कायमस्वरूपी चुंबकीय चुंबकीय क्षेत्र संरक्षण, चुंबकीय क्षेत्राचे पर्यायी संरक्षण

कायम चुंबकाच्या चुंबकीय क्षेत्राची ताकद किंवा कमी-फ्रिक्वेंसी पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र कमी करण्यासाठी, अवकाशाच्या विशिष्ट प्रदेशात पर्यायी प्रवाहांसह, वापरा. चुंबकीय संरक्षण… विद्युत क्षेत्राच्या तुलनेत, जे अनुप्रयोगाद्वारे सहजपणे संरक्षित केले जाते फॅरेडे पेशी, चुंबकीय क्षेत्र पूर्णपणे तपासले जाऊ शकत नाही, ते केवळ एका विशिष्ट ठिकाणी काही प्रमाणात कमकुवत केले जाऊ शकते.

व्यावहारिकदृष्ट्या, वैज्ञानिक संशोधनाच्या उद्देशाने, वैद्यकशास्त्रात, भूगर्भशास्त्रात, अंतराळ आणि अणुऊर्जेशी संबंधित काही तांत्रिक क्षेत्रांमध्ये, अत्यंत कमकुवत चुंबकीय क्षेत्र अनेकदा संरक्षित केले जातात, प्रेरण जे क्वचितच 1 nT पेक्षा जास्त असते.

आम्ही कायम चुंबकीय क्षेत्रे आणि विस्तीर्ण वारंवारता श्रेणीतील परिवर्तनीय चुंबकीय क्षेत्र या दोन्हींबद्दल बोलत आहोत. पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण, उदाहरणार्थ, सरासरी 50 μT पेक्षा जास्त नाही; असे क्षेत्र, उच्च-वारंवारता आवाजासह, चुंबकीय संरक्षणाद्वारे कमी करणे सोपे आहे.

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी (कायमस्वरूपी चुंबक, ट्रान्सफॉर्मर, उच्च प्रवाह सर्किट) मध्ये भटक्या चुंबकीय क्षेत्रांचे संरक्षण करण्याचा विचार येतो तेव्हा, चुंबकीय क्षेत्राचा एक महत्त्वाचा भाग पूर्णपणे काढून टाकण्याचा प्रयत्न करण्याऐवजी केवळ स्थानिकीकरण करणे पुरेसे असते. फेरोमॅग्नेटिक ढाल - कायमस्वरूपी आणि कमी-फ्रिक्वेंसी चुंबकीय क्षेत्रांचे संरक्षण करण्यासाठी

चुंबकीय क्षेत्राचे संरक्षण करण्याचा पहिला आणि सर्वात सोपा मार्ग आहे सिलेंडर, शीट किंवा गोलाच्या स्वरूपात फेरोमॅग्नेटिक शील्ड (बॉडी) चा वापर. अशा शेलची सामग्री असणे आवश्यक आहे उच्च चुंबकीय पारगम्यता आणि कमी जबरदस्ती शक्ती.

जेव्हा अशी ढाल बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ठेवली जाते, तेव्हा ढालच्या फेरोमॅग्नेटमधील चुंबकीय प्रेरण स्वतःच ढाल केलेल्या क्षेत्रापेक्षा अधिक मजबूत होते, जेथे प्रेरण अनुरूपपणे कमी असेल.

पोकळ सिलेंडरच्या स्वरूपात पडद्याच्या उदाहरणाचा विचार करूया.

आकृती दर्शवते की फेरोमॅग्नेटिक स्क्रीनच्या भिंतीमध्ये प्रवेश करणार्या बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रेरण रेषा त्याच्या आत आणि थेट सिलेंडरच्या पोकळीत जाड झाल्या आहेत, म्हणून इंडक्शन लाइन अधिक दुर्मिळ होतील. म्हणजेच, सिलेंडरच्या आत चुंबकीय क्षेत्र कमीतकमी राहील. आवश्यक प्रभावाच्या उच्च-गुणवत्तेच्या कामगिरीसाठी, उच्च चुंबकीय पारगम्यता असलेल्या फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीचा वापर केला जातो, जसे की permaloid किंवा mu-metal.

तसे, स्क्रीनची भिंत फक्त जाड करणे ही त्याची गुणवत्ता सुधारण्याचा सर्वोत्तम मार्ग नाही.ढाल बनवणार्‍या लेयर्समधील अंतर असलेल्या मल्टीलेअर फेरोमॅग्नेटिक शील्ड्स अधिक प्रभावी आहेत, जेथे शिल्डिंग गुणांक वैयक्तिक स्तरांसाठी शिल्डिंग गुणांकांच्या उत्पादनाइतके असेल — मल्टीलेअर शील्डची शील्डिंग गुणवत्ता याच्या प्रभावापेक्षा चांगली असेल. वरच्या थरांच्या बेरजेइतकी जाडी असलेला एक सतत थर.

बहुस्तरीय फेरोमॅग्नेटिक स्क्रीन्समुळे धन्यवाद, विविध अभ्यासांसाठी चुंबकीय ढाल असलेल्या खोल्या तयार करणे शक्य आहे. अशा पडद्यांचे बाह्य स्तर फेरोमॅग्नेट्सच्या बाबतीत तयार केले जातात, जे प्रेरणाच्या उच्च मूल्यांवर संतृप्त होतात, तर त्यांचे आतील स्तर म्यू मेटल, परमेलॉइड, मेटग्लास इत्यादींचे असतात. - फेरोमॅग्नेट्सपासून जे चुंबकीय प्रेरणाच्या कमी मूल्यांवर संतृप्त होतात.

