Uvažujme běžný tyčový magnet: magnet 1 spočívá na severním povrchu pólem nahoru. Vzdálenost zavěšení y " role="presentation" style="position: relativní;"> Y y " role="presentation" style="position: relativní;"> y " role="presentation" style="position: relativní;">Y nad ním (podepřený ze strany na stranu plastovou trubkou) je druhý, menší tyčový magnet, magnet 2, se severním pólem obráceným dolů. Magnetické síly mezi nimi překročit gravitační sílu a udržet magnet 2 zavěšený. Zvažte nějaký materiál, materiál-X, který se pohybuje směrem k mezeře mezi dvěma magnety počáteční rychlostí. v " role="presentation" style="position: relativní;"> proti v " role="presentation" style="position: relativní;"> v " role="presentation" style="position: relativní;">v ,
Existuje materiál, materiál-X , který zkrátí vzdálenost y " role="presentation" style="position: relativní;"> Y y " role="presentation" style="position: relativní;"> y " role="presentation" style="position: relativní;">Y mezi dvěma magnety a projdou mezerou bez změny rychlosti v " role="presentation" style="position: relativní;"> proti v " role="presentation" style="position: relativní;"> v " role="presentation" style="position: relativní;">v ?
Amatérský fyzik
taková zvláštní otázka
Odpovědi
Jojo
Materiál, který hledáte, může být supravodič. Tyto materiály mají nulový proudový odpor a mohou tak kompenzovat pronikající siločáry v prvních vrstvách materiálu. Tento jev se nazývá Meissnerův jev a je samotnou definicí supravodivého stavu.
Ve vašem případě jsou desky mezi dvěma magnety, to se určitě sníží y " role="presentation" style="position: relativní;"> Y y " role="presentation" style="position: relativní;"> y " role="presentation" style="position: relativní;">Y ,
Pro rychlost:
Zde obvykle vířivé proudy indukované magnetickým polem vedou ke ztrátě výkonu, definované jako:
P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> = π P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> 2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> V P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> 2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> d P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> 2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> E P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> 2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> 6 k ρ D P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> , P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation"> P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">п P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">= P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">π P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">B P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">п P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">d P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">е P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">2 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">6 P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">К P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">ρ P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">D P = π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D , " role="presentation">,
protože však supravodič má nulový odpor a tím de facto
ρ = ∞ " role="prezentace"> ρ = ∞ ρ = ∞ " role="prezentace"> ρ = ∞ " role="prezentace">ρ ρ = ∞ " role="prezentace">= ρ = ∞ " role="prezentace">∞
žádný Kinetická energie by se nemělo ztratit a rychlost tak zůstane nezměněna.
Je tu jen jeden problém:
Supravodič může existovat jen při velmi nízkých teplotách, takže v případě vašeho auta to možná nebude možné... k jeho ochlazení budete potřebovat alespoň chladicí systém s kapalným dusíkem.
Kromě supravodičů nevidím žádný možný materiál, protože pokud je materiál vodič, pak máte vždy ztráty vířivými proudy (čímž se sníží v " role="presentation" style="position: relativní;"> proti v " role="presentation" style="position: relativní;"> v " role="presentation" style="position: relativní;">v) nebo materiál není vodič (pak y " role="presentation" style="position: relativní;"> Y y " role="presentation" style="position: relativní;"> y " role="presentation" style="position: relativní;">Y se nesníží).
Adamdport
Dá se tento jev pozorovat v autě nebo někde při experimentu?
Jojo
Jde ale o to, že když se supravodič dostane do magnetického pole, tak se siločáry vychýlí, což dá práci... takže ve skutečnosti bude vstup do oblasti mezi dvěma magnety stát nějakou energii. Pokud deska poté oblast opustí, energie se přehraje.
Lupercus
Existují materiály s velmi vysokou magnetickou permeabilitou, například tzv. µ-kov. Používají se k výrobě obrazovek, které oslabují magnetické pole Země v dráze elektronového paprsku v citlivých elektrooptických přístrojích.
Vzhledem k tomu, že vaše otázka kombinuje dvě samostatné části, rozdělím ji, abych se podíval na každou zvlášť.
