كيف يُمكن تحقيق حماية الوحدات المُحكمة من التداخل الكهرومغناطيسي للمعدات العسكرية؟

مع التطور السريع لتكنولوجيا الطاقة والإلكترونيات، شهدت أتمتة الأنظمة الكهربائية تحسنًا مستمرًا، وظهرت أيضًا مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي. في المستقبل، من الضروري القضاء على التداخل الكهرومغناطيسي (EMI، EMP) في أنظمة الطاقة والإلكترونيات. في بعض الحالات الخاصة، مثل الطاقة النووية والصناعات العسكرية ومعدات الطاقة واسعة النطاق، من الضروري أيضًا مراعاة التدابير الإلكترونية المضادة أثناء الحرب لتجنب تأثير قنابل النبضات الكهرومغناطيسية التي تُشل النظام بأكمله.

واستجابةً للاحتياجات الخاصة المذكورة أعلاه، طورت شركة TST Seal وأنتجت وحدات عزل مزودة بوظائف العزل (ES، PE) والتأريض (BG)، والتي تُدمج مع وحدات العزل التقليدية لتقليل توصيل إشارات التداخل الكهرومغناطيسي بشكل كبير على طول طبقة حماية الكابل (التغليف المحيطي بزاوية 360 درجة لإزالة تأثير “الضفيرة”)، وتقليل تداخل التوصيل المكاني بشكل كبير.

محطة تعزيز بحرية
محطة تعزيز بحرية

لاستخدام وحدات العزل لتحقيق حجب إشارات التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، من الضروري الجمع بين اختيار المواد والتصميم الهيكلي وتكنولوجيا التأريض والحلول المنهجية الشاملة. فيما يلي طريقة مفصلة تستند إلى معلومات أساسية:

1. المبدأ الأساسي: الآلية الأساسية للحجب الكهرومغناطيسي لوحدة العزل

يتحقق الحجب الكهرومغناطيسي من خلال الآليات الثلاث التالية:

فقدان الامتصاص: تتفاعل مادة العزل مع المجال الكهرومغناطيسي من خلال ثنائيات الأقطاب الكهربائية أو المغناطيسية، محولةً الطاقة الكهرومغناطيسية إلى طاقة حرارية.

فقدان الانعكاس: لا تتوافق طبقة العزل مع المعاوقة المكانية، وتعكس الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الانعكاسية العالية للمواد المعدنية).

الانعكاسات المتعددة: تنعكس الموجات الكهرومغناطيسية وتُضعف عدة مرات في طبقة العزل، مما يقلل الطاقة بشكل أكبر.

٢. تصميم واختيار مادة وحدة العزل
(١) المادة الموصلة والتصميم الهيكلي
رقاقة نحاسية موصلة/جديلة نحاسية:
تستخدم وحدة عزل TST رقاقة نحاسية أو جديلة نحاسية لتغليف طبقة حماية الكابل أو الأنبوب المعدني بزاوية ٣٦٠ درجة لتشكيل مسار تأريض منخفض المقاومة.

الوظيفة: منع انتقال التداخل الكهرومغناطيسي على طول الكابل (مما يزيل “تأثير الضفيرة”)، ونقل إشارة التداخل إلى الأرض عبر التأريض.

مثال: تركيب مثل هذه الوحدة عند مدخل الكابل في غرفة الحماية وغرفة التحكم يمكن أن يمنع الإشعاع الخارجي والتداخل الموصل.

رقاقة أشباه الموصلات وإطار التأريض:
تحتوي الوحدة على رقائق أشباه موصلات، تنقل الإشعاع الكوني إلى رقاقة نحاسية، ثم تشكل قفص فاراداي عبر إطار التأريض المعدني لحجب التداخل الخارجي.

شريط مضفر موصل عالي التحمل:
يُستخدم للتأريض الموثوق للكابلات المدرعة أو المحمية، لتوجيه ضربات الصواعق وتيارات التيار المفاجئ إلى طرف التأريض المشترك لحماية المعدات.

