Pelindung medan magnet magnet permanen, pelindung medan magnet bolak-balik

Untuk mengurangi kekuatan medan magnet magnet permanen atau medan magnet bolak-balik frekuensi rendah dengan arus bolak-balik di wilayah ruang tertentu, gunakan perisai magnetik… Dibandingkan dengan medan listrik, yang cukup mudah dilindungi oleh aplikasi Sel Faraday, medan magnet tidak dapat disaring sepenuhnya, hanya dapat dilemahkan sampai batas tertentu di lokasi tertentu.

Dalam praktiknya, untuk tujuan penelitian ilmiah, kedokteran, geologi, di beberapa bidang teknis yang berkaitan dengan ruang angkasa dan energi nuklir, medan magnet yang sangat lemah sering dilindungi, induksi yang jarang melebihi 1 nT.

Kita berbicara tentang medan magnet permanen dan medan magnet variabel pada rentang frekuensi yang luas. Induksi medan magnet bumi, misalnya, rata-rata tidak melebihi 50 μT; bidang seperti itu, bersama dengan noise frekuensi tinggi, lebih mudah dilemahkan dengan pelindung magnet.

Dalam hal melindungi medan magnet liar dalam elektronika daya dan teknik kelistrikan (magnet permanen, transformator, sirkuit arus tinggi), seringkali cukup dengan melokalkan bagian penting dari medan magnet daripada mencoba menghilangkannya sepenuhnya. Perisai feromagnetik — untuk melindungi medan magnet permanen dan frekuensi rendah

Cara pertama dan termudah untuk melindungi medan magnet adalah penggunaan perisai feromagnetik (tubuh) dalam bentuk silinder, lembaran atau bola. Bahan cangkang seperti itu harus dimiliki permeabilitas magnetik tinggi Dan kekuatan koersif rendah.

Ketika pelindung semacam itu ditempatkan di medan magnet luar, induksi magnet di feromagnet pelindung itu sendiri ternyata lebih kuat daripada di dalam area berpelindung, di mana induksinya akan lebih rendah.

Mari kita perhatikan contoh layar dalam bentuk silinder berongga.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa garis induksi medan magnet luar yang menembus dinding layar feromagnetik menebal di dalamnya dan langsung di dalam rongga silinder, oleh karena itu garis induksi akan lebih dijernihkan. Artinya, medan magnet di dalam silinder akan tetap minim. Untuk kinerja berkualitas tinggi dari efek yang diperlukan, bahan feromagnetik dengan permeabilitas magnetik tinggi digunakan, seperti permaloid atau mu-metal.

Omong-omong, hanya menebalkan dinding layar bukanlah cara terbaik untuk meningkatkan kualitasnya.Jauh lebih efektif adalah perisai feromagnetik berlapis-lapis dengan celah di antara lapisan-lapisan yang membentuk perisai, di mana koefisien perisai akan sama dengan produk dari koefisien perisai untuk masing-masing lapisan — kualitas perisai dari perisai berlapis-lapis akan lebih baik daripada efek dari lapisan menerus dengan ketebalan sama dengan jumlah lapisan atas.

Berkat layar feromagnetik berlapis-lapis, dimungkinkan untuk membuat ruangan yang terlindung secara magnetis untuk berbagai penelitian. Lapisan luar dari layar tersebut dibuat dalam hal ini dari feromagnet, yang jenuh pada nilai induksi yang tinggi, sedangkan lapisan dalamnya terbuat dari logam mu, permaloid, metglass, dll. — dari feromagnet yang jenuh pada nilai induksi magnetik yang lebih rendah.

Perisai tembaga — untuk melindungi medan magnet bolak-balik

Jika perlu untuk melindungi medan magnet bolak-balik, maka bahan dengan konduktivitas listrik yang tinggi digunakan, seperti Sayang.

Dalam hal ini, medan magnet eksternal yang berubah akan menginduksi arus induksi di layar konduktif, yang akan menutupi ruang volume yang dilindungi, dan arah medan magnet dari arus induksi ini di layar akan berlawanan dengan medan magnet luar. , perlindungan dari mana diatur demikian. Oleh karena itu, medan magnet luar akan dikompensasi sebagian.

Selain itu, semakin tinggi frekuensi arus, semakin tinggi koefisien pelindungnya. Karenanya, untuk frekuensi yang lebih rendah dan terlebih lagi untuk medan magnet konstan, layar feromagnetik paling cocok.

Koefisien pengayak K, tergantung pada frekuensi medan magnet bolak-balik f, ukuran layar L, konduktivitas bahan ayakan dan ketebalannya d, kira-kira dapat ditemukan dengan rumus:

Penerapan layar superkonduktor

Seperti yang Anda ketahui, superkonduktor mampu sepenuhnya menggeser medan magnet dari dirinya sendiri. Fenomena ini dikenal dengan efek Meisner… Berdasarkan aturan Lenz, setiap perubahan medan magnet dalam superkonduktor menghasilkan arus induksi yang, dengan medan magnetnya, mengkompensasi perubahan medan magnet dalam superkonduktor.

Jika kita membandingkannya dengan konduktor biasa, maka dalam superkonduktor arus induksi tidak melemah dan oleh karena itu mampu memberikan efek magnet kompensasi untuk waktu yang sangat lama (secara teoritis).

Kerugian dari metode ini dapat dianggap biayanya yang tinggi, adanya sisa medan magnet di dalam layar yang ada sebelum transisi material ke keadaan superkonduktor, serta kepekaan superkonduktor terhadap suhu. Dalam hal ini, induksi magnetik kritis untuk superkonduktor bisa mencapai puluhan tesla.

Metode perisai dengan kompensasi aktif

Untuk mengurangi medan magnet luar, medan magnet tambahan yang besarnya sama tetapi berlawanan arah dengan medan magnet luar dari mana area tertentu akan dilindungi dapat dibuat secara khusus.

Ini dicapai melalui implementasi koil kompensasi khusus (koil Helmholtz) — sepasang kumparan pembawa arus yang disusun secara koaksial identik yang dipisahkan oleh jarak jari-jari kumparan. Medan magnet yang cukup seragam diperoleh di antara kumparan tersebut.

Untuk mencapai kompensasi untuk seluruh volume area tertentu, Anda memerlukan setidaknya enam gulungan seperti itu (tiga pasang), yang ditempatkan sesuai dengan tugas tertentu.

Aplikasi umum untuk sistem kompensasi semacam itu adalah perlindungan terhadap gangguan frekuensi rendah yang dihasilkan oleh jaringan listrik (50 Hz), serta pelindung medan magnet bumi.

Biasanya, sistem jenis ini bekerja bersama dengan sensor medan magnet. Tidak seperti pelindung magnet, yang mengurangi medan magnet bersama dengan kebisingan di seluruh volume yang dibatasi oleh pelindung, perlindungan aktif menggunakan kumparan kompensasi memungkinkan untuk menghilangkan gangguan magnet hanya di area lokal yang disetel.

Terlepas dari desain sistem interferensi anti-magnetik, masing-masing membutuhkan perlindungan anti-getaran, karena getaran layar dan sensor berkontribusi pada timbulnya interferensi magnetik tambahan dari layar getar itu sendiri.