1. Statický případ: Přiblíží se magnetické póly k sobě, když je mezi ně umístěna magnetická stínící deska?
Mu materiály „nezabijí“ magnetické pole mezi vašimi magnetické póly, ale pouze odklonit jeho směr a nasměrovat jeho část do kovové clony. Tím se výrazně změní intenzita pole B " role="presentation" style="position: relativní;"> V B " role="presentation" style="position: relativní;"> B " role="presentation" style="position: relativní;">B na povrchu obrazovky, téměř potlačující její paralelní složky. To vede ke snížení magnetického tlaku p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> p = B p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> 2 p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> 8π p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> μ p = B 2 8 π μ " role="prezentace" style="position: relativní;"> p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">п p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">rovná se p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">B p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">2 p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">8 p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">π p = B 2 8 π μ " role="presentation" style="position: relativní;">μ v těsné blízkosti povrchu obrazovky. Co když toto snížení magnetického pole na obrazovce výrazně změní magnetický tlak v místě magnetů a způsobí jejich pohyb? Obávám se, že zde je potřeba podrobnější výpočet.
2. Pohyb talíře: Je možné, že se otáčky stínící desky nezmění?
Zvažte následující velmi jednoduchý a intuitivní experiment: Vezměte měděnou trubku a držte ji svisle. Vezměte malý magnet a nechte ho spadnout do potrubí. Magnet padá: i) pomalu a ii) rovnoměrnou rychlostí.
Vaše geometrie může být podobná geometrii padající trubky: vezměte v úvahu hromadu magnetů plovoucích na sobě, to znamená se spárovanými póly, NN a SS. Nyní vezměte "vícedílný" štít vyrobený z paralelních plátů, které jsou pevně drženy na místě ve stejné vzdálenosti od sebe (jako 2D hřeben). Tento svět simuluje několik padajících trubek paralelně.
Pokud nyní budete držet sloupec magnetů ve svislém směru a protahovat přes ně lamelu konstantní silou (analogicky jako gravitace), dosáhnete režimu konstantní rychlosti - podobně jako v experimentu s padající trubkou.
To naznačuje, že sloupec magnetů, nebo přesněji jejich magnetické pole, působí na měděné desky viskózního média:
M p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> p l a t e m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> proti m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> ˙ m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> = - γ m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> V m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> V+ F m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> p l l m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation"> m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">m m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">п m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">L m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">T m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">е m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">v m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">˙ m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="prezentace">= m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">- m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">γ m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">B m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">v m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">+ m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">F m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">п m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">U m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">L m p l a t e v ˙ = − γ B v + F p u l l " role="presentation">L
Kde γ B " role="presentation" style="position: relativní;"> γ γ B " role="presentation" style="position: relativní;"> γ B " role="presentation" style="position: relativní;"> V γ B " role="presentation" style="position: relativní;"> γ B " role="presentation" style="position: relativní;">γ γ B " role="presentation" style="position: relativní;">B bude existovat efektivní koeficient tření v důsledku magnetického pole narušeného přítomností desek. Po nějaké době nakonec dosáhnete stavu, kdy třecí síla vyrovná vaši námahu a rychlost zůstane konstantní: v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> v = F v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> p l l v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> γ v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> V v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> proti v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> = v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> F v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> P v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> U v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> L v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> L v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> γ v = F p u l l γ B " role="prezentace" style="position: relativní;"> V ,
Pokud je tato rychlost stejná jako rychlost, kterou jste měli předtím, než jste vtáhli desky do magnetického pole, jde o to, jak ovládáte gravitační sílu. Poznámka: Pokud nedojde k žádnému tahu, pak bude talíř jednoduše zastaven magnetickým brzdným efektem. Takže pokud chcete mít konzistentní rychlost, musíte odpovídajícím způsobem táhnout.
K odstínění magnetického pole se používají dva způsoby:
Metoda bypassu;
Metoda magnetického pole obrazovky.
Podívejme se blíže na každou z těchto metod.
Způsob posunu magnetického pole stíněním.
Metoda bočníku magnetického pole clonou se používá k ochraně před stálým a pomalu se měnícím střídavým magnetickým polem. Clony jsou vyrobeny z feromagnetických materiálů s vysokou relativní magnetickou penetrací (ocel, permalloy). Pokud je stínítko, procházejí čáry magnetické indukce především po jeho stěnách (obrázek 8.15), které mají ve srovnání se vzduchovým prostorem uvnitř stínítka nízký magnetický odpor. Kvalita stínění závisí na magnetické permeabilitě stínění a odporu magnetického obvodu, tzn. Čím silnější je stínítko a čím méně švů a spojů vede přes směr magnetických indukčních čar, tím vyšší bude účinnost stínění.
Metoda posunutí magnetického pole stíněním.
Metoda přemístění magnetického pole stíněním se používá k stínění střídavých vysokofrekvenčních magnetických polí. V tomto případě se používají obrazovky vyrobené z nemagnetických kovů. Stínění je založeno na fenoménu indukce. Zde je užitečný fenomén indukce.
