Способ установки щитов корпусов: требования ПУЭ и общие рекомендации

требования ПУЭ и общие рекомендации

Подключение частного дома к электрической сети предусматривает установку щита учета, в котором будет монтирован прибор учета электроэнергии и защитные аппараты, подключен ввод от электросети и отходящий кабель, который питает домашнюю проводку. Нередко одним из требований снабжающей организации, которая осуществляет подключение к электросетям, является установка щита учета на опоре (столбе). В данной статье мы предоставим читателям сайта Сам Электрик основные рекомендации по данному вопросу.

• Организационные вопросы
• Классификация щитов
• Правила установки щита учета
• Заземление электрощита

Организационные вопросы

Прежде всего, следует учитывать, что электросетевая компания выполняет подключение непосредственно к электросетям только при условии соблюдения всех требований по установке щита учета и оформлении всех необходимых документов.

Следовательно, первым этапом является составление проекта и утверждение его в электросетевой организации. Как правило, в организации есть типовые проекты подключения к электросетям и перечень требований относительно выбора номинала защитных аппаратов, типа электросчетчика, сечения вводного провода (кабеля), типа и конструктивного исполнения корпуса учетно-распределительного щитка, а также требования по монтажу самого щитка на опоре либо в другом месте. Возможно, по требованию снабжающей организации потребуется подключение счетчика к автоматизированной системе коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ).

Нередко возникают ситуации, когда после приобретения вводного кабеля, установки щита, прибора учета и необходимых защитных аппаратов без предварительного согласования, энергоснабжающая организация отказывает в подключении к электросети и приходится устранять ошибки в монтаже либо заново приобретать новый электросчетчик, защитные аппараты и другие элементы.

Поэтому если у вас уже есть готовый проект, то прежде чем приобретать необходимые конструктивные элементы и приступать к монтажу электрощита, следует согласовать проект в снабжающей организации.

Классификация щитов

Щит учета может иметь различное конструктивное исполнение: в виде небольшого бокса, рассчитанного на установку прибора учета и защитного аппарата либо в виде полноценного шкафа, в котором может быть установлено несколько защитных аппаратов и другие вспомогательные элементы для распределения электроэнергии (учетно-распределительный и групповой учетно-распределительный щитки).

Щитки также классифицируется по степени защиты корпуса от негативных воздействий влаги и посторонних предметов, в том числе и пыли. В данном случае щит устанавливается на опоре (столбе), то есть вне помещений, поэтому корпус такого щита должен иметь степень защиты не ниже IP54. Также выбирая корпус учетно-распределительного щитка нужно учитывать возможность его эксплуатации в температурном диапазоне местных условий окружающей среды.

Корпус щита учета для установки вне помещений должен иметь запирающее устройство, а на самом корпусе должно быть прозрачное окно для возможности беспрепятственного съема показаний представителями энергосбыта.

Правила установки щита учета

Приведем нормы на установку электрического щита согласно ПУЭ 7. Согласно главе 1.5, п. 1.5.29, расстояние от поверхности земли (пола) до клемм прибора учета должно быть в пределах 0,8-1,7 м. Сам щит может устанавливаться, как на опоре (столбе), так и на трубостойке – в данном случае все также зависит от требований снабжающей организации.

Электрический счетчик должен быть защищен предохранителями или автоматическими выключателями. При этом расстояние от электросчетчика до защитных аппаратов не должно превышать 10 м.

Часто потребители не соблюдают требования относительно выбора номинала защитных аппаратов, что может привести к повреждению счетчика. А в случае превышения допустимого лимита мощности у нескольких потребителей может привести к нежелательной перегрузке на питающей линии в целом, что влечет за собой возникновение аварийных ситуаций в электрической сети.

Поэтому в большинстве случаев снабжающая организация устанавливает щиты учета с возможностью установки автоматического выключателя. Автоматический выключатель, во-первых, осуществляет защиту самого электрического счетчика от перегрузки, во-вторых, он лимитирует нагрузку в соответствии с договором по электроснабжению дома, в котором, как правило, указывается выделенная мощность. Автоматический выключатель устанавливается и подключается при подключении к электросетям, а сам щиток пломбируется для предотвращения самовольной замены автомата, а также несанкционированного вмешательства в работу измерительного прибора.

Щит учета устанавливается только на устойчивую и надежную опору при помощи специальной скобы и других элементов для монтажа, которые есть в комплекте к щитку или которые нужно приобрести дополнительно.

Также в целях защиты от повреждения или вмешательства снабжающая организация может выполнить установку щитка учета на опоре (столбе) на высоте более 1,7 м.

Заземление электрощита

Очень часто возникает вопрос о том, как заземлить электрощиток. В данном случае в первую очередь также необходимо руководствоваться требованиями снабжающей организации.

В случае отсутствия требований необходимо заземлить щиток с учетом системы заземления электрической сети. Большинство потребительских сетей имеют систему заземления TN-C, которая предусматривает объединение нулевого и защитного проводников в проводник PEN на всей протяженности линии. Точка разделения данного проводника на защитный заземляющий и нулевой проводники осуществляется в щите до самого электросчетчика, а после разделения система заземления называется TN-C-S. По правилам PEN-проводник имеет несколько повторных заземлений на опорах на всей протяженности линии и в конце, в самом щите учета на опоре (столбе) он также заземляется.

PEN-проводник соединяется с металлическим корпусом электрощита, а щиток, в свою очередь, присоединяется к предварительно монтированному заземлителю (заземляющему контуру) при помощи заземляющего проводника. Сечение провода для заземления должно быть не меньше сечения вводного питающего кабеля.

Но важно учитывать, что заземление домашней проводки и PEN-проводника в частности может быть не только бесполезным, но и опасным.

Если питающая линия находится в неудовлетворительном техническом состоянии, а повторные заземления PEN-проводника на опорах (столбах) линии не соответствуют требованиям, то в случае разрыва PEN-проводника на корпусе заземленного щита может появиться опасный потенциал. При этом по заземляющему проводнику и по контуру заземления будет протекать уравнительный ток, который может привести к повреждению вводного кабеля.

Следовательно, если заземление питающей линии не соответствует требованиям, предъявляемым к заявленной системе заземления электрической сети, то лучше использовать совмещенный проводник PEN вводного кабеля исключительно в качестве нулевого вводного провода. При этом можно реализовать своими руками систему заземления ТТ, то есть монтировать индивидуальный заземляющий контур проводки и заземлить на него металлический корпус электрощитка.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно показывается установленный заземленный щиток на столбе:

Вот собственно и все рекомендации, которые мы хотели вам предоставить. Надеемся, теперь вы знаете, как происходит установка щита учета на опоре согласно ПУЭ и какие требования предъявляются к данному виду работ. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

• Как разделить PEN на PE и N
• Как установить электрический столб на участке
• Как подключить участок к электричеству
• Как сделать заземление в частном доме

Корпуса для щитов низкого напряжения КШУ5Р

Типоисполнения

Типоисполнение	Число модулей	Габаритный размер, размер ниши, мм (HxLxB*)	Комплектность двери				Масса, кг
			Защелка	Замок	Защелка и окно	Замок и окно
КШУ5Р-12-112-1	12	275x320x120, 230x275x125	Х				2,47
-2				Х			2,50
-3					Х		2,47
-4						Х	2,50
КШУ5Р-24-212-1	24	405x320x120, 360x275x125	Х				3,50
-2				Х			3,52
-3					Х		3,50
-4						Х	3,52
КШУ5Р-24-221-1	24	405x320x210, 360x275x215	Х				4,44
-2				Х			4,46
-3					Х		4,44
-4						Х	4,46
КШУ5Р-36-312-1	36	530x320x120, 485x275x125	Х				4,49
-2				Х			4,52
-3					Х		4,49
-4						Х	4,52
КШУ5Р-36-321-1	36	530x320x210, 485x275x215	Х				5,60
-2				Х			5,63
-3					Х		5,60
-4						Х	5,63
КШУ5Р-48-512-1	48	655x320x120, 610x275x125	Х				5,50
-2				Х			5,52
-3					Х		5,50
-4						Х	5,52
КШУ5Р-48-521-1	48	655x320x210, 610x275x215	Х				6,79
-2				Х			6,81
-3					Х		6,79
-4						Х	6,81
КШУ5Р-48-2212-1	48	405x615x120, 360x570x125	Х				6,79
-2				Х			6,84
-3					Х		6,79
-4						Х	6,84
КШУ5Р-72-3312-1	72	530x615x120, 485x570x125	Х				8,72
-2				Х			8,77
-3					Х		8,72
-4						Х	8,77
КШУ5Р-72-3321-1	72	530x615x210, 485x570x215	Х				10,60
-2				Х			10,65
-3					Х		10,60
-4						Х	10,65

* — Высота x Ширина x Глубина.

