Где взять экранированный провод

14

Экранированный кабель: где и как применяется

Экранированный кабель часто используется в промышленных зонах производства, различных офисных зданиях, цехах и предприятиях. Часто возникает потребность проложить кабельную систему через траншею или канал, и иногда кабели разного назначения создают вредоносные электромагнитные излучения, электрические шумы. Как итог: нарушается работа технического оборудования. Эту проблему можно решить, проложив специальный экранированный кабель.

Условия в работе электротехнического оборудования разнообразны, и используется оно всегда по-разному. Порой кабельную систему проводят для улавливания определенных частот, в качестве антенны.

Для чего именно нужен экранированный кабель

Экранированный провод обеспечивает бесперебойную электрическую работу без помех и шумов благодаря специальному экрану, даже если рядом проложено огромное количество источников энергии. Также специальный экран не позволяет магнитному полю кабеля не оказывать никакого вредоносного воздействия на другие проложенные рядом кабели. Экранирование обеспечивает надежную заземленность проводу. Состав экрана для экранированного кабеля при производстве бывает разным: это комбинация электропроводящей бумаги, фольгированных лент, медной или алюминиевой проволоки и полимерных добавлений.

У экранированного кабеля есть разные свойства и виды назначения. По этой причине конструкции проводов всегда отличаются друг от друга в зависимости от типа.

Механизм работы и применения экранированного кабеля:

• Когда требуется защита от внешних электромагнитных шумов и помех, защитным экраном окружаются внутренние жилы провода.
• Для устранения внутренних помех и шумов, для внутренних жил применяются индивидуальные экраны.
• Когда необходимо устранить оба типа помех, провод комплектуется обоими способами защиты.

Схема экранированного кабеля

Классификация экранированных проводов

Есть разные типы того, как можно экранировать провод. Это зависит от цели назначения кабеля. Поэтому, есть следующие типы назначения экранированного кабеля с медными или алюминиевыми жилами:

1. Силовые кабеля . Рассчитаны на разные уровни напряжения – от низкого до высокого. Благодаря встроенному внутрь экрану, кабель не распространяет в окружающую среду и на соседние источники электроэнергии электромагнитные помехи. Может накладывать как на токопроводящие жилы, так и после изоляции их.
2. Комбинированные – силовой и управляющий кабель в одном механизме, отличается своей гибкостью. Обычно такой тип назначения используется в работе передвижных электрических механизмов. Например, экскаваторов. Изолируется экранированный провод резиной в таком случае. Не позволяет распространиться помехам на управляющие механизмы.
3. Сигнальный тип кабеля – применяется обычно тогда, когда необходима высокая точность в защите данных при работе. В это список входит пожарная, охранная, измерительная аппаратура. Например, защитный экран в пожарной сигнализации, способен сохранять высокую работоспособность даже находясь в горящем помещении. К тому же, обычно он обладает минимальным уровнем выделения продуктов горения.
4. Кабели управления и передачи данных – используется в телемеханических или телефонных сетях. Экран изготовляется из алюминиевой или полиэтиленовой фольги. Такой тип защитных экранов используется также в компьютерных коммуникациях. Может использоваться как для внешней, так и внутренней прокладки.
5. Одножильный экранированный провод применяется для записывающих аудио- или видеоустройств.

Как экранировать кабель

Самостоятельно сделать защитный экран для кабеля практически невозможно, к тому же, лучше не заниматься этим без опыта или хотя бы профильного образования. Лучше довериться фабричным кабельным проводам, которых огромное количество в магазинах. Защита помещается под основную оболочку провода. Самостоятельная облицовка провода требует бережного отношения и аккуратности, чтобы полотно оставалось целостным и без повреждений.

Кабель с экраном

Обычно, провода экранируют двумя способами материалов: создается либо оплетка, либо цельное покрытие из фольги. Фольга имеет свои плюсы и минусы. По-простому, это тонки слой алюминия. Используя метод оплетки проволокой, обеспечивается высокий уровень заземления. Считается одним из самых надежных способов, но недостаток в том, что могут образовываться минимальные бреши в поверхности. Размер их зависит от толщины и длины проволоки.