Do dráhy rovnoměrného střídavého magnetického pole položme měděný válec (obrázek 8.16a). Budou v něm buzeny ED proměnné, které naopak vytvoří induktivní proměnné vířivé proudy(Foucaultovy proudy). Magnetické pole těchto proudů (obrázek 8.16b) bude uzavřeno; uvnitř válce bude směřovat k budícímu poli a mimo něj - ve stejném směru jako budící pole. Výsledné pole (obrázek 8.16, c) se ukáže jako oslabené v blízkosti válce a zesílené mimo něj, tzn. pole je posunuto z prostoru obsazeného válcem, což je jeho stínící účinek, který bude tím účinnější, čím nižší bude elektrický odpor válce, tzn. tím větší vířivé proudy jím protékají.
Díky povrchovému efektu („skin effect“) hustota vířivých proudů a intenzita střídavého magnetického pole exponenciálně klesá, jak se člověk dostává hlouběji do kovu.
, (8.5)
Kde 
(8.6)
– indikátor poklesu pole a proudu, který je tzv ekvivalentní hloubka průniku.
Zde je relativní magnetická permeabilita materiálu;
– magnetická permeabilita vakua, rovna 1,25*108 g*cm -1;
– měrný odpor materiálu, Ohm*cm;
- frekvence Hz.
Hodnota ekvivalentní hloubky průniku je vhodná pro charakterizaci stínícího účinku vířivých proudů. Čím menší x0, tím větší magnetické pole vytvářejí, které vytlačuje vnější pole snímacího zdroje z prostoru, který zabírá obrazovka.
Pro nemagnetický materiál ve vzorci (8.6) =1 je stínící účinek určen pouze a . Co když je obrazovka vyrobena z feromagnetického materiálu?
Pokud jsou stejné, bude účinek lepší, protože >1 (50..100) a x 0 budou menší.
Takže x 0 je kritériem pro stínící účinek vířivých proudů. Je zajímavé odhadnout, kolikrát se hustota proudu a síla magnetického pole sníží v hloubce x 0 ve srovnání s tím, co je na povrchu. K tomu dosadíme x = x 0 do vzorce (8.5).
z čehož je vidět, že v hloubce x 0 klesá proudová hustota a síla magnetického pole e krát, tzn. na hodnotu 1/2,72, což je 0,37 hustoty a napětí na povrchu. Vzhledem k tomu, že oslabení pole je pouze 2,72 krát v hloubce x 0 nestačí charakterizovat stínící materiál, pak použijte další dvě hodnoty hloubky průniku x 0,1 a x 0,01, které charakterizují pokles hustoty proudu a napětí pole 10 a 100krát od jejich hodnot na povrchu.
Vyjádřeme hodnoty x 0,1 a x 0,01 hodnotou x 0, k tomu na základě výrazu (8,5) vytvoříme rovnici
A 
,
když jsme se rozhodli, co dostaneme
x 0,1 = x 0 ln10 = 2,3 x 0 ; (8.7)
x 0,01 = x 0 ln100 = 4,6 x 0
Na základě vzorců (8.6) a (8.7) pro různé stínící materiály jsou hodnoty hloubek průniku uvedeny v literatuře. Pro přehlednost uvádíme stejná data ve formě tabulky 8.1.
Tabulka ukazuje, že pro všechny vysoké frekvence, počínaje rozsahem středních vln, je velmi účinná clona vyrobená z jakéhokoli kovu o tloušťce 0,5 až 1,5 mm. Při výběru tloušťky a materiálu obrazovky byste neměli postupovat od elektrické vlastnosti materiál a nechat se vést zohlednění mechanické pevnosti, tuhosti, odolnosti proti korozi, snadného spojování jednotlivých dílů a vytváření přechodových kontaktů s nízkým odporem mezi nimi, snadné pájení, svařování atd.
Z tabulkových údajů to vyplývá pro frekvence větší než 10 MHz poskytuje film mědi a ještě více stříbra o tloušťce menší než 0,1 mm významný stínící účinek. Proto je při frekvencích nad 10 MHz zcela přijatelné používat obrazovky vyrobené z fólie getinax nebo jiného izolačního materiálu s naneseným měděným nebo stříbrným povlakem.
Ocel lze použít jako zástěny, ale na to je potřeba pamatovat kvůli rozměrům odpor a jev hystereze, ocelové stínění může způsobit značné ztráty do stínících obvodů.