Конструктивные особенности

Способ установки: встраиваемый в стену.
Изготовление корпуса: стальной лист толщиной 1 мм с покрытием RAL7032, нанесенным методом электростатики.

Условия эксплуатации

Показатели	Величины
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69	УХЛ4
Предельные значения рабочих температур, °С	от минус 5 до +40
Относительная влажность воздуха при 25°С	до 80%

Электрические параметры

Показатели	Величины
Номинальный ток, A	до 63
Номинальное напряжение, В	до 400
Номинальное напряжение изоляции, В	500
Класс защиты по ГОСТ 12. 2.007.0-75	I
Степень защиты по ГОСТ 14254-96     со стороны лицевой панели     при открытой двери	IP31 IP20

Как выбрать корпус электрощита – KonstArtStudio

Навигация по статьям

Электрощиты

Существует великое многообразие корпусов электрощитов, боксов, «коробок», «оболочек. Постараемся в этой статье раскрыть их некоторые особенности

“

Да зачем тебе корпус? У меня вон в гараже все автоматы в деревянном ящике стоят — и всё работает уже 15 лет!

Корпус щитка предназначен для того, чтобы разместить все оборудование безопасно, надежно и удобно для использования

Наверняка, вы не раз слышали подобные высказывания об электрических щитах. Их также называют «распределительный щит», или «распределительный шкаф», но суть от этого не меняется — корпус щитка предназначен для того, чтобы разместить все оборудование безопасно, надежно и удобно для использования.
И да, деревянный ящик в гараже не подойдет (если конечно вы не хотите рискнуть своим гаражом и всем, что находится внутри). Во первых, дерево — горючее, во вторых — имеет свойство впитывать влагу, из-за чего внутри такого ящика может произойти короткое замыкание. Также дерево не защитит от пыли, которая является проводником, от мышей и насекомых, которые также могут стать причиной КЗ, или перегрызть провода

Универсального решения — не существует. Если вы хотите сделать один раз и хорошо — нужно подходить к вопросу выбора с разных сторон

Вообще, чаще всего люди стремятся сэкономить на корпусе — вроде бы на функционал он влияет не слишком сильно, а цена на разные модели отличается существенно. Тут можно привести аналогию с автомобилем: кузов — самая дорогая «деталь» вашей машины. От него зависит, насколько защищенными будете в машине вы и насколько долго прослужат все узлы и агрегаты. Как правило, машина служит до тех пор, пока в порядке кузов.

Поэтому, не стоит пренебрегать качеством корпуса — он также важен, как и оборудование, которое в нем устанавливается.

Лучше всего подходить к выбору корпуса еще на этапе строительства дома, либо при планировании капитального ремонта. Размер бокса (щита) напрямую зависит от площади объекта и количества электроприборов. Поэтому сначала нужно делать грамотный проект и только исходя их проекта электрощита — выбирать размер и корпус электрощита. В проекте нужно учесть все до мелочей: каждую розетку, каждый светильник, не говоря уже о таком мощном оборудовании, как стиральная машина, или водонагреватель.

Необходимо оставить около 20% свободного места.
Обслуживать электрощит, в котором есть где развернуться — гораздо удобнее.

В помещении распределительный щит монтируется, обычно, двумя способами:
1. Встраивается в нишу в стене.
2. Вешается на стену.
Разумеется, более эстетичным и удобным является первый способ — щит никому не мешает, не мозолит глаза, а также меньше вероятность его нечаянно повредить.

Но такой монтаж более трудоемкий и не всегда является возможным (например в панельном доме), поэтому навесной корпус также достаточно популярен.
Когда электрика делается для дома в 250-300 и более квадратных метров — щит перестает быть щитком, это уже большой распределительный шкаф. Встраиваемых шкафов не бывает, все что выше 1 метра, как правило — это внешний шкаф, стоящий на полу.

Также стоит обратить внимание на материал: в настоящее время электрощиты изготавливаются из металла, пластика, а также из комбинации этих двух материалов.
Металлический корпус делает электрощит более крепким, надежным и долговечным. Пластиковый, обычно дешевле и лучше выглядит, но не так прочен как металл.

Металлический корпус — надежен и долговечен. Кроме того, не бывает щитов, рассчитанных на более 72 модулей в пластиковом исполнении.

Корпус должен защищать установленное внутри оборудование от повреждений, пыли и влаги, он также должен защитить людей от электропроводящих частей. Поэтому важно, чтобы электрощит был достаточно прочным и вся «начинка» была закрыта от посторонних глаз и неосторожных рук.

От корпуса электрощита зависит то, как долго вам можно быть спокойным и уверенным в своей электрике. Можно поставить дешевый, некачественный корпус и поменять его через 5 лет со всеми «потрохами». А можно вложиться один раз в качественный щит от проверенного производителя, установить в него передовое оборудование с характеристиками, взятыми с запасом — и наслаждаться жизнью, не возвращаясь к вопросу лет 30, или даже 50.

Не стоит и говорить о том, что чем больше степень защиты по IP, тем безопаснее электрощит.

Одной из самых важных характеристик электрощита является класс защиты IP.

Нужно учитывать этот параметр в зависимости от того, где будет установлен щит. Если в квартире, или в офисе можно установить щит IP 20 (но нежелательно), то на улице уже необходима степень защиты IP65 или IP66 .
Первая цифра означает степень защиты от посторонних предметов и варьируется от 0 (нет защиты) до 6 (пыленепроницаемость).
Вторая цифра означает степень защиты от влаги от 0 (нет защиты) до 9 (защита от струй воды высокой температуры).

Выбирайте лучшее из возможного.

Комментарии

Читайте также

Сборка электрощита в частном доме и квартире своими руками

Подробная статья о сборке электрощита своими руками для квартиры или частного дома, включая рекомендации по безопасности, составление схемы, сборку автоматов электрощита, а также рекомендации по инструменту, выбору комплектующих и установке.

Реле приоритета ABB LSS 1/2

ABB LSS 1/2 – это реле мощности или реле тока, которое способно отключить неприоритетную нагрузку в моменты повышенного спроса. Подробная статья об использовании данного реле в электрощитах.

Коварный плохой контакт

В данной статье описываем основные виды соединений электропроводки, а также анализируем: в чем кроется опасность плохого и ненадежного соединения.

Как обезопасить своих близких от поражения током?

Статья о том, как сделать свой дом более безопасным для себя и самых близкий людей, применяя современные решения для защиты от поражения электрическим током.

Чем опасна старая проводка

В чём может быть опасность, если не следить и не модернизировать старую или неправильную электропроводку. Подробная статья о всех рисках халатного отношения к организации электрики в квартире или частном доме.

Как выбрать электрощит

Статья с основной информацией по выбору электрощита для квартиры или частного дома. Советы по подбору комплектующих и особенности сборки электрощитов в зависимости от поставленных задач.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних статей и полезных решений

Заказать проектирование и сборку современного, безопасного и надежного электрощита вы можете нажав на кнопку ниже

Заказать электрощит

Инструкции по установке

— Как настроить новый корпус для телевизора

Благодарим вас за покупку TV Shield®. Перед началом процесса установки прочтите следующее.

Вам нужно будет отвинтить шесть (6) черных заглушек с резьбой на передней панели, чтобы открыть TV Shield®.

TV Shield® предназначен для использования в сочетании с настенным креплением для телевизора, потолочным креплением или другим креплением, использующим стандартную схему крепления VESA (продается отдельно). После успешной установки TV Shield® должен быть «зажат» между задней панелью телевизора и креплением.

Имейте в виду, что «дивоты» следует использовать только в качестве направляющих для облегчения горизонтального выравнивания во время установки. Пожалуйста, измерьте в соответствии с инструкциями. Выступы устанавливаются по ширине монтажных размеров стандарта VESA — слева направо. (Чтобы найти шаблоны отверстий VESA на вашем телевизоре, обратитесь к вашей телевизионной приставке, руководству по эксплуатации телевизора или выполните поиск в Интернете для вашего конкретного телевизора.) , и 200X200 — начиная с внутреннего набора разделительных линий до внешнего набора разделительных линий (см. рисунок ниже).

На экранах телевизоров с диагональю от 30 до 42 дюймов VESA-дивоты имеют размеры 100X100, 200X200 и 400X400, начиная с внутреннего набора линий.

