Экран

Рис. 10.11. Незаземленный (а) и заземленный (б) экраны

Учитывая (10.2), получаем, что для постоянного и переменного .члек-трического поля

Э - СпарСар. (10.7)

Таким образом, применение экрана, соединенного с корпусом прибора, сводится к уменьшению Спар путем создания короткого замыкания на корпус для большей части паразитной емкости, имеющейся между экранируемыми друг от друга телами.

Рис. 10.12. Паразитные емкости корпуса и крышки (листа)

Между точками Л К (рис 10.11, б) протекает ток /, величина которого определяется большим сопротивлением паразитной емкости Ci Этот небольшой ток создает незначительный магнитный поток, которым пренебрегают. Также пренебрегают падением напряжения, получающимся на большой поверхности экрана. Важно, чтобы соединение экрана с корпусом было, действительно, коротким. Здесь соединительные проводники недопустимы. Несколько сантиметров провода могут резко ухудшить экранирование, особенно на KB и УКВ.

Эффективность экранирования электрического поля не зависит от толщины экрана. Применимы даже алектропроводящие краски 10. Узкие щели и отверстия в экране не ухудшают экранирование электрического поля, если они малы по сравнению с длимой волны

Металлический лист (крышка), прикрывающий экранируемые тела, может действовать по-разному На рис. 10.12 нанесены все паразитные емкости, обозначенные также, как на рис. 10.11, с. Если лист не соединен с корпусом, то Сз мала, последовательное соединение Ci и Сг значительно больше Сдар (см. рис. 10.5) и такая крышка дает увеличение ПС. Если лист замкнуть на корпус, то Ci и Cj не будут связывать тела Л и В и останется только Сзр, которая меньше Спар. Отсюда следует, что присоединенная к корпусу прибора крышка улучшит эффективность экранирования, несмотря на то, что крышка расположена не между экранируемы.мн телами. Экранирование может быть довольно эффективным, если лист проходит вблизи от экранируемых точек. В конструкции крышки важно, чтобы надежный контакт с корпусом не нарушался в производстве и эксплуатации. Крышка, плохо соединенная с корпусом, может оказаться причиной отказа в работе устройства.

Особенно тщательно нужно подходить к выбору конструкции крышек, прикрывающих одновременно несколько экранированных Отсеков. На ВЧ приходится учитывать индуктивность и сопротив.

10.3. Экранирование

ление внутренней поверхности крышки, создающих остаточную ПС. Для устранения ее к крышке приклепывают пружинные губки, обеспечивающие контакт с промежуточными перегородками почти по всему периметру. Такое решение дорого, сложно, не очень надежно и не полиостью устраняет ПС Лучше делать отдельные крышки, закрывающие каждый отсек или два- три отсека. В этом случае можно обойтись без губок, обеспечивая надежный контакт каждой крышки с корпусом не менее, чем в двух точках. Подробно см. [4 и 5].

Металлизации

В РЭА всегда имеются металлические части, служащие не для экранирования, а для крепления, предохранения от повреждений, амортизации, силовы.х приводов и т д. Случайно размещенные вблизи ИН или ПН несоединенные с корпусом металлические детали могут образовывать ПС. По.чтому следует обеспечивать надежный контакт с корпусом всех нетоконесущих деталей устройства. Съемные детали должны иметь по всему периметру соприкосновения металлическое покрытие, не подверженное коррозии. Несъемные детали следует приваривать или припаивать. Ненадежные контакты в системе металлизации могут сами оказаться ИН. Особенно сложно осуществить надежное контактное соединение в конструкциях из алюминия и алюминиевых и магниевых сплавов, иа которых получается окисная нетокопроводящая пленка. Здесь применяют самонарезающие винты, лепестки из биметалла АПМ, врезающиеся шайбы и пластины, герметизацию мест присоединения компаундом и другие способы, изложенные в [13]. Неучет свойств алюминия в бытовой РЭА и в приборах широкого применения, особенно при креплении корпусов электролитических н проходных конденсаторов, приводит к ухудшению параметров и увеличению числа отказов.

Подавление паразитной индуктивной связи

Для уменьшения взаимоиндуктивности Мпар (рис. 10.6) можно применить различные способы: изменить расположение связывающих цепей при максимальном расстоянии одной от другой, подобрать ориентацию трансформаторов, дросселей и катушек так, чтобы их оси были перпендикулярны, использовать элементы с малым рассеиванием магнитного потока (тороидальные и броневые сердечники из магнито-диэлектриков и ферритов, материалы с высокой магнитной проницаемостью), увеличить полное сопротивление связывающихся цепей. При недостаточности этих мер производится экранирование магнитного поля.

Экранирование постоянного и медленно изменяющегося магнитного поля

Этот вид экранирования часто называют магнитостатическим. Экраны изготовляют из ферромагнитных материалов (пермаллоя илн стали) с большой относительной магнитной проницаемостью (,ir (табл. 10.4). Линии магнитной ин-.дукции проходят в основном по стенкам такого экрана (рис. 10.13), которые обладают малым магнитным сопротивлением по сравнению с воздушным пространством внутри экрана. Качество экранирования магнитных полей зависит от магнитной проницаемости экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и чем меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления линий магнитной индукции.

Экран такой конструкции используется редко, только при необходимости подавить наводку на частотах О ...1 кГц. В этом диапазоне эффективность экрана от частоты не зависит. Ее можно приближенно определить по уравнению 12]

9 = l+ii,8sKp/D, (10.8)

где бэнр - толщина стенок, экрана. D - диаметр эквивалентного сферического экрана, близкий к длине стенки кубического экрана.

310 ]0. Зашита от паразитных наводок

Таблица 10.4

Электрофизические параметры некоторых металлов

На указанны.х частотах .чкран получается громо,здким и дорогим. Получить сколько-нибудь удовлетворительную эффективность удается только при применении специальных материалов с высоким значением р-

Пример. Определим эффективность подавления наводки на частотах 0...1 кГц экраном кубической формы с длиной ребра D = = 100 мм; материал - сталь тол-шиной бэир = 0,8 мм, Иг = 100. После подстановки в (10.8) получим: 5=1-1- 100.0,8/100 = 1,8 или В = = 1п1,8 = 0,59 Нп; И = 20 Ig 1,8 = = 5,1 дБ.

Увеличением толщины стального экрана нельзя добиться значитель-юго повышения его эффективности. Так, при бэкр = 2 мм (что техноло-

Рис. 10.13. Схема действия низкочастотного экрана

гически крайне неудобно) Э = 3, В = 1,1 Нп и А =9,6 дБ, т. е. значение Э возрастает всего на 4,5 дБ. Если же взять пермаллой (р = = 5000) той же толщины (0,8 мм), то Э = 41. В = 3,7 Нп; Л = 32 дБ. Данные этого расчета хорошо согласуются с результатами эксперимента [5, рис. 2.28].

Экранирование высокочастотного магнитного поля

В конструкции электромагнитных экранов применяют немагнитные и ферромагнитные металлы. Вихревые токи, наведенные полем ИН в теле экрана, вытесняют внешнее поле из пространства, занятого экраном (рис. 10.14). Токи в экранирующем ци и[дре распределяются неравномерно по его сечению, что обусловлено поверхностным .эффектом (скин-эффектом). Сущность последнего заключается в том, что переменное магнитное поле ослабляется по мере проникновения в глубь металла, так как внутренние слои экрачируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях.

Из-за поверхностного эффекта плотность тока и напряженность магнитного поля падает по экспоненциальному закону по мере углубления в металл;

Плотность тока на глубине х

Пютность тока на поверхности

(10.9)