Магнитоэлектрический экран
Изобретение относится к средствам защиты электроизмерительной техники от влияния низкочастотных магнитных полей и может быть использовано для экранирования приборов, расположенных вблизи с высоковольтным оборудованием. Изобретение направлено на повышение эффективности экранирования, что обеспечивается за счет того, что магнитоэлектрический экран выполнен в виде замкнутой оболочки, окружающей экранируемую полость, при этом, согласно изобретению, оболочка выполнена из двух слоев, при этом внутренний слой изготовлен из ферромагнитного материала, а наружный слой изготовлен из проводящего материала и замкнут в плоскостях, перпендикулярных направлениям внешнего магнитного поля. 6 ил.
Изобретение относится к устройствам для защиты электроизмерительной техники от влияния низкочастотных магнитных полей и может быть использовано, например, в электроэнергетике для экранирования приборов, расположенных вблизи с высоковольтным оборудованием.
Известны магнитные экраны в виде замкнутых или почти замкнутых оболочек из ферромагнитного материала (см., например, Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3. - 4-е изд. / К.С.Демирчян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин, В.Л.Чечурин: - СПб.: Питер, 2004, с.168). Такие экраны хорошо защищают от влияния сравнительно слабых низкочастотных магнитных полей, в которых ферромагнитная оболочка еще не насыщается. Однако вблизи с высоковольтным оборудованием, например, при коротких замыканиях в электроустановке, напряженность магнитного поля может достигать значений в несколько десятков кА/м. В этих условиях известные магнитные экраны с приемлемыми размерами насыщаются и оказываются неэффективными.
Задачей изобретения является повышение эффективности экрана в сильных низкочастотных магнитных полях.
Сущность изобретения заключается в следующем. Магнитоэлектрический экран представляет собой замкнутую или почти замкнутую оболочку, которая окружает экранируемую полость. В соответствии с изобретением эта оболочка выполнена из двух слоев. Внутренний слой изготовлен из ферромагнитного материала, а наружный слой - из проводящего материала и замкнут в плоскостях, перпендикулярных направлению внешнего магнитного поля.
Сущность изобретения поясняется рисунками фиг.1-6.
На чертеже фиг.1 изображен магнитоэлектрический экран, который выполнен из двух отрезков труб прямоугольного сечения. Внутренняя труба 1 (внутренний слой оболочки) сделана из ферромагнитного материала, (например, намотана из листовой электротехнической стали), а наружная труба 2 (наружный слой оболочки) - из проводящего материала (например, из меди). Этот экран защищает от магнитного поля, направленного вдоль оси труб.
На рисунках фиг.2, 3, 4 для сравнения показаны картины магнитных полей вовне и внутри магнитного и магнитоэлектрического экранов.
На рисунке фиг.2 - это картина слабого магнитного поля вокруг магнитного экрана. Оболочка этого экрана не насыщена, и внутри магнитное поле практически отсутствует. Тот же экран в сильном магнитном поле (фиг.3) насыщается, и в экранируемой полости появляется мешающее магнитное поле.
На рисунке фиг.4 показана картина сильного магнитного поля вокруг магнитоэлектрического экрана. Наружный слой этого экрана выполнен из проводящего материала и замкнут в плоскостях, перпендикулярных направлению внешнего магнитного поля. Под действием магнитного потока, проходящего по внутреннему ферромагнитному слою, в наружном слое возникают токи, которые протекают по замкнутым путям вокруг ферромагнитного слоя. Магнитный поток этих токов направлен навстречу магнитному потоку в ферромагнитном слое и совпадает по направлению с внешним магнитным потоком вне оболочки. Таким образом, наружный проводящий слой способствует размагничиванию внутреннего ферромагнитного слоя, вытесняя магнитный поток из экранируемой полости, и тем самым повышает эффективность экрана в сильных низкочастотных магнитных полях.
Участие в процессе экранирования упорядоченных электрических токов позволяет назвать предложенное устройство магнитоэлектрическим экраном. Такое название отличит его как от магнитного экрана, так и от электромагнитного экрана, экранирующий эффект которого обусловлен протеканием в оболочке вихревых, неупорядоченных токов (см., например, Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3. - 4-е изд. / К.С.Демирчян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин, В.Л.Чечурин: - СПб.: Питер, 2004, с.262).
На чертеже фиг.5 показан вариант конструктивного выполнения двухслойного магнитного экрана для защиты измерительных устройств от воздействия магнитных полей во всех направлениях. В этой конструкции роль замкнутого во всех направлениях проводящего слоя выполняют металлические корпус 3 и крышка 4 (скрепляющие их винты на рисунке не показаны), а роль почти замкнутого второго слоя - пластины 5 из ферромагнитного материала, укрепленные (например, приклеенные) с внутренней стороны корпуса и крышки.
Вариант конструктивного выполнения магнитного экрана, в котором замкнуты во всех направлениях оба слоя, изображен на чертеже фиг.6. Внешний слой этого экрана состоит их трех отрезков металлических труб 6, 7 и 8 прямоугольного сечения, собранных так, что их оси взаимно перпендикулярны, а внутренний слой - из трех отрезков ферромагнитных труб 9, 10 и 11 прямоугольного сечения, смонтированных аналогично.
Магнитоэлектрический экран в виде замкнутой оболочки, окружающей экранируемую полость, отличающийся тем, что оболочка выполнена из двух слоев, при этом внутренний слой изготовлен из ферромагнитного материала, а наружный слой изготовлен из проводящего материала и замкнут в плоскостях, перпендикулярных направлениям внешнего магнитного поля.