Заключение: что важно учитывать при покупке экранированного кабеля

Чтобы экранирование проводов было эффективным, есть следующие рекомендации при покупке и эксплуатации:

• Обратите внимание заранее на зашумленность той среды, в которой планируется применение кабеля. Если это среда с умеренной электромагнитной зашумленностью, покупайте кабель с оплеткой в виде фольги.
• Если степень зашумленности помехами высокая, рекомендуется использовать комбинированный тип защиты сетки с фольгой.
• Если местность обладают изгибающими нагрузками, защитный экран должен быть выполнен в виде спирали. Иначе такой кабель просто будет неэффективен и быстро придет в негодность из-за неподходящих условий.
• Перед прокладкой кабельной системы, важно проверить уровень заземления оборудования. Поскольку при неправильном подключении, помехи никуда не уйдут, а только станут сильнее. Сопротивление заземления должно быть достаточно низким.
• Заземлить провода необходимо в конце работ, иначе помехи получатся в заземляющем проводнике.

Ассортимент проводной проводки с защитным экранированием сейчас достаточно разнообразен, поэтому при выборе стоит грамотно учесть и рассчитать все нюансы среды и условий. Перед подключением важно ознакомиться с назначением каждого кабеля, окружающую среду, возможность электромагнитных помех и шумов. Только при расчётливом подходе, эффективность экранирования будет на высоком уровне, и обеспечена защита.

Экранированный кабель

При обустройстве силовых, коммуникационных и слаботочных коммуникаций часто помещают несколько проводов в один лоток или канал. При прохождении тока вокруг каждой медной жилы образуется электромагнитное поле, которое создает помехи в соседних кабелях. Это негативно влияет на работу оборудования, особенно сетевого: проводных телефонов, компьютеров, аудио- и видеоаппаратуры. Применение экранированного кабеля позволяет полностью решить эту проблему и защитить сложную электронную аппаратуру от электромагнитных помех и шумов.

Что представляет собой экранированный провод

Кабель с экраном состоит из одной или нескольких медных жил, каждая из которых имеет изоляцию. Между ними и внешним изоляционным слоем располагается тонкий экранирующий материал. В качестве помехоподавляющего экрана используется металлическая фольга из меди или алюминия. В некоторых видах кабелей применяется медная экранирующая оплетка, которая выполняет те же функции, но состоит из большого количества тонких луженых жил. Также в помехозащищенной электропроводке может использоваться комбинированное экранирование фольгой и оплеткой.

Характеристики и критерии выбора

При покупке экранированных медных кабелей следует обращать внимание на несколько параметров, которые должны рассчитываться еще на стадии проектирования инженерной сети:

• Тип экранирования. В некоторых видах кабелей используется общий экранирующий слой для всех жил. В других применяется отдельное экранирование каждой токопроводящей пары.
• Поперечное сечение. Чем больше диаметр и площадь сечения провода, тем больший ток может выдерживать кабель. Эта характеристика особенно важна для силовых сетей, где токи могут достигать десятков и сотен ампер.
• Номинальное напряжение. Экранированная проводка может быть рассчитана на низкое (до 1000 В), среднее (1-100 кВ) и высокое напряжение (свыше 100 кВ).

Основные разновидности

Существует несколько типов электрических кабелей с экранированием:

• силовые,
• контрольные,
• сигнальные,
• связи и управления,
• сигнально-блокировочные,
• комбинированные.

Вы можете приобрести кабельную продукцию в интернет-магазине «Электромонтаж». Для оформления заказа используйте «Корзину» или звоните нашим консультантам по телефону.

Экранирование кабеля

Экранирование кабеля — это заключение всей токопроводящей части или отдельных жил в специальную оболочку, которая если не блокирует полностью, то как минимум снижает интенсивность электромагнитного излучения. О том, зачем это нужно и для каких разновидностей кабелей актуально — ниже.

Для чего нужен экранированный кабель

Любой кабель, по которому протекает электрический ток, — источник электромагнитных помех, способных помешать работе окружающих электроприборов. Вопрос только в размере этого вредного «шума» и чувствительности к нему другого оборудования. Причем важен именно баланс — если помехи не достигают порога чувствительности, то нет особой необходимости с ними бороться, поскольку на работу приборов они повлиять не смогут.

