Book6 (Конструирование РЭС (архив книг)), страница 5
Описание файла
Файл "Book6" внутри архива находится в папке "Конструирование РЭС (архив книг)". Документ из архива "Конструирование РЭС (архив книг)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология производства рэс" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "технология производства рэс" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Book6"
Текст 5 страницы из документа "Book6"
269
Рис. 6.23. Частотная зависимость
волнового сопротивления экрана
Рис. 6.24. Эффективность магнит-
ного экрана в зависимости от тол-
щины стенки для ферромагнит-
ных материалов на частоте 10 кГц
нов увеличивается с ростом частоты/
(рис. 6.23) и толщины стенок t (рис. 6.24).
Однако с увеличением размеров экрана
R К(Н) заметно снижается. Основными
материалами для таких экранов следует
выбирать магнитомягкие материалы:
технически чистое железо (АРМКО,
005ЖР, 008ЖР), карбонильное железо,
низкоуглеродистые нелегированные
стали и пермаллои. Эти материалы,
имеющие требуемые магнитные свойст-
ва, удобны для изготовления экраниру-
ющих оболочек разными методами пла-
стической деформации. Самым про-
стым и надежным материалом следует
считать технически чистое железо. Оно
служит основным компонентом боль-
шинства магнитных материалов. Маг-
нитные свойства его будут определять-
ся количеством и составом примесей, из
которых наиболее вредными являются:
углерод (С), кислород (О), сера (S), во-
дород (Н). Из электротехнических ста-
лей для магнитных экранов подходят
те, которые допускают пластическую
деформацию, например 10895, ЭТ20895,
ЭТ21895. Лучшими материалами для
магнитных экранов следует считать же-
лезо-никелевые сплавы (пермаллои),
обладающие наибольшей магнитной
проницаемостью в слабых магнитных
полях. С учетом пригодности к пласти-
ческой деформации лучше всего при-
менять пермаллои марок: 79НМ,80ХНС, 50ХНС, 81НМА. Основные свойства перечисленных материалов приведены в табл. 6.1.
Магнитные экраны эффективны лишь при постоянном токе и в диа-
пазоне низких частот. С увеличением частоты повышенная магнитная
проницаемость теряет свое значение из-за вытеснения магнитного поля
ближе к поверхности экрана.
270
Таблица 6.1
| Материал | Толщина листа, | ρ-10-6, | μ | ГОСТ, ТУ |
| Технически чистое железо | 0,1 ... 3,9 | 100 | 250 | ТУ14-1-1720-76 |
| Карбонильное | 0,1 ... 3,9 | 100 | 4000 | ГОСТ 13610-79 |
| Электротехни- | 0,1 ... 3,9 | 140 | 3000 | ГОСТ 3836-83 |
| Пермаллои: | 0,005 ... 22 | 550 | 10000 ... 25000 | ГОСТ 10160-75 |
Н
емагнитные материалы, такие как ла-
тунь, сплавы алюминия, магния, титана,
действуют как электромагнитные экраны.
Поэтому их эффективность при защите от
магнитных полей очень мала, что подтвер-
ждают графики рис. 6.25.
Рис. 6.25. Эффективность
магнитных экранов из немагнитных материалов на частоте 10 кГц
Электростатические экраны с целью
уменьшения потенциала вторичной помехи
целесообразно изготовлять из материалов с
высокой проводимостью. Такими конструк-
ционными материалами, прежде всего, слу-
жат двойные латуни (Л70, Л80, Л85, Л90),
деформируемые алюминиевые сплавы АДО,
АД1, АМц. Если экран изготовляется путем
механической обработки (резание, точение,
фрезерование), то более удобны свинцови-
стые латуни ЛС63-1, ЛС74-3, ЛС64-2, дура-
ли Д16, В95.
Эффективность электростатического
экрана оценивается по формуле
271
Экранирующий эффект конструкционных материалов корпусов ра-
диоаппаратуры, рассчитанный по этой формуле, представлен на графи-
ках рис. 6.26 и 6.27 для R = 50 мм. Из графиков видно, что при/= 0 экра-
нирующий эффект стремится к бесконечности, но с ростом частоты
снижается. Причина заложена в частотной зависимости волнового со-
противления пространства электрической составляющей поля:
ZE Д =(ωε0R)-1. (6.14)
Рис. 6.26. Зависимость эффек- Рис. 6.27. Зависимость эффективности
тивности электростатического электростатического экрана от частоты
экрана от толщины стенки
Обязательным условием такого экранирования является соединение
экрана с корпусом прибора или землей. Роль электростатического эк-
рана может выполнять металл с любым удельным сопротивлением. На-
пример, на частоте/= 104 Гц эффективность экранирования для высо-
коомного титана ВТЗ и низкоомного АМц будет равна:
ρ(ВТЗ) = 1360 10-6 Ом мм, K(E) = 180дБ,
ρ(АМц) = 30- 10 -6 Ом мм, K(E) = 210дБ.
