Виды и сущность электромагнитного экранирования

В общем случае экранирование РЭС осуществляется электромагнитными экранами, но, как отмечалось выше, в зависимости от ЭМО различают три вида экранирования - ЭМЭ, ЭСЭ и МСЭ.

Рассмотрим сущность экранирования для низких и средних частот.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ. В основе ЭСЭ лежит явление электростатической индукции. Исходя из уравнений Максвелла для электростатики (5.13) и свойств материальных сред, явление электрической индукции заключается в явлении поляризации зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля. В этом случае электроны перемещаются в сторону положительного потенциала и на части проводника, обращенной к положительному потенциалу, возникает отрицательный потенциал, а противоположная часть поверхности проводника окажется заряжена положительно. Вследствие этого внутри проводника возникает свое вторичное поле, равное по величине внешнему полю и противоположное ему по направлению. Таким образом, внешнее и вторичное поля компенсируют друг друга во всех точках внутри тела проводника и на его поверхности. Внутри проводника поле отсутствует, а заряды распределены только на поверхности проводника. Следовательно, если внутри металлического тела поместить устройство, то оно будет защищено от воздействия внешнего электростатического поля. В силу взаимности электрическое поле самого устройства будет отсечено от внешнего пространства. Однако в обоих случаях экран необходимо подключить к земле (корпусу) для того, чтобы заряды с внешней оболочки экрана стекли на корпус, и поле вне (внутри) оболочки станет равным нулю.

Таким образом, ЭСЭ, по существу, сводится к замыканию электростатического поля на поверхность экрана и отводу электрических зарядов с него на землю. Заземление ЭСЭ является необходимым условием эффективности экранирования.

Если металлический экран полностью компенсирует влияние электростатического поля, то диэлектрический экран ослабляет поле в раз ( - относительная диэлектрическая проницаемость материала). В этом случае устройство, которое необходимо защитить от электростатических полей, размещают внутри самого диэлектрика, например, в спирте ( = 26), трансформаторном масле ( = 2,2) или дистиллированной воде ( = 81). При использовании твердых диэлектриков необходимо, чтобы он плотно прилегал к экранируемому устройству. Если источник ЭДС является переменным, то и распределение зарядов на оболочке экрана будет меняться с этой же частотой. В результате по экрану потечет переменный ток. Компенсация поля в этом случае будет неполной (за счет падения напряжения на стенках). Поэтому эффективность экранирования зависит от толщины стенок и от проводимости материала экрана.

Чаще всего экраны представляют собой замкнутые объемы, металлические перегородки, соединенные с корпусом прибора. Перфорированные и сетчатые экраны не обеспечивают полного экранирования, т.к. часть энергии просачивается внутрь экранируемого объема.

МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ. В основе МСЭ лежит эффект замыкания магнитного поля в толще экрана за счет его большей магнитопроводности по сравнению с окружающей средой. Если внести в однородное магнитное поле замкнутый контур из магнитопроводного железа, то силовые линии магнитного поля замкнутся в толще железа и внутри контура магнитное поле резко уменьшится (рисунок 5.3).

₁

₁

_{2 2}

а

H

а) б)

Рисунок 5.3. Принцип магнитостатического экранирования

Изменение направления магнитного потока на границе раздела сред (рисунок 5.3,б) с различными магнитными проницаемостями ( ₁< ₂ ) определяется выражением

tg ₁ /tg ₂ = ₂ / ₁. (5.40)

Практически можно считать, что если ₂ / ₁ ® ∞, то угол стремится к 90°, а магнитный поток выходит из поверхности под прямым углом.

Таким образом, мы определили виды и сущность ЭСЭ и МСЭ. Сущность ЭМЭ мы рассмотрим одновременно с расчетом электромагнитных экранов.