Способ защиты от магнитных полей и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H05K9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на транспорте, морском флоте, а также в тех областях техники, где необходимо в больших объемах пространства обеспечить экранирование, электромагнитную совместимость установок и аппаратуры и биологическую защиту преимущественно по постоянному и низкочастотному магнитному полю.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона защиты, путем обеспечения эффективного экранирования квазипостоянкых и переменных магнитных полей,

На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа„

Устройство для защиты от магнитных полей содержит ферромагнитный экран 1. на котором установлена обмотка 2 переменного тока, датчик 3 частоты экранируемого магнитного поля, который состоит из последовательно соединенных преобразователя 4 магнитного поля Н в электрический сигнал, филь-1 тра 5 нижних частот, выпрямителя 6, компаратора 7 и преобразователя 8 (частоты импульсов ч постоянное элект- рическое напряжение. Выход датчика 3

СЭ

to

CD ОО

частоты, которым является выход преобразователя 8 частоты импульсов в постоянное напряжение, соединен с входом блока 9 управления, состоящего из последовательно соединенных блока 10 компараторов и блока 11 пороговых элементов. Выход блока управления соединен с входом коммутатора 12, содержащего электронные ключи, Второй выход коммутатора соединен с входом источника 13 питания перестраиваемой частоты, состоящего из блока 14 напряжений, выходы которого соединены с блоками устройства, генератора 15 стабилизированного электрического напряжения перестраиваемой частоты, соединенного своим выходом с входом усилителя 16 мощности. Выход усилителя 16 мощности соединен с вторым входом блока 17 конденсаторов, первый вход которого соединен с первым выходом коммутатора, Обкотка переменного тока соединена с выходом блока емкостей.

Способ осуществляют следующим образом.

Датчик 3 частоты f0 устанавливают в зоне действия экранируемого помехо- несущего поля Нэ. От блока 14 напряжений подают напряжения питания на блоки устройства. На выходе преобразователя 4 формируют электрический сигнал U, частота изменения которого равна частоте fen. В качестве преобразователя 4 можно использовать датчик Холла. После прохождения через фильтр 5 нижних частот сигнал U освобождается от высших гармоник, которые могут мешать формированию полезного сигнала. С выхода фильтра 5 сигнал подают на вход выпрямителя 6, с выхода которого выпрямленное напряжение поступает на вход компаратора 7. В компараторе 7 полезный сигнал постоянного тока сравнивают с опорным. На выходе компаратора действуют прямоугольные импульсы постоянного напряжения, амплитуда которых U, не зависит от изменений величины входного сигнала, а частота пропорциональна частоте fp поля помехи. С выхода компаратора импульсы подают на вход преобразователя 8. Напряжение Uo пропорционально частоте импульсов, подаваемых на вход преобразователя 8, т.е„ пропорционально частоте Ј0 магнитного поля помехи: . С выхода датчика 3 частоты напряжение DO пода0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ют на рход блока 9 управления. Блок управления состоит из набора схем, каждая из которых содержит последовательно соединенные компаратор и пороговый элемент. Входы компараторов соединены между собой. Число п набора схем определяют по количеству поддиапазонов m разбиения частотного диапазона магнитного поля помехи: . При . Пусть частотный диапазон помехи разбит на три поддиапазона: первый f ; второй f Ј третий fg f0 fъ Пока частота помехи находится в первом поддиапазоне, выходное напряжение компараторов не изменяется. Когда частота fa попадает во второй поддиапазон fe € Cf,fg3 изменяется уровень выходного напряжения первого компаратора, а при fо Ј Ј,Јэ изменяется уровень выходного напряжения второго компаратора. Изменение выходного напряжения компараторов приводит к срабатыванию пороговых элементов. На выходах пороговых элементов появляются электрические напряжения, которые управляют работой соответствующих переключателей и коммутатора 12. Частота F выходного напряжения генератора 15 задается емкостями, включенными в контур обратной связи. Стабилизацию ампхштуды выходного напряжения генератора обеспечивают включением в цепь обратной связи диодов. При Ј„ С 0,Ј, генератор 15 выдает напряжение частоты F 5ft , при f0 Ј ( %Т -,напряжение частоты , а при f0Ј fg, - напряжение частоты . Напряжение с выхода генератора 15 поступает на вход усилителя 16 мощности. С выхода усилителя 16 напряжение через блок 17 конденсаторов подают на обмотку 2, Блок емкостей введен для устранения зависимости силы тока в обмотке 2 от частоты (F, F, Fg). Емкости блока 17 включают последовательно с обмоткой 2, а их величины выбраны из условия равенства нулю полного реактивного сопротивления цепи обмотки для каждого значения частоты F, F2, Fs.

