[发明专利]一种屏蔽极低频磁场的矩形截面金属屏蔽槽设计方法

说明书

本发明涉及一种屏蔽极低频磁场的矩形截面金属屏蔽槽设计方法，其特征在于，该方法将矩形截面金属屏蔽槽等效为同材料且边长等于所述矩形宽度的正方形截面金属屏蔽槽，通过对所述正方形截面金属屏蔽槽的分析获取符合设定极低频磁场屏蔽率的矩形截面金属屏蔽槽的材料与尺寸，所述矩形宽度为屏蔽槽横截面平行于磁场源布置方向的边的边长。与现有技术相比，本发明具有提高矩形截面屏蔽槽设计效率等优点，并可使矩形截面金属屏蔽槽的实际屏蔽率和设计屏蔽率之间的偏差可以达到5％以内。

技术领域

本发明涉及极低频磁场屏蔽技术领域，尤其是涉及一种屏蔽极低频磁场的矩形截面金属屏蔽槽设计方法。

背景技术

极低频磁场是指频率处于3Hz～300Hz范围的交变磁场，普遍存在于载有极低频交流电流的线路或设施周围，例如，交流高低压输配电线路周围的工频(50Hz或60Hz)磁场。随着敏感电子设备的普及，经常出现变、配电线路周围的极低频磁场水平需要控制的场合，即需要屏蔽线路周围的极低频磁场。轴对称形状的金属管屏蔽的设计已有简化方法，即屏蔽效率的计算有简化公式可以估算。相对较对称的正方形截面金属屏蔽槽的设计也已经有比较便捷专利方法“一种屏蔽极低频磁场的正方形截面金属屏蔽槽设计方法”。实际工程中，配电线路更多采用矩形截面金属线槽敷设方式，这种金属线槽本身对极低频磁场有屏蔽作用，将其设计成屏蔽槽即可起到敷设电缆或母线排和屏蔽极低频磁场的双重作用。而矩形截面金属槽屏蔽的设计仍需要采用数值计算方法，借助电磁场数值计算软件来实现。这在工程应用中极为不便。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种屏蔽极低频磁场的矩形截面金属屏蔽槽设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种屏蔽极低频磁场的矩形截面金属屏蔽槽设计方法，该方法将矩形截面金属屏蔽槽等效为同材料且边长等于所述矩形宽度的正方形截面金属屏蔽槽，通过对所述正方形截面金属屏蔽槽的分析获取符合设定极低频磁场屏蔽率的矩形截面金属屏蔽槽的材料与尺寸，所述矩形宽度为屏蔽槽横截面平行于磁场源布置方向的边的边长。

该方法包括以下步骤：

A)获取设定极低频磁场屏蔽率S_t；

B)根据被屏蔽极低频磁场源的布置状态及强度绝缘要求初始化矩形截面金属屏蔽槽的材料和尺寸，所述尺寸包括矩形宽度、矩形高度和金属屏蔽槽厚度；

C)将步骤B)获得的矩形截面金属屏蔽槽等效为同材料且边长等于所述矩形宽度的正方形截面金属屏蔽槽，该正方形截面金属屏蔽槽的厚度与所述金属屏蔽槽厚度相同；

D)将步骤C)获得的正方形截面金属屏蔽槽等效为同材料等周长的圆截面金属屏蔽管；

E)计算所述圆截面金属屏蔽管的极低频磁场屏蔽率S’，以该极低频磁场屏蔽率S’作为所述正方形截面金属屏蔽槽的极低频磁场等效屏蔽率S；

F)判断所述极低频磁场等效屏蔽率S是否满足S≤S_t，若是，则保存当前的材料和尺寸，执行步骤G)，若否，则改变正方形截面金属屏蔽槽的材料和尺寸后，返回步骤D)；

G)以获得的正方形截面金属屏蔽槽的边长W₁和厚度t₁作为矩形截面金属屏蔽槽的矩形宽度和金属屏蔽槽厚度，设计完成。

所述步骤D)中，极低频磁场等效屏蔽率S简化计算为：

式中，中间参数K、k分别定义为：其中，δ为透入深度，r为圆截面金属屏蔽管的半径，t为圆截面金属屏蔽管的厚度，f为频率，μ为磁导率，σ为电导率。