Filtrace
Filtrace je hlavním prostředkem pro tlumení konstruktivního rušení vznikajícího v napájecích a spínacích obvodech stejnosměrného a střídavého proudu ES. Filtry pro potlačení šumu určené k tomuto účelu umožňují snížit vedený šum jak z vnějších, tak z vnitřních zdrojů. Účinnost filtrace je určena útlumem zavedeným filtrem:
dB,
Na filtr jsou kladeny následující základní požadavky:
Zajištění stanovené účinnosti S v požadovaném frekvenčním rozsahu (s přihlédnutím k vnitřnímu odporu a zatížení elektrického obvodu);
Omezení přípustného poklesu stejnosměrného nebo střídavého napětí na filtru při maximálním zatěžovacím proudu;
Zajištění přijatelných nelineárních zkreslení napájecího napětí, které určují požadavky na linearitu filtru;
Konstrukční požadavky - účinnost stínění, minimální celkové rozměry a hmotnost, zajištění běžných tepelných podmínek, odolnost proti mechanickým a klimatickým vlivům, vyrobitelnost provedení atd.;
Filtrační prvky musí být vybrány s ohledem na jmenovité proudy a napětí elektrického obvodu, jakož i na napěťové a proudové rázy v nich způsobené, způsobené nestabilitou elektrického režimu a přechodovými procesy.
Kondenzátory. Používají se jako nezávislé prvky pro potlačení šumu a jako paralelní filtrační jednotky. Strukturálně se kondenzátory pro potlačení hluku dělí na:
Dvoupólový typ K50-6, K52-1B, ETO, K53-1A;
Typ podpěry KO, KO-E, KDO;
Průchozí nekoaxiální typ K73-21;
Průchozí koaxiální typ KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;
Kondenzátorové jednotky;
Hlavní charakteristikou kondenzátoru pro potlačení šumu je závislost jeho impedance na frekvenci. Pro snížení rušení ve frekvenčním rozsahu přibližně do 10 MHz lze použít dvoupólové kondenzátory s ohledem na krátkou délku jejich přívodů. Referenční kondenzátory pro potlačení šumu se používají do frekvencí 30-50 MHz. Symetrické propustné kondenzátory se používají ve dvouvodičovém zapojení až do frekvencí řádově 100 MHz. Propustné kondenzátory pracují v širokém frekvenčním rozsahu až do přibližně 1000 MHz.
Indukční prvky. Používají se jako nezávislé prvky pro potlačení šumu a jako sekvenční spoje filtrů pro potlačení šumu. Strukturálně jsou nejběžnější typy tlumivek:
Zapnutí feromagnetického jádra;
Bez odbočení.
Hlavní charakteristikou odrušovací tlumivky je závislost její impedance na frekvenci. Na nízké frekvence Doporučuje se použít magnetodielektrická jádra značek PP90 a PP250, vyrobená na bázi m-permalloy. Pro potlačení rušení v obvodech zařízení s proudy do 3A se doporučuje použít vf tlumivky typu DM a pro vyšší jmenovité proudy - tlumivky řady D200.
Filtry. Keramické průchozí filtry typu B7, B14, B23 jsou určeny k potlačení rušení v obvodech stejnosměrných, pulzujících a střídavých proudů ve frekvenčním rozsahu od 10 MHz do 10 GHz. Konstrukce takových filtrů je znázorněna na obrázku 8.17
Útlum zavedený filtry B7, B14, B23 ve frekvenčním rozsahu 10..100 MHz se zvyšuje z přibližně 20..30 na 50..60 dB a ve frekvenčním rozsahu nad 100 MHz přesahuje 50 dB.
Keramické průchozí filtry typu B23B jsou postaveny na bázi keramických diskových kondenzátorů a bezotáčkových feromagnetických tlumivek (obr. 8.18).
Bezotáčkové tlumivky jsou trubkové feromagnetické jádro vyrobené z feritu VCh-2 třídy 50, namontované na průchozí svorce. Indukčnost induktoru je 0,08…0,13 μH. Pouzdro filtru je vyrobeno z keramického materiálu UV-61, který má vysokou mechanickou pevnost. Pouzdro je pokoveno vrstvou stříbra pro zajištění nízkého přechodového odporu mezi vnější výstelkou kondenzátoru a zemnicí závitovou průchodkou, která slouží k zajištění filtru. Kondenzátor je připájen podél vnějšího obvodu k pouzdru filtru a podél vnitřního obvodu k průchozí svorce. Utěsnění filtru je zajištěno vyplněním konců pouzdra směsí.
Pro filtry B23B:
jmenovité kapacity filtrů – od 0,01 do 6,8 µF,
jmenovité napětí 50 a 250V,
jmenovitý proud do 20A,
Celkové rozměry filtru:
L=25mm, D=12mm
Útlum zavedený filtry B23B ve frekvenčním rozsahu od 10 kHz do 10 MHz se zvyšuje z přibližně 30..50 na 60..70 dB a ve frekvenčním rozsahu nad 10 MHz přesahuje 70 dB.
