基本介紹
- 中文名：電磁禁止理論
- 外文名：electromagnetic shield
- 解釋：汽輪發電機定子鐵心端部進行禁止
- 拼音：diancipinbililun
簡述,導電介質中傳播,材料,禁止作用,電磁禁止技術,基本要點,電磁干擾濾波器,
簡述
防止或者減少電磁波侵入空間某些部位的措施。通常的辦法是用金屬網或者金屬殼將產生電磁波的區域與需防止侵入的區域隔開。例如某些儀器或儀表常安裝在金屬箱中，又如高電壓實驗室的牆壁內及室頂中常埋設有金屬的禁止網，以防止或減少它所受到的干擾及它對其餘區域的干擾。
常選擇有較高的電導率和磁導率的導體作為禁止物的材料。因為高導電性材料在電磁波的作用下將產生較大的感應電流。這些電流按照楞次定律將削弱電磁波的透入。採用的金屬網孔愈密,直到採用整體的金屬殼,禁止的效果愈好，但所費材料愈多。高導磁性的材料可以引導磁力線較多地通過這些材料，而減少被禁止區域中的磁力線。
電磁波向大塊金屬透入時將不斷衰減，直到衰減為零。衰減的程度隨著材料的電導率、磁導率及電磁波頻率的增加而加大。禁止的要求較高時往往採用多層禁止。例如有時採用鑄鐵、坡莫合金、電解銅3種材料製成多層禁止，以滿足導電、導磁等要求。
但是實現完全的禁止是很難辦到的，因為被禁止的區域與其餘區域之間往往仍需要有電路的連線，引線與引線、引線與外殼之間總存在著絕緣間隙，仍然為電磁波提供通道。即使對於完全封閉的金屬殼，在頻率極低的外部電磁場作用下，理論上內部的磁通密度並不為零。
導電介質中傳播
電磁場在導電介質中傳播時，其場量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數規律衰減。從能量的觀點看，電磁波在導電介質中傳播時有能量損耗，因此，表現為場量振幅的減小。導體表面的場量最大，愈深入導體內部，場量愈小。這種現象也稱為趨膚效應。利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而作成電磁禁止裝置。它比靜電、靜磁禁止更具有普遍意義。
電磁禁止是抑制干擾，增強設備的可靠性及提高產品質量的有效手段。合理地使用電磁禁止，可以抑制外來高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設備。如在收音機中，用空芯鋁殼罩線上圈外面，使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用禁止線也是這個道理。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬禁止殼內部的元件或設備所產生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設備。
材料
用什麼材料作電磁禁止呢？因電磁波在良導體中衰減很快，把由導體表面衰減到表面值的1/e（約36.8%）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有
其中μ和σ分別為禁止材料的磁導率和電導率。若電磁頻率f=100MHz，對銅導體（σ=5.8×107/·m，μ≈μo=4π×10-7H/m）可求出d=0．00667mm。可見良導體的電磁禁止效果顯著。如果是鐵（σ=107/·m）則d=0.016mm。如果是鋁（σ=3.54×107/·m）則d=0.0085mm。
禁止作用
為了得到有效的禁止作用，禁止層的厚度必須接近於禁止物質內部的電磁波波長（λ=2πd）。如在收音機中，若f=500kHz，則在銅中d=0.094mm（λ=0.59mm）。在鋁中d=0.12mm（λ=0.75mm）。所以在收音機中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的禁止效果。因為電視頻率更高，透入深度更小些，所需禁止層厚度可更薄些，如果考慮機械強度，要有必要的厚度。在高頻時，由於鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大，從而造成諧振電路品質因素Q值的下降，故一般不採用高磁導率的磁禁止，而採用高電導率的材料做電磁禁止。在電磁材料中，因趨膚電流是渦電流，故電磁禁止又叫渦流禁止。
在工頻（50Hz）時，銅中的d=9.45mm，鋁中的d=11.67mm。顯然，採用銅、鋁已很不適宜了，如用鐵，則d=0.172mm，這時應採用鐵磁材料。因為在鐵磁材料中電磁場衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻，無需考慮Q值問題。可見，在低頻情況下，電磁禁止就轉化為靜磁禁止。