(2) هيكل حجب متعدد الطبقات

تكديس المواد المركبة:

تتعزز فعالية الحجب بطبقات متعددة من المواد (مثل رقائق الألومنيوم + شبكة نحاسية + مطاط موصل). على سبيل المثال:

رقائق الألومنيوم مايلر: مركب من رقائق الألومنيوم الناعمة وفيلم بوليستر، مناسب لحجب كابلات الاتصالات، بنطاق حجب يتراوح بين 100 كيلوهرتز و3 جيجاهرتز.

مادة MXene/carbon المركبة: مادة ثنائية الأبعاد ناشئة تتميز بموصلية ومرونة عاليتين، ومناسبة لحجب الترددات العالية لمعدات الجيل الخامس.

نسيج ألياف زجاجية مطلي بالنحاس:

يُرسّب نسيج ألياف زجاجية مطلي بالنحاس جسيمات نانوية نحاسية على هيكل ثلاثي الأبعاد بواسطة الطلاء الكيميائي بالنحاس، ويتميز بخفة الوزن ومقاومة درجات الحرارة العالية وأداء حجب ممتاز (يمكن أن يصل معامل التداخل الكهرومغناطيسي EMI SE إلى 62.65 ديسيبل).

٣. تحسين نظام التأريض
(١) مسار تأريض منخفض المقاومة
التوصيل بين إطار التأريض وطبقة حماية الكابل:
تنقل وحدة مانع تسرب TST إشارة طبقة الحماية إلى الأرض عبر إطار التأريض المعدني، مما يضمن قصر واستقرار خط التأريض، ويقلل المقاومة.

تصميم قفص فاراداي:
يتعاون مع طبقة حماية هيكل المركبة والمبنى لتشكيل حلقة مغلقة كاملة تمنع دخول الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية.

(٢) حجب الحواجز والحجب المطابق
حجب الحواجز (تقنية SiP):
تعزل تقنية حجب الحواجز SiP من TST Seal الوحدات الوظيفية المختلفة من خلال سلك لحام معدني + رش، وغراء موصل + رش، وحلول أخرى لحل مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي الداخلي.

حاجز كهرومغناطيسي مطابق: رش طبقة معدنية بسُمك ٥-١٠ ميكرون (مثل النحاس أو الفضة) على سطح عبوة الشريحة لتحقيق حماية فعّالة دون زيادة الحجم (فعالية الحماية ≥ ٣٠ ديسيبل).

٤. تطبيق sc

أنواع وحدات العزل
(1) تصنيف وحدات العزل
اختر أنواعًا مختلفة من وحدات العزل وفقًا لظروف الاستخدام:
وحدة ES:
تخفف من تداخل التوصيل المكاني وتداخل توصيل طبقة عزل الكابلات، وهي مناسبة لغرف التحكم وغرف الحاسوب.
وحدة PE:
تعزل طبقة عزل الكابلات فقط لمنع التداخل، وتُستخدم في المعدات الصناعية العامة.
وحدة BG:
مصممة خصيصًا لبيئات التيار/الجهد العالي (مثل معدات توليد الطاقة ومحطات الطاقة الفرعية)، مما يوفر حماية تأريضية.
(2) التطبيقات النموذجية
الطيران/الفضاء:
تُدمج طبقة العزل للكابل المقاوم لدرجات الحرارة العالية 600 درجة مئوية مع رقاقة نحاسية موصلة لمنع تداخل الترددات العالية في منطقة المحرك.
النقل بالسكك الحديدية:
يستخدم الكابل المحوري لعزل TST غلافًا خاليًا من الهالوجين (LSZH) منخفض الدخان بالإضافة إلى درع شبكي نحاسي لتلبية معايير EN50264.
مركز البيانات:
يستخدم موردو أنظمة عزل اختراق الكابلات (مثل TST seal) دروعًا من رقائق النحاس لمنع تداخل الإشارات في غرفة الآلات.

