CC BY
61
Л.А. Ковригин, Н.А. Ситчихин
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКРАНИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПЛЕТЕНОК В СТАЦИОНАРНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Рассмотрены экранирующие свойства плетенок из медной проволоки, покрытой серебром, и облегченных плетенок из мишурных водорастворимых нитей, и медной круглой проволоки покрытой серебром, смоделировано проникновение электрического поля внутрь плетенки, вычислен коэффициент экранирования.
Проблема помехозащищенности электротехнических и радиоэлектронных устройств требует самого пристального внимания, так как неверный выбор схемы подключения, неправильный метод разводки кабелей, ошибка проектирования системы заземления и экранирования могут вызвать полный отказ пли сбои в работе системы, нарушить ее безопасность. Применение относительно несложных и недорогих методов защиты от помех поможет решить эту проблему.
Экранирование - надежное конструктивное средство, позволяющее ослабить любые излучения. Экранирование может быть выполнено с применением металлических экранов, с помощью напыления проводящего материала на внутреннюю поверхность корпусов, путем экранирования проводов.
В электроприборах защиту кабелей и проводов от взаимного влияния, от влияния внешних полей и защиту элементов схемы от влияния помех, исходящих от кабеля, производят с помощью экранирования металлическими экранами.
Металлический экран уменьшает энергию электромагнитных волн при помощи либо поглощения этой энергии проводящей средой, либо при помощи отражения энергии в месте границы двух сред. Материал экрана должен обеспечивать максимальную защиту и ослабление электромагнитного поля помех, тип материала выбирается в зависимости от того, является ли поле помех магнитным или электрическим. Магнитные
материалы защищают от электромагнитной энергии, а проводники (например, медь и алюминий) имеют хорошую отражающую способность и защищают от электрических полей помех [1-2].
Для экранирования проводов в электроприборах применяется плетенка ПМЛ (рис.1), соответствующая ТУ 4833-002-08558606-95.
Рис. 1. Внешний вид плетенки ПМЛ
Эффективность экранирования учитывают коэффициентом экранирования Э, представляющим собой отношение напряженностей электромагнитного поля в какой-либо точке экранированного пространства при наличии экрана (Е э и Нэ) к напряженности поля в этой же точке без экрана (Е и Н) [2]:
^ ЕЭ ^ Нэ Э = -2- или Э = ——.
Е Н
Коэффициент экранирования Э может находиться в пределах от 0 (полное экранирование) до 1 (отсутствие действия экрана) [3].
Наиболее часто применяемые плетенки марки ПМЛОС (плетенка из медной проволоки, покрытой серебром) сейчас заменяются плетенками ПСКС (плетенка спиральная из мишурных нитей на основе водорастворимых нитей и медной круглой проволоки, покрытой серебром), которые имеют меньший вес.
Внешний вид плетенок под микроскопом показан на рис. 2. Плетенка марки ПМЛОС имеет следующие характеристики: количество пасм - 24; количество проволок в пасме - 7; диаметр одной проволоки - 0,12 мм. У плетенки марки ПСКС: количество пасм - 22; количество проволок в пасме - 5; диаметр одной проволоки - 0,06 мм.
Моделирование электрического поля, проникающего в проводник, защищенный плетенкой, произведено в многоцелевом конечноэлементном пакете Атуа версии 12.0. Построение модели осуществ-
лено в системе моделирования «Компас» версии 11 и импортировано в Апвув. На рис. 3 показаны расположение плетенки ПМЛОС на проводе диаметром 8 мм и внешний источник. Потенциал экрана равен нулю, на влияющий провод подано постоянное напряжение 250 В.
а б
Рис. 2. Внешний вид плетенок под микроскопом: а - плетенка ПМЛОС;
б - плетенка ПСКС
п о ОООо
ООО о о °
Рис. 3. Схема расположения проводов: 1 - токопроводящая жила, скрученная из медных посеребрённых проволок; 2 - изоляция из фторопластовой пленки; 3 - плетенка из медных лужённых оловом проволок; 4,5- токопроводящая жила и изоляция из фторопластовой пленки влияющего провода
На рис. 4 показано распределение потенциала плетенки ПМЛОС; на рис. 5 - плетенки ПСКС. На рис. 4 видно, что при использовании плетенки ПМЛОС наблюдается слабое проникновение электрического поля в экран. Коэффициент экранирования
На рис. 6 видно, что при использовании плетенки ПСКС наблюдается проникновение электрического поля в экран большее, чем у плетенки ПМЛОС. Коэффициент экранирования
б 30 60 90 120 150 180 210 250 В
Рис. 5. Распределение напряжения электрического поля для плетенки ПМЛОС
Рис. 6. Распределение напряжения электрического поля для плетенки ПСКС
Вывод
Экранирующие свойства плетенки ПМЛОС 6х 10 больше в 2 раза, чем у плетенки ПСКС 6х 10. Коэффициент экранирования плетенки ПМЛОС 6Х10 КЭКр= 0,12, плетенки ПСКС 6х 10 Кэкр= 0,24. Необходимо увеличить плотность плетения плетенки ПСКС 6Х10.
Библиографический список
1. Экранирование проводов и кабелей (ПМЛ - провод). - иКЪ: http://www.rt-kabel.ru/ э1а1/екгап1гоуаше_ргоуоёоу_1_каЬе1еу/.
2. Шапиро Д.Н. Электромагнитное экранирование. - Долгопрудный: Интеллект, 2010.- 120 с.
3. Белоруссов Н.И. Электрические кабели и провода (теоретические основы кабелей и проводов, их расчет и конструкции). - М.: Энергия, 1971 . - 512 с.
Получено 05.09.2012
