屏蔽層在雷擊下通過(guò)反射、吸收電磁波以及限制電磁場(chǎng)傳播等機(jī)制,為電子設(shè)備提供關(guān)鍵防護(hù),具體保護(hù)作用如下:
一、反射與吸收電磁波,降低能量侵入
反射損耗
當(dāng)雷電產(chǎn)生的電磁波到達(dá)屏蔽層表面時(shí),因空氣與金屬(如銅、鋁)交界面波阻抗不連續(xù),部分電磁波能量被反射。這種反射損耗與屏蔽體材料厚度無(wú)關(guān),僅取決于波阻抗差異,能有效減少進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的電磁能量。吸收損耗
未被反射的電磁波進(jìn)入屏蔽材料后,因材料電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率產(chǎn)生渦流,導(dǎo)致能量衰減。例如,高頻磁場(chǎng)屏蔽需選用高電導(dǎo)率材料(如銅),而低頻磁場(chǎng)屏蔽則需高磁導(dǎo)率材料(如坡莫合金),通過(guò)吸收損耗進(jìn)一步削弱電磁波強(qiáng)度。
二、限制電磁場(chǎng)傳播,阻斷入侵通道
構(gòu)建封閉防護(hù)空間
屏蔽層通過(guò)金屬網(wǎng)、箔、殼等將設(shè)備包圍,形成法拉第籠效應(yīng),阻斷雷電電磁脈沖在空間的入侵通道。例如,建筑物屋面避雷網(wǎng)、金屬屋面、立面金屬表面等自然構(gòu)件經(jīng)等電位連接后,可減少雷電感應(yīng)影響。多層屏蔽增強(qiáng)防護(hù)
對(duì)電磁脈沖干擾敏感的電子設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、交換機(jī)),可采用雙層屏蔽:第一層:利用建筑物鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)形成格柵型大空間屏蔽。
第二層:將設(shè)備機(jī)殼或機(jī)柜外殼接地,形成局部封閉防護(hù)。
這種結(jié)構(gòu)可顯著降低雷電電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的干擾。
三、減少電磁耦合,抑制感應(yīng)電壓
抑制電感耦合
雷擊時(shí),導(dǎo)體附近產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)會(huì)在無(wú)屏蔽層的導(dǎo)體上感應(yīng)出電壓。屏蔽層與地之間構(gòu)成環(huán)路后,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)可抵消源干擾磁場(chǎng)的磁通,從而抑制電感耦合效應(yīng)。例如,鎧裝電纜或帶金屬屏蔽層的電纜穿金屬保護(hù)管埋地敷設(shè),并保證兩端可靠接地,可有效減少感應(yīng)電壓。防止雷電波侵入
直擊雷或雷電感應(yīng)電流可能通過(guò)輸電線、通信電纜等引入建筑物。屏蔽層通過(guò)限制電磁場(chǎng)傳播,可減少雷電波對(duì)電力設(shè)備及用電設(shè)施的危害。例如,電源線路和數(shù)據(jù)線路套鋼管或金屬鎧裝埋地進(jìn)入建筑物,埋地長(zhǎng)度≥15m且首尾兩端接地,沖擊接地電阻≤30Ω,可顯著降低雷電波侵入風(fēng)險(xiǎn)。
四、分流雷電流,降低設(shè)備受損概率
屏蔽層分流作用
在雷擊過(guò)程中,屏蔽層可分走一部分雷電流。例如,風(fēng)機(jī)除冰葉片供電電纜的屏蔽層采用雙側(cè)接地連接方式時(shí),雷電流主要經(jīng)葉片上下表面的金屬屏蔽網(wǎng)、引下線和供電電纜的屏蔽層泄放,屏蔽層分流比例可達(dá)雷電流的1/4,從而減少設(shè)備承受的電流沖擊。等電位連接協(xié)同防護(hù)
屏蔽層與等電位接地端子或接地帶可靠連接后,可形成低阻抗通道,使雷電流迅速導(dǎo)入大地。例如,金屬屏蔽網(wǎng)(屏蔽室)與建筑物接地系統(tǒng)可靠連接,可避免因暫態(tài)電位抬高導(dǎo)致的反擊現(xiàn)象,保護(hù)設(shè)備安全。
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