Pro palubní ES je slibné použití speciálních vodičů pro potlačení hluku s ferofilery s vysokou magnetickou permeabilitou a vysokými specifickými ztrátami. Takže u vodičů značky OOP se vkládací útlum ve frekvenčním rozsahu 1...1000 MHz zvyšuje z 6 na 128 dB/m.
Známá je konstrukce vícepólových konektorů, u kterých je na každém kontaktu instalován jeden odrušovací filtr ve tvaru U.
Celkové rozměry vestavěného filtru:
délka 9,5mm,
průměr 3,2 mm.
Útlum zavedený filtrem v 50ohmovém obvodu je 20 dB při frekvenci 10 MHz a až 80 dB při frekvenci 100 MHz.
Filtrování napájecích obvodů digitálních elektronických zařízení.
Pulzní šum v napájecích sběrnicích, ke kterému dochází při přepínání digitálních integrovaných obvodů (DIC), stejně jako pronikání zvenčí, může vést k poruchám činnosti zařízení pro digitální zpracování informací.
Pro snížení hladiny hluku v napájecích sběrnicích se používají metody návrhu obvodů:
Snížení indukčnosti „silových“ sběrnic s přihlédnutím ke vzájemné magnetické vazbě dopředných a zpětných vodičů;
Snížení délek úseků „silových“ sběrnic, které jsou společné pro proudy pro různé digitální informační systémy;
Zpomalení okrajů pulzních proudů v „výkonových“ sběrnicích pomocí kondenzátorů potlačujících šum;
Racionální topologie silových obvodů na desce plošných spojů.
Zvětšení velikosti průřez vodičů vede ke snížení vlastní indukčnosti sběrnic a také snižuje jejich aktivní odpor. Poslední jmenovaný je zvláště důležitý v případě zemní sběrnice, která je zpětným vodičem pro signální obvody. Proto je ve vícevrstvých deskách plošných spojů žádoucí vytvořit „silové“ sběrnice ve formě vodivých rovin umístěných v sousedních vrstvách (obrázek 8.19).
Nadzemní napájecí sběrnice používané v sestavách tištěných obvodů na digitálních integrovaných obvodech mají větší příčné rozměry ve srovnání s přípojnicemi vyrobenými ve formě tištěných vodičů, a proto mají nižší indukčnost a odpor. Další výhody namontovaných napájecích sběrnic jsou:
Zjednodušené směrování signálových obvodů;
Zvýšení tuhosti PP vytvořením dalších žeber, které fungují jako omezovače, které chrání IC s namontovaným ERE před mechanickým poškozením během instalace a konfigurace produktu (obrázek 8.20).
Vysoce vyrobitelné jsou „výkonové“ tyče, vyrobené tiskem a namontované vertikálně na PCB (obrázek 6.12c).
Jsou známá provedení namontovaných přípojnic instalovaných pod tělesem IC, které jsou umístěny na desce v řadách (obrázek 8.22).
Uvažované konstrukce „napájecích“ sběrnic také poskytují velkou lineární kapacitu, která vede ke snížení vlnové impedance „napájecího“ vedení a následně ke snížení úrovně impulsního šumu.
Distribuce napájení IC do PCB by neměla být prováděna sériově (obrázek 8.23a), ale paralelně (obrázek 8.23b)
Je nutné použít silový rozvod ve formě uzavřených okruhů (obr. 8.23c). Tato konstrukce se svými elektrickými parametry blíží pevným výkonovým rovinám. Pro ochranu před vlivem vnějšího magnetického pole přenášejícího rušení by měla být podél obvodu PP zajištěna vnější uzavřená smyčka.
Základy
Zemnící systém je elektrický obvod, který má vlastnost udržovat minimální potenciál, což je referenční úroveň v konkrétním produktu. Zemnící systém v napájecím zdroji musí poskytovat signál a obvody zpětného napájení, chránit osoby a zařízení před poruchami v obvodech napájecího zdroje a odstraňovat statický náboj.
Pro uzemňovací systémy platí následující základní požadavky:
1) minimalizace celkové impedance zemní sběrnice;
2) nepřítomnost uzavřených zemnících smyček citlivých na magnetická pole.
ES vyžaduje alespoň tři samostatné uzemňovací obvody:
Pro signální obvody s nízkými proudy a napětími;
Pro silové obvody s vysoká úroveň spotřeba energie (zdroje, koncové stupně ES atd.)
Pro obvody karoserie (šasi, panely, obrazovky a metalizace).
Elektrické obvody v ES jsou uzemněny následujícími způsoby: v jednom bodě a v několika bodech nejblíže referenčnímu bodu uzemnění (obrázek 8.24)
Podle toho lze uzemňovací systémy nazývat jednobodové a vícebodové.