5. النقاط الرئيسية لتركيب وصيانة وحدة العزل
(1) مواصفات التركيب
التغليف بزاوية 360 درجة: تأكد من أن مادة العزل تغطي الكابل أو الأنبوب بالكامل لتجنب أي فجوات قد تسبب تسربًا مغناطيسيًا.

موثوقية التأريض:
– طول سلك التأريض ≤0.1λ (λ هو الطول الموجي لإشارة التداخل) لتقليل المفاعلة الحثية.
– أطراف التأريض مجعدة أو ملحومة لتجنب التوصيلات الخاطئة.

التكيف مع البيئة الديناميكية:
في حالات الاهتزاز (مثل السفن والسكك الحديدية عالية السرعة)، يتم اختيار مواد موصلة مرنة (مثل مطاط السيليكون + أغلفة مركبة من رقائق النحاس).
(2) صيانة واختبار وحدة العزل
الفحص الدوري:
– التحقق من تلف طبقة العزل ومن ارتخاء وصلة التأريض.
– استخدام محلل طيف للكشف عن فعالية الحماية (مثل EMI SE ≥ 30 ديسيبل).

اختبار التكيف البيئي:

– اختبار رش الملح (IEC 60068-2-11) للتحقق من مقاومة التآكل.

– اختبار دورة درجات الحرارة العالية والمنخفضة (من -60 درجة مئوية إلى +600 درجة مئوية) لضمان استقرار المادة.

6. تكنولوجيا ابتكار وحدات العزل والاتجاهات المستقبلية
(1) ابتكار جديد في المواد

مادة الهلام الهوائي:

يتميز الهلام الهوائي TCNF/CGG (بكثافة 0.1071 جم/سم³) المُحضر بتقنية الربط المتقاطع المزدوج بفعالية حماية تبلغ 62.65 ديسيبل، وهو مناسب للمعدات خفيفة الوزن.

مواد الحماية المرنة:

تراعي المادة المركبة الجديدة القائمة على البولي إيميد (PI) من TST Seal أداء الحماية في الترددات العالية والمنخفضة لتلبية احتياجات الأجهزة القابلة للارتداء.

(2) التكامل الذكي
موصل مرشح مُحكم الإغلاق عبر الجدار:
تعمل تقنية TST Seal الحاصلة على براءة اختراع على منع التداخل ديناميكيًا في نطاقات تردد محددة (مثل نطاقات اتصالات الجيل الخامس) من خلال عناصر ترشيح مدمجة.

نظام مراقبة ذكي:
تراقب مستشعرات الألياف الضوئية المدمجة درجة حرارة الكابل وحالة الضغط في الوقت الفعلي للتنبؤ بمخاطر فشل العزل.

لتحقيق عزل التداخل الكهرومغناطيسي من خلال وحدات عزل TST Seal، من الضروري مراعاة توصيلية المواد، والسلامة الهيكلية، وموثوقية التأريض، وقابلية التكيف مع الظروف المحيطة بشكل شامل. تُقدم وحدات رقائق النحاس/الشريط النحاسي المضفر، وتقنية العزل المقسم، ونسيج الألياف الزجاجية المطلية بالنحاس، وغيرها من الحلول من TST Seal، خيارات متنوعة من المعادن التقليدية إلى المواد المركبة الجديدة. في المستقبل، ومع تزايد الطلب على المواد خفيفة الوزن والمرنة والذكية، ستتطور تقنية العزل نحو التكامل متعدد الوظائف وقابلية التكيف. إذا كنت بحاجة إلى وحدات عزل للطاقة النووية، أو الطيران، أو النقل بالسكك الحديدية، أو الصناعات العسكرية، أو المعدات الكبيرة، وغيرها، يُرجى مراسلتنا عبر البريد الإلكتروني للحصول على عينات مجانية.