कॉपर शील्ड - पर्यायी चुंबकीय क्षेत्रांचे संरक्षण करण्यासाठी

वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्राचे संरक्षण करणे आवश्यक असल्यास, उच्च विद्युत चालकता असलेली सामग्री वापरली जाते, जसे की मध.

या प्रकरणात, बदलणारे बाह्य चुंबकीय क्षेत्र प्रवाहकीय स्क्रीनमध्ये प्रेरण प्रवाहांना प्रेरित करेल, जे संरक्षित व्हॉल्यूमची जागा व्यापेल आणि स्क्रीनमधील या प्रेरण प्रवाहांच्या चुंबकीय क्षेत्रांची दिशा बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या विरुद्ध असेल. , ज्यापासून संरक्षण अशा प्रकारे व्यवस्था केली जाते. म्हणून, बाह्य चुंबकीय क्षेत्राची अंशतः भरपाई केली जाईल.

याव्यतिरिक्त, प्रवाहांची वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकी शिल्डिंग गुणांक जास्त असेल. त्यानुसार, कमी फ्रिक्वेन्सीसाठी आणि त्याहूनही अधिक स्थिर चुंबकीय क्षेत्रांसाठी, फेरोमॅग्नेटिक स्क्रीन सर्वात योग्य आहेत.

चाळणी गुणांक K, पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र f च्या वारंवारतेवर अवलंबून, स्क्रीन L चा आकार, चाळणी सामग्रीची चालकता आणि त्याची जाडी d, अंदाजे सूत्राद्वारे शोधली जाऊ शकते:

सुपरकंडक्टिंग स्क्रीनचा वापर

तुम्हाला माहिती आहेच की, सुपरकंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र पूर्णपणे स्वतःपासून दूर नेण्यात सक्षम आहे. या इंद्रियगोचर म्हणून ओळखले जाते Meissner प्रभाव… नुसार लेन्झचा नियम, चुंबकीय क्षेत्रात कोणताही बदल सुपरकंडक्टर मध्ये प्रेरण प्रवाह व्युत्पन्न करते जे त्यांच्या चुंबकीय क्षेत्रासह, सुपरकंडक्टरमधील चुंबकीय क्षेत्रातील बदलाची भरपाई करतात.

जर आपण त्याची सामान्य कंडक्टरशी तुलना केली, तर सुपरकंडक्टरमध्ये प्रेरण प्रवाह कमकुवत होत नाहीत आणि म्हणून ते अपरिमित (सैद्धांतिकदृष्ट्या) दीर्घ काळासाठी भरपाई देणारा चुंबकीय प्रभाव पाडण्यास सक्षम असतात.

पद्धतीचे तोटे म्हणजे त्याची उच्च किंमत, स्क्रीनच्या आत अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्राची उपस्थिती जी सामग्रीच्या सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमण होण्यापूर्वी होती, तसेच तापमानास सुपरकंडक्टरची संवेदनशीलता. या प्रकरणात, सुपरकंडक्टरसाठी गंभीर चुंबकीय प्रेरण दहापट टेस्लापर्यंत पोहोचू शकते.

सक्रिय भरपाईसह शिल्डिंग पद्धत

बाह्य चुंबकीय क्षेत्र कमी करण्यासाठी, एक अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र जो विशिष्ट क्षेत्रापासून संरक्षित केले जाणार आहे त्या बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या विरुद्ध दिशेच्या परिमाणात समानतेने तयार केले जाऊ शकते.

हे अंमलबजावणीद्वारे साध्य केले जाते विशेष नुकसानभरपाई कॉइल (हेल्महोल्ट्ज कॉइल) — कॉइलच्या त्रिज्येच्या अंतराने विभक्त केलेल्या समान समाक्षीयपणे व्यवस्था केलेल्या विद्युत-वाहक कॉइलची जोडी. अशा कॉइलमध्ये बऱ्यापैकी एकसमान चुंबकीय क्षेत्र मिळते.

दिलेल्या क्षेत्राच्या संपूर्ण व्हॉल्यूमची भरपाई मिळविण्यासाठी, आपल्याला अशा किमान सहा कॉइल (तीन जोड्या) आवश्यक आहेत, जे विशिष्ट कार्यानुसार ठेवलेले आहेत.

अशा नुकसान भरपाई प्रणालीसाठी विशिष्ट अनुप्रयोग म्हणजे विद्युत नेटवर्क (50 Hz) द्वारे निर्माण होणाऱ्या कमी-फ्रिक्वेंसी व्यत्ययांपासून संरक्षण, तसेच पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचे संरक्षण.

सामान्यतः, या प्रकारच्या प्रणाली चुंबकीय क्षेत्र सेन्सरच्या संयोगाने कार्य करतात. चुंबकीय शील्ड्सच्या विपरीत, जे शील्डने बांधलेल्या संपूर्ण व्हॉल्यूममधील आवाजासह चुंबकीय क्षेत्र कमी करते, नुकसानभरपाई कॉइल्स वापरून सक्रिय संरक्षण केवळ स्थानिक क्षेत्रामध्ये चुंबकीय व्यत्यय दूर करण्यास अनुमती देते.

अँटी-चुंबकीय हस्तक्षेप प्रणालीच्या डिझाइनची पर्वा न करता, त्या प्रत्येकाला कंपन-विरोधी संरक्षणाची आवश्यकता असते, कारण स्क्रीन आणि सेन्सरची कंपनं कंपन स्क्रीनमधूनच अतिरिक्त चुंबकीय हस्तक्षेप निर्माण करण्यास हातभार लावतात.