Известно, что при воздействии на ферромагнитик двумя магнитными полями низкой f и высокой F частоты облегчение намагничивания и потери на гистерезисе на низкой частоте f компенсируются энергией поля частоты

5162

F, причем, чем больше F/f, тем сильнее этот эффект выражен. Для интервала частот f, соответствующего инфра- низкому и звуковому диапазонам, экранирующая способность ферромагнитной оболочки резко возрастает при соотношении 5f -F. Целесообразно устанавливать . Дальнейшее увеличение частоты F ограничено потерями на вихревые токи и поверхностным эффектом в экране. В устройстве переменный ток пропускают через обмотку в течение всего времени работы устройства. Энергия тепловых потерь в ферромагнетике пропорциональна времени работы устройства. Мощность потерь на гистерезис пропорциональна частоте Fs a на вихревые токи - F2. Поэтому для уменьшения расхода электрической энергии и вероятности перегрева экрана, которьй может привести к частичной потере магнитных свойств, весь частотный диапазон экранируемого поля (помехи) разбивают на поддиапазоны и выдерживают соотношение 5fn. F в отдельности для каждого поддиапазона, где frp. - наибольшая (граничная) частота в данном (i-м) поддиапазоне. Таким разбиением и изменением частоты тока добиваются уменьшения времени пропускания через обмотку тока наибольшей частоты, которую надо установить на все время работы устройства без дробления частотного диапазона помехи на поддиапазоны.

1198

Фор

мула

изобретения

5

1. Способ защиты от магнитных полей с помощью ферромагнитного экрана, к которому прикладывают вспомогательное магнитное поле, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона защиты, вспомогательное поле прикладывают постоянно, амплитуду вспомогательного поля устанавливают незатухающей и равной внутри материала экрана его коэрцитивной силе, а частоту изменения вспомогательного попя устанавливают не меньше пятикратного значения частоты экранируемого магнитного поля.

2. Устройство для защиты от магнитных полей, содержащее размещенную на экране катушку намагничивания, источник питания и последовательно соединенные блок управления и датчик параметра магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона за- щиты, в него введены коммутатор и

блок конденсаторов, выход которого соединен с катушкой намагничивания, первый вход - с первым выходом коммутатора, а второй вход - с выходом источника питания, второй выход коммутатора соединен с входом источника питания, а вход коммутатора - с вто

рым выходом блока управления.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для экранирования приборов и изделий, восприимчивых к магнитным полям и для снижения внелч ,1 гт:них полей электрических маши:; л ; . Целью изобретения явллс ск расширение дкпазона эффективной зациты от магнитных полай. Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе амплитуду вспомогательного поля внутри материала экрана устанавливают постоянной и равной коэрцитивной силе материала экрана. Частоту изменения вспомогательного поля устанавливают не меньше пятикратного значения частоты экранируемого поля, Новый режим способа обеспечивает значительное усиление экранирования (примерно на цва порядка) в диапазоне квазипосто- янных и низкочастотных магнитных полей, а изменение частоты электрического тока, пропускаемого через обмотку, позволяет устранить погрешности экранирования и уменьшить расход электроэнергии. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с SS (/) С