Academic literature on the topic 'Магнітне екранування'

Сучасні методи екранування допускають використання найбільш придатних металевих матеріалів для одночасного вирішення декількох задач для захисту працюючих та електромагнітної сумісності технічного обладнання. Одним з таких ефективних металевих матеріалів вважають аморфні магнітом’які сплави. Предмет дослідження даної роботи – визначення захисних властивостей аморфного магнітом’якого сплаву при різних значеннях частотних та амплітудних характеристик в залежності від зміни товщини стрічки матеріалу. Досліджено магнітні властивості пермалою від різної частоти екранованого поля з різним відсотковим вмістом нікелю та різною товщиною захисного металевого матеріалу; залежності коефіцієнта екранування магнітом’яких аморфних сплавів від індукції зовнішнього магнітного поля; коефіцієнти екранування аморфного магнітом’якого сплаву різної товщини та різного відсоткового вмісту кобальту від змінних значень амплітуди; магнітооброблений стан та вихідний стан (недоліки та переваги для конкретних умов використання при захисті та економічних вимог); залежності магнітної проникності магнітом’якого аморфного сплаву від різних значень частоти та амплітуди. Мета роботи - визначення коефіцієнтів екранування захисних аморфних магнітом’яких сплавів від амплітудно-частотних характеристик екранованого магнітного поля та обґрунтування ефективності використання таких матеріалів та надання конкретних рекомендацій щодо захисту від електромагнітних полів та випромінювань працюючих людей та сумісності електричного та електронного технічного обладнання. Розроблено захисні властивості магнітних екранів на основі аморфних сплавів у різних амплітудно-частотних діапазонах. Запропоновано раціональні обґрунтовані рекомендації щодо вибору матеріалу для забезпечення найбільш придатних значень коефіцієнтів екранування Доведено експериментально що аморфні магнітом’які сплави мають сприятливі коефіцієнти екранування від частоти екранованого поля, що підвищує ефективність захисту від магнітних полів працюючих людей та спрощує, з економічної точки зору, обрання матеріалу на конкретному виробництві. Отримані графічні залежності надають можливість обирати необхідний захисний металевий матеріал та автоматизувати процеси розроблення засобів оптимального екранування магнітних полів. Багатосерійність досліджень та легка керованість властивостей матеріалів з різним вмістом металевої субстанції, різної товщини стрічки матеріалу, тощо надає змогу змінювати загальні захисті властивості металевого сплаву ( в залежності від поставленої умови на виробництві)

У роботі розглянуто основні принципи проектування та вироблення матеріалів для екранування електромагнітних полів широко частотного діапазону. Призначення таких матеріалів - облицювання поверхонь великих площ. Сформульовано головні вимоги до таких матеріалів. Головними з них є: лицьова поверхня повинна мати електрофізичні властивості (діелектричну та магнітну проникності), мінімально можливі для забезпечення низьких коефіцієнтів відбиття електромагнітних хвиль. При цьому обов'язковим є одночасне забезпечення міцнісних характеристик, вогнестійкості, нетоксичності тощо. Вміст радіопоглинальної субстанції у прошарку шарової структури й закономірності зростання ефективної діелектричної (магнітної) проникності у бік підкладинки повинні забезпечувати широкосмуговість та ефективність матеріалу. Дисперсійна залежність повинна забезпечити рівномірне у заданому діапазоні частот поглинання електромагнітної енергії та її проходження від вхідної поверхні до підкладинки. Надано розрахунок необхідної товщини градієнтного матеріалу за заданого коефіцієнта відбиття, виходячи з максимальної та мінімальної довжин хвиль екранованого поля, магнітних проникності та товщин окремих шарів. Показано можливість виготовлення монолітного металополімерного екрана з поверхневим шаром з малою діелектричною проникністю за рахунок термооброблення поверхні матеріалу під час виготовлення. Показано можливість та надано технологічні рішення щодо створення монолітного металополімерного екрана з керованим градієнтом феромагнітної дрібнодисперсної субстанції у напрямку від лицьової поверхні до нижньої. Такий матеріал можливо застосовувати для керування співвідношень коефіцієнтів екранування високочастотних електромагнітних полів, електричних та магнітних полів наднизьких частот і супутнього екранування природного магнітного поля

