проницаемости материалов, из которых изготовлены экраны, а также от тол-Щ1:ны их стенок. Поэтому очевидным способом достижения высокой эффективности экранирования является использование для изготовления экранов металлов, имеющих высокую удельную проводимость (табл. 4.41) или характеризующихся значительной магнитной проницаемостью (табл. 4.42). Реже идут по пути увеличения толщины стсики экрана.

Таблица 4.41. Характеристики неферромагнитиых конструкционных

материалов (рм= 1)

Материал

Удельная проводимость

Удельная плотность f-,. кг/мЗ

Серебро Медь

отожсниая холоднокатаная Золото Алюминий Титан Бериллий Магний

Алюмипиевыс сплавы

Цинк

Л атунь

Олово

CBiHfeu

Сталь нержавеющая

5.7 5,53 4.0 3.47 2.38 2.32 2.16 1.2 ...2.0

1,71

1.48

0,85

0.46

0,11

10 500

8 890

19 000 2 700 4 500 1 850 1 740 2000

7 140

8 700

7 300

11 800

8 020

Т у блиц а 4.42. Характеристики ферромагнитных конструкционных

материалов

в бо.1ьшинстве реальн[.1х ситуации защитные свойства экранов опре.теляют-ся не толщитюй пх стенок, электрической ироводимостью пли viarHHTHoH npoini-цасостью материалов, из которых они изготовлены, а tcmfi нарушениями непрерывности экранов (электрическими нсолиородностями в ви.те отверстий, шелеп, стьпчов и т. п.). которые довольно часто встречаются на практике и на снижение влияния которых на защитные свойства экранов направлены усилия при их конструкторской разработке.

Защита кабельных линий связи or воздействия токов молнии. Для защиты кабельных линий связи РЭС от воздействия на них токов молнии используют

оболочки-экраны, которые изготовляются как из неферромагнитных, так и ферромагнитных материалов. При этом высокой эффективности экранирования можно добиться путем применения сплошных, без разрывов и щелей, оболочек-экранов, если не по всей длине прокладки трассы кабеля, то хотя бы на участках наиболее вероятного его поражения молнией.

Защитные свойства сплошных неферромагнитных оболочек-экранов. Протекание импульсного тока молн1ш по защитной оболочке кабеля и проникновение его в толщу экрана сопровождаются поглощением матсриа.том экрана высокочастотЕ1ых составляющих спектра импульса тока. Это Dлceт за собой уменьшение амплитуды тока молнии и вызывает увеличение длительности фронта и длительиости импульса этого тока, что положительно сказывается на процесс защиты. Па рис. 4.18 приведена зависимость коэффициента ослабления амплитуды импульсов тока молнии Si Sj при их протекании по сплошной защитной оболочке кабеля. изготовленной из цеферромагнитного ма-

Рис. 4.18. Изменение коэффициента ослабления амплитуды импульса тока молнии сплошными неферромаг11итными оболочками-экранами в зависимости от их конструктивных характеристик и временных параметров тока

тернала. от обобщенного параметра т.,/Тдиф (где Тн - длительность импульса то-ка МОЛНИ1!; Тдаф=роама с,). Представленная зависимость справедлива для оболочек-экранов, длина которых мала по сравнению с эквивалентом длины полны импульса тока, протекающего по оболочке.

С достаточной для инженерных расчетов точностью защитные свойства обо-лочек-экраиоп нз ноферромагпитных материа.тов можно оцепить по аналитическим зависимостям, приведенным в табл. 4.43.

Защитные с в (j й с т в а сплошных ферромагнитных оболочек-экранов. Трубчатые ферромагнитные экраны эффективны при высокочастотном экранировании. Однако при их насыщении они теряют свои преимущества, связашше с высокой магптгпюй проницаемостью ферромагнетиков, поскольку их проводимость значительно мецьше, чем у иеферромагнитных материалов. Поэтому критерием пренмущественного выбора для изготовления экранов из ферромагнитных материалов по сравнению с неферромагнитнымп является условие отсутствия полного насыщения ферромагнетика по толщине при протекании по оболочке-экрану токов молнии. Только в этом случае сохраняются ьысокие защитные свойства ферромагнитных экранов, связаииые с магнитными свойствами их материалов.