Интересно, что чувствительность и способность кабеля создавать помехи — взаимосвязанные величины. Чем выше напряжение, тем сильнее помехи, которые создает кабель без экрана, и тем выше его устойчивость к шумам со стороны других источников электромагнитных полей. И наоборот: слаботочные кабели практически не создают помех, зато очень чувствительны к ним.

1. Силовые кабели экранируют, если они проложены вблизи контрольных или информационных или рядом с электроникой. Например, при монтаже в одной кабельной трассе внутри здания.
2. Контрольные кабели могут не экранировать, если рядом с ними нет сильных источников помех, и они проложены в защищенном месте.
3. Все виды информационных кабелей, включая сигнальные и витую пару, экранируют всегда.

Наличие экрана сильно влияет на стоимость кабеля, поэтому иногда выгоднее изменить схему разводки проводки и проложить силовые кабели отдельно от информационных.

Что внутри: конструкция экранированных кабелей

В качестве экрана кабеля может использоваться:

• обертка из фольгированного материала, полимерного полотна, специальной электропроводящей бумаги;
• металлическая оплетка из тонкой медной проволоки или лента из нее же.

При этом сам экран может быть:

• общим, то есть обтягивать весь кабель под изоляцией;
• индивидуальным для каждого проводника или группы;
• комбинированным: с индивидуальным экранированием проводников и общим всего кабеля.

Очевидно, что чем больше экранов, тем дороже кабель. Поэтому к индивидуальному и, тем более, комбинированному экранированию прибегают, только если без этого не обойтись.

Типы экранированных кабелей

Оптимальный тип экрана зависит от назначения кабеля. Рассмотрим основные из их разновидностей.

Экранирование силовых кабелей

Для экранирования силовых кабелей обычно используют общий экран из медной оплетки или алюминиевой фольги. Кабели свыше 6 кВ обязательно должны быть экранированы, а марки, рассчитанные на меньшее напряжение, могут прокладываться и без экрана.

Экранированные контрольные кабели

Контрольные кабели нужны для передачи сигналов от датчиков к реле или контроллеру и управляющих сигналов от контроллера к оборудованию. От наводок их, как правило, защищают алюминиевой или медной фольгой.

Комбинированные кабели с экраном

Комбинированные кабели — это два в одном. В этом случае в одной оболочке заключен и силовой, и контрольный кабель одновременно. Это сильно облегчает прокладку проводов, но взамен такое решение требует серьезной защиты от помех. Управляющий проводник всегда экранируется индивидуально, а весь кабель часто оснащается общим фольгированным экраном.

Экранированный сигнальный кабель

Сигнальный или сигнально-блокировочный кабель обычно отвечает за передачу сигналов в критически важных системах: пожарной и охранной сигнализации, пожаротушения, дымоудаления. Поэтому он нуждается в серьезной защите от внешних воздействий. Для этого используют мощный общий экран фольгированного типа, иногда даже двойной для большей надежности.

Экранирование кабелей связи и передачи данных

К этом типу относятся коаксиальные, телефонные и другие кабели доцифровой эпохи. Проводник, отвечающий за передачу информации, в таких кабелях всегда должен экранироваться. Если таких проводников несколько, экранируется каждый. Общего экрана может не быть.

Витая пара

Учитывая восприимчивость к влиянию помех, экранирование сетевого кабеля — почти искусство. Оно может быть очень разным: индивидуальным, общим и комбинированным — все зависит от вида и условий монтажа.

Например, если витая пара проходит вдали от распределительных щитов и любых силовых сетей, то ее могут вообще не экранировать — наводки от соседних проводников слишком малы, чтобы мешать друг другу. Если кабель прокладывают в несильно загрязненной помехами среде, то часто достаточно одного общего фольгированного экрана. В зонах с высоким электромагнитным загрязнением используют уже витую пару с общим и индивидуальным экраном.

В зависимости от технических характеристик и условий эксплуатации производятся расчеты, по которым определяют материал, конструкцию и тип защитного экранирования.