Nejvyšší úroveň rušení se vyskytuje v jednobodovém uzemňovacím systému se společnou sériově zapojenou zemnicí sběrnicí (obrázek 8.24 a).
Čím dále je zemnící bod, tím vyšší je jeho potenciál. Nemělo by se používat pro obvody s velkým rozptylem spotřeby energie, protože vysokovýkonné FU vytvářejí velké zpětné zemní proudy, které mohou ovlivnit FU s malým signálem. V případě potřeby by měl být nejkritičtější FU připojen co nejblíže k referenčnímu zemnícímu bodu.
Pro vysokofrekvenční obvody (f≥10 MHz) by měl být použit vícebodový zemnící systém (obrázek 8.24 c), který spojuje RES FU v bodech nejblíže referenčnímu zemnícímu bodu.
Pro citlivé obvody se používá obvod s plovoucí zemí (obrázek 8.25). Tento systém uzemnění vyžaduje úplnou izolaci obvodu od šasi (vysoký odpor a nízká kapacita), jinak je neúčinný. Obvody mohou být napájeny solárními články nebo bateriemi a signály musí do obvodu vstupovat a vystupovat přes transformátory nebo optočleny.
Příklad implementace uvažovaných principů uzemnění pro devítistopou digitální páskovou jednotku je znázorněn na obrázku 8.26.
Existují následující pozemní sběrnice: tři signálové, jedna výkonová a jedna tělesová. Analogové FU, které jsou nejvíce náchylné k rušení (zesilovače s devíti smysly), jsou uzemněny pomocí dvou oddělených zemních sběrnic. Na třetí signálovou sběrnici, zem, je připojeno devět zapisovacích zesilovačů, které pracují na vyšších úrovních signálu než čtecí zesilovače, stejně jako řídicí IC a obvody rozhraní s datovými produkty. Tři stejnosměrné motory a jejich řídicí obvody, relé a solenoidy jsou připojeny k zemi napájecí sběrnice. Nejcitlivější řídicí obvod motoru hnacího hřídele je připojen nejblíže k referenčnímu bodu země. Zemnící sběrnice podvozku se používá k propojení podvozku a skříně. Signální, napájecí a zemnicí sběrnice šasi jsou spolu propojeny v jednom bodě sekundárního napájecího zdroje. Nutno podotknout, že při projektování OZE je vhodné vypracovat konstrukční schémata zapojení.
Odstínění magnetických polí lze provést dvěma způsoby:
Stínění pomocí feromagnetických materiálů.
Stínění pomocí vířivých proudů.
První metoda se obvykle používá při stínění konstantních MF a nízkofrekvenčních polí. Druhý způsob poskytuje významnou účinnost při stínění vysokofrekvenčních MP. V důsledku povrchového efektu hustota vířivých proudů a intenzita střídavého magnetického pole exponenciálně klesá, jak se člověk dostane hlouběji do kovu:
Míra snížení pole a proudu, která se nazývá ekvivalentní hloubka průniku.
Čím menší je hloubka průniku, tím větší proud protéká povrchovými vrstvami stínítka, tím větší je jím vytvářený reverzní MF, který vytěsňuje vnější pole zdroje rušení z prostoru, který stínítko zabírá. Pokud je stínění vyrobeno z nemagnetického materiálu, bude stínící účinek záviset pouze na vodivosti materiálu a frekvenci stínícího pole. Je-li stínění vyrobeno z feromagnetického materiálu, pak, za jinak stejných okolností, v něm bude vnějším polem indukováno velké e. d.s. kvůli větší koncentraci siločar magnetického pole. Při stejné měrné vodivosti materiálu dojde ke zvýšení vířivých proudů, což povede k menší hloubce průniku a lepšímu stínícímu efektu.
Při výběru tloušťky a materiálu síta by se nemělo vycházet z elektrických vlastností materiálu, ale řídit se úvahami o mechanické pevnosti, hmotnosti, tuhosti, odolnosti proti korozi, snadném spojování jednotlivých dílů a vytváření přechodových kontaktů mezi nimi. s nízkým odporem, snadným pájením, svařováním atd.
