Tutto sulla schermatura magnetica
Tutto sulla schermatura magnetica
La schermatura magnetica è una forma di protezione contro le onde magnetiche che attenua il campo magnetico ambientale in un volume definito.
Lo scopo della schermatura magnetica è quindi quello di proteggere uno strumento da questo campo magnetico, per garantirne un funzionamento ottimale, o di proteggere un ambiente da un campo magnetico emesso da uno strumento e/o da una fonte di energia. Allo stesso modo, uno strumento può emettere un campo magnetico che può causare interferenze significative con le apparecchiature elettriche. Se le apparecchiature non sono schermate, il flusso magnetico può interferire con il loro funzionamento.
Esistono due tipi complementari di schermatura magnetica: passiva e attiva.
- Schermatura passiva
Sschermatura attiva
Nel caso della schermatura passiva (che costituisce il core business di MECA MAGNETIC), il campo magnetico può essere assorbito da uno schermo metallico.
Nel caso di schermatura attiva, il campo magnetico può essere neutralizzato anche tramite un altro strumento che emetta un campo magnetico opposto di valore equivalente, sopprimendo così il campo residuo in uno spazio limitato. Il know-how in materia di schermatura consiste nel selezionare una di queste due soluzioni, e talvolta nel combinarle, quando il fabbisogno di campo residuo in uno spazio è molto basso; questa è una competenza di MECA MAGNETIC.
Uno schermo magnetico passivo può essere considerato come una gabbia di Faraday per campi magnetici continui o a bassa frequenza. A differenza di una gabbia di Faraday, l’obiettivo è impedire che un campo entri o esca da un volume o di canalizzarlo in un volume dedicato. Solo alcuni materiali hanno un’elevata permeabilità o suscettibilità magnetica e un basso campo coercitivo (per limitare gli effetti dell'isteresi), ad esempio il permimphy o altre leghe ferro-nichel. Un materiale con un’elevata sensibilità magnetica tenderà a concentrare le linee di campo magnetico.
Il principio della schermatura passiva
La schermatura magnetica è una soluzione meccanica, solitamente un componente in lamiera, utilizzato per risolvere un problema di interferenza elettromagnetica a bassa frequenza. Si tratta della cosiddetta schermatura passiva.
Uno schermo conduce la componente magnetica dell’onda elettromagnetica a frequenze comprese tra 0,1 e 10.000 Hz. Al di sopra dei 10.000 Hz, si utilizzano schermi elettrici realizzati in altri materiali e che richiedono una diversa progettazione.
- Lo scopo di uno scudo è attrarre, concentrare e deviare le linee di campo magnetico. Può quindi impedire che entrino in un determinato volume (ad esempio, la schermatura di un tubo catodico) o impedire a un campo magnetico di propagarsi (ad esempio, la schermatura di un trasformatore).
Una linea di campo non memorizza, non si ferma e va sempre in loop. Si propagherà là dove la permeabilità è più grande.
A differenza della schermatura elettrica, la schermatura magnetica consiste nel deviare le linee di campo, quindi una semplice piastra rappresenta uno schermo.
Progettazione di schermature magnetiche
Controlli per l’uso
Prima di iniziare a cercare una soluzione, è necessario verificare i seguenti punti:
- – Mi trovo in un campo a corrente continua o in un campo a corrente alternata?
- – Sono in un campo debole o in un campo forte?
- – Devo schermare l’inquinamento o la componente sensibile?
- – Che livello di attenuazione devo ottenere?
- – I valori forniti o misurati sono affidabili?
- – Questi valori sono indicati come valori medi o come valori di picco?- Di quanto spazio disponiamo per la schermatura?
- – Quali altri parametri devo prendere in considerazione: ventilazione, passaggio dei cavi, stress meccanico o climatico, accessibilità, ecc.
Metodi di progettazione
Sono possibili diversi metodi di progettazione:
– A partire da formule abbastanza semplici, che possono indicare molto rapidamente un’idea di soluzione in un campo continuo.
– A partire da formule un po’ più complesse (con l’uso di abachi), formalizzate tra gli altri da Albrecht J. MAGER nel 1970 che, partendo da forme semplici, affina le soluzioni in corrente continua o alternata.