Упрощенный метод прогнозирования коэффициента экранирования кабеля на основе передаточного импеданса (сопротивления)

Для экранированного кабеля можно вывести приблизительную зависимость в диапазоне от нескольких Гц до первого резонанса исходя из его передаточного импенданса (сопротивления) – Zt – что позволяет предугадать коэффициент экранирования кабеля. Инженеры, работающие с техническими характеристиками продукции и предварительным проектированием, предпочитают располагать данным коэффициентом. Не обязательно являться специалистами ЭМС, чтобы напрямую связывать его с общей характеристикой экранирования, необходимой для системных блоков или шкафов.

В этой статье приведены очень простые и практичные формулы, которые помогают напрямую получить коэффициент экранирования кабеля Kr, учитывая его Zt и частоту.

Основные характеристики экрана кабеля

Качество экрана кабеля является важным вопросом для EMC сообщества, а также для всей электронной промышленности. Это связанно с потребностью прогнозировать, измерять, сравнивать и повышать эффективность службы самых разных экранированных кабелей, таких как коаксиальные кабели или экранированные пары и жгуты, имеющих различные типы экранов: оплетки, фольги, спиральные, гофрированные, тканые и т.п.

Однако, когда дело доходит до выбора удобной и надежной характеристики экрана кабеля, возникает несколько вопросов.

Конкурируют между собой следующие методы: качество экранирования (SE, дБ), поверхностная передача (Zt, Ом/м) или коэффициент уменьшения экрана (Kr, дБ).

Хотя передача Zt является широко используемым и надежным параметром, инженеры, работающие с характеристиками продукта и общей конструкцией, часто предпочитают SE или коэффициент уменьшения Kr в качестве показателя качества, поскольку они могут напрямую связать его со всеми характеристиками экранирования, необходимыми системе. Было бы нонсенсом требовать 60 дБ экранирования для системных блоков или шкафов, если соответствующие кабели и их соединительное оборудование обеспечивают только 30 дБ, и наоборот.

a) Эффективность экранирования, определенная для любого экранирующего барьера, определяется следующим образом:

SE (дБ) = 20 log [E (или H) без экрана] / [E (или H) с экраном]

SE – это Screen Efficiency (качество экранирования)

При воздействии на тестируемый образец сильного электромагнитного поля необходимо располагать данными эффективности экранирования для коробки, шкафа или любого корпуса, где SE является безразмерным числом. Поскольку нецелесообразно давать доступ к оставшемуся полю E (или H) внутри экрана кабеля, то есть между оболочкой и жилой, вместо этого измеряется эффект поля падающего излучения, например, напряжение между жилой и экраном.

Однако у этого метода есть несколько недостатков.

• Для него требуется полный набор дорогостоящего оборудования: генератор, источник питания, усилитель, антенны, экранированное/безэховое помещение (или реверберационная камера с перемешиванием) и т. д.
• Он имеет типичные погрешности измерения излучения (среднее значение погрешности для обычных электромагнитных помех составляет 6 дБ).
• Он очень чувствителен к тестируемому кабелю: его высоте расположения над землей, нагрузке и типу возбуждения в условиях ближнего поля. Например, передающая антенна на расстоянии 1 м от тестового образца создаст условия ближнего поля для всех частот ниже 50 МГц. Если антенна относится к семейству диполей, то ближнее поле будет преимущественно электрическим, то есть полем с высоким сопротивлением, и результаты SE будут выглядеть превосходно. Если передающая антенна представляет собой магнитную петлю, поле будет низкоимпедансным H-полем, и результаты SE будут гораздо менее впечатляющими.

• b) Передаточное сопротивление (Zt), в отличие от SE, представляет собой чисто кондуктивный метод измерения с точными результатами, и, как правило, с погрешностью в пределах 10% (1 дБ). Но Zt, выраженное в Ом/метр, имеет размерность и не может быть напрямую выражено как характеристика экрана.
• c) Коэффициент преобразования экрана, Kr, соединяет два способа, взяв лучшее из Zt — преимущественно проводимого измерения и SE: артикул прямого показателя дан в дБ.

