Skjerming mot 50 Hz

Norshield AS har i det siste mottatt flere henvendelser vedrørende skjerming mot lavfrekvente elektromagnetiske felter. Dette gjelder felter i frekvensområdet fra DC opp til 2kHz, og da spesielt 50 Hz.

 

Norshield AS som til daglig arbeider med skjerming mot elektromagnetisk stråling innen et litt høyere frekvensområde (10kHz til 40GHz) kan også være behjelpelig med å løse slike problemer.

 

Skjerming

Innen skjermingsteknologien er det i det vesentlige to faktorer som spiller inn når en skal velge skjerm. Dette er materialenes evne til å absorbere feltene og deres evne til å reflektere slike felter. I tillegg har en ved refleksjon flere overganger slik at det oppstår refleksjoner hver gang feltet passerer en grense (skillelinje). Noe av feltet blir reflektert flere ganger mellom platens overflater.
Platens skjerming i dB vil derfor bli summen av disse tre faktorene:

Skjerming i dB = Absorpsjon + refleksjon + korreksjon for multiple refleksjoner

Absorpsjon

Ved absorpsjon er det materialets ledende evne som er den viktigste faktor. Når feltet treffer materialet (platen) vil det induseres strømmer i platen. Feltets energi går over til varme. Materialet i platen (dets magnetiske egenskaper) har derfor stor innvirkning på dempningen.

Hvor stor del av feltet som absorberes er avhengig av skjermplatens tykkelse. Tykkere plater gir bedre dempning enn tynne. I tillegg må en ta med at platenes magnetiske egenskaper har avgjørende betydning. Dersom en skal ha samme dempning (absorpsjon) vil en måtte benytte tykkere aluminiumsplater enn stålplater.


 

Refleksjon

Ved refleksjon er det materialets manglende tilpasning til det innkommende felt som spiller inn. Det vil si at feltets impedans ikke stemmer med platens impedans og store deler av feltet blir reflektert. Sammenlign med speil.

Skjermplatenes refleksjon avhenger av feltets impedans og avstand til kilden for feltet. F.eks impedans i magnetisk og elektrisk nærfelt og i elektromagnetisk fjernfelt eller feltets vektorer.

Multiple refleksjoner

Når feltet reflekteres mellom overflatene i materialet vil en kunne få en negativ faktor som må taes med i beregningene dersom absorpsjonsdempningen er liten, under 10dB.
Den viktigste faktor er feltets impedans.


 

Matematiske beregninger

De tre faktorene som avgjør skjermens dempning kan utregnes matematisk. Til en slik beregning må en vite platenes permeabilitet, ledeevne, feltets frekvens og strømfortregning for å nevne de viktigste faktorer. Selve formlene kan en finne i lærebøker osv. (se fotnote) og er ikke tatt med i denne korte oppsummeringen.

Valg av skjermingsmateriale

Ved å benytte de formler som det er referert til (se fotnote 1) vil en komme fram til at:

  • Når det gjelder absorpsjon er stål bedre enn aluminium. Dette kommer av stålet har bedre magnetiske egenskaper.
  • Aluminium gir større refleksjonsverdier enn stål. Aluminiumsplater har på overflaten en lavere impedans enn stål, noe som gir en dårligere impedanstilpasning og derav bedre dempning.

Som en konklusjon kan en si at dersom en har svake felter fra en kilde i nærområdet kan aluminium være et egnet materiale, men er feltet sterkt og en må opp i større tykkelser vil stål være et mer egnet materiale.

 

Referanse: Vasaka GJ, Theory, Design and Engineering, Evaluation of Radio Frequency Shielded Rooms, and Report NADC EL 54129, from 1956.