На сьогоднішній день основна частина досліджень та прикладних розробок щодо розроблення матеріалів для екранування електромагнітних полів різних частотних діапазонів є експериментальними, особливо це стосується сучасних композиційних матеріалів. Встановлено, що актуальною є задача вироблення раціональної методології розрахункового прогнозування ефективності матеріалів для екранування електромагнітних полів. Мета роботи − надання зручного у використанні розрахункового апарату для прогнозування захисних властивостей матеріалів для екранування електромагнітних полів, що дозволить мінімізувати обсяги експериментальних робіт під час проектування захисних конструкцій. Наведено, виходячи з фундаментальних співвідношень електродинаміки суцільних середовищ, зручні у використанні залежності коефіцієнтів екранування металевих та композиційних матеріалів від їх геометричних, магнітних та електрофізичних властивостей. Обґрунтовано співвідношення щодо визначення внеску відбиття електромагнітних хвиль у загальний коефіцієнт екранування. Це дозволяє розрахувати товщину електромагнітного екрана на принципах розумної достатності. Показано, що для ефективного використання розрахункових методів оцінювання захисних властивостей композиційних матеріалів для екранування магнітних та електромагнітних полів потрібна наявність надійних експериментальних даних щодо магнітних та електрофізичних властивостей найбільш поширених за складом композиційних матеріалів

В умовах складної електромагнітної обстановки, що формується за рахунок впливу зовнішніх та внутрішніх джерел, а також внаслідок широкого застосування бездротових систем передачі інформації, завдання, пов’язані із застосуванням екрануючих конструкцій значно ускладнюються. Зокрема, необхідність забезпечення стабільної роботи мобільного зв’язку накладає певні обмеження на коефіцієнти екранування захисних матеріалів. Це потребує визначення загальних підходів до запровадження екранування на принципах розумної достатності, враховуючи як захист людей від електромагнітних впливів, так і виробничі потреби. Встановлено, що необхідним є розроблення схеми проектування електромагнітних екранів з урахуванням складності електромагнітної обстановки. Мета роботи – розроблення загальних засад проектування екрануючих матеріалів та конструкцій з урахуванням гранично допустимих рівнів магнітних та електромагнітних полів різного походження. Обґрунтовано, що для проектування магнітних та електромагнітних екранів доцільно використати експериментальні дані щодо залежності коефіцієнтів екранування від товщини захисного матеріалу, вмісту екрануючої металевої та металовмісної субстанції у полімерній матриці тощо. Визначено коефіцієнти екранування магнітного поля промислової частоти, електромагнітного поля частотою 1,8 ГГц та геомагнітного поля композиційними металополімерними матеріалами різної товщини та характеристик. Встановлено, що оптимізація параметрів матеріалів щодо впливів полів цих трьох походжень неможлива. Наведено схему, яка може бути використана за наявності електромагнітних полів різного походження та широкого частотного спектра. Але передумовою таких робіт є проведення моніторингу електромагнітної обстановки у виробничих приміщеннях з визначенням амплітудно-частотних характеристик електромагнітних полів різного походження. Здійснення проектних та впроваджувальних робіт за розробленою схемою є найбільш доцільним підходом щодо проектування захисних матеріалів та екрануючих конструкцій. Такий підхід мінімізує витрати часу та коштів на роботи з електромагнітної безпеки