Относительное изменение эффективности экранирования и удель-
ного сопротивления составит:
ΔК(Е)/К(Е) = (210-180)/210=14%,
ρ ( ВТЗ)/ρ( АМц)=1360·10-6/30·10-6 = 45,3%.
Нет особых требований и к толщине экрана. Из рис. 6.30 находим
К(Е)А1=220ДБ для t=10мм,
К(Е)Аl=160дБ для t=1мкм.
272
Относительное изменение ΔК(Е) /K(E) = (220- 160) /220 = 27,2%
хотя толщина стенки изменилась в 104 раз.
Отсюда следует, что при конструировании электростатических эк-
ранов марка материала и его толщина выбираются исходя из удобств
изготовления, коррозионной стойкости, механической прочности. В
табл. 6.2 приведены основные электрические характеристики конст-
рукционных материалов для РЭС и их металлические покрытия.
Таблица 6.2
| Материал | ρ 106, | μ | Материал | ρ 106, | μ |
| Ст 10 | 120 | 100 | Серебро | 15 | 1 |
| АМц | 30 | 1 | Алюминий | 26 | 1 |
| Д16 | 47,6 | 1 | Медь | 17 | 1 |
| АЛ4 | 46,8 | 1 | Никель | 68 | 59.. 530 |
| АЛ9 | 45,7 | 1 | Хром | 130 | 1 |
| МА2 | 120 | 1 | Кадмий | 74 | 1 |
| ВТЗ | 1360 | 1 | Цинк | 59 | 1 |
| Л90 | 45 | 1 | Олово | 113 | 1 |
| Л68 | 72 | 1 | Золото | 22,5 | 1 |
| ЛЖС58-1-1 | 70 | 1 | Палладий | 108 | 1 |
Пример 6.1. Определить размеры электростатического экрана для
функционального узла на печатной плате с размерами 120x80x20 мм.
Ослабление помехи на частоте 100 кГц не менее 120 дБ.
Выберем зазоры между печатной платой и экраном согласно обозначе-
ниям рис. 6.21: XI = Х2 = Y2 = 5 мм , Y1 = 15 мм для установки разъема. Раз-
меры экрана составят: ХЕ - 120 + 5 + 5 = 130 мм , YE = 80 + 5 + 15 = 100 мм,
ZE = 20 + 5 + 5 = 30MM, откуда R = max {AE, YE, ZE}= 130мм.
Толщину экрана XT находим из формулы (6.13) после ее преобразо-
вания: t= 1,11•1O-12-K(E)fρR.
В качестве материала выбираем латунь Л68:
XТ=1,11- 10-12·106·105·72·10-6·130=1,04·10-3 мм≈1 мкм.
Из условий механической прочности, жесткости и технологии пла-
стической деформации толщину стенки выбираем равной 0,4...0,5 мм.
Рассмотрим расчет конструкций электромагнитных экранов. Как
следует из рассмотренных принципов конструирования электростати-
ческих и магнитных экранов, их работа основана на замыкании энергии
соответствующих полей в материале экрана вследствие лучшей элект-
ропроводности или магнитопроводности материала по сравнению с ок-
ружающей средой.
273
Такой способ экранирования пригоден и
оправдан в области только низких частот. С
ростом частоты растет величина вихревых то-
ков в материале, наведенных полем помехи.
Энергия помехи, достигая поверхности экра-
на, вызывает появление этих токов. Глубина
проникновения токов наводки в стенку экрана
зависит от частоты из-за явления поверхност-
ного эффекта. По этим причинам величина
высокочастотного тока изменяется по сече-
нию стенки по закону, который для однород-
ного материала можно считать экспоненци-
альным (рис. 6.28):
I(x)=I(0)∙ехр{-αx}, (6.15)
Рис. 6.28. Поглощение
электромагнитной помехи за счет скин-эффекта
где I(х) — амплитуда тока помехи на расстоянии x от поверхности экрана; 7(0) — амплитуда тока помехи на наружной поверхности экрана; а — коэффициент вихревых токов: α = [0,5ωμа/ρ]1/2, где μа = μ0μ.,μ0= 1,256- 10-8 Гн/см — магнитная проницаемость вакуума; μ — относительная магнитная проницаемость.
Выполним преобразование: I (0) /I (х) = ехр {α х}.
Если I(0)/I(x) = е, то
х =1/α. (6.16)
Толщина стенки экрана х, на которой ток наводки ослабляется в е
раз, носит название скин-слоя, где е — основание натурального лога-
рифма. Толщина скин-слоя находится по формуле
δ=x[I(0)/I(x) = e] =1/a Ом·м2/м. (6.17)
