Заштита од магнетног поља перманентног магнета, заштита од наизменичног магнетног поља

Да бисте смањили јачину магнетног поља сталног магнета или наизменичног магнетног поља ниске фреквенције са наизменичним струјама у одређеном делу простора, користите магнетна заштита… У поређењу са електричним пољем, које је прилично лако заштићено апликацијом Фарадејеве ћелије, магнетно поље не може бити потпуно екранизовано, оно се може само донекле ослабити на одређеној локацији.

У пракси, за потребе научних истраживања, у медицини, геологији, у неким техничким областима везаним за свемир и нуклеарну енергију, врло слаба магнетна поља се често штите, индукција који ретко прелази 1 нТ.

Говоримо и о сталним магнетним пољима и о променљивим магнетним пољима у широком фреквентном опсегу. Индукција Земљиног магнетног поља, на пример, у просеку не прелази 50 μТ; такво поље, заједно са високофреквентним шумом, лакше је пригушити магнетном заштитом.

Када је у питању заштита од лутајућих магнетних поља у енергетској електроници и електротехници (трајни магнети, трансформатори, струјна кола), често је довољно једноставно локализовати значајан део магнетног поља уместо покушаја да га потпуно елиминишете. Феромагнетски штит — за заштиту сталних и нискофреквентних магнетних поља

Први и најлакши начин заштите магнетног поља је употреба феромагнетног штита (тела) у облику цилиндра, лима или сфере. Материјал такве шкољке мора имати висока магнетна пермеабилност и ниска сила принуде.

Када се такав штит постави у спољашње магнетно поље, испоставља се да је магнетна индукција у феромагнету самог штита јача него унутар заштићеног подручја, где ће индукција бити сходно томе нижа.

Хајде да размотримо пример екрана у облику шупљег цилиндра.

Слика показује да су индукционе линије спољашњег магнетног поља које продиру у зид феромагнетног екрана задебљане унутар њега и директно у шупљини цилиндра, па ће индукционе линије бити ређе. То јест, магнетно поље унутар цилиндра ће остати минимално. За квалитетно извођење потребног ефекта користе се феромагнетни материјали високе магнетне пермеабилности, као нпр. пермалоид или му-метал.

Иначе, једноставно згушњавање зида екрана није најбољи начин да се побољша његов квалитет.Много ефикаснији су вишеслојни феромагнетни штитови са празнинама између слојева који чине штит, где ће коефицијент заштите бити једнак производу коефицијената заштите за појединачне слојеве — квалитет заштите вишеслојног штита ће бити бољи од ефекта континуирани слој дебљине једнак збиру горњих слојева.

Захваљујући вишеслојним феромагнетним екранима, могуће је направити магнетно заштићене просторије за различите студије. Спољни слојеви оваквих екрана су у овом случају направљени од феромагнета, који се засићењу при високим вредностима индукције, док су њихови унутрашњи слојеви од му метала, пермалоида, метгласа итд. — од феромагнета који се засићују при нижим вредностима магнетне индукције.

Бакарни штит — за заштиту наизменичних магнетних поља

Ако је потребно заштитити наизменично магнетно поље, онда се користе материјали високе електричне проводљивости, као нпр. душо.

У овом случају, променљиво спољашње магнетно поље ће индуковати индукционе струје у проводном екрану, које ће покрити простор заштићене запремине, а смер магнетних поља ових индукционих струја у екрану ће бити супротан од спољашњег магнетног поља. , заштита од које је тако уређена. Због тога ће спољно магнетно поље бити делимично компензовано.

Поред тога, што је већа фреквенција струја, већи је коефицијент заштите. Сходно томе, за ниже фреквенције и још више за константна магнетна поља, феромагнетни екрани су најпогоднији.

Коефицијент просијавања К, у зависности од фреквенције наизменичног магнетног поља ф, величине екрана Л, проводљивости материјала сита и његове дебљине д, може се приближно наћи по формули:

Примена суперпроводних екрана

Као што знате, суперпроводник је у стању да потпуно помери магнетно поље од себе. Овај феномен је познат као Мајснеров ефекат… Према Ленцово правило, свака промена у магнетном пољу у суперпроводнику генерише индукционе струје које својим магнетним пољима компензују промену магнетног поља у суперпроводнику.

Ако га упоредимо са обичним проводником, онда у суперпроводнику индукционе струје не слабе и стога су у стању да врше компензациони магнетни ефекат бесконачно (теоретски) дуго времена.

Недостацима методе може се сматрати њена висока цена, присуство заосталог магнетног поља унутар екрана које је било пре преласка материјала у суперпроводљиво стање, као и осетљивост суперпроводника на температуру. У овом случају, критична магнетна индукција за суперпроводнике може достићи десетине Тесла.

Метода заштите са активном компензацијом

Да би се смањило спољашње магнетно поље, може се посебно створити додатно магнетно поље једнаке величине, али супротног смера од спољашњег магнетног поља од којег треба да се заштити одређена област.

Ово се постиже имплементацијом специјални компензациони намотаји (Хелмхолц калемови) — пар идентичних коаксијално распоређених намотаја са струјом који су раздвојени растојањем полупречника завојнице. Између таквих намотаја добија се прилично униформно магнетно поље.

Да бисте постигли компензацију целокупне запремине дате површине, потребно вам је најмање шест таквих калемова (три пара), који су постављени у складу са одређеним задатком.

Типичне примене за овакав систем компензације су заштита од нискофреквентних сметњи које стварају електричне мреже (50 Хз), као и заштита магнетног поља земље.

Типично, системи овог типа раде у спрези са сензорима магнетног поља. За разлику од магнетних штитова, који смањују магнетно поље заједно са шумом у целој запремини ограниченој штитом, активна заштита коришћењем компензационих калемова омогућава да се елиминишу магнетне сметње само у локалној области на коју је подешена.

Без обзира на дизајн система против магнетних сметњи, сваком од њих је потребна антивибрациона заштита, пошто вибрације екрана и сензора доприносе стварању додатних магнетних сметњи од самог вибрационог екрана.