Дтя тонкого трубчатого ферромагнитного экрана удельной проводимости 0 ч с радиусом Гоп. материал которого насыщается при плотности потока В от про-

Таблица 4.43. Инженерные формулы для оценок защитны.х свойств

оболочек - экранов кабельных линий связи, изготовленных из неферромагнитных материалов, при протекании по ним

токов молнии

Защитный параметр

Расчетные формулы при

и *лиф

и* лиф

Коэффициент экраннровя1П1Я но току 5/=/об м

0,86

Коэффициент увеличения длительности фронта импульса тока Лф=Тф oe/Tiji

диф

0.195

-апф 4

0,049

днф

Коэффициент увеличения длите чьности импульса тока

тиф

лиф

ток вте-

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: /об -молнтг на внутренней поверхности оболоч;<и-экрапа. yV; /м - ток молнии, кающнй в оболочт-:у-экра11. Л; Тф б -Длительность фронта импульса тока молнии на внутренпей поверхности оболочки-экрана, с: Тф-длительность фронта импульса тока молнип, втекающего в оболочку-экран, с; т - длительность пмнульса тока молшгн на внутренней поверхности оболочки-экрана, с; т - длительность импульса тока молнии, втекающего в оболочку-экран, с: Тлнф = = poCJ £io6-; Ом - удельная проводимость материала экрана, См/м; doc-толщина стенки экрана. м. Временные характеристики импульсов приведены в соответ-стпнп с ГОСТ 1516.2-76

текающего по экрану тока молнпн /м(/), толщина слоя насыще1П1я

Г -и. ,

f4.3)

Очевидно, для эффективной работы ферромагнитной оболочки-экрана необходимо, чтобы Л <с/об (где cfc>6 -толщина стенки оболочки-экрана).

Защита РЭС от дестабилизирующего влияния Л\ЭЛ1П грозовых разрядов корпусами-экранами. Для заншты РЭС от дсстаб1ьчизнруюшего влияния электромагнитных полей грозовых разрядов в основном применяют корпуса-экраны. пзготов.1Ясмые пз материалов с высокой проводимостью. К нпм относятся нефер-ромагнитные металлы н нх сплавы, которые помимо высоких экранирующих свойств, как правило, обладают малой удельной массой (см. табл. 4.41). В основном это широко применяемые в радиотехнике алюминий и его сплавы.

Электрически однородные замкнутые зкраны практически полностью защищают РЭС от В.1НЯИИЯ электрических полей грозовых разрядов даже в тех случях. когда нх уровни достигают критических значении, определяемых элек-TpiPiecKOH прочностью атмосферы.

.\\агннтние поля излучения грозовых разря.чов частично проникают через проводящие стеш<и корпусов-экранов, формируя в экранированном объеме ослабленную по сравнеш1ю с внешней внутреннюю помсховую ЭЛ\0, Лмплитудно-вре-

Рис. 4.19. Изменение коэффн-uFfeHTa экранирования от импульсных магнитных полей корпусамн-экрапами РЭС в зависимости от пх конструктивных характеристик и временных параметров помехопесу-щего поля

мешгые параметры импульсного магнитного поля в экранированном объеме прп это.м существенно отличаются от параметров воздействующего на корпус-экран мапсптного поля, смещаясь в область меньших амплитуд и больших длительностей фронтов и длительностей им пульсов.

Таблица 4.44. Инженерные формулы для оценок запипных свойств корпусов-экранов РЭС при воздействии ГЭМИ

Параметр

Расчетные фо11мулы при

.Н>

-Н ~ н1 э

111 э

Коэффициент магнитного эх-ран ированпя

5н = .1 max/И i nuiK

0.37

1.43

Коэффициент увеличения -ллн\ тельностн фронта импульса В1гутреннего магнитного поля

Лф =Тфз /Тф.

3.2 - Ф1

шф

0,33-р-

0,69

примечание. В таблице приняты следующие обозначения- з,.-шж-амплитуда напряженности магнитного поля в экраппрованпом объеме. А/м; i - амплитуда ггапряжснностц воздействукнцего на корпус-экран магнитного поля. А/м; Тфз - длительность фронта импульса маг!Н1тного тля в экрашг-рованном объеме, с; Тф1 - .члительность фронта импульса воздействующего магнитного поля, с; Тнз - дл{1телыюсть импульса магнитного поля в экранированном объеме, с; тщ - длительность импульса В(пдеГ1СТвуюшсго мапштного поля, с; Тэ--1.-.а сг?-, /; Тд ф = ц.сам(/э2; - удельная проводимость материала экрана, С.м/м; с - линенпый ра.змер экрана, м; ih - то.вднна стенки экрана, м; -коэффициент формы экрана (см. рис. 2.39). Временные характеристики нм-21ьсов приве.епы в соогпетствнп с ГОСТ 1516.2-76.