Не сверлите не те отверстия . т.е. Если схема крепления вашего телевизора VESA составляет 200X200, и вы используете TV Shield от 19 до 26 дюймов, вы должны просверлить свое первое отверстие в самой левой линии разъема, а когда вы просверлите отверстия с правой стороны, вы должны быть в крайнем правом углу. линия. Если бы вы использовали шаблон VESA 75X75, вы бы просверлили свое первое отверстие на левой внутренней линии деления и нашли размер на внутренней правой линии деления перед сверлением отверстия.

НЕОБХОДИМЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ : Дрель, сверло 5/16 или 7/16 (в зависимости от необходимых крепежных винтов), крепеж из продаваемого отдельно настенного/потолочного крепления для телевизора, пенопластовые блоки (в комплекте), крестообразная отвертка, линейка или измерительная лента, желательно с миллиметровыми размерами.

В КОРОБКЕ ВКЛЮЧЕНЫ: (1) TV Shield®, (2) пенопластовые блоки для монтажа, (2) резьбовые опоры между пенопластовыми блоками, (1) маленький черный мешочек на шнурке (хранить резьбовые колпачки при снятии) с (4) Маленькие втулки, (4) Большие втулки, (2) Ключи для замков, (1) Круглая черная ручка 1 1/4 дюйма, (1) Винт 1/2 дюйма (используется для установки ручки).

Стандарты крепления VESA

Что такое VESA?

VESA (Ассоциация стандартов видеоэлектроники) — профессиональная организация, состоящая из группы профессионалов отрасли видеоэлектроники; их цель — рассмотреть предложения и разработать стандарты для обеспечения единообразия в отрасли видеоэлектроники. Компания VESA, основанная в 1989 году, занимается разработкой отраслевых стандартов интерфейсов для широкого спектра продуктов, включая плоскопанельные телевизоры и мониторы.

Что такое стандарты крепления VESA?

VESA разработала набор стандартов для производства телевизоров с плоским экраном и мониторов для ПК. Большинство производителей соблюдают этот стандарт, придерживаясь отраслевого шаблона отверстий на задней панели своих дисплеев для монтажа. Типичная схема отверстий VESA для плоских дисплеев может быть одного из следующих размеров:

• 75 мм x 75 мм (75 мм = 2,95 дюйма)
• 100 мм x 100 мм (100 мм = 3,94 дюйма)
• 200 мм x 200 мм (200 мм = 7,87 дюйма)
• 400 мм x 400 мм (400 мм = 15,7 дюйма)

ИНСТРУКЦИИ ПО МОНТАЖУ

1. Найдите горизонтальную центральную линию телевизора.
   

2. Измерьте расстояние от центральной линии до верхнего левого монтажного отверстия.
   

3. Найдите центральную горизонтальную линию The TV Shield®
   

4. *Точность измерений очень важна для шагов 4, 6 и 7* Измерьте расстояние от центральной горизонтальной линии на экране телевизора, такое же расстояние, измеренное от центральной горизонтальной линии телевизора по правильной линии деления. (Т.е. если вы измерили 5 дюймов от центральной линии телевизора до верхнего левого монтажного отверстия, измерьте 5 дюймов от центральной горизонтальной линии The TV Shield® до нужной канавки в правильном шаблоне VESA для вашего телевизора/крепления) .
   

5. Просверлите отверстие битой 5/16 при использовании винтов 4 мм или битой 7/16 при использовании винтов 6 мм (винты помечены как 4M или 6M на упаковке монтажного оборудования или в инструкциях по монтажу, прилагаемых к отдельно продаваемому креплению). (Отверстие будет больше чем винт, чтобы учесть вставленную втулку для предотвращения проникновения воды.)

6. Измерьте от *ЦЕНТРА* просверленного отверстия вниз на расстояние в миллиметрах, связанное с размерами монтажного отверстия, как указано на телевизионной приставке, в руководстве к телевизору или путем поиска в Интернете для вашей конкретной модели телевизора. (Т.е. если схема крепления VESA для вашего телевизора имеет размер 200X200, вы должны измерить 200 мм вниз от отверстия, просверленного на шаге 5.)
   

7. Просверлите отверстия на противоположной стороне. т.е. Если вы просверлили верхнее левое отверстие на 5-м отверстии вниз сверху, просверлите верхнее правое отверстие на правильной линии отвода в 5-м отверстии вниз и повторите шаг 6.
   

8. Установите правильную втулку в просверленные отверстия. (маленькая втулка при использовании винта 4 мм и большая втулка при использовании винта 6 мм)

9. Снимите шесть (6) черных резьбовых заглушек с передней панели, чтобы открыть ее. Снимите металлические стойки с пеноблоков. Положите предоставленные пеноблоки на землю, желательно на ковер. Положите телевизор лицевой стороной вниз на пенопластовые блоки. * Расположите блоки под внешними краями/рамкой телевизора (не экрана).
   

10. Подключите кабель питания и любой необходимый кабель HDMI/коаксиальный/компонентный кабель к соответствующим портам телевизора.

11. Поместите TV Shield® прямо на телевизор (и блоки).
    

12. Найдите верхнее левое монтажное отверстие телевизора, глядя через просверленное отверстие в экране TV Shield® и слегка перемещая экран TV Shield®, пока все отверстия не совпадут.

13. Совместите крепежный кронштейн для телевизора (продается отдельно) с задней стороны The TV Shield® и вставьте винт, прилагаемый к креплению для телевизора, через крепление, через The TV Shield® и в монтажные отверстия на телевизоре. Затяните соответственно. (Винт может быть закручен не полностью, в зависимости от телевизора — не беспокойтесь. Если хотите, используйте прокладки, поставляемые с креплениями для телевизора.)

14. Протяните все шнуры/провода через самоуплотняющуюся втулку в нижней части The TV Shield®.

15. Осторожно переверните блок и установите металлические опоры с резьбой, ввернув их в корпус опоры (см. рисунок ниже) с обеих сторон внутренней передней панели TV Shield® (не затягивайте слишком сильно). Также установите круглую черную рукоятку, вставив винт 1/2 дюйма в нижнее центральное предварительно просверленное отверстие в передней панели, в рукоятку и затяните.

16. Чтобы закрыть переднюю панель, вам может понадобиться потянуть боковые стороны и нижнюю часть устройства, чтобы совместить винты с резьбой и пройти через отверстия в передней панели. Установите черные колпачки, повернув их по часовой стрелке на винты с резьбой. Не затягивайте слишком сильно.

17. Установите телевизор, входящий в комплект TV Shield®, как единое целое, в соответствии с инструкциями по креплению телевизора, прилагаемыми к отдельно продаваемому креплению. Снимите белое защитное покрытие и наслаждайтесь.

Полезные советы:

• После монтажа блока может потребоваться при открытии и закрытии продолжать совмещать резьбовые винты с передней панелью до тех пор, пока блок не осядет полностью, что может занять от 2 до 4 недель в зависимости от климата. Обратите внимание, что эта система «выравнивания» является неотъемлемой частью структурной жесткости и водонепроницаемого уплотнения The TV Shield®.

• Если задняя часть экрана TV Shield® просверлена неправильно, обязательно отремонтируйте неправильные отверстия. В качестве любезности для наших клиентов The TV Shield предоставит резиновые заглушки для герметизации отверстий. Пожалуйста, позвоните в наш отдел обслуживания клиентов.

• Используйте только разрешенные чистящие средства (продаются на нашем веб-сайте), так как обычные бытовые средства могут привести к образованию полос и ухудшению оптической прозрачности.

• Небольшой черный мешочек на шнурке предназначен для хранения черных колпачков с резьбой, когда их снимают, чтобы открыть переднюю панель.

Проектирование корпуса с радиочастотным экраном

Рон Брюэр
Консультант по ЭМС/ЭСР

Экранирование было с нами долгое время. Ранние AM-радиоприемники имели экранированные ВЧ- и ПЧ-трансформаторы, экранированные электронные лампы и экранированное шасси с секциями. Эти экраны были необходимы для предотвращения наводки, обратной связи и колебаний электронных ламп, излучения от гетеродина, радиочастотного загрязнения полоски ПЧ и перекрестных помех в проводке схемы. К середине 19В 40-х годах необходимо было выполнить ряд военных спецификаций радиочастотных помех, и использовались прокладки радиочастот (бериллиевая медь, серебряные эластомеры и проволочная сетка из монеля). В 1956 году была выпущена спецификация измерения экранированного корпуса для трех видов услуг под названием MIL-STD-285. Пятьдесят лет спустя он все еще используется для оценки экранированных корпусов. Этот стандарт использовался для измерения почти всех типов экранированных корпусов, но изначально он был разработан для измерения затухания в корпусе, обеспечиваемого источниками, расположенными вне корпуса. Имеет значение, как измеряется корпус. Измерение должно соответствовать способу использования корпуса.

