Екранування технічних засобів

Вузли та елементи електронної апаратури з великими напругами за малої сили струму створюють у ближній зоні електромагнітні поля з перевагою електричної складової. І навпаки, вузли та елементи електронної апаратури з малими напругами за великої сили струму створюють у ближній зоні електромагнітні поля з перевагою магнітної складової. Змінні електричні та магнітні поля виникають також у з'єднувальних лініях ТЗПІ.

Рівень ПЕМВ можна знизити за рахунок їх екранування, Розрізняюсь електростатичне, магнітостатичне та електромагнітне екранування.

Електростатичне екранування зводиться до замкнення електростатичного поля на поверхню металевого екрана з обов'язковим відводом електричних зарядів на «землю» (корпус приладу). Використовуючи діелектричні екрани, щільно притиснені до екранувальних елементів, можна ослабити поля в є разів, де є ─ відносна діелектрична проникність матеріалу екрана.

Ефективність електростатичного екранування залежить, в основному, від відношення ємностей зв'язку між рецептором і джерелом наведення до і після встановлення заземленого екрана. Таким чином, для збільшення ефективності екранування потрібно мінімізувати ємнісні зв'язки. Особливо важливо не з'єднувати дротами частини екрана і корпус, оскільки в діапазонах метрових і коротших хвиль дроти довжиною в кілька сантиметрів можуть різко зменшити ефективність екранування. На дециметрових і коротших хвилях використовувати з'єднувальні дроти та шини взагалі неприпустимо.

Вузькі щілини й отвори в металевому екрані, розміри яких менші за довжину хвилі, практично не зменшують ефективність екранування.

Загалом зі зростанням частоти ефективність екранування зменшується.

Під час установлення та монтажу електростатичних екранів слід ураховувати, що:

- конструкція екрана має бути такою, щоб силові лінії електричного поля були замкнені на стінки екрана і не виходили за його межі;

- в області низьких частот (якщо глибина проникнення поля більша за товщину екрана d) ефективність електростатичного екранування практично визначатиметься якістю електричного контакту екрана з корпусом і мало залежатиме від матеріалу та товщини екрана;

- в області високих частот (якщо 8 < d) ефективність роботи екрана залежить від товщини, провідності чи магнітної проникності.

Магнітостатичне екранування використовують на низьких частотах (0...10 кГц). Його ефективність підвищується з використанням багатошарових екранів.

Основні вимоги до магнітостатичних екранів можна звести до таких:

- магнітна проникність матеріалу екрана має бути як найбільшою (треба використовувати магнітом'які матеріали, наприклад, пермалой);

- збільшення товщини стінок екрана збільшує ефективність екранування;

- перерізи, шви та з'єднувальні стики в екрані мають бути розміщені паралельно лініям індукції магнітного поля, а їх кількість має бути мінімальною;

- заземлення такого екрана не впливає на ефективність екранування.

Електромагнітне екранування використовують на високих частотах. Теорія та практичний досвід доводять, що найефективнішими електромагнітними екранами є екрани з листової сталі. Однак використання сіткових екранів спрощує умови вентиляції та освітлення.

Для виготовлення електромагнітних екранів доцільно використовувати такі матеріали:

- сталь листову декаповану товщиною: 0,35; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5 2,0мм;

- сталь тонку листову оцинковану товщиною: 0,35; 0,5; 0,51; 0,6; 0,63; 0,7;

- 0,76; 0,8; 0,82; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0 мм;

- сітку сталеву ткану (номери 0,4; 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,5);

- сітку сталеву плетену (номери 3; 4; 5; 6);

- сітку з латунного дроту марки Л-80 (номери 0,25; 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 2,6).

Конструкція шва сіткових екранів може бути довільною, але має забезпечувати надійний електричний контакт між сусідніми полотнами сітки не рідше, ніж через 15 мм. Для цього придатні пайка або зварювання.

Екран із залуженої низьковуглецевої сталевої сітки з отвором 2,5...3,0мм забезпечує ослаблення електромагнітного поля до 55...60 дБ, а з такої ж подвійної (якщо відстань між сітками 100 мм) ─ близько 90 дБ. Екран з одинарної мідної сітки дає ослаблення 65... 70 дБ.