Проведено аналіз спеціального одягу, що використовується в Україні для захисту від електромагнітних впливів для працівників енергетичної галузі та експлуатаційників виcокочастотного електронного обладнання. В результаті аналізу існуючого спеціального захисного одягу, нормативної бази та експериментальних досліджень обґрунтовано доцільність проектування та розробки текстильних матеріалів для виготовлення спеціального захисного одягу з заданими екрануючими властивостями. Визначено критерії, яким повинен відповідати захисний одяг, а саме: достатні коефіцієнти екранування, прийнятні ергономічні характеристики, підвищена зносостійкість, збереження екрануючих властивостей в процесі експлуатації. В роботі у якості екрануючої субстанції використано збагачену залізну руду, отриману у результаті флотації на Полтавському гірничозбагачувальному комбінаті. В лабораторних умовах розроблено технологію нанесення екрануючої субстанції на текстильний матеріал та проведено випробовування захисних властивостей текстильного матеріалу з заданими екрануючими властивостями. Дослідження виконувалися на частоті мобільного зв’язку (1,8 ГГц) за допомогою каліброваного вимірювача щільності потоку енергії П3-31 та на частоті 50 Гц за допомогою каліброваного вимірювача напруженості електричного та магнітного поля П3-50. Для промислової частоти визначався коефіцієнт екранування магнітної складової електромагнітного поля. Визначено коефіцієнти екранування. Розроблено технологію виготовлення костюму з екрануючими властивостями. В технологічному процесі передбачено конструктивно з’ємні захисні елементи, що дає можливість в процесі експлуатації зберегти захисні властивості після прання. Перевагою розробленої конструкції є можливість змінювати ступені захисту в залежності від конкретних виробничих умов. Захисні елементи легко знімаються, що забезпечує можливість прання та хімічного чищення без втрати захисних властивостей спецодягу, а також за рахунок збільшення кількості шарів захисних елементів змінювати ступені захисту одягу для конкретних виробничих умов.

Найбільш ефективним засобом зниження рівнів електричних, магнітних та електромагнітних полів широкого частотного діапазону у виробничих та побутових умовах є їх екранування. Але у реальних умовах потребують корекції і інші фізичні фактори. Показано, що найбільш критичними з них є акустичний шум та аероіонний склад повітря. Це обумовлює необхідність здійснювати нормалізацію фізичних факторів на комплексній основі. Застосування у якості матриці для електромагнітного екрана пінолатексу і наповнювача з залізорудного концентрату дозволяє знизити рівні електромагнітних полів і акустичного шуму до нормативних значень. Навіть, для частотних смуг 31,5 Гц та 63 Гц за товщини екрана 10 мм індекси зниження шуму складають 15-20 дБ. Для частот 6-8 кГц цей показник складає 40-45 дБ, що прийнято для більшості виробничих умов. При цьому коефіцієнти екранування магнітних полів промислової частоти та електромагнітних полів ультрависоких частот відповідають нормативним вимогам. Показано, що головним фактором деіонізації повітря є електростатичні заряди, які накопичуються на полімерних повітрях, яке до того ж є причиною спрямованого руху дрібнодисперсного пилу. Перевагою латексу є відсутність електризації поверхні, що дозволяє застосувати його для облицювання поверхонь великих площ. При цьому він має пружні модулі, близькі за значеннями до модулів матеріалів, які традиційно застосовуються для шумопоглинання. Найефективнішим методом нормалізації та підтримання на нормативному рівні концентрацій аероіонів обох полярностей є застосування пристроїв штучної іонізації повітря. Для рівномірного розподілу аероіонів у об’ємі приміщень застосовують розсіюючі екрани. Перевагою екранів з латексу є відсутність часткового поглинання іонів під час розсіювань. Запропонований підхід з нормалізації рівнів електромагнітних полів акустичного шуму та концентрацій аероіонів, разом із застосуванням систем клімат-контролю дозволяє підтримувати на нормативному рівні увесь комплекс фізичних факторів виробничого середовища. Це найбільш актуально для приміщень об’єктів критичної інфраструктури (головних щитів керування, диспетчерських тощо)