То же самое относится и к дизайну корпуса. Дизайн должен в первую очередь учитывать проблему. Имеем ли мы дело с излучаемым излучением, восприимчивостью к излучению, индуктивными и/или емкостными перекрестными помехами или их комбинацией. Нам также необходимо рассмотреть, связана ли проблема с плоской волной, электрическим или магнитным полем. С тех пор не стоит беспокоиться об обеспечении 120 дБ затухания ЭП, когда оборудование, которое мы пытаемся защитить, чувствительно только к ВЧ или производит только ВЧ. Поскольку экранированные корпуса предназначены для удержания и/или исключения электромагнитной энергии, необходимо обсудить некоторые характеристики излучаемых электромагнитных полей и волн, чтобы понять процесс проектирования.

Поля и волны

Стационарный заряд может вызвать нарушение работы электронного устройства, оказывая отталкивающую силу на одноименные заряды в устройстве (это особенно верно для полупроводников), но если электростатический заряд не меняется, он не изменяется. не создавать электромагнитное поле. С другой стороны, ток — это заряд в движении, а ток создает магнитное поле. Если ток установится (DC), магнитное поле будет постоянным. Постоянное магнитное поле не создает излучаемого электромагнитного поля. Однако, когда заряд ускоряется (замедляется), ток увеличивается (уменьшается), создавая изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, создает изменяющееся электрическое поле и т. д., и электромагнитная энергия излучается в сторону от источника. Энергия может быть получена либо из источника электрического поля с высоким импедансом (высокое напряжение — низкий ток), либо из источника магнитного поля с низким импедансом (высокий ток — низкое напряжение). Монопольные и рамочные антенны являются хорошими примерами этих двух источников. Это показано на рисунке 1.9.0003 РИСУНОК 1.Рисунок 2.

Вблизи источника взаимосвязь между электрическим и магнитным полями очень сложна, и хотя они оба будут существовать, характеристика поля может быть преимущественно электрической или магнитной. По мере удаления от источника соотношение между электрическим и магнитным полями становится постоянным с отношением E/H = 120 π. Это показано на рис. 2. Упрощенное и приблизительное расстояние для перехода от ближнего поля к дальнему, используемое специалистами EMC, составляет R = λ / 2π. Это делает предположение, что размеры исходной структуры меньше ½ длины волны. Разработчики антенн, стремящиеся быть более точными, могут расстроиться из-за этого!

 Модели эффективности экранирования

Для описания эффективности экранирования обычно используются три модели. Один из них работает только на низких частотах (включая постоянный ток). Два других можно использовать для RF. На более низких частотах, где индуктивное сопротивление материала меньше сопротивления материала, эффективность экранирования в первую очередь определяется проводимостью материала (для EF) и проницаемостью (для HF). Это часто приводит к ошибочному мнению, что сопротивление материала определяет эффективность его экранирования. Различные производители радиочастотных прокладок пытались использовать объемное удельное сопротивление материалов для определения эффективности экранирования, а затем применять эти значения в диапазонах частот, где значения недействительны. Если рассмотреть поведение конденсатора от постоянного тока в широком диапазоне частот, становится очевидным, что структура может иметь чрезвычайно высокое сопротивление при постоянном токе и очень низкий ВЧ-импеданс на более высоких частотах. Обратное верно для индуктивности! Отражающий экран требует как низкого сопротивления, так и низкого РЧ-импеданса. ВЧ импеданс нельзя определить, только измеряя сопротивление.

Схематический подход

В среднем диапазоне частот примерно от 300 кГц до 3 ГГц эффективность экранирования можно смоделировать с помощью схемного подхода. В этом диапазоне частот экранирование можно определить по импедансу переноса материалов. Этот подход был разработан Уилером в середине 1950-х годов для оценки защиты корпуса от магнитного поля. Этот метод был расширен за счет включения магнитного, электрического и плосковолнового экранирования. Схемный подход описывает экранированный корпус либо как короткозамкнутую рамочную антенну для магнитных полей, либо как толстую электрическую дипольную антенну для электрических и плоских волновых полей. Моделирование корпуса в виде антенны позволяет использовать схемный подход для получения ответов, учитывающих общий размер корпуса, а также характеристики экранирующего материала. Этот метод по существу определяет РЧ-ток, который может быть наведен в обшивке ограждения (в виде антенной конструкции заданного размера), и какие уровни электромагнитного поля будут создаваться внутри ограждения за счет индуцированных токов, связанных через передачу. импеданс. Этот метод было бы легче адаптировать для анализа апертур или разрывов, чем описанный далее подход с использованием линии передачи, но он все еще имеет свои недостатки. Когда размеры корпуса (относительно частоты) допускают развитие стоячих волн, т. е. самый длинный размер равен половине длины волны, тогда корпус становится РЧ-резонатором, и подход к линии передачи становится хорошей моделью для использования.

Метод ЛЭП

Метод ЛЭП был разработан Щелкуновым в начале 1940-х годов. Вкратце, разница в импедансах излучаемого поля и экрана приводит к тому, что часть радиочастотной энергии, падающей на поверхность корпуса, отражается (R) от поверхности, а часть энергии поглощается (A) при прохождении через материал экрана. Как таковая, эффективность экранирования может быть описана с точки зрения отдельных влияющих факторов, которые представляют собой изменение напряженности поля. Этот подход легко визуализировать, и он часто используется в презентациях, описывающих теорию экранирования.

Метод Щелкунова особенно хорошо подходит для больших однородных корпусов без разрывов, где длина волны больше, чем размеры корпуса. В этом методе не учитывается размер корпуса, а поскольку делается предположение о плоской волне, он не дает точных оценок затухания магнитного или электрического поля на низких частотах, когда размеры корпуса малы по сравнению с длиной волны. Подход Щелкунова был модифицирован Ричардом Шульцем (автором MIL-STD-285), и комбинированный метод анализа Щелкунова-Шульца, хотя и был значительно улучшен, все еще имеет трудности с оценкой затухания магнитного поля. Наиболее точный подход к анализу экранирования магнитного поля был разработан Кингом в 1919 г.33 и основан на уравнениях Максвелла. Много работы проделали Джон Куайн и др. др. в RADC, используя подход линии передачи для анализа неоднородностей экранированного корпуса, таких как апертуры и материалы радиочастотных прокладок. Хотя в этой статье будут разбросаны элементы каждого из этих подходов, обсуждение в основном будет сосредоточено на подходе с использованием линии передачи. Будут сделаны некоторые педагогические упрощения, которые могут раздражать некоторых читателей, но облегчат понимание.

Рисунок 3.

Необходимо изучить два случая. Вариант 1, когда источник РЧ находится снаружи корпуса, и случай 2, когда источник РЧ находится внутри корпуса. Обратитесь к Рисунку 3 для иллюстрации этих двух случаев.

В обоих случаях

SEdB = 10 log (P1/P2) = 20 log (F1/F2)

Где F1 и F2 — напряженность поля магнитной, электрической или плоской волны на поверхности корпуса, ближайшей к РЧ источника и на противоположной стороне стены ограждения соответственно.

Для случая 1, когда источник является внешним, общую эффективность экранирования (в дБ) можно обобщить и аппроксимировать следующим образом:

SEdB = AdB + R( )dB + BdB

Где: дБ

R( ) = Потери на отражение ( На самом деле не потери, а скорее перенаправление РЧ-энергии.   Поскольку источник РЧ-излучения находится вне корпуса, перенаправленная энергия может рассматриваться как потери)

B = Поправка на множественные внутренние отражения. Обычно имеет значение только для очень тонких материалов, когда потери на поглощение составляют менее 10 дБ. Это не будет обсуждаться в этой статье.