Z údajů v tabulce je zřejmé, že pro frekvence nad 10 MHz poskytují výrazný stínící efekt měděné a zejména stříbrné fólie o tloušťce cca 0,1 mm. Proto je při frekvencích nad 10 MHz zcela přijatelné používat obrazovky vyrobené z fóliového getinaxu nebo sklolaminátu. Při vysokých frekvencích ocel poskytuje větší stínící účinek než nemagnetické kovy. Je však třeba zvážit, že taková stínění mohou do stíněných obvodů vnášet značné ztráty v důsledku vysokého měrného odporu a jevu hystereze. Proto jsou tato stínění použitelná pouze v případech, kdy lze vložné ztráty ignorovat. Také pro větší účinnost stínění musí mít stínítko menší magnetický odpor než vzduch, pak mají magnetické siločáry tendenci procházet podél stěn stínění a méně pronikat do prostoru mimo stínění. Taková clona je stejně vhodná pro ochranu před vlivem magnetického pole a pro ochranu vnějšího prostoru před vlivem magnetického pole vytvářeného zdrojem uvnitř clony.
Existuje mnoho druhů oceli a permalloy s různými hodnotami magnetické permeability, takže hloubka průniku se musí vypočítat pro každý materiál. Výpočet se provádí pomocí přibližné rovnice:
1) Ochrana před vnějším magnetickým polem
Magnetické siločáry vnějšího magnetického pole (indukční čáry magnetického pole interference) budou procházet převážně tloušťkou stěn stínění, která má nízký magnetický odpor ve srovnání s odporem prostoru uvnitř stínění. V důsledku toho vnější magnetické pole rušení neovlivní provozní režim elektrického obvodu.
2) Stínění vlastního magnetického pole
Takové stínění se používá, pokud je úkolem chránit vnější elektrické obvody před účinky magnetického pole vytvářeného proudem cívky. Indukčnost L, tedy když je potřeba prakticky lokalizovat rušení vznikající indukčností L, pak se tento problém řeší pomocí magnetické clony, jak je schematicky znázorněno na obrázku. Zde budou téměř všechny siločáry indukční cívky uzavřeny skrz tloušťku stěn obrazovky, aniž by je překročily, protože magnetický odpor obrazovky je mnohem menší než odpor okolního prostoru.
3) Duální obrazovka
U dvojité magnetické clony si lze představit, že část magnetických siločar, které přesahují tloušťku stěn jedné clony, bude uzavřena skrz tloušťku stěn druhé clony. Stejně tak si lze představit působení dvojitého magnetického stínění při lokalizaci magnetické interference vytvořené prvkem elektrického obvodu umístěného uvnitř prvního (vnitřního) stínění: převážná část siločar magnetického pole (magnetické rozptylové čáry) se uzavře. přes stěny vnější clony. Samozřejmě, že u dvojitých obrazovek musí být tloušťky stěn a vzdálenost mezi nimi zvoleny racionálně.
Celkový koeficient stínění dosahuje největší velikosti v případech, kdy tloušťka stěn a mezera mezi clonami roste úměrně vzdálenosti od středu clony a hodnota mezery je geometrickým průměrem tloušťky stěn sousední obrazovky. V tomto případě je koeficient stínění:
L = 20 lg (H/Ne)
Výroba dvojitých sít podle tohoto doporučení je z technologických důvodů prakticky obtížná. Mnohem výhodnější je zvolit vzdálenost mezi plášti přilehlou ke vzduchové mezeře sít, která je větší než tloušťka prvního síta, přibližně stejná jako vzdálenost mezi svazkem prvního síta a okrajem stíněného obvodu. prvek (například indukční cívka). Volba jedné nebo druhé tloušťky stěn magnetického stínění nemůže být jednoznačná. Stanoví se racionální tloušťka stěny. materiál stínění, frekvence rušení a specifikovaný koeficient stínění. Je užitečné zvážit následující.
1. Se zvyšující se frekvencí rušení (frekvence střídavého magnetického pole rušení) se magnetická permeabilita materiálů snižuje a způsobuje snížení stínících vlastností těchto materiálů, protože se snižující se magnetickou permeabilitou klesá odpor vůči magnetickému toku. poskytované obrazovkou se zvyšuje. Pokles magnetické permeability s rostoucí frekvencí je zpravidla nejintenzivnější u těch magnetických materiálů, které mají nejvyšší počáteční magnetickou permeabilitu. Například elektrotechnický plech s nízkou počáteční magnetickou permeabilitou mění s rostoucí frekvencí hodnotu jx málo a permalloy, která má velké počáteční hodnoty magnetická permeabilita, velmi citlivá na zvýšení frekvence magnetického pole; jeho magnetická permeabilita prudce klesá s frekvencí.