Актуальність теми дослідження. Ця тема є актуальною у зв’язку зі зростаючим попитом та інтересом до бездротових зарядних пристроїв з боку дослідників та користувачів. Постановка проблеми. У процесі розробки систем бездротової передачі енергії дослідникам потрібно проектувати котушки індуктивності з різною точністю параметрів відповідно до поставлених завдань. Тому необхідно знати, наскільки точно можна розробити модель котушки індуктивності в одному з популярних пакетів. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Були розглянуті останні публікації про різні програми, що використовуються для моделювання електромагнітних процесів. З джерел про будову котушок індуктивності зібрано необхідну інформацію для аналізу й порівняння. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Досі не було зібрано та узагальнено у зручному для порівняння вигляді інформацію про різні структури, будову і складові котушок індуктивності для бездротової передачі енергії. Питанню точності моделей котушок індуктивності у програмах, що ґрунтуються на методі скінчених елементів, також не приділялось достатньо уваги. Постановка завдання. Основне завдання полягає в оцінці точності моделювання двох однакових двошарових котушок для бездротової передачі електроенергії у відповідній програмі за методом скінчених елементів. Виклад основного матеріалу. Проведено аналіз структури індуктивностей, а саме геометрії обмотки, форми й матеріалу феритового осердя та його ролі екранування електромагнітного поля та направлення потоку магнітної індукції на значення індуктивності. Розроблено та запропоновано спрощену модель індуктивності й визначено її електромагнітні параметри. Висновки відповідно до статті. Підтверджено результати моделювання двошарових котушок, чим доведено, що ANSYS EM Suite є точним та надійним інструментом і навіть спрощені моделі індуктивностей цілком задовольняють вимоги інженерів та дослідників.

Актуальність теми: екранування надвисокочастотних електромагнітних полів завад є важливим завданням фізичного захисту та підвищення електромагнітної сумісності радіоелектронної апаратури. Мета дослідження: визначення матеріалів, що найкращі для використання у електромагнітних екранах для придушення надвисокочастотних завад. Об'єкт дослідження: електромагнітні екрани. Предмет дослідження: ефективність екранування з оцінкою коефіцієнтів екранування. Наукова новизна одержаних результатів: наукова новизна полягає у підвищенні ефективності екранування апаратури від електромагнітних завад надвисокої частоти шляхом конструювання екранів у вигляді трьох шарів різнотипних металів (магнітного та немагнітного), коли проміжний шар магнітний, а граничні — немагнітні. Окрім того, тришаровий екран суттєво підвищує коефіцієнт екранування за рахунок збільшення ефективності механізму відбиття електромагнітної хвилі від границь шарів. Публікації: Ніколенко Б. М. Електромагнітні екрани для надвисокочастотних полів / Комп'ютерне моделювання та оптимізація складних систем (КМОСС-2018): матеріали IV Міжнародної науково-технічної конференції / ДВНЗ "УДХТУ". - Дніпро: Баланс-клуб, 2018. - с. 91 - 93.
Relevance of the topic: Shielding of ultrahigh frequency electromagnetic interference fields is an important task of physical protection and electromagnetic compatibility improvement in radio electronic devices. Research purpose: the defining of materials the best to use in electromagnetic shields for ultrahigh frequency interferences rejecting. Object of research: electromagnetic shields. Subject of research: shielding efficiency with shielding factor estimation. Scientific novelty: scientific novelty lies in improving the efficiency of equipment shielding from electromagnetic ultrahigh frequency interferences. It is doing by constructing the shields as three layers of different types of metals (magnetic and nonmagnetic), when the intermediate layer is magnetic and the boundary layers are nonmagnetic. Furthermore, the three-layer shield greatly increases the shielding factor by raising the mechanism of efficiency by reflection of the electromagnetic wave from layer boundaries. Publications: Ніколенко Б. М. Електромагнітні екрани для надвисокочастотних полів / Комп'ютерне моделювання та оптимізація складних систем (КМОСС-2018): матеріали IV Міжнародної науково-технічної конференції / ДВНЗ "УДХТУ". - Дніпро: Баланс-клуб, 2018. - с. 91 - 93.