материалы. Экранирующее действие известных немагнитных материалов происходит из-за магнитных полей, созданных вихревыми токами. При этом постоянное магнитное поле совсем не экранируется, а низкочастотное переменное ослабляется незначительно Экраны из ферромагнитных материалов ослабляют электрические поля в области низких частот хуже, чем экраны из немагнитных, однако, в отличие от последних, они оказывают определенное ослабление постоянных магнитных полей. С повышением частоты демпфирующее действие в отношении электрических и магнитных полей возрастает. Имеются различные экранирующие материалы и устройства, поставляемые в различных формах, в зависимости от решаемых задач. Это: прикрепляемые болтами пластины и привариваемые тонкие стальные и медные листы для изготовления экранированных корпусов и для покрытия стен помещений; -тонкая легкоразрезаемая и деформируемая фольга из мягкомагнитных сплавов с высокой магнитной проницаемостью для изготовления образцов и серийных приборов; -металлические ленты и оплетки для кабелей; -металлические плетеные шланги для дополнительного экранирования кабелей и кабельных жгутов; -металлические сотовые структуры для воздухопроницаемых экранирующих элементов (например, для экранированных кабин); -металлические сетки, проводящая прозрачная фольга и стекла с напыленным металлом для окон при комплексном высокочастотном экранировании; -наносимые на пластмассовые корпусы распылением серебряные, никелевые или медные покрытия; -пластмассовые комбинированные материалы с проводящими добавками (металлическим порошком, нитями, например, из углерода и т.п.) для изготовления экранированных корпусов; -тканые материалы со вплетенными нитями из нержавеющей стали для высокочастотной экранирующей одежды (коэффициент затухания достигает 30 дБ в области частот от 100 кГц до 40 ГГц). Здания, массивные строительные сооружения без особых мер защиты ослабляют внешние поля на 6-10 дБ, железобетонные со сваренной стальной арматурой - до 25-30 дБ. Для обеспечения экранирующих свойств корпусов, кабин и помещений часто неизбежные вводы, щели, стыки стен, дверные проемы и другие элементы, прозрачные для высокочастотного излучения, уплотняются.
Экраны кабелей
Кабельные экраны предназначены для снижения влияния напряжений помех на кабели и излучений помех кабелями и проводами, а также для того, чтобы обеспечить развязку помехосодержащих и чувствительных к помехам проводов при их прокладке в общих кабельных троссах, каналах или жгутах, если это необходимо по каким-либо внешним условиям. В неэкранированных линиях, сетевых проводах, линиях передачи данных, коммуникационных и измерительных линиях, проводах регулирования и управления из-за электрического поля Е может создаваться поперечное (противофазное) напряжение Uq, а под воздействием магнитного поля - продольное (синфазное) напряжение Ul. Кабельные экраны из хорошо проводящих материалов (медные или алюминиевые оплетки) позволяют ослабить эти напряжения, однако при этом существенную роль играет заземление экрана. Если экран заземлен только с одной стороны, то снижается поперечное напряжение, вызванное полем Е. При двустороннем заземлении экрана возникает замкнутый контур, в котором при изменении магнитного поля Н во времени индуктируется ток I. Продольное напряжение при этом уменьшается. Для того чтобы полностью использовать возможности кабельных экранов, необходимо соблюдать следующие правила: -обычные экраны и внешние оболочки двойных экранов должны иметь на обоих концах хорошие контакты с корпусами приборов;
-внутренний экран в зависимости от частоты поля помехи следует заземлять с одной стороны или с обеих сторон; -внешний экран нельзя вводить внутрь прибора или там заземлять, так как при этом могут частично утрачиваться экранирующие свойства корпуса Отметим, что экранирование кабелей служит и для того, чтобы снизить влияние разности потенциалов между точками заземления корпусов приборов, связанных кабелями. Отсюда вытекают дальнейшие требования по экранированию и прокладке, например силовых кабелей.
ВОПРОС №11
Лекция №7. Разделительные элементы
Электронные средства автоматизации, такие, как программное управление, промышленные компьютеры и процессорные системы, содержащие подводящие провода с обширной информацией и отводящие с сигналами управления, подвергаются опасности нарушения функционирования из-за синфазных напряжений помех, возникающих при кабельном соединении элементов. Эффективное средство устранения такой опасности состоит в гальванической развязке внешних и внутренних токовых контуров. Для этого используют разделительные элементы, параметры и обозначения которых приведены в табл. 1. При их помощи можно реализовать разности потенциалов в несколько киловольт. Однако эффективность разделения определяется паразитной емкостью Ср элемента.
Рационально выполняя схему, необходимо позаботиться о том, чтобы емкость Ср не возросла до недопустимого значения, например, из-за параллельной прокладки входных и выходных проводников.
Таблица 1
Разделительные элементы для гальванической развязки
Оптрон (оптопара) — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно - светодиод) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал. Разделительный трансформатор - это трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей, т.е. с помощью двойной или усиленной изоляции, или между обмотками имеется заземленный металлический защитный экран. Трансформатор будет являться разделительным, если его вторичная обмотка не заземлена. Обычно используются трансформаторы с коэффициентом трансформации 1.
Лекция №8. Определение электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики
ВОРПОС №12