Cuplajele parazite de tip inductiv și soluții pentru reducerea lor

Scopul lucrarii:

Intelegerea modului de producere a cuplajelor magnetice parazite si prezentarea metodelor de reducere a lor.

Chestiuni de studiat:

I. Dependenta cuplajului magnetic (a tensiunii induse) de distanta dintre circuite si de pozitia relativa a circuitelor.

II. Moduri practice de realizare a ecranelor magnetice.

III. Dependenta eficientei de ecranare magnetica:

1. de natura materialului din care este confectionat ecranul;

2. de grosimea ecranului;

3. de frecventa de lucru;

4. de discontinuitatile din ecran;

5. de forma si dimensiunea ecranului;

IV. Influenta ecranelor magnetice asupra parametrilor bobinelor ecranate.

V. Studiul unor solutii de ecranare magnetica utilizate in sistemele audio-video (receptoare radio sau TV, magnetofoane, etc) si in aparatura de laborator.

Notiuni teoretice:

Cuplajele magnetice parazite se datoreaza inchiderii nedorite a liniilor de camp magnetic produse de un circuit prin bucle apartinand altui circuit. Ele au ca efect perturbarea reciproca a celor doua circuite.

Fie un conductor apartinand unui circuit 1, parcurs de un curent I1 si de un ochi de circuit de arie S aflat in vecinatatea conductorului si apartine circuitului 2. Daca aria S este destul de mica, atunci cu o buna proximatie fluxul perturbator θp produs de curentul I1, in ochiul de arie S, este:

θp=BpScosθ,

unde Bp – inductia magnetica a campului perturbator;

θ – unghiul dintre normala la planul buclei de arie S si directia Bp;

Up=

In regim sinusoidal, lucrand in complex:

Up=jwBpScos θ

Up=jwkmI1Scos θ,

unde w – pulsatia semnalului perturbator;

km – coeficientul de proportionalitate intre Bp si I1;

Pentru a minimiza Up trebuie sa reducem unul din factorii: S, cos θ, km.

Minimizarea lui S – plasarea cat mai apropiata a conductoarelor de ducere si intoarcere din circuitul perturbat, torsodarea sau transpunerea ochiurilor de circuit.

Minimizarea lui cos θ – plasarea ochiurilor de circuit perturbat in plane perpendiculare.

Minimizarea lui km – marirea distantei dintre circuite; reducerea solenatiei echivalente a circuitului perturbator; folosirea ecranelor magnetice.

Ecranele magnetice – incinte inchise in care sunt plasate circuitele cu scopul de a micsora campul magnetic perturbator. Eficienta lor se masoara prin:

γ= ,

unde Up,fe – tensiunea perturbatoare fara ecran;

Up,e – tensiunea perturbatoare cu ecran;

γ – eficienta de ecranare;

Ecranele magnetice de realizeaza si functioneaza pe baza a doua principii;

1. principiul devierii si concentrarii campului magnetic in ecrane de reluctanta minima (principiul suntului magnetic)

2. principiul reducerii campului magnetic prin contributia magnetica a curentilor turbionari indusi in ecranele de conductivitate electrica mare (principiul reflexiei / curentilor turbionari).

Ecranele ce functioneaza pe principiul 1 au permeabilitate mare si sectiunare (pereti grosi). Ele sunt voluminoase si grele. Se pot folosi la frecvente joase.

γ

Ecranele ce functioneaza pe principiul 2 au rezistivitate electrica mica (Cu, Al, Cu argintat). Nu ecraneaza in campuri statice.

γ= => ecraneaza bine la frecvente inalte

Un anume ecran magnetic poate lucra, in functie de materialul din care este confectionat, pe baza unui singur principiu sau pe baza ambelor principii. Pentru eficiente mai mari se folosesc ecrane magnetice multiple introduse unul in altul, care functioneaza pe principii diferite (eficienta va fi mai mare atat la frecvente joase cat si la frecvente inalte). Eficienta de ecranare reala mai depinde s