На более высоких частотах в эффективности экранирования ограждения преобладает поглощение, которое не зависит от типа волны, освещающей ограждение, и определяется следующим выражением:

AdB = k t (μ σ F _МГц ) ^0,5

Где:

k = 3,34 (если t выражено в милах) , k = 0,131 (если t выражено в миллиметрах)
t  = толщина материала в милах или миллиметрах (это определит, какой k использовать)
μ = относительная магнитная проницаемость
σ = относительная проводимость
F _МГц = частота в МГц

РЧ-энергия, отраженная от поверхности корпуса, является результатом несоответствия между импедансом падающей волны (Zw) и импедансом материала экрана (Zs). Для удаленных источников, где расстояние разноса (d) равно или превышает d = λ / 2π или примерно 1/6 длины волны (область плоских волн), волновое сопротивление постоянно и составляет Zo = 120 π Ом независимо от импеданса исходного источника или разделительное расстояние. С другой стороны, для близлежащих источников волновое сопротивление Zw зависит как от импеданса источника, так и от расстояния от источника до материала экрана. Волновое сопротивление источников с низким импедансом (магнитное поле) будет меньше 120 π (т. е. 377) Ом и будет увеличиваться до этого предельного значения по мере увеличения расстояния. Волновое сопротивление источников с высоким импедансом (электрическое поле) будет больше 120 π Ом и будет уменьшаться до этого предельного значения по мере увеличения расстояния. В результате есть 3 уравнения, которые используются для расчета отражения от поверхности экрана. Эти уравнения предполагают, что отношение Zw/Zs или Zs/Zw >10. При λ / 2 π r или 2 π r / λ = 1 уравнения EF и HF становятся равными уравнению плоской волны.

Рисунок 4.

Плоская волна:       RdB _P   = 20 log (120 π / 4 Z _с )

Электрическое поле:    RdB _E   = 20 log [(120 90 / 4 Z)  / 2 π r)]

Магнитное поле:  RdB _H = 20 log [(120 π / 4 Z _s )( 2 π r / λ )]

Где:

Z _s 8 * 10 ⁷ (мкФ _Гц / σ) ^0,5
μ = относительная магнитная проницаемость
σ = относительная проводимость
F _Гц = Частота в Гц

Обратите внимание, что Z _s увеличивается с увеличением частоты, что приводит к уменьшению значения отражения. Рисунок 4 иллюстрирует и сравнивает эффективность экранирования меди и железа.

Для случая 2 общая эффективность экранирования (в дБ) приблизительно равна:

SEdB ≈ AdB

Где:

A = потери на поглощение в дБ
R( ) ≈ 0 дБ

Причина, по которой отражение R( ) , в этом случае не считается потерей, заключается в том, что энергия, которая отражается/перенаправляется от внутренней стены, все еще находится в корпусе. По общему признанию, он не равен нулю, но его влияние все же может быть довольно небольшим. Эти внутренние отражения в корпусе могут привести к появлению затухающих волн, которые не совпадают по фазе с первоначальными сигналами, создавшими помехи, и либо мешают работе создавших их цепей, либо объединяются с нормальными волнами, что приводит к увеличению уровней EF. Даже если этого не происходит, отраженные волны могут выходить через отверстия одновременно с нормальными падающими волнами и приводить к увеличению общей напряженности поля. По мере увеличения размера корпуса до точки, в которой могут существовать стоячие волны, может происходить резонансное усиление. Когда это происходит, уровни EF внутри корпусов обычно могут увеличиваться на 30–40 дБ, затмевая предыдущую проблему.

Даже если у нас будет хороший корпус, это не имеет значения. Например, большинство корпусов военной авионики из листового металла изготавливаются из алюминия толщиной от 30 до 40 мил.

AdB = 3,34 * 30 (1 * 0,64 * 100) ^0,5  = затухание в 802 дБ на частоте 100 МГц не добавление в отражение не имело значения.

Размер корпуса

Тот факт, что размер экранированного корпуса влияет на эффективность его экранирования, часто не обсуждается. Это делается прежде всего с точки зрения того, что корпус Q пропорционален энергии, накопленной в объеме полости, и энергии, рассеиваемой на площади внутренней поверхности. Эффективность экранирования прямо пропорциональна объему корпуса и обратно пропорциональна добротности, на которую влияют любые элементы с потерями, такие как ВЧ-прокладки, швы, разнородные материалы, установленные компоненты и т. д. Для тех читателей, которые заинтересованы в дополнительной информации по этой теме. , значительный объем исследований (с документами) был проведен в этой области Джоном Куайном и др. др. в RADC, Рим, Нью-Йорк.

Кроме того, размер определяет резонансные частоты корпуса. Резонансы заставляют SE колебаться в зависимости от частоты. Затухание может оставаться постоянным, но напряженность поля внутри корпуса увеличивается на резонансных частотах, а более высокие значения напряженности внутреннего поля создают впечатление, что SE корпуса ухудшилось. Типичные эквивалентные потери в SE в результате резонанса составляют от 30 до 40 дБ. Однако исследования, проведенные в Технологическом институте Джорджии, показали до 60 дБ для корпусов с очень высокой добротностью.

Для простого прямоугольного корпуса (размеры L, W, H в метрах) различные резонансные частоты можно рассчитать по следующему выражению: /W) ² + (n/H) ² ] ^0,5

Где L< W < H и l, m и n — целые числа.

Установка l и m = 1 и n = 0 позволяет нам рассчитать TE ₁₁₀ , самую низкую резонансную частоту резонатора.

Сила поля резко возросла! На основании исследований, проведенных USN Dahlgren, VA, [M. Hatfield, et al.] средняя напряженность ЭП внутри ненагруженного (пустого) отражающего резонатора может быть рассчитана по формуле:

E(V/m) _ave = [(Q P _in η _ant Z _o C _o ) / (12 π V _vol F _MHz )] ^0.5 

Примечание. Пиковая напряженность поля на 6–8 дБ превышает среднюю, а уровни распределения поля по всему корпусу неравномерны. Поскольку Q резонатора пропорциональны энергии, запасенной в объеме резонатора, и энергии, рассеиваемой на импедансе площади его внутренней поверхности (Vol/As), для одной и той же конфигурации резонатора используются материалы с одинаковой магнитной проницаемостью (т. д. 1), Q будет пропорциональна отношениям поверхностной проводимости полостей. Для некоторого представления о значениях добротности на частоте 2000 МГц пустой медный корпус будет иметь ненагруженную добротность около 26000 и загруженную добротность около 2600. Вот эффект генерации сигнала 2000 МГц мощностью 10 Вт внутри корпуса. Эффективность антенны принимается равной 0,9.:

E(В/м)ave = [(Q Pin ηant ZO CO)/(12 π Vvol F)] ^0,5

Получается:

E(В/м)ave = [(2600 * 10 * 0,9 * 120 π * 300) / (12 π * 1 * 2000)] ^0,5

= 187 В/mав и 374 В/мпик

Это может быть серьезной проблемой, особенно для проектировщиков и строителей космических кораблей.

Как правило, заполнение корпуса проводящими или поглощающими материалами уменьшает объем и увеличивает площадь внутренней поверхности. Перегородки и разделение на отсеки повышают резонансные частоты, снижают добротность и обеспечивают локальное экранирование компонентов/модулей.

Эти расчетные значения эффективности экранирования высокого уровня указывают на эффективность экранирования в наилучшем случае, поскольку они не включают влияние апертур или других неоднородностей. К сожалению, построить цельносварной корпус нецелесообразно. В большинстве корпусов требуются различные отверстия для элементов управления, панелей доступа, вентиляции, обзора и т. д. Эти отверстия/разрывы являются причиной большей части утечек в экранирующем корпусе. поскольку обратная величина эффективности излучения щелевой антенны эквивалентной формы обеспечивает простую модель для расчета эффективности экранирования апертуры в наихудшем случае. Из этого предположения вытекает некоторая ошибка, но она достаточна для проектирования, поскольку эффективность экранирования выше, чем показано в расчетах. Эффективность экранирования одной апертуры с наибольшим размером отверстия (D) определяется первой частью следующего уравнения. Вторая часть уравнения корректирует несколько апертур одинакового размера (D).

SE _дБ = 20 log л/2 D ‑ 20 log n | _{S≤ λ/2}

Где:

k = 20 для прорези и k = 40 для круглого отверстия
D = длина прорези (в метрах) и L > w и L >> t или диаметр отверстия (в метрах ) D >> t
λ = длина волны в метрах
n = количество апертур в пределах λ /2

Это уравнение можно решить в терминах размерности (D), чтобы определить, какой размер апертуры требуется для данного ослабления, но в целом , апертуры не должны быть длиннее D = l/50. Это делает отверстие очень маленьким! Например, для достижения приемлемых значений затухания на частоте 10 ГГц — 10-й гармонике тактового сигнала 1 000 МГц (необычно для высокоскоростных цифровых устройств) апертуры не должны превышать 0,6 мм. В производственной среде это означает непрерывные швы.

Герметизация апертуры

Независимо от типа используемого материала экранирующей панели или обшивки, эффективность экранирования корпуса зависит от того, насколько хорошо панель или обшивка герметизированы в корпусе, т. е. от качества радиочастотной связи поперек апертуры шва. Любая изолированная панель/обшивка, которая не имеет надлежащего заземления/прикрепления к корпусу, может вести себя как конструкция антенны. Заземление панели только в одной точке снизит эффективность ее антенны и часто не позволит ей работать как антенна, но не устранит утечку через остальную часть шва.

