Abstract

Abstract

Рассмотрены экранирующие свойства плетенок из медной проволоки, покрытой серебром, и облегченных плетенок из мишурных водорастворимых нитей и медной круглой проволоки, покрытой серебром, Смоделировано проникновение переменного электромагнитного поля внутрь плетенки, вычислен коэффициент экранирования. Получена зависимость коэффициента экранирования от плотности плетения в диапазоне частот 10 кГц–1 ГГц. С увеличением плотности плетения и частоты коэффициент экранирования увеличивается, так как начинает действовать скин-эффект. Наилучшими экранирующими свойствами обладает плетенка с посеребренными проволоками.

Full Text

В авиационной и космической отрасли предъявляют жесткие требования к снижению массы элементов и устройств бортовых систем подвижных объектов. Одним из элементов бортовых систем является плетенка, служащая экраном от воздействия электромагнитных полей [1–3]. 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. Плетенка марки ПМЛОС имеет следующие характеристики: количество пасм – 24; количество проволок в пасме – 7; диаметр одной проволоки – 0,12 мм. Плетенка марки ПСКС: количество пасм – 22; количество проволок в пасме – 5; диаметр одной проволоки – 0,06 мм. Моделирование электромагнитного поля, проникающего в проводник, защищенный плетенкой, произведено в многоцелевом конечно-элементном пакете MAXWELL. Принятые допущения в математической модели: - в диэлектрике нет объемных зарядов; - электромагнитное поле рассчитывалось в плоскости, перпендикулярной оси провода; - диэлектрическая проницаемость среды и изоляции провода постоянная; - магнитная проницаемость материала оплетки равна 1; - проводимость материала оплетки не зависит от напряженности электромагнитного поля; - диаметр влияющего провода равен 1 мм. Векторный магнитный потенциал A находился из уравнения где – циклическая частота, – магнитная проницаемость, – магнитная постоянная, – удельная проводимость, J – плотность тока. Граничные условия: 1) на влияющем проводе устанавливалось значение тока, равное 10 А; 2) вдали от провода векторный магнитный потенциал равен нулю. На рис. 1 представлено распределение напряженности магнитного поля для плетенки ПМЛОС при частоте 10 кГц. Рис. 1. Распределение напряженности магнитного поля для плетенки ПМЛОС при частоте 10 кГц: 1 – влияющий провод; 2 – защищенный провод; 3 – плетенка из медных лужёных оловом проволок На рис. 2 представлено распределение напряженности магнитного поля для плетенки ПСКС при частоте 10 кГц. Напряженность магнитного поля на экранированном проводе плетенкой ПСКС составляет 1215 А/м, с плетенкой ПМЛОС – 764, т.е. плетенка ПМЛС в 1,6 раза лучше экранирует, чем ПСКС. Рис. 2. Распределение напряженности магнитного поля для плетенки ПСКС при частоте 10 кГц На рис. 3 и 4 представлено распределение напряженности электрического поля для плетенки ПМЛОС и ПСКС при частоте 10 кГц. Рис. 3. Распределение напряженности электрического поля для плетенки ПМЛОС при частоте 10 кГц При сравнении рис. 1, 2 с рис. 3, 4 видно, что электрическое поле в отличие от магнитного не проникает через плетенку. Рис. 4. Распределение напряженности электрического поля для плетенки ПСКС при частоте 10 кГц Эффективность экранирования характеризуется коэффициентом экранирования, представляющим собой отношение напряженностей электромагнитного поля в какой-либо точке экранированного пространства при наличии экрана (Еэ и Нэ) к напряженности поля в этой же точке без экрана (Е и Н): или . Многочисленные вычисления при различных частотах и плотности плетения позволили построить зависимость, представленную на рис. 5. Рис. 5. Зависимость коэффициента экранирования Kн от плотности плетения П (%) при различных частотах С увеличением плотности плетения и частоты коэффициент экранирования увеличивается. На рис. 6 представлена зависимость напряженности магнитного поля от расстояния при различных частотах для плетенки ПМЛОС. Рис. 6. Зависимость напряженности магнитного поля от расстояния при различных частотах для плетенки ПМЛОС На рис. 6 видно, что с увеличением частоты коэффициент экранирования увеличивается, так как начинает действовать скин-эффект. Рис. 7. Зависимость напряженности магнитного поля от расстояния при различных частотах для плетенки из различных материалов На рис. 7 представлена зависимость напряженности магнитного поля от расстояния при различных частотах для плетенки из различных материалов. На рисунке видно, что наилучшими экранирующими свойствами обладает плетенка с посеребренными проволоками.