Ma рпс. 4.19 приведено изменение коэффициента магнитного экранирования Sm для замкнутых кеферромагнитных корпусов-экранов РЭС. в зависимости от обобшенного параметра rjxf/ (где Тя=.цоСГмСэ/я), включающего в себя конструктивные характеристики корпуса-экрана (удельную проводимость материала Ом, линейный размер с, толщину ctoiikh и конфигурацию (коэффициент формы п (см. рис. 2.39))) и параметр внешиего воздействия (длительнjCTb импульса воздействующего магнитного поля излучения молнии т). С достаточной для инженерных расчетов точностью защитные свойства корпусов-экранов РЭС можно оценить по формулам, приведенным в табл. 4.44.

Налщще в стекках корпусов-экранов РЭС пеоднородностей (отверстш!. щелей, стыков и т. п.) создает по сравнению с электрически однородными экранами дополнительные кашли для проникновения помеховых электромагнитных полей в экранируемые области.

Разрывы в экранах и связанные с нимн нарушения непрерывности обычно оказывают большее влияние на утечки через пеоднородностп магнитных полей по сравнению с электрическими. Соответственно и большее внимание при этом необходимо уделять утечкам именно магнитных полей, хотя в некоторых случаях и проникновение электрических полей через неоднородности в экранируемые объемы вызывает нарушение нормального функционирование РЭС.

Наличие в стенках корпусов-экранов РЭС разрывов их электрической однородности приводит к возникновению в экранированных объемах зон с повышенным уровнем напряженности электрического и магнитного полей по сравнению с электрически однородными корпусами-экранами.

Если размер отверстия Го з стенке корпуса-экрана много меньше линейных размеров самого экрана, а также длины полны воздействующего электромагнитного поля помехи, то для г> (1,5... 2,0)го справедливы выражения, определяющие амплитуды напряженности электрического и магнитного полей в корпуса.х-экранах. проникающих через отверстия в их стенках бесконечно малой толщины:

для электрпческого поля:

£з.г (г. 0) =---, Сзя (г, 0]

для магнитного поля:

2М sin.ь sin 6

М sin-. cosO

где Р и М - соответственно моменты эквивалентных отверстиям электрического и магнитного диполей (табл. 4.45); ф и н - соответственпо азимутальный и полярный углы (рнс. 4.20); г - расстояние от центра отверстия до рассматриваемой точки экранированного объема.

В первом приближении ослабление поля, проникающего через отверстие з стенке корпуса-экрана конечной толщины мож1го учесть, рассматривая отверстие в стеике как запредельный волновод длшюй rfa. Тогда ослабление поля при его проникиовеиии

Se,\\ = ехр(-ар.нэ).

Рис. 4.20. Составляющие напряженности электрического (й) и магнитного (б) полей в экранированном объеме прп их пронш<нове-иии через отверстие в экране

Таблица 4 45. Исходные параметры для оценок степени проникновения

электрических и магнитных полей через отверстия в стенках

корпусов-экранов РЭС

Прямоугольная

ь*--->

G4 \

fa- -Л5

где лн - коэффициент ослабления поля стенкой экрана прн его проникновении через отверстие в ней. который зависит от характеристик поля, формы п линейных размеров отверстия (см. табл. 4.45).

Практические аспекты повышения защитных свойств корпусов-экранов РЭС к воздействию грозовых Л\Э.\\П. С точки зрения практических аспектов повышения стойкости РЭС к грозовым воздействиям собственная эффективность экранирования корпусами-экранами представляет меньший интерес, чем утечки через отверстия. Н1вы и соединения. Поэтому при конструировании корпусов-экра-4f>B РЭС наибольшее внимание уделяют именно уменьшению влиягпгя электриче-tKux пеоднородностей корпусов-экранов па их защитные свойства. Чтобы достичь ь ьтой связи оптималыюн защиты РЭС, необходимо прежде всего добиваться, тобы корпуса-экраны РЭС являлись непроницаемыми (герметическими) для электромагнитной жидкости .