Лучшими методами герметизации периметров экранированных отверстий, в порядке эффективности, являются сварка, пайка твердым припоем, пайка и клепка, за исключением условий с сильными ударами и вибрацией, когда клепка предпочтительнее пайки. К сожалению, эти методы препятствуют легкому доступу для обслуживания и ремонта. Установка близко расположенных винтов или зажимов позволяет, но не облегчает снятие в полевых условиях. Поэтому в корпусах обычно используются конструкции с положительным контактом для обеспечения и поддержания соединения с низким ВЧ-импедансом на сопрягаемых поверхностях. Это могут быть бобышки, сегментированные или зацепляющиеся кромки шва, перекрывающиеся поверхности или RF-прокладки. В зависимости от конструкции шва эти подходы могут полностью исключить необходимость в крепежных элементах, но в любом случае позволят располагать крепежные элементы на большем расстоянии друг от друга.

Существует более 2000 различных конструкций прокладок RF, основанных на сочетании материалов и конструкции. При хорошей конструкции печатной платы минимум 60 дБ достаточен для большинства коммерческих приложений. Для военного оборудования обычно требуется от 80 до 100 дБ. Различные прокладочные материалы RF имеют существенные различия в своих электрических, механических и коррозионных свойствах. Кроме того, каждый из них лучше подходит для одних приложений, чем для других. Выбор зависит от типа шва корпуса, в котором используется прокладка. Только исходя из затухания, для уровней более 80 дБ наиболее популярны прокладки из бериллиевой меди, олова и посеребренного металла или эластомерные прокладки с металлическим наполнителем. От 60 до 80 дБ добавляют монель, никель, SnCuFe и посеребренную ткань. Для 60 и ниже можно использовать любой материал.

Конфигурации шва

Рис. 5.

На выбор предлагается четыре конфигурации шва. Это (1) изолированный шов, (2) компрессионный шов, (3) сдвиговой или протирочный шов и (4) утепленный или дроссельный шов. Эти конфигурации шва показаны на рис. 5. Изолированный шов лучше всего можно описать как стыковое соединение. Примером могут служить верхние и нижние швы между глухими панелями или выдвижными ящиками, вмонтированными в стеллаж. Поскольку нет нахлеста, трудно использовать обычные прокладочные материалы, и предпочтительным методом герметизации является токопроводящая фольга или тканевая лента, накладываемая на шов. Эта статическая (фиксированная) конфигурация часто используется в легких космических кораблях и спутниках, но она предназначена для постоянного решения, которое не будет многократно открываться и закрываться.

Компрессионный шов является наиболее часто используемым типом шва. Это может быть не самое лучшее, но это работает. Эта конфигурация также предназначена для статического соединения. В этом случае панели перекрывают проемы по периметру. Если контактные поверхности являются проводящими, они обычно могут соответствовать коммерческому требованию 60 дБ при использовании винтов с плотным прилеганием, особенно с высоким крутящим моментом. Для более высоких уровней затухания эта конструкция шва также может быть герметизирована любым типом прокладочного материала RF. Поскольку силы сжатия материала прокладки являются нормальными по отношению к панели, по периметру по-прежнему необходимо использовать резьбовые крепления или хомуты с одинаковыми интервалами для обеспечения герметичности RF. Выбор прокладки с меньшей силой сжатия позволяет использовать более легкие материалы корпуса и увеличить расстояние между креплениями. По мере того, как конфигурации корпусов становятся меньше, а выбор более сложных прокладок становится ограниченным, используются формируемые на месте, печатные или вулканизированные эластомерные прокладки.

Срезной шов является единственной динамической конфигурацией, и с ним нужно обращаться иначе, чем с двумя другими. Этот тип соединения имеет несколько различных конфигураций, т. е. плоскую, ножевую, модифицированную ножевую и/или продольную. Эти конструкции направляют механические усилия параллельно поверхности панели, поэтому для сохранения экранирования не требуются крепежные детали или зажимы. Таким образом, эта конструкция может исключить необходимость в крепежных элементах. Можно использовать обычные крышки кастрюль, но без выступов или сегментированных краев трудно обеспечить хороший контакт по периметру. Если для более высокого затухания требуются прокладки RF, для этого применения обычно используются прокладки с металлическими пальцами, однако использовались некоторые конфигурации ткани поверх пены. Если используются тканевые прокладки, следует позаботиться о том, чтобы дизайн шва не истирал ткань. Эта конфигурация имеет самую высокую эффективность экранирования в самом широком диапазоне частот, а также является самоочищающейся. Из-за сложности переоснащения этой конфигурации в существующий продукт эту конструкцию следует рассматривать с самого начала проекта. При разработке с самого начала он обычно имеет наивысшую производительность при наименьших общих затратах.

Изолирующий (дроссельный) шов сильно отличается от предыдущих трех швов. Эти швы представляют собой широкополосные радиочастотные конфигурации, которые основаны на создании радиочастотной связи металла с металлом с низким импедансом на сопрягаемых поверхностях. Дроссельный шов предназначен для тех конструкций высокочастотного оборудования, которым не требуется широкополосное решение. Некоторые конструкции даже требуют, чтобы крышка была изолирована от основания. Некоторые даже требуют, чтобы металлическая крышка была покрыта пластиком, чтобы свести к минимуму коррозию и упростить ее чистку. Поскольку затухание требуется только в высоком, но узком диапазоне частот, это может быть достигнуто с помощью шва с микроволновым дросселем. Этот шов является ВЧ-фильтром. Каждая сторона шва имеет обработанную канавку λ/4 или λ/2, которая отражает несовпадающую по фазе составляющую сигнала для объединения с сигналом и его ослабления. Канавку можно настроить в шахматном порядке, используя ступенчатую конфигурацию для увеличения полосы пропускания, но, к сожалению, она не может обеспечить полосы пропускания трех предыдущих конструкций.

Процесс проектирования экранирования

Этот подход не всегда работает, но он обеспечивает методологию для начала работы.

Начните с определения требований к излучению ИО. Это можно сделать путем измерения электромагнитной среды (EME) или сверившись с текущими военными или коммерческими требованиями, применимыми к экранируемому оборудованию. Как только это будет сделано, определите уровни излучаемой эмиссии и восприимчивости EUT. Это можно сделать путем измерения или прогнозирования и анализа (P&A). Представляют интерес три частотных диапазона: (1) менее 100 кГц, (2) от 100 кГц до 100 МГц и (3) более 100 МГц.

Затем эти уровни сравниваются друг с другом и с установленными требованиями к окружающей среде для определения необходимой эффективности экранирования в наихудшем случае. Примечание. Это случается нечасто, но иногда уровни излучаемого излучения превышают уровни восприимчивости к излучению. Это указывает на потенциальную серьезную проблему самосовместимости и должна решаться отдельно от электромагнитной совместимости окружающей среды.

Для учета изменений электромагнитных характеристик от одной системы к другой добавляется запас по электромагнитной совместимости (EMCSM). EMCSM составляет 6 дБ, если уровни были измерены, и 12 дБ для P&A.

Частоты менее 100 кГц.

Частоты излучения или восприимчивости менее 100 кГц подразумевают проблему связи магнитного поля (ВЧ). В этом случае эффективность экранирования сильно зависит от типа материала, из которого изготовлен корпус. Несмотря на это, необходимо начать с определения эффективности экранирования (SE), требуемой на самой высокой частоте, а затем добавить соответствующий EMCSM.

Далее предположим, что используется недорогой проницаемый материал, и рассчитаем толщину (t), необходимую для получения потерь на поглощение (A) = SE + EMCSM. Остановитесь, если расчетная толщина (t) меньше максимальной проектной толщины, в противном случае увеличьте толщину и/или замените материал на материал с более высокой проницаемостью и повторите расчет. Холоднокатаная сталь является хорошим началом, за ней следует горячекатаная сталь, а затем очищенное железо. Когда требуемая проницаемость по толщине вынуждает выбирать экзотические материалы с высокой проницаемостью, такие как мю-металл, конетик, супермалой, пересмотрите ограничения по толщине, прежде чем принимать решение об использовании этих материалов.

Для ВЧ-защиты необходимы швы внахлест (с минимальным воздушным зазором) для прохождения потока через шов. Требования к перекрытию в 10–100 раз превышают толщину материала, но обычно используется 0,5 дюйма. Прокладки RF не используются. Не используйте стыковые соединения.

