258 (35)

258 OBLICZANIE KONSTKUKCYJNE

umieszczenie ich w ekranie z materiału o dużej przenikalności magnetycznej (rys. XVI. 1). Ekran taki zmniejsza liczbą linii pola zakłócającego przenikających do rdzenia transformatora; przyczyny tego są następujące:

Rys. XVI.l. Ochrona transformatora przed działaniem zewnętrznego pola magnetycznego za pomocą ekranu o dużej przenikalności magnetycznej

a) wskutek małej wartości oporności magnetycznej ekranu w stosunku do oporności magnetycznej szczeliny między ekranem a transformatorem większość linii pola zakłócającego przebiega przez ekran omijając rdzeń transformatora;

b) zmienne w czasie pole zakłócające, przechodzące przez ekran do rdzenia, wzbudza w ekranie prądy wirowe, które wytwarzają pole o kierunku przeciwnym, częściowo kompensujące pierwotne pole zakłócające.

Przy częstotliwościach dolnego zakresu pasma akustycznego (dziesiątki i setki herców) działanie prądów wirowych jest słabe, tak iż o ochronie przed polami zewnętrznymi stanowi w zasadzie zjawisko wymienione w punkcie pierwszym.

Wskutek osłabienia się pola zakłócającego w rdzeniu transformatora zmniejszają się zakłócenia indukowane w jego uzwojeniach. Stosunek siły elektromotorycznej zakłóceń F_tl indukowanej w transformatorze nie ekranowanym, do siły elektromotorycznej zakłóceń F_lf, indukowanej w tymże transformatorze po jego zaekranowaniu, przy tym samym natężeniu pola zakłócającego nazywa się współczynnikiem ekranowania

Y = r’- i YdB *= 20Ig~~    (XVI.l)

Współczynnik ten wyraża się w mierze liniowej lub logarytmicznej.

Współczynnik ekranowania jest tym większy, im mniejsza jest oporność magnetyczna ekranu w stosunku do oporności magnetycznej szczeliny między ekranem a rdzeniem transformatora. Stąd można wysnuć następujące wnioski:

a)    Początkowa przenikalność magnetyczna materiału, z którego wykonano ekran („początkowa" — ponieważ natężenie pola zakłócającego jest bardzo małe) powinna być jak największa. Z tego powodu zastosowanie ekranu z permalloyu da znacznie większy współczynnik ekranowania niż ekranu tej samej grubości ze zwykłej stali transformatorowej.

b)    Zwiększenie grubości ekranu zwiększa współczynnik ekranowania prawie proporcjonalnie do grubości, ponieważ ze wzrostem grubości oporność magnetyczna zmniejsza się.

c)    Odległość rdzenia od ekranu powinna być dostatecznie duża, aby oporność magnetyczna szczeliny była dostatecznie duża. Jednakże nadmierna odległość ekranu od rdzenia znacznie zwiększa wymiary zewnętrzne transformatora i jego ciężar mało zwiększając współczynnik ekranowania; z tego powodu odległość rdzenia od ekranu przy rdzeniach dużych (typy 111 — 20 -f- 111 — 30) nie powinna być większa niż 7 -f- 10 mm. a przy rdzeniach małych (typy LU — 10 -H LLI — 12) — nie większa niż 3 -t--t- 5 mm.

d)    Niedopuszczalne jest mocowanie transformatora wewnątrz ekranu za pomocą części żelaznych, ponieważ części takie stanowiłyby zwory między ekranem i rdzeniem dla pola zakłócającego i wskutek tego zwiększałyby poziom zakłóceń indukowanych w transformatorze.

e)    Budowa ekranu powinna być taka, aby na drodze linii pola magnetycznego biegnących wzdłuż ekranu nie było styków lub szwów o dużej oporności magnetycznej. W przeciwnym przypadku współczynnik ekranowania znacznie się zmniejszy. Z tego powodu, gdy linie pola mają przechodzić przez połączenia oddzielnych części ekranu, połączenia te powinny mieć jak najmniejszą oporność magnetyczną, co uzyskuje się przez wykonanie połączeń nie na styk, a na zakładkę.

Przy zwiększaniu się częstotliwości zdolność ekranowania ekranu maleje wskutek zmniejszania się przenikalności magnetycznej materiału, co jest powodowane skupieniem się strumienia magnetycznego przy powierzchni ekranu. Zjawisko to zaczyna tym prędzej występować, im większa jest przenikalność magnetyczna materiału ekranu; przy stosowaniu ekranu z permalloyu w tym celu, żeby ekranowanie znacznie nie zmniejszało się przy większych częstotliwościach, ekran wykonuje się z blach o grubości najwyżej 0,3 -H 0,4 mm stosując kilka warstw, gdy potrzebny jest ekran grubszy.

Ekrany ze zwykłej lub transformatorowej stali mają małą przenikalność początkową i wskutek tego przy stosowaniu ich współczynniki ekranowania są małe. Można je stosować, gdy żądany współczynnik ekranowania ma być mniejszy od dziesięciu.

”7_~L

1
1
	ww,	i

Rys. XVI.2. Ekranowanie podwójne I — ckrjin wewnętrzny, 7 — ekran zewnętrjny

W ekranach takich współczynnik ekranowania jest prawie stały przy częstotliwościach do kilku tysięcy, a nawet kilku dziesiątków tysięcy herców i dopiero przy częstotliwościach wyższych maleje.

Gdy potrzebny jest współezynrik ekranowania rzędu 10 -+- 20 lub większy, ekran ze stali zwykłej lub transformatorowej byłby zbyt duży, ciężki i kosztowny w wykonaniu. W takim przypadku opłaca się ekran wykonać z permalloyu; ekran taki o niedużej grubości i małych wymiarach daje współczynnik ekranowania rzędu 100 i większy (przykład obliczenia w rozdz. XVI.5).

Jeżeli współczynnik ekranowania ma być jeszcze większy, to zamiast zwiększać grubość ekranu lub odległość ekranu od rdzenia dogodniej jest zaekra-nowany transformator otoczyć eszcze jednym ekranem nie stykającym się z pierwszym (rys. XVI 2). Współczynnik ekranowania podwójnego ekranu jest równy iloczynowi współczynników ekranowania poszczególnych ekranów, podczas gdy np. podwojenie grubości ekranu pojedynczego zwiększa współczynnik ekra-