Определение коэффициента преобразования экрана

Мы можем определить коэффициент преобразования экрана (Kr) как отношение напряжения дифференциального режима (Vd), появляющегося между жилой и экраном на приемном конце кабеля, к напряжению синфазного режима (Vcm), приложенному последовательно в петлю (рис. 1).

Kr (dB) = 20 log (Vd / Vcm) (1)

Эту цифру также можно рассматривать как коэффициент преобразования режима между внешней цепью (контуром) и внутренней цепью (линией между сердечником и экраном).

Иногда используются несколько иные версии этого определения, например:

Vd₁ – дифференциальное напряжение на приемном конце, когда экран отсутствует (отключен)

Vd₂ – дифференциальное напряжение на приемном конце при нормально заземленном экране с обоих концов.

Последнее определение было бы более строгим, чем-то напоминающим вносимые потери в терминологии ЭМС, т. е. сравнивалось бы то, что можно было бы получить без экрана и с экраном при одном и том же уровне напряжения тока (см. рис. 1, Б). Это устраняет участие сопротивления и собственной индуктивности жилы, так как они одинаково влияют на Vd₁ и Vd₂.

Расчетные значения Kr для простых случаев, для длины ι < λ/2

Выразим Vd, используя классическую модель Zt, предполагая, что ближний конец кабеля закорочен (жила-экран):

Vd = Zt x / x I_shield

Где l – длина экранированного кабеля

Выражение тока экрана, I_shield:

Мы можем заменить Vd на его значение в выражении Kr:

Z_контур зависит от длины поскольку это просто сопротивление контура экран-земля, который для любого качественного экрана имеет меньшее значение, чем оно же у жильного провода плюс клеммы.

L_ext = собственная индуктивность экрана к заменяющему Z_{контуру} в его выражении:

Zt (рис. 2) состоит из сопротивления экрана R_sh и передаточной (или рассеянной) индуктивности экрана Lt.

Таким образом, мы пришли к выражению Kr в виде безразмерного числа, не зависящего от длины кабеля:

Это выражение интересно тем, что оно раскрывает три основных частотных диапазона:

• a) для очень низких частот, где член ωLt пренебрежимо мал, Zt преобладает над R_sh:

≈ 1 (0dB) ниже нескольких кГц, так как нижний предел импеданса контура уменьшается до Rs_sh

• b) для средний частот (обычно выше 5-10 кГц для обычного плетеного экрана):

Понижающий коэффициент улучшается линейно с частотой.

• c) на более высоких частотах (обычно выше одного МГц), до первого < λ/2 резонанса

Понижающий коэффициент остается постоянным, независимо от длины и частоты.

Можно вывести быструю и удобную формулу, которая действительна для любой частоты от 10 кГц до первого резонанса < λ/2:

Kr (dB) = — 20 Log [ 1 + (6. FMHz /Zt (Ω/m) ] (3)

Значение Zt принимается на рассматриваемой частоте.

Рис. 1. Концептуальный вид коэффициента снижения защиты (Kr) с двумя вариантами схемы измерения. В (B) измерение сравнивает напряжение, измеренное на оконечной нагрузке с подключенным экраном и без него.

((*) Ранее было предложено несколько формул для выражения эффективности экрана кабеля на основе его Zt. Часто упоминаемое быстро работающее правило: Kr(или SE)dB=40-20Log(Zt.l). Хотя это верно выше омической области Zt, это может дать широкий диапазон положительных результатов, 50 дБ или 70 дБ при 50/60 Гц, где обычный экран вообще не дает никакой защиты против помех, наведенных синфазным режимом.

Расчет Kr при длине, приближающейся или превышающей λ/2

Когда размер кабеля достигает половины длины волны, нельзя продолжать умножать Zt(Ом/м) на физическую длину, по которой больше не проходит однородный ток. Фактически, предположение о «электрически короткой линии» становится все менее и менее приемлемым, когда длина кабеля «l» превышает λ/10.

Когда кабель подвергается воздействию однородного электромагнитного поля или равномерно распределенного изменения ландшафта, экран, заземленный с обоих концов, встретившись с обычными помехами CM ведет себя как диполь, демонстрирующий собственный резонанс и антирезонанс для каждого нечетного и четного кратного λ/2 соответственно. Соответственно пики тока будут возникать периодически для каждого нечетного числа, кратного λ/2, что приводит к значению Kr для наиболее жестких условий.