Частоты выше 100 кГц

Частоты излучения или восприимчивости выше 100 кГц могут быть проблемой связи либо по ВЧ, либо по ВЧ. В любом случае на этих более высоких частотах можно использовать проводящие материалы. Подход к проектированию определяется тем, находится ли источник РЧ внутри или снаружи экрана, насколько необходимо ослабление, т. е. больше или меньше 60 дБ, и является ли частота больше или меньше 100 МГц. Начните с расчета эффективности экранирования (SE), требуемой на самой высокой частоте, и добавьте соответствующий EMCSM.

Если источник находится внутри, предположим, что это недорогой проводящий материал (например, алюминий), и рассчитайте толщину (t), необходимую для получения потерь на поглощение (A) = SE + EMCSM. Остановитесь, если расчетная толщина (t) меньше максимальной расчетной толщины, в противном случае увеличьте толщину и/или замените на проницаемый материал и повторите расчет. Холоднокатаная сталь является хорошим началом, за ней следует горячекатаная сталь, а затем очищенное железо.

Если источник находится снаружи, примите недорогой проводящий материал (например, алюминий) и сначала рассчитайте отражение от экранирующего материала. В этом случае для отражения (R) требуется примерно одна глубина скин-слоя, что делает его практически независимым от толщины материала. Особенно на высоких частотах. Если отражение адекватно на более низких частотах, выбор материала завершен. Если нет, то рассчитайте толщину (t), необходимую для получения потерь на поглощение (A) таким образом, чтобы A + R = SE + EMCSM. Остановитесь, если расчетная толщина (t) меньше максимальной расчетной толщины, в противном случае увеличьте толщину и/или замените на проницаемый материал и повторите расчет.

После того, как характеристики материала определены, выбираются конструкция шва и прокладка RF. Это основано на затухании в зависимости от частоты и обобщено в таблице 1.

Таблица 1.

Примечание:

1. Простые контакты кромки ножа/панели могут быть углублениями или выступами
2. Если новая конструкция имеет конструкцию типа кромки ножа/панели
3. При наличии оборудования используйте высокоэффективное непрерывное уплотнение

ОБ АВТОРЕ

Рон Брюэр в настоящее время является старшим инженерным аналитиком EMC/RF в NASA/Analex в Космическом центре Кеннеди. Сертифицированный NARTE инженер по электромагнитной совместимости/электростатическому разряду проработал полный рабочий день в области электромагнитной совместимости более 30 лет. Г-н Брюэр был назван заслуженным лектором Общества IEEE EMC. Он провел более 385 коротких технических курсов по ЭМС в 29 странах и опубликовал множество статей по ЭМС/ЭСР и проектированию экранирования. Он закончил бакалавриат и аспирантуру по инженерным наукам и физике в Мичиганском университете. Электронная почта: [email protected]

Что такое экранирование от электромагнитных помех и какой корпус следует использовать?

В 21 веке наш мир постоянно гудит от электромагнитных помех (ЭМП). Миллионы и миллионы устройств и приборов, которые мы используем каждый день, создают эти электромагнитные помехи, как и некоторые природные явления. Люди не могут чувствовать эти помехи, но многие типы важных электрических и электронных устройств могут.

Когда машина получает слишком много помех, это может привести к серьезным проблемам с производительностью и надежностью. Вот почему большинство производителей устройств разрабатывают свои продукты со встроенными системами, которые уменьшают или устраняют влияние электромагнитных помех. Эти экранирующие системы EMI используют широкий спектр методов для защиты наших самых важных устройств от помех.

Если вы разрабатываете, производите или используете устройства, чувствительные к электромагнитным помехам, важно иметь базовые знания о том, как работает это явление и как с ним бороться. В этой статье мы рассмотрим основные принципы электромагнитных помех и наиболее распространенные типы помех. Затем мы продемонстрируем некоторые корпуса Polycase со встроенным экранированием от электромагнитных помех для чувствительных устройств.

Что такое электромагнитные помехи?

Электромагнитные помехи, определяемые простым языком, представляют собой передачу нежелательного электромагнитного излучения на электрические или электронные устройства. Эти сигналы мешают работе устройства и могут причинить значительный вред. Электромагнитные помехи могут возникать из множества различных источников, как естественных, так и искусственных.

Обычные бытовые и рабочие устройства являются одними из наиболее распространенных источников электромагнитных помех. Некоторые устройства, такие как пульты дистанционного управления телевизором, создают относительно небольшие и слабые поля. Другие, такие как микроволновые печи и смартфоны, создают более мощные устройства. Когда эти поля вступают в контакт с другими устройствами, они могут создавать вредные помехи.

Кроме того, электромагнитные помехи даже не обязательно должны исходить из внешнего источника. Внутренние электромагнитные помехи, при которых один из компонентов устройства создает помехи в другом компоненте, являются еще одним распространенным источником проблем. Проблемы с качеством и кондиционированием источников питания также являются частыми виновниками, и эти два типа внутренних электромагнитных помех, работая вместе, могут создать настоящую головную боль для проектировщиков и сборщиков устройств.

Как будто эти источники не вызывают достаточно проблем, сама природа может создавать электромагнитные помехи. Атмосферные явления, такие как грозы и солнечные бури, являются естественными источниками электромагнитного излучения и могут оказывать аналогичное пагубное воздействие на электрические устройства.

Вы также можете услышать о радиочастотных помехах (RFI) в контексте дискуссий об электромагнитных помехах, поскольку эти два термина часто используются вместе или даже взаимозаменяемы. RFI — это подмножество EMI, которое занимает полосу электромагнитного спектра, известную как полоса радиочастот (RF). Это особенно распространенный тип помех, потому что очень многие устройства, в том числе многие распространенные типы силового коммутационного оборудования и электродвигателей, могут излучать на частотах в этом спектре.

Два основных типа электромагнитных помех

Два конкретных типа электромагнитных помех являются причиной большинства помех в электрических и электронных устройствах. Знание разницы между этими двумя типами и того, как их отличить друг от друга, поможет точно определить источник проблем с электромагнитными помехами в ваших устройствах и позволит вам более эффективно оценивать решения.

• Окружающие электромагнитные помехи: Также называемые излучаемыми электромагнитными помехами, этот тип электромагнитных помех возникает в других устройствах или природных явлениях, которые могут создавать электромагнитные помехи. Это включает в себя широкий спектр вышеупомянутых обычных бытовых и рабочих устройств, а также природные явления, такие как солнечные магнитные бури и удары молнии.
• Электромагнитные помехи, связанные с качеством электроэнергии. Этот тип электромагнитных помех, также называемый кондуктивными электромагнитными помехами, возникает из-за различных помех и несоответствий в подаче питания устройства. К ним относятся перебои в подаче электроэнергии, провалы и всплески напряжения, а также линейный шум.

Некоторые подмножества электромагнитных помех влияют на устройства и системы в определенных типах приложений. Три наиболее важных типа электромагнитных помех для конкретных приложений:

• Преднамеренно генерируемые электромагнитные помехи: этот тип электромагнитных помех возникает из-за таких явлений, как ядерные электромагнитные импульсы (NEMP), которые военные используют для нарушения работы устройств. Преднамеренно генерируемые электромагнитные помехи, как правило, представляют собой серьезную проблему только в конкретных приложениях, таких как военные и системы критической инфраструктуры, но для борьбы с ними часто требуются самые интенсивные меры предосторожности.
• Электромагнитные помехи для железных дорог и общественного транспорта. Электрические системы, используемые сегодня для питания железнодорожного транспорта, чувствительны к особым типам электромагнитных помех. Башмаки третьего рельса, системы управления поездом, другие поезда и линии электроснабжения могут создавать электромагнитные помехи с потенциально опасными последствиями для безопасной работы систем общественного транспорта.
• Медицинское устройство EMI: В больницах и поликлиниках полно устройств, которые могут как излучать, так и принимать EMI, включая системы мониторинга пациентов, дозаторы лекарственных препаратов, аппараты для визуализации и многие другие распространенные устройства. Это создает высокий уровень окружающих электромагнитных помех во многих медицинских учреждениях, а растущее распространение медицинских устройств IoT означает, что это явление, вероятно, станет еще более распространенным.

