Металеві екрани, накладені поверх ізольованих жив, захищають їх від взаємного впливу і.от впливу зовнішнього поля. Заряди на жилах, розміщених всередині екрану, індукують на його внутрішній поверхні заряди, рівні першим за величиною, але протилежні за знаком. При цьому на зовнішній поверхні екрану зосереджуються заряди, рівні за величиною і знаку зарядів жив. Заряди, розташовані поза екраном, не впливають на електричне стан жил кабелю, так як поле цих зарядів у внутрішньому просторі компенсується полем зарядів, індукованих на зовнішній поверхні металевого екрану.
За принципом дії екрани поділяються на електростатичні, магнітостатіческіе і електромагнітні. Електростатичні і магнітостатіческіе екрани діють завдяки підвищеним електро- і магнітопроводності застосовуваних матеріалів. Ці екрани ефективні лише в області низьких частот. В області високих частот необхідний ефект досягається застосуванням електромагнітних екранів, дія яких заснована на відображенні електромагнітних хвиль від поверхні екрану і загасання високочастотної енергії в товщі металевого екрану. Загасання енергії в екрані обумовлено тепловими втратами на вихрові струми. Чим вище частота переданої енергії і товщі екран; тим більше затухання в екрані. Відображення енергії від екрану пов'язано з невідповідністю хвильових характеристик ізоляційного матеріалу і металевого екрану. Чим більше вони розрізняються, тим сильніше позначається ефект екранізування з допомогою відображення.
На рис. 3-21 зображена схема проходження електромагнітної енергії через екран. Електромагнітна енергія поля перешкод W, досягнувши екрану, частково проходить через нього, затухаючи при цьому в товщі його, а частково відбивається. Відображена енергія на кордоні ізоляція - екран позначається W 01. На другий кордоні (екран - ізоляція) відбувається вторинне відображення енергії (W 02), і лише залишок енергії (W е) проникає в заекранувати простір. В результаті проходження енергії через екран величина її зменшується від W до W е. Насправді процес більш складний: енергія багаторазово відбивається від кордонів ізоляція - екран - ізоляція.
Мал. 3-21. Схема проходження електричної енергії через екран.
W-поле перешкод; W 01 і W 02-відображення поля; W е - поле за екраном.
Ефективність екранування враховують коефіцієнтом екранування Е, що є відношенням напруженостей електромагнітного поля в будь-якій точці екранованого простору при наявності екрану (Е е і Н е) до напруженості поля в цій же точці без екрану (Е і Н):
Коефіцієнт екранування Е змінюється в межах 1-10. Ефективність екрану можна висловлювати через затухання екранування А е:
Чим менше коефіцієнт екранування Е, тим більше величина загасання екранування А е. коефіцієнт екранування
де перший член в правій частині відповідає екранування поглинання, а другий-екрануванню відображення; # 8710; - товщина екрана; - хвильовий опір ізоляції; - хвильовий опір металу екрану,
Затухання екранування, що характеризує величину загасання, що вноситься екраном,
де - затухання екранування поглинання; - загасання від екранування відображення.
Загасання від екранування поглинання А II обумовлено тепловими втратами на вихрові струми в екрані. Чим вище частота і більше товщина екрана, тим більше ефект екранування. Зі збільшенням магнітної проникності μ і провідності екрану γ поліпшується екранує ефект; тому ефект екранування магнітних екранів більше, ніж немагнітних.
Загасання від екранування на відображення А 0 обумовлено невідповідністю хвильових опорів ізоляції z і та металу екрану z е. Найбільш ефективними є багатошарові екрани (мідь - сталь або мідь - сталь - мідь). Підвищена ефективність таких екранів пояснюється додатковими відбитками енергії на кордонах різних металів і малими втратами енергії завдяки наявності мідного шару екрану поблизу джерела енергії. У мідному шарі переважає загасання на відображення, а в сталевому шарі - загасання на поглинання.
Глибина проникнення поля
Екранує, екрану коаксіального кабелю обумовлено поглинанням енергії в товщі екрану на вихрові струми. Коефіцієнт екранування суцільного екрану (зовнішнього провідника коаксіальних кабелів) може бути визначено за наближеною формулою
де # 8710; - товщина екрана; D - внутрішній діаметр екрану; - коефіцієнт поширення. Опір екрану з обплетення при низьких частотах приблизно дорівнює опору при постійному струмі. При частотах вище 3 Мгц опір лінійно залежить від частоти:
де кг - коефіцієнт розсіювання, що залежить від конструктивних даних обплетення, який визначається експериментально.
Екранують властивості обплетення підвищуються зі збільшенням її щільності. На рис. 3-22 приведена залежність від частоти перехідного загасання між екранованими жилами з екранами у вигляді обплетення. Коефіцієнт екранування металевих оплеток
де і - коефіцієнт спіральності оплеток, що залежить від відносин розмірів r і l:
. 0 0,1 0,2 0,5 1 1,5 2,0 3,0 4,0 5.0
x. 1 0,015 1,044 1,156 1,489 1,94 2,23 3,17 4,17 5,55
l - крок обплетення; b - відстань між дротами екрану; а - відстань між центрами дротів екрану; r 0 - радіус дроту екрану; г е - радіус екрана.
На рис. 3-23 показана залежність екранного загасання А е від кута обплетення а. Ідеальним екраном є суцільний циліндричний екран (труба).