Permanens mágneses mágneses tér árnyékolás, váltakozó mágneses tér árnyékolás

Az állandó mágnes vagy az alacsony frekvenciájú, váltakozó áramú, váltakozó áramú mágneses térerősség csökkentésére a tér bizonyos tartományában mágneses árnyékolás… Egy elektromos mezőhöz képest, amelyet az alkalmazás meglehetősen könnyen árnyékol Faraday sejtek, a mágneses mezőt nem lehet teljesen leárnyékolni, csak bizonyos helyen lehet gyengíteni valamennyire.

A gyakorlatban a tudományos kutatás, az orvostudomány, a geológia, az űrrel és az atomenergiával kapcsolatos egyes műszaki területeken a nagyon gyenge mágneses mezőket gyakran árnyékolják, indukció amely ritkán haladja meg az 1 nT-t.

Permanens mágneses mezőkről és széles frekvenciatartományban változó mágneses mezőkről egyaránt beszélünk. A Föld mágneses térindukciója például átlagosan nem haladja meg az 50 μT-t; az ilyen mezőt a nagyfrekvenciás zajjal együtt mágneses árnyékolással könnyebb csillapítani.

Amikor a kósza mágneses terek árnyékolásáról van szó a teljesítményelektronikában és az elektrotechnikában (állandó mágnesek, transzformátorok, nagyáramú áramkörök), gyakran elegendő a mágneses tér jelentős részét egyszerűen lokalizálni ahelyett, hogy megpróbálnánk teljesen megszüntetni. Ferromágneses pajzs - állandó és alacsony frekvenciájú mágneses mezők árnyékolására

A mágneses mező védelmének első és legegyszerűbb módja az ferromágneses árnyékolás (test) használata henger, lap vagy gömb formájában. Az ilyen héj anyagának rendelkeznie kell magas mágneses permeabilitás és alacsony kényszerítő erő.

Ha egy ilyen árnyékolást külső mágneses térbe helyezünk, akkor az árnyékolás ferromágnesében a mágneses indukció erősebbnek bizonyul, mint az árnyékolt területen belül, ahol az indukció ennek megfelelően alacsonyabb lesz.

Tekintsünk egy példát egy üreges henger formájú képernyőre.

Az ábrán látható, hogy a ferromágneses képernyő falán áthatoló külső mágneses tér indukciós vonalai annak belsejében és közvetlenül a hengerüregben megvastagodtak, ezért az indukciós vonalak ritkábbak lesznek. Vagyis a henger belsejében a mágneses tér minimális marad. A megkívánt hatás jó minőségű teljesítéséhez nagy mágneses permeabilitású ferromágneses anyagokat használnak, mint pl. permaloid vagy mu-fém.

Egyébként a képernyő falának egyszerű vastagítása nem a legjobb módja annak, hogy javítsa a minőségét.Sokkal hatékonyabbak a többrétegű ferromágneses árnyékolások, amelyeknél az árnyékolást alkotó rétegek között hézagok vannak, ahol az árnyékolási együttható egyenlő lesz az egyes rétegek árnyékolási együtthatóinak szorzatával - a többrétegű árnyékolás árnyékolási minősége jobb lesz, mint az árnyékolás hatása. egy összefüggő réteg, amelynek vastagsága megegyezik a felső rétegek összegével.

A többrétegű ferromágneses képernyőknek köszönhetően lehetőség nyílik mágnesesen árnyékolt helyiségek kialakítására különféle vizsgálatokhoz. Az ilyen képernyők külső rétegei ebben az esetben ferromágnesekből készülnek, amelyek magas indukciós értéken telítődnek, míg belső rétegeik fémből, permaloidból, metglassból stb. - ferromágnesekből, amelyek alacsonyabb mágneses indukció mellett telítődnek.

Rézpajzs – a váltakozó mágneses mezők árnyékolására

Ha váltakozó mágneses teret kell árnyékolni, akkor nagy elektromos vezetőképességű anyagokat használnak, mint pl. édesem.

Ebben az esetben a változó külső mágneses tér indukciós áramokat indukál a vezetőképes képernyőben, amely lefedi a védett térfogat terét, és ezen indukciós áramok mágneses tereinek iránya a képernyőn ellentétes lesz a külső mágneses térrel. , amelytől a védelem így van elrendezve. Ezért a külső mágneses tér részben kompenzálva lesz.

Ezenkívül minél nagyobb az áramok frekvenciája, annál nagyobb az árnyékolási együttható. Ennek megfelelően alacsonyabb frekvenciákhoz és még inkább állandó mágneses mezőkhöz a ferromágneses képernyők a legalkalmasabbak.

A K szitálási együttható az f váltakozó mágneses tér frekvenciájától, az L szita méretétől, a szita anyagának vezetőképességétől és d vastagságától függően megközelítőleg a következő képlettel határozható meg:

Szupravezető képernyők alkalmazása

Mint tudják, a szupravezető képes teljesen eltolni magától a mágneses teret. Ezt a jelenséget ún Meissner-effektus… Alapján Lenz szabálya, bármilyen változás a mágneses térben a szupravezetőben indukciós áramokat hoz létre, amelyek mágneses mezőikkel kompenzálják a szupravezető mágneses mezőjének változását.

Ha egy közönséges vezetőhöz hasonlítjuk, akkor a szupravezetőben az indukciós áramok nem gyengülnek, és ezért végtelenül (elméletileg) hosszú ideig képesek kifejteni a kiegyenlítő mágneses hatást.

A módszer hátrányainak tekinthetjük a magas költséget, a visszamaradó mágneses tér jelenlétét a képernyőn belül, amely az anyag szupravezető állapotba való átmenete előtt ott volt, valamint a szupravezető hőmérsékletre való érzékenységét. Ebben az esetben a szupravezetők kritikus mágneses indukciója elérheti a több tíz teslát.

Árnyékolási módszer aktív kompenzációval

A külső mágneses tér csökkentése érdekében a külső mágneses térrel azonos nagyságú, de azzal ellentétes irányú további mágneses teret lehet létrehozni, amelytől egy bizonyos területet árnyékolni kell.

Ezt megvalósítással érik el speciális kiegyenlítő tekercsek (Helmholtz tekercsek) — egy pár azonos koaxiálisan elrendezett áramvezető tekercs, amelyeket a tekercs sugarának távolsága választ el egymástól. Az ilyen tekercsek között meglehetősen egyenletes mágneses tér keletkezik.

Egy adott terület teljes térfogatának kompenzációjához legalább hat ilyen tekercs (három pár) szükséges, amelyeket egy adott feladatnak megfelelően kell elhelyezni.

Az ilyen kompenzációs rendszerek tipikus alkalmazásai az elektromos hálózatok által keltett alacsony frekvenciájú zavarok elleni védelem (50 Hz), valamint a föld mágneses mezőjének árnyékolása.

Az ilyen típusú rendszerek általában mágneses térérzékelőkkel együtt működnek. Ellentétben a mágneses árnyékolókkal, amelyek csökkentik a mágneses teret a zajjal együtt az árnyékolás által határolt teljes térfogatban, a kompenzációs tekercseket használó aktív védelem csak azon a helyi területen teszi lehetővé a mágneses zavarok kiküszöbölését, amelyre be van hangolva.

Az antimágneses interferenciarendszer kialakításától függetlenül mindegyiknek rezgésgátló védelemre van szüksége, mivel a képernyő és az érzékelő rezgései hozzájárulnak a további mágneses interferencia generálásához magából a vibráló képernyőről.