2. Расчет электромагнитных экранов

Эффективность экранирования электрических полей обозначается буквой S^E и определяется по формуле:

, дБ,

(9.2)

где: Е и Е_Э – напряженность электрического поля соответственно при отсутствии экрана и с экраном.

Эффективность магнитного поля определяется формулой:

, дБ.

(9.3)

Аналитический метод расчета экранирования электромагнитных полей базируется на решении уравнения Максвелла:

,

(9.4)

где:

σ – электропроводность;

ω – круговая частота;

ε – электрическая проницаемость;

μ – магнитная проницаемость.

При расчете используется представление об экране как о линейной системе, т.е. исключены нелинейные искажения.

Для плоской электромагнитной волны уравнение (10.3) можно представить в виде:

.

(9.5)

Решение такого уравнения представляется в виде:

.

(9.6)

Анализ эффективности электромагнитного экранирования производится по формуле:

,

(9.7)

где: А – затухание за счет поглощения вызываемого тепловыми потерями от возбужденных вихревых токов в листе металла; R – затухание за счет отражения электромагнитной энергии от границ раздела диэлектрик – экран; В – затухание за счет многократных внутренних переотражений в толщине экрана от стенок.

Для квазистатического поля

,

(9.8)

где t – толщина стенки экрана; r – расстояние от источника помехи до точки, в которой определяется эффективность экранирования.

Для квазимагнитостатического поля

,	(9.9)
, при ,	(9.10)

где μ_r – относительная магнитная проницаемость ферромагнитного экрана

Эффективность конкретных защитных экранов в зависимости от их формы и материала определяется так:

для экрана в форме немагнитного прямого параллелепипеда:

,

(9.11)

для экрана в форме магнитного прямого параллелепипеда:

,

(9.12)

для экрана в форме немагнитного прямого кругового цилиндра:

,

(9.13)

для экрана в форме магнитного прямого кругового цилиндра:

,

(9.14)

для экрана в форме немагнитной сферы:

,

(9.15)

для экрана в форме магнитной сферы:

,

(9.16)

Как правило, наибольшие помехи в СИ создаются низкочастотными электромагнитными (квазимагнитостатическими) полями с частотой 50Гц ÷ 20кГц и постоянными магнитными полями, а также полями с частотой <50Гц. В первом случае используются, как правило, немагнитные металлические экраны, во втором – ферромагнитные экраны.

В качестве материалов для первой группы экранов используют алюминий и магниевые сплавы, а также листовая латунь и медь.

Для второй группы экранов используют малоуглеродистую конструкционную сталь, магнитный чугун, электротехническую сталь, листовой пермолой (сплав, содержащий до 80% никеля).