Необхідна ефективність електромагнітного екранування загалом становить 40...120дБ. Дані для різних типів екранувальних засобів наведено в табл. 3.1

Таблиця 3.1 Ступінь екранування
для різних типів екранів

Тип конструкції екранувального засобу	Ступінь екранування, дБ
Одношаровий сітковий екран з одними дверима, обладнаний затискними пристроями
Подвійний сітковий екран з подвійними дверима-тамбуром та затискними пристроями
Суцільний сталевий екран з подвійними дверима-тамбуром та затискними пристроями

Для сигнальних і живильних дротів та ліній передачі інформативних сигналів високу ефективність можна забезпечити за рахунок використання витої пари, захищеної екранувальною оболонкою. На низьких частотах доводиться використовувати складніші конструкції ─ коаксіали з подвійним обплетенням (триаксіали).

На високих частотах, коли товщина екрана значно перевищує глибину проникнення поля, необхідність у подвійному екрануванні зникає. У цьому випадку зовнішня поверхня відіграє роль електричного екрана, а по внутрішній протікають зворотні струми, компенсуючи струми наведень.

Довжина екранованого монтажного дроту має бути менша за чверть довжини найкоротших хвиль зі спектра сигналів, що протікають по дроту.

Одно- та багатошарові екрани кабелів виготовляють зі свинцю, міді, сталі, алюмінію та їх комбінацій (апюміній-свинець, алюміній-сталь, мідь-сталь-мідь та ін.).

В області високих та надвисоких частот коаксіали мають узгоджуватися за хвильовим опором і мати ВЧ чи НВЧ розніми. У ролі поглинальних екранів для НВЧ сигналів використовують композитні сполуки, для НЧ ─ феромагнітні матеріали з великою відносною магнітною проникністю.

Для захисту ліній зв'язку від наведень потрібно мінімінізувати площину контуру, створену прямим та зворотним дротами лінії. Якщо лінія створена одним дротом, а зворотний струм тече по якійсь заземлювальній поверхні, потрібно максимально наблизити дріт до поверхні. Якщо лінія створена двома дротами, їх слід скрутити, створивши біфіляр (виту пару).

Найкращий захист як від електричного, так і від магнітного полів забезпечують лінії зв'язку типу екранованого біфіляру, трифіляру (трьох звитих разом дротів, з яких один використовується як електричний екран), триаксіалу (ізольованого коаксіалу, вміщеного в електричний екран), екранованого площинного кабелю, де один бік має покриття з мідної фольги.

Екранують не тільки блоки, пристрої чи лінії зв'язку, а й приміщення в цілому, наприклад, приміщення обчислювальних (серверних) центрів.

У звичайних (неекранованих) приміщеннях екранувальний ефект забезпечують залізобетонні стіни та перекриття (табл. 3.2). Для підвищення екранувального ефекту стін будівель використовують допоміжні засоби:

- струмопровідні лакофарбові покриття;

- штори з металізованої тканини;

- металізовані стекла в металевих рамах.

Таблиця 3.2 Ступінь екранування
різних типів будівель

Тип будівлі	Ступінь екранування, дБ
Віконний проріз 30% від площі стіни	Віконний проріз 30% від площі стіни, зачинений металевими фатами з вічком 5x5
100 МГц	500 МГц	1000 МГц	100 МГц	500 МГц	1000 МГц
Дерев'яна будівля товщиною стін 20 см	5...7	1...9	9...11	6...8	10...12	12...14
Цегляна будівля у 1,5 цеглини	13...15	15...17	16...19	17...19	20...22	22...25
Залізобетонна будівля з вічком арматури 15x15 см і товщіною стінок 160 см	20...25	18...19	15...17	28...32	23...27	20...25

Слід зазначити, що вікна й двері майже не дають екранувального ефекту, тому зачинення їх має забезпечити надійний електричний контакт із рамою по всьому периметру не рідше ніж через 15 мм. Для цього використовують пружну гребінку з фосфористої бронзи, спеціальну форму стикових поверхонь тощо.

Конструкція екрана для вентиляційних отворів залежить від частотного діапазону. Для частот менше 1 000 МГц використовують сотові конструкції, що зачиняють вентиляційний отвір. Для ефективного екранування розмір сот має бути меншим однієї десятої довжини найвисокочастотнішої хвилі, а товщина сотової стінки ─ у 10 разів більша за розмір соти. При цьому забезпечується ефект замежового хвилеводу.

Дата добавления: 2014-11-29