電磁禁止和靜電禁止有相同點也有不同點。相同點是都套用高電導率的金屬材料來製作；不同點是靜電禁止只能消除電容耦合，防止靜電感應，禁止必須接地。而電磁禁止是使電磁場只能透入禁止體一薄層，借渦流消除電磁場的干擾，這種禁止體可不接地。但因用作電磁禁止的導體增加了靜電耦合，因此即使只進行電磁禁止，也還是接地為好，這樣電磁禁止也同時起靜電禁止作用。
綜上所述，靜電禁止、靜磁禁止、電磁禁止的物理內容、物理條件、禁止作用是不同的，所用材料也要從具體情況出發。但它們都是禁止電磁場，是有本質聯繫的。
電磁禁止技術
電磁禁止就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個區域向另一區域感應和輻射傳播的方法。禁止一般分為兩種類型：一類是靜電禁止，主要用於防治靜電場和恆定磁場的影響，另一類是電磁禁止，主要用於防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。
基本要點
靜電禁止應具有兩個基本要點，即完善的禁止體和良好的接地。電磁禁止不但要求有良好的接地，而且要求禁止體具有良好的導電連續性，對禁止體的導電性要求要比靜電禁止高得多。因而為了滿足電磁兼容性要求，常常用高導電性的材料作為禁止材料，如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔、鋼板或金屬鍍層、導電塗層。在實際的禁止中，電磁禁止效能更大程度上依賴於機箱的結構，即導電的連續性。機箱上的接縫、開口等都是電磁波的泄漏源。穿過機箱的電纜也是造成禁止效能下降的主要原因。解決機箱縫隙電磁泄漏的方式是在縫隙處用電磁密封襯墊。電磁密封襯墊是一種導電的彈性材料，它能夠保持縫隙處的導電連續性。常見的電磁密封襯墊有導電橡膠、雙重導電橡膠、金屬編織網套、螺旋管襯墊、定向金屬導電橡膠等。
機箱上開口的電磁泄漏與開口的形狀、輻射源的特性和輻射源到開口處的距離有關。通過適當的設計開口尺寸和輻射源到開口的距離能夠改善禁止效能的要求。通風口可使用穿孔金屬板，只要孔的直徑足夠小，就能夠達到所要求的禁止效能。當對通風量的要求高時，必須使用截止波導通風板（蜂窩板），否則不能兼顧禁止和通風量的要求。如果對禁止要求不高，並且環境條件較好，可以使用鋁箔製成的蜂窩板。這種產品的價格低，但強度差，容易損壞。如果對禁止的要求高，或環境惡劣（如軍用環境），則要使用銅製或鋼製蜂窩板，這種產品各方面性能優越，但價格高昂。諸如計算機顯示屏等，即要滿足視覺需要，又要滿足防電磁泄漏要求。通常在顯示屏前加裝高性能禁止視窗。禁止機箱上絕不允許有導線直接穿過。當導線必須穿過機箱時，一定要使用適當的濾波器，或對導線進行適當的禁止。干擾抑制濾波技術濾波技術的基本用途是選擇信號和抑制干擾，為實現這兩大功能而設計的網路都稱為濾波器。通常按功用可把濾波器分為信號選擇濾波器和電磁干擾(EMI)濾波器兩大類。信號選擇濾波器是以有效去除不需要的信號分量，同時是對被選擇信號的幅度相位影響最小的濾波器。
電磁干擾濾波器
是以能夠有效抑制電磁干擾為目標的濾波器。電磁干擾濾波器常常又分為信號線EMI濾波器、電源EMI濾波器、印刷電路板EMI濾波器、反射EMI濾波器、隔離EMI濾波器等幾類。線路板上的導線是最有效的接收和輻射天線，由於導線的存在，往往會使線路板上產生過強的電磁輻射。同時，這些導線又能接受外部的電磁干擾，使電路對干擾很敏感。在導線上使用信號濾波器是一個解決高頻電磁干擾輻射和接收很有效的方法。脈衝信號的高頻成分很豐富，這些高頻成分可以藉助導線輻射，使線路板的輻射超標。信號濾波器的使用可使脈衝信號的高頻成分大大減少，由於高頻信號的輻射效率較高，這個高頻成分的減少，線路板的輻射將大大改善。電源線是電磁干擾傳入設備和傳出設備主要途徑。通過電源線，電網上的干擾可以傳入設備，干擾設備的正常工作
同樣，設備的干擾也可以通過電源線傳到電網上，對網上其它設備造成干擾。為了防止這兩種情況的發生，必須在設備的電源入口處安裝一個低通濾波器，這個濾波器只容許設備的工作頻率(50Hz,60Hz,400Hz)通過，而對較高頻率的干擾有很大的損耗，由於這個濾波器專門用於設備電源線上，所以稱為電源線濾波器。電源線上的干擾電路以兩種形式出現。一種是在火線零線迴路中，其干擾被稱為差模干擾。另一種是在和火線、零線與地線和大地的迴路中，稱為共模干擾。通常200Hz以下時，差模干擾成分占主要部分。1MHz以上時，共模干擾成分占主要成分。電源濾波器對差模干擾和共模干擾都有抑制作用，但由於電路結構不同，對差模干擾和共模干擾的抑制效果不一樣。所以濾波器的技術指標中有差模插入損耗和共模插入損耗之分。