2. U magnetických materiálů vystavených vysokofrekvenčnímu rušení magnetického pole se znatelně projevuje povrchový efekt, tj. posunutí magnetického toku na povrch stěn stínítka, což způsobuje zvýšení magnetického odporu stínění. Za takových podmínek se zdá být téměř zbytečné zvětšovat tloušťku stěn obrazovky nad ty, které zabírá magnetický tok při dané frekvenci. Tento závěr je nesprávný, protože zvýšení tloušťky stěny vede ke snížení magnetického odporu obrazovky i za přítomnosti povrchového efektu. V tomto případě je třeba současně vzít v úvahu změnu magnetické permeability. Vzhledem k tomu, že jev povrchového efektu v magnetických materiálech obvykle začíná ovlivňovat sám sebe výrazněji než pokles magnetické permeability v nízkofrekvenční oblasti, bude vliv obou faktorů na volbu tloušťky stěny stínítka v různých frekvenčních rozsazích různý. magnetické rušení. Pokles stínících vlastností s rostoucí frekvencí rušení je zpravidla výraznější u stínění vyrobených z materiálů s vysokou počáteční magnetickou permeabilitou. Výše uvedené vlastnosti magnetických materiálů poskytují základ pro doporučení ohledně výběru materiálů a tloušťky stěn magnetických obrazovek. Tato doporučení lze shrnout následovně:
A) stínění z běžné elektrotechnické (transformátorové) oceli, které mají nízkou počáteční magnetickou permeabilitu, lze v případě potřeby použít pro zajištění nízkých koeficientů stínění (Ke 10); takové stínění poskytují téměř konstantní koeficient stínění v poměrně širokém frekvenčním pásmu, až několik desítek kilohertzů; tloušťka takových stínění závisí na frekvenci rušení a čím nižší je frekvence, tím větší je požadovaná tloušťka stínění; například při frekvenci magnetického interferenčního pole 50-100 Hz by tloušťka stěn stínění měla být přibližně 2 mm; pokud je požadováno zvýšení součinitele stínění nebo větší tloušťka síta, je vhodné použít několik stínících vrstev (dvojitá nebo trojitá) menší tloušťky;
b) Je vhodné použít stínění z magnetických materiálů s vysokou počáteční permeabilitou (například permalloy), pokud je potřeba zajistit velký koeficient stínění (Ke > 10) v relativně úzkém frekvenčním pásmu a není vhodné volit tloušťka každého pláště magnetické obrazovky více než 0,3-0,4 mm; stínící účinek takových obrazovek začíná znatelně klesat při frekvencích nad několik set nebo tisíc hertzů, v závislosti na počáteční propustnosti těchto materiálů.
Vše, co bylo řečeno výše o magnetických štítech, platí pro slabá magnetická interferenční pole. Pokud je stínění umístěno v blízkosti silných zdrojů rušení a vznikají v něm magnetické toky s vysokou magnetickou indukcí, pak je, jak známo, nutno počítat se změnou magnetické dynamické permeability v závislosti na indukci; Dále je nutné počítat se ztrátami v tloušťce síta. V praxi se s tak silnými zdroji magnetických rušivých polí, u kterých by bylo nutné počítat s jejich působením na obrazovky, s výjimkou některých speciálních případů, které neumožňují radioamatérskou praxi a běžné provozní podmínky pro širokou veřejnost, nesetkáme. použitá rádiová zařízení.
Test
1. Při použití magnetického stínění musí obrazovka:
1) Mají menší magnetický odpor než vzduch
2) mají magnetický odpor rovný vzduchu
3) mají větší magnetický odpor než vzduch
2. Při stínění magnetického pole Uzemnění stínění:
1) Neovlivňuje účinnost stínění
2) Zvyšuje účinnost magnetického stínění
3) Snižuje účinnost magnetického stínění
3. Při nízkých frekvencích (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Tloušťka stínítka, b) Magnetická permeabilita materiálu, c) Vzdálenost mezi stínítkem a ostatními magnetickými obvody.
1) Pouze a a b jsou správné
2) Pouze b a c jsou pravdivé
3) Pouze a a c jsou pravdivé
4) Všechny možnosti jsou správné
4. Magnetické stínění na nízkých frekvencích využívá:
1) Měď
2) Hliník
3) Permalloy.
5. Magnetické stínění při vysokých frekvencích používá:
1) Železo
2) Permalloy
3) Měď
6. Při vysokých frekvencích (>100 kHz) nezávisí účinnost magnetického stínění na:
1) Tloušťka obrazovky
2) Magnetická permeabilita materiálu
3) Vzdálenosti mezi obrazovkou a ostatními magnetickými obvody.
Použitá literatura:
2. Semenenko, V. A. Informační bezpečnost / V. A. Semenenko - Moskva, 2008.
3. Yarochkin, V. I. Informační bezpečnost / V. I. Yarochkin - Moskva, 2000.
4. Demirchan, K. S. Teoretický základ elektrotechnika Svazek III / K. S. Demirchan S.-P, 2003.