*Некоторые испытательные установки для измерения Kr используют возбуждение конца экрана кабеля генератором на 50 Ом, что тоже позволяет получить резонансы λ/4. Краткое обсуждение этого представлено в Приложении.

Необходимо также учитывать C’, фактическую скорость распространения в линии передачи кабель-земля, где C’ меньше, чем идеальная скорость C в свободном пространстве. Обычно C’ = 0,7–0,8 C. Следовательно, фактическая длина волны в контуре кабель-земля:

Если мы применим наши расчеты к наихудшим условиям, самые плохие из которых будут (рис. 3) при первом λ’/2, где принимаемое напряжение Vd будет максимальным (из-за пика тока), и, следовательно, к низкому значению Kr.

Это правильно передает реальную ситуацию, когда при равномерном воздействии поля схема приемника, испытывающего воздействие, будет видеть более высокие помехи.

Рис. 2. Некоторые типичные значения Zt для нескольких экранированных кабелей

За пределами этой первой точки резонанса при постоянном возбуждении СМ граничное напряжение Vd будет проходить через последовательность пиков (с нечетными кратными λ’/2) и нулей. При этом амплитуда пиков не будет превышать амплитуду, достигнутую при первом резонансе.

Просто учитывая, что длина «электрически активного» сегмента экрана ограничена λ’/2, Vd_max можно рассчитать следующим образом:

Vd_max = Zt (Ω/m) x 0.5 λ’ x I_shield (4)

где, Zt = передаточное сопротивление на интересующей частоте отвечая на λ’.

При такой частоте Zt преобладает над Lt, передаточная индуктивность экрана

λ’= скорректированной длине волны для скорости распространения C’ ≈ 0,7–0,8λ

λ’= 0,75 . 300,106/F(Гц) = 220,106/F(Гц) (среднее значение)

(Уравнение 4) для Vd (max) можно записать как:

Vd_max =Lt.ω.0,5.(220,106 /F)xIsh= Lt(H/m).2π.F.0.5.(220,106 /F)xIsh)

Частота в уравнении сокращается, поэтому уменьшаются все переменные и используются более практичные единицы, такие как Lt в нГн/м:

Кроме того, мы можем выразить I_shmax для экрана, заземленного с обоих концов, подвергнутого воздействию однородным полем (типичный сценарий восприимчивости к электромагнитным помехам):

Zc = характеристика сопротивления кабельной надземной линии передачи.

= 150 Ом для отношения высота/диаметр = 4 (обычное для испытательной установки MIL-STD 461)

= 300 Ом для отношения высота/диаметр = 50

Таким образом, для Zc может быть задано среднее значение 210 Ом (приближение +/- 3 дБ).

Объединение уравнения 4 и 5 мы получаем простое выражение для наихудшего Kr выше резонанса.

Рис. 3. Воображаемый вид поведения Kr выше резонанса. Даже с экраном хорошего качества периодические скачки тока экрана с нечетными кратными значениями λ’/2 объясняют типичное ухудшение Kr на 10 дБ.

Рис. 4. Результаты расчетов для коаксиального кабеля с одинарной оплеткой длиной 5 м. Первый резонанс λ’/2 достигается на частоте около 20 МГц.

Рис. 5. Kr для коаксиального кабеля длиной 5 м, экран заземлен с помощью косички длиной 10 см

Рис. 6. Kr для экранированного компьютерного кабеля длиной 5 м с экранированным разъемом SubD25 хорошего качества

наихудший Kr выше резонанса:

Kr (min) = Vd max / Vcm

= ( 0.7 Lt . Vcm / 210) / Vcm

Kr min (dB) = — 20 Log [ 210 / 0.7 Lt(nH/m) ] Kr min (dB) = — 20 Log [ 300 / Lt(nH/m) ] (6)

Несколько практических показателей Kr, ниже или выше первого кабельного резонанса

На следующих рисунках показаны некоторые расчеты по формулам из этой статьи и результаты испытаний.