Последствия электромагнитных помех

Электромагнитные и радиочастотные помехи могут влиять на множество различных технологий и вызывать множество проблем. Общие проблемы с производительностью, которые могут вызвать электромагнитные помехи, включают:

• Искажение видео- и аудиосигналов
• Сложность установления беспроводных соединений
• Помехи в системах управления и контроля
• Перегрев и пожары (в крайних случаях)
• Общие технологические неисправности и трудности

Это некоторые типы устройств, особенно уязвимые для EMI:

• Медицинские устройства
• Wi-Fi Routers
• Compusters
• GPS Systems

4444444444444444444. ships
407.
• AM- и FM-радио

Конечно, ирония заключается в том, что многие из устройств, наиболее уязвимых к электромагнитным помехам, являются теми же самыми устройствами, которые наиболее восприимчивы к ним. Часть того, что часто так разочаровывает в устранении проблем с электромагнитными помехами, заключается в том, что это явление представляет собой улицу с двусторонним движением, когда устройства могут как передавать, так и принимать помехи.

Требования к электромагнитной совместимости

В США, Европейском Союзе и многих других странах действуют нормы, известные как стандарты электромагнитной совместимости (ЭМС), которые регулируют электромагнитные помехи от электрических устройств. Стандарты электромагнитной совместимости предписывают, чтобы устройства, способные излучать электромагнитные помехи, не создавали помех для некоторых критически важных технологий, таких как медицинские устройства и системы экстренного оповещения.

Специфика стандартов ЭМС может сильно различаться, поэтому важно знать, какой набор общих стандартов ЭМС должен соответствовать вашему устройству. Некоторые содержат в основном одну и ту же основную информацию, в то время как другие стандарты, например, используемые в аэрокосмическом или медицинском оборудовании, узкоспециализированы для своего применения. Стандарты также различаются в зависимости от страны, хотя некоторые страны согласовали свои стандарты с другими странами для облегчения торговли.

Закажите электрический шкаф сегодня!

Экранирование от электромагнитных помех: общие инструменты и методы

Экранирование от электромагнитных помех — это практика использования различных контрмер для защиты электрических и электронных устройств от электромагнитных помех. Некоторые распространенные методы экранирования от электромагнитных помех включают в себя:

• Многие разработчики электрических устройств выбирают коробку электрического корпуса, изготовленную из проводящего металла, такого как алюминий или сталь, из-за естественной защиты этих металлов от электромагнитных помех. Правильно сконструированный металлический корпус может поглощать и перенаправлять помехи, а не позволять им достигать устройства внутри. Алюминий, медь, серебро и различные виды стали — все это металлы, обычно используемые из-за их естественной устойчивости к электромагнитным помехам.
• Оснащение корпуса электроники прокладкой, защищающей от электромагнитных помех, может способствовать дальнейшему снижению электромагнитных помех в устройстве. Эти прокладки сделаны из стандартных материалов, таких как неопрен, но они содержат проводящие металлические покрытия, такие как вспененный алюминий или проволочная сетка, которые превращают прокладку в проводящий барьер против электромагнитных помех.
• Токопроводящие напыляемые покрытия — еще один вариант повышения устойчивости корпуса к электромагнитным помехам. В этих покрытиях используются металлы с высокой проводимостью, такие как медь или никель, в формате распыления, которые можно наносить на непроводящие материалы, такие как поликарбонат, что обеспечивает эффективный способ повышения устойчивости к электромагнитным помехам для различных типов корпусов устройств.
• Использование кабелей с защитой от электромагнитных помех может быть эффективным способом борьбы со многими свойствами электрических кабелей, передающими электромагнитные помехи. Кабели могут как излучать, так и получать электромагнитные помехи, а экранированные кабели могут снизить уязвимость к ним. Это делает их эффективной и важной частью набора инструментов для улучшения устойчивости устройства к электромагнитным помехам.
• Многие разработчики устройств добавляют схемы электронных фильтров к наиболее важным компонентам устройства, чтобы уменьшить их уязвимость к электромагнитным помехам. Большой диапазон доступных конструкций фильтров, а также фильтры фактов, которые можно откалибровать для приема одних частот и подавления других, делают их очень универсальным и популярным выбором для контроля электромагнитных помех во всех типах устройств.
• Методы подавления электромагнитных помех часто являются эффективным дополнением к экранированию. Это может быть что угодно, от ориентации устройства в другом направлении до размещения стены между двумя устройствами. В некоторых случаях, когда уровни электромагнитного излучения относительно низки, этих методов может быть достаточно для подавления помех.

Важные сведения об экранировании от электромагнитных помех

Электромагнитные помехи — это сложное явление, которое может неожиданным образом взаимодействовать с различными устройствами, материалами и цепями. Вот несколько наиболее важных фактов, которые вы должны знать о защите от электромагнитных и радиопомех:

• Некоторым устройствам, таким как маршрутизаторы Wi-Fi и брелоки, требуется возможность беспроводной передачи радиочастотных сигналов. Металлические корпуса и другие корпуса, которые блокируют электромагнитные помехи, также могут блокировать передачу данных, на которую рассчитаны эти устройства. Для этих приложений лучше всего подходят корпуса из поликарбоната.
• Эффективность экранирования корпуса может быть снижена из-за неправильно закрепленных швов или зазоров. Даже относительно небольшие апертуры в корпусе могут действовать как антенны, которые позволяют выходить или проникать электромагнитному излучению. Чтобы бороться с этим, разработчики корпусов часто выбирают корпуса со сплошной конструкцией корпуса, которая пропускает минимальное количество электромагнитного излучения.
• Заземление часто является источником постоянных электромагнитных помех, поскольку частоты в земле с высоким импедансом могут создавать так называемое «шумовое напряжение», которое трудно устранить. Использование методов заземления с низким импедансом, как правило, является лучшим способом контроля электромагнитных помех заземления.

Экранированные корпуса Polycase от электромагнитных помех

Во многих наиболее распространенных случаях использования корпусов Polycase требуется защита от электромагнитных помех. Наши клиенты используют наши корпуса для всего, от промышленных контроллеров до научных приборов, и в этих высокочувствительных и деликатных приложениях нет места для вмешательства.

Вот почему Polycase предлагает полный спектр корпусов с функциями экранирования электромагнитных помех. Многие из наших ведущих моделей корпусов для установки внутри и вне помещений, например корпуса из нержавеющей стали и алюминия, обеспечивают собственный уровень подавления электромагнитных и радиопомех. Это делает их отличным выбором для устройств, чувствительных к электромагнитным помехам. Ниже мы кратко рассмотрим некоторые из лучших вариантов, предлагаемых Polycase для корпусов с защитой от электромагнитных и радиопомех.

• Серия SA: Изготовленные из устойчивой к электромагнитным помехам нержавеющей стали 304, эти шкафы NEMA 4X оснащены закрывающейся дверцей на петлях и защитной водонепроницаемой прокладкой. Каждая модель является выдающимся выбором благодаря сочетанию эстетики и производительности. .
• Серия SB: Корпуса серии SB представляют собой корпуса NEMA 4X, изготовленные из углеродистой стали 16 калибра с порошковым покрытием, которые также обеспечивают надежную защиту от всех видов электромагнитных помех. Эти модели популярны среди клиентов, которым нужна защита от электромагнитных помех и превосходная надежность по экономичной цене.
• Серия AN: алюминиевые корпуса для электроники серии AN — идеальный выбор для нашей самой надежной защиты NEMA 6P в сочетании с естественной устойчивостью к электромагнитным помехам. Литой под давлением алюминиевый сплав ADC-12 защищает ваши устройства от вредных помех.
• Серия AL. Эквивалент серии AN для использования внутри помещений. Корпуса серии AL представляют собой литые под давлением алюминиевые корпуса ADC-12, идеально подходящие для корпусов небольших приборов и корпусов для герметиков. Они предназначены для обеспечения превосходной защиты от электромагнитных помех, предлагая полированный и профессиональный вид литого под давлением алюминия.
• Серия EX: Эти корпуса из экструдированного алюминия со степенью защиты IP66 являются одними из лучших вариантов Polycase для настольных компьютеров и бытовой электроники, в которых часто требуется экранирование от электромагнитных помех. Экструдированная алюминиевая конструкция моделей серии EX придает им естественную устойчивость к электромагнитным помехам, а их тонкий форм-фактор делает их лучшим в своем классе выбором для корпусов электроники, используемых внутри помещений.

Нужен корпус из нержавеющей стали? У нас тоже есть такие!

Компания Polycase всегда рада ответить на вопросы наших клиентов о характеристиках корпусов, технических характеристиках и многом другом. Хотите узнать больше о том, как наши корпуса могут защитить ваши устройства от вредных помех? Позвоните нашим специалистам по телефону 1-800-248-1233 или свяжитесь с нами онлайн для получения дополнительной информации.

Авторы изображений

Игорь Белявский/Shutterstock.