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環(huán)保工程師專業(yè)知識四電磁污染防治基本方法(10)

更新時間:2009-10-19 23:27:29 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  2、屏蔽的基本原理

  (1)電場屏蔽的基本原理

  電場屏蔽是為了消除或抑制由于電場耦合引起的干擾。

  靜電場的屏蔽問題。設(shè)一導(dǎo)體A帶正電,則鄰近的導(dǎo)體B將感應(yīng)帶負電,即靜電感應(yīng)現(xiàn)象。利用金屬屏蔽體對電場可以起屏蔽作用,即可使導(dǎo)體A發(fā)出的電力線不能到達導(dǎo)體B。屏蔽體的屏蔽必須完善并良好接地,否則不起屏蔽作用。

  交變電場情況,若導(dǎo)體A有一交變電壓,此時電場將被金屬體屏蔽,使電場局限在導(dǎo)體A與屏蔽體之間。如屏蔽體屏蔽不完善或接地不良,也不能起屏蔽作用或屏蔽效果很差。

  (2)磁場屏蔽的基本原理

  磁場屏蔽是為了消除或抑制由于磁場耦合引起的干擾。

  靜磁場的情況。電磁鐵或直流線圈產(chǎn)生的磁場均在空間分布磁力線或磁通。磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁力線主要集中在低磁阻(高磁導(dǎo)率)的磁路通過。對磁場的屏蔽主要利用高磁導(dǎo)率的材料,如鐵、鎳鋼等,磁力線將“封閉”在屏蔽體內(nèi),起到磁屏蔽作用。

  低頻交變磁場,磁屏蔽的原理同靜磁屏蔽一樣,利用高磁導(dǎo)材料作屏蔽體,將磁場約束在屏蔽體材料內(nèi);另外,也可以在垂直磁場 的方向上設(shè)置金屬導(dǎo)體環(huán),環(huán)中的感應(yīng)電流 將產(chǎn)生方向相反的磁場 ,抵消部分外加磁場,達到磁場屏蔽的作用。

  磁場的屏蔽不同于電場的屏蔽,屏蔽體接地與否不影響磁屏蔽的效果;但磁屏蔽體對電場也起一定的屏蔽作用,因此一般也接地。

  高頻磁場,磁屏蔽原理:高頻磁場在屏蔽殼體表面感生渦流,從而產(chǎn)生反磁場來抵消穿過屏蔽體的原來的磁場,同時增強屏蔽體旁邊的磁場,使磁力線繞行而過,起了磁屏蔽作用。

  高頻磁場主要靠屏蔽殼體上感生的渦流所產(chǎn)生的反磁場起排斥原磁場的作用。渦流越大,屏蔽效果越好。應(yīng)選用良導(dǎo)體材料,頻率越大,渦流也越大,磁屏蔽效過就越好。

  (3)電磁場屏蔽的基本原理

  對于電磁場,電場分量和磁場分量總是同時存在,只是當(dāng)頻率較低而且在離騷擾源不遠的地方(即近場條件),不同特性的騷擾源,其電場分量和磁場分量有很大差別。對于高電壓、小電流的干擾源,近場以電場為主,其磁場分量可以忽略;而對于低電壓、大電流的干擾源,近場以磁場為主,其電場分量可以忽略。對上述兩種特殊情況,可分別按電場屏蔽和磁場屏蔽來考慮。當(dāng)頻率較高或在離干擾源較遠的地方(即遠場條件),不論干擾源本身特性如何,均可看作平面波電磁場,電場和磁場都不可忽略,需要將電場與磁場同時屏蔽,即電磁屏蔽。

  高頻電磁屏蔽的原理主要依據(jù)電磁波到達金屬屏蔽體時產(chǎn)生的反射及吸收作用。相差愈大,由反射引起的損耗也愈大;而反射和頻率有關(guān),頻率愈低,反射愈嚴(yán)重。

  當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時,就會發(fā)生反射,使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗。當(dāng)電磁波穿過一層屏蔽體時要經(jīng)過兩個界面,要發(fā)生兩次反射。因此,電磁波穿過屏蔽體時的反射損耗等于兩個界面上的反射損耗的總和。

  對于電場波而言,第一個界面的反射損耗較大,第二個界面的反射損耗較小。對于磁場波而言,情況正好相反,第一個界面的反射損耗較小,第二個界面的反射損耗較大。

  電磁波在屏蔽材料中傳播時,會有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量,導(dǎo)致電磁能量損失,損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。電磁波在穿透屏蔽體時的能量吸收損耗主要是由渦流引起的。渦流一方面產(chǎn)生反磁場來抵消原干擾磁場,同時產(chǎn)生熱損耗,因此,頻率越高,屏蔽體越厚,渦流損耗也越大。

  如果輻射源在屏蔽機箱的外部,則反射損耗和吸收損耗都對屏蔽效能有貢獻。如果輻射源在屏蔽機箱內(nèi)部,則主要是吸收損耗對屏蔽效能有貢獻,因為反射的能量總是在機箱內(nèi)。

  在近場區(qū)內(nèi),特定電磁波的波阻抗隨距離而變化。如果是電場波,隨著距離的增加,波阻抗降低;如果是磁場波,隨著距離的增加,波阻抗升高。在遠場區(qū),波阻抗保持不變。

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