На рис. 4 показаны результаты расчетов для 5-метрового коаксиального кабеля хорошего качества с одинарной оплеткой, расположенного на высоте 1 метр над землей, с идеальным 360-градусным контактом на задней стенке разъема. На рис. 5 кривая показывает результаты испытаний 5-метрового коаксиального кабеля, в котором экран был намеренно испорчен 10-сантиметровым хвостом. Ухудшение показателя Kr выше 8 МГц впечатляет.

Приложение

Мы видели, что, когда размер кабеля приближается или превышает длину полуволны, ток на экране имеет синусоидальное распределение с чередованием инверсии фазы на каждом сегменте λ/2. А также дополнительно появляется еще сложность в том, что, если тестовая установка на генераторе 50 Ом, питающем один конец экрана, то он выглядит как линия передачи, закороченная на другом конце, подверженном стоячим волнам. Это несоответствие вызывает нули и пики тока при каждом кратном λ/4.

Для нечетных множителей, таких как λ/4, 3 λ/4, 5λ/4 и т. д., нулевой ток соответствует генератору, у которого наблюдается бесконечный импеданс. В то время как управляющее напряжение равно значению разомкнутой цепи, минимальный ток на экране вызывает падение напряжения на клеммах Vd, поэтому значение Kr искусственно подскакивает до более высоких значений. Этот эффект виден на рисунках, где Kr то появляется то лучше, то хуже своих средних значений. В настоящей статье мы предпочли ориентировать расчеты на наихудший случай, а не на самый благоприятный.

Экранированный кабель: назначение и применение

Иногда приходится прокладывать провода, которые имеют различное назначение, в одной штробе. В результате электрические импульсы, проходящие по ним, начинают взаимодействовать между собой посредством электромагнитных волн. Во избежание этого используют провода, защищённые специальным экраном.

Назначение экранированных кабелей

Что значит экранированный кабель и какие функции выполняет экран, важно знать при монтаже смешанной проводки. К примеру, если в одной канавке необходимо провести силовую жилу и связь, то в этом случае рекомендуют использовать экранированный кабель. Что это такое, необходимо знать, если вы собираетесь проводить монтаж собственными силами. По сути, это обычный провод, оснащенный защитным экраном, который является своеобразной изоляцией против воздействия электрических полей. Он действует как внутри, так и снаружи.

• увеличение надежности изоляционного слоя;
• повышение стойкости;
• защита от воздействия внешней среды;
• выступает в роли заземляющего проводника.

Если при соединении электросети используется муфта, то экран снижает риск возникновения электрических потенциалов на внешней стороне проводника. Вот по сути основные причины для чего нужен экран в кабеле.

Виды/классификация экранированных кабелей

1. Силовые. Экран предназначен для защиты окружающей среды от воздействия электрического тока. Рабочее напряжение колеблется от 6 до 10 кВ. Кроме этого, они могут иметь различную маркировку, в зависимости от материала из которого они изготовлены: ПвП — медные, АПвП — алюминиевые. Защитная оплетка представляет собой пероксидносшиваемую пленку с проволочной или ленточной медной оболочкой поверх нее. Его толщина рассчитывается от нагрузки.
2. Кабель управления применяется для подсоединения подвижных механизмов — кранов, экскаваторов и другой самоходной техники. Их экранировка осуществляется посредством алюмолавсановой пластины с медным покрытием.
3. Кабели контроля предназначены для информационного контакта с аппаратурой, у которой нет прямого доступа. Экран здесь выступает в роли блокировщика информации от наружного влияния электромагнитных полей. Выполняется он из тонкой фольги, либо медной сетки.
4. Сигнально-блокировочные проводники применяют для подключения различных видов сигнализации, а также в приборах, которые предназначены для точных измерений.
5. Экранировка проводов связи требует более жесткого контроля, так как предназначены для защиты передаваемой информации. К таковым относят интернет паутину и телефонные магистрали. Для этого обычно используют FTP-проводники, экраны которых производятся в виде медной фольги или сетки. Также возможно их комбинирование.
6. Комбинированные — это сочетание силового проводника и кабеля управления, помещенных в общую оболочку.

Особенности производства и применения

• фольга;
• электропроводимая бумага;
• ленты из цветного металла;
• оплетка из проводов.