– A partire da simulazioni a elementi finiti (integrando le equazioni di Maxwell ); questa soluzione rimane un approccio destinato a forme complesse e dipende fortemente dalla maglia e dalle curve B-H dei materiali presi in conto nel software.
Il progetto e i requisiti di attenuazione permetteranno di identificare un’eventuale bisogno complementare di schermatura attiva.
Quale materiale per quale risultato di schermatura?
Spessori lavorati
Singolo strato o multistrato
L’attenuazione del campo magnetico richiesta è uno dei criteri per la scelta dello spessore del materiale selezionato e per la scelta tra monostrato e multistrato. Il secondo criterio è il vincolo legato alla superficie da schermare e/o alla superficie residua richiesta.
- Il multistrato è un know-how specifico di MECA MAGNETIC. Viene realizzato con una successione di scudi assemblati secondo il principio della bambola russa. Si presume che due strati da 1 mm separati da un’intercapedine d’aria siano più efficaci di uno strato da 2 mm (come per i doppi vetri).
Viene utilizzato quando i campi sono elevati o quando è necessaria un’elevata attenuazione. Strato dopo strato, l’intensità del campo diminuisce in modo significativo. In questo modo si evitano i fenomeni di saturazione e si ottengono intensità di campo residue estremamente basse. È la soluzione ideale per le camere a campo nullo. Rispetto al campo terrestre, si possono ottenere attenuazioni di un fattore 10.000, con campi residui di alcuni nano tesla.
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Regolamento in vigore
Nel giugno 2013 è stata emanata una direttiva europea sui campi elettromagnetici: 2013/35/UE – https://eur-lex.europa.eu/.
Ogni Paese europeo può disporre normative nazionali più severe di quelle europee. È il caso ad esempio della Francia, che con il decreto n. 2013-1162 – legifrance.gouv.fr Décret n° 2013-1162 du 14 décembre 2013 definisce un quadro più rigoroso per alcuni ambienti sensibili (ospedali, scuole, ecc.).
FAQ
Che cos’è un campo magnetico ?
Il campo magnetico è un fenomeno fisico generato dal movimento di cariche elettriche e rivelato dai materiali magnetici.
Come ci si isola da un campo magnetico?
Per isolare il meccanismo dal campo magnetico del magnete, è necessario racchiudere il magnete o il suo meccanismo in una gabbia di FARADAY
Come si blocca il magnetismo?
Il campo magnetico attraversa tutto, muri, cemento, granito, il corpo umano… e non può essere fermato. L’unico modo per proteggersi è allontanarsi dalla fonte.
Un materiale naturale o composito può bloccare il campo magnetico nello stesso modo in cui una gabbia di Faraday blocca il campo elettrico?
Sì, la schermatura magnetica è possibile utilizzando materiali ad alta sensibilità magnetica, che concentrano le linee di campo magnetico in modo che rimangano all’interno del materiale.
Che cos’è la schermatura magnetica?
La schermatura magnetica è una protezione contro le onde magnetiche che attenua il campo magnetico ambientale in un volume definito.
Come viene realizzata la schermatura magnetica?
Utilizzando un materiale in grado di concentrare le linee di campo magnetico create nello spazio da sorgenti di campo magnetico, come i magneti.
Schermatura di ricezione o di trasmissione?
Entrambe. O non si vuole che un elemento sensibile venga disturbato, oppure non si vuole che un elemento disturbi.
Fino a che punto possiamo schermare (frequenza e potenza)?
Qualsiasi frequenza può essere schermata utilizzando tecniche diverse. Per le basse frequenze si utilizzano materiali ad alta permeabilità; per le frequenze più alte si utilizzano materiali a bassa resistività.
Per le frequenze molto elevate (Giga hertz), è più indicato l’uso di vernici cariche di plastica o di altri materiali.
ritardo nello sviluppo di un fenomeno fisico rispetto a un altro
E equazioni di Maxwell sono un sistema di quattro equazioni differenziali alle derivate parziali lineari che, insieme alla forza di Lorentz, costituiscono le leggi fondamentali che governano l'interazione elettromagnetica.