Экранные ленты производят из меди и алюминия. Если ток, проходящий по проводнику, не превышает 50 А, то используются тонкие ленты. В противном случае экранировка выполняется из проволоки. Для источников оптимального диапазона применяются комбинированные экраны. А для оплетки могут использоваться волокна различного диаметра.

Сферы применения экранированных кабелей

Силовые магистрали нашли огромное применение для подключения техники и оборудования. Широкое использование в компьютерных технологиях, получили кабели контроля. Учитывая огромную защитную функцию от помех, их также используют для установки офисного оборудования, коммуникаций связи и защитных систем видеоконтроля.

Схема экранированного кабеля

Функции экрана зависят от назначения самого проводника, поэтому для каждого вида необходима своя схема экранировки. Для силовых проводов с напряжением до 3 кВ, производится двойная защита: кроме общего, экран накладывается на каждую отдельную жилу или пару. Экранированный электрический кабель имеет в своей маркировке литеру «Э». Исключением могут являться силовые магистрали напряжением свыше 6 кВ, так как экран здесь является необходимой и обязательной конструкцией.

Технические характеристики экранированных кабелей

Если взять неэкранированный и экранированный провод, то последний будет иметь ряд преимуществ:
1. Защитные функции от воздействия внешних электромагнитных полей.
2. Защита электрооборудования от внутреннего воздействия токов.
3. Защита проводки и блочных устройств от потенциальных токов.
Оптимальное напряжение используемое при прокладке контрольных проводников составляет 660 В/100 Гц, а для силовых — 660 В/1000 Гц. Допустимая температура эксплуатации от -50 до 50 градусов, а минимальная температура при монтаже — 15 градусов ниже ноля. Срок службы экранированной проводки от 25 и более лет.

Кабель КГЭ силовой медный экранированный

Силовой КГЭ проводник предназначен для подключения различных механизмов и техники, способной передвигаться и оснащенных системами защитного отключения при однофазном замыкании.

Чаще всего, их используют во внешних сетях, где присутствуют помехи наружного характера. Также они применяются в подземных коммуникациях и в помещения с огромной электромагнитной нагрузкой. При подключении оборудования, работающего от высоковольтных линий, а также если возникают вихревые токи и электромагнитные помехи, в оборудовании, запитанном от разных источников с индивидуальным заземлением.

Провод КГЭ представляет собой группу экранированных проводников витая пара, каждая жила которой состоит их множества волокон. Каждая жила имеет свою изоляцию и цвет. Кроме этого, силовой проводник оснащен общей полимерной оболочкой, имеющей высокие показатели прочности и температуру монтажа (от -45 до 70 градусов). Между наружной и внутренней оболочками размещается алюминиевая оплетка. Также здесь размещена индивидуальная заземляющая жила с собственной изоляцией, которую часто используют в роли монтажного троса.

Акустический провод экранированный: особенности и виды

Акустический провод с экраном, представляет собой двухжильный или многожильный провод, изолированный полимерными материалами (тефлон, полиуретан, поливинилхлорид). Для удобства они окрашены разным цветом. Основным токопроводящим элементом является медь, а экран представлен в виде металлической или пластиковой оболочки, препятствующей воздействию внешних токов, влияющих на качество звука.

1. Балансный экранированный кабель — используется для аудио систем, имея два стержня, несущих идентичную информацию, с различной сходностью.
2. Star Quad — акустический провод, имеющий две пары изолированных стержней, которые имеют параллельное соединение.
3. Проводник, покрытый пластиковой оболочкой. Его часто используют при незначительном расстоянии (к примеру: для аудио установки авто).
4. Одножильный экранированный провод применяется для записывающих аудио- или видеоустройств.

Кроме этого, существуют отдельный вид акустических проводников, оснащенных экраном из фольги или ткани. Они обычно применяются для микрофонов.

Заключение

Учитывая разнообразие подобной проводки, при её прокладке и подключении необходимо учитывать все нюансы, касающиеся назначения, условий и наличия внешних источников электромагнитных полей, а также влияние окружающей среды. От этих факторов зависит эффективность экранирования.