Методы экранирования сигнальных проводов учитывают пути прохождения помех. Сигнальный провод (кабель) используется для соединения различных элементов (составных частей) системы. Наиболее часто в составе сигнального провода присутствует несколько пар токопроводящих жил с изоляцией из полиэтилена, а также с ПВХ-оболочкой. Некоторые виды сигнальных проводов имеют специальный экран для защиты от электромагнитных помех и носят название «экранированные сигнальные кабели».
Экранирование – это защита сигнального провода от шума либо нежелательных сигналов.
Сигнальные провода имеют высокое качество передачи сигналов благодаря их экранированию и выполнению в виде витой пары для обеспечения лучшей согласованности их продольных импедансов и импеданса «на землю». На высоких частотах из-за разницы между длиной проводов и частотными характеристиками их импедансов могут возникать синфазные помехи.
Методы экранирования сигнальных проводов учитывают пути прохождения помех.
Для полного устранения неблагоприятного воздействия паразитной емкостной связи применяют электростатический экран, выполненный в виде проводящей трубки. При этом правильно заземлять электростатический экран лишь со стороны источника сигнала. На рис. 1 показано, как неправильно заземлять электростатический экран.
На рис. 2 показано гибридное заземление, являющееся наиболее популярным способом при передаче широкополосного сигнала от отдаленного источника с большим сопротивлением.
Изготовление экрана, который будет надежно защищать от паразитных индуктивных связей, гораздо сложнее, нежели классического электростатического экрана. Для изготовления нужен материал, имеющий повышенную магнитную проницаемость. К тому же толщина такого экрана должна заметно превосходить толщину электростатических экранов.
Для частот менее 100 кГц возможно применение стальных экранов или экранов из пермаллоя (сплав железа и никеля). Для более высоких частот подойдут экраны из меди или алюминия.
Так как экранирование магнитной составляющей помехи является сложным, необходимо особо уделять внимание уменьшению индуктивности сигнального кабеля и выбору подходящей схемы приемника и передатчика. На рис. 3, 4, 5 и 6 показаны схемы подключения усилителя и экрана, обеспечивающие различные среднеквадратичные амплитуды помех.
Для большинства, например, температурных датчиков у источников сигнала нет защитного заземления, а потому электростатический экран используется наряду с усилителем дифференциального типа и резисторами на выходе. Схема заземления экрана в данном случае – см. рис. 3.
Двойной экран (рис. 7) используется для повышения качества экранирования в широком частотном спектре. Заземление внутреннего экрана производится с одной стороны (источника сигнала) для исключения прохождения емкостной помехи, второй же, внешний экран, используется для уменьшения высокочастотной наводки.
В любом случае для предотвращения случайных контактов экрана с металлическими предметами и землей он должен быть изолирован.
В случае с длинным кабелем даже при правильном заземлении помеха через экран все равно проходит, а потому передавать сигнал на значительное расстояние либо при серьезных требованиях точности измерений лучше либо в цифровой форме, либо посредством волоконно-оптического кабеля. Для этого могут использоваться модули аналогового ввода с цифровым интерфейсом RS-485 либо оптоволоконные преобразователи интерфейса RS-485.
Радикально решить вышеназванные проблемы можно с помощью гальванической изоляции (рис. 8) с раздельным заземлением цифровой, аналоговой и силовой частей системы. То есть сигнал между электрическими цепями передается без контакта между ними.
gauss-instruments.ru
Для уменьшения взаимных влияний между цепями и защиты от внешних помех широко используют экранирование кабелей связи. Для защиты от внешних злектромагнитных влияний на кабельный сердечник накладывают металлическую оболочку (экран), которая, как правило, имеет сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняется из свинца, алюминия или стали.
Стальные оболочки ддя повышения гибкости гофрируют. В кабелях ГТС в качестве экранов широко используют алюминиевые экраны ленточного типа в виде спиральных лент или в виде трубки с продольным швом. В радиочастотных кабелях находят применение оплеточные экраны из плоских и круглых проволок.
Для защиты от взаимных влияний используют разделительные экраны, которые являются составной частью конструкции кабельного сердечника. Такие экраны разделяют цепи прямого и обратного направлений передачи и обеспечивают тем самым существенное снижение взаимных влияний между экранированными цепями.
В настоящее время находят применение симметричные кабели для цифровых систем передачи, разделительные экраны которых изготовлены из тонкой алюминиевой фольги. Такие конструкции кабелей позволяют организовать связь по однокабельной системе, которая по сравнению с двухкабельной имеет более высокие технико-экономические показатели.
На кабели связи оказывают влияние как электрические, так и магнитные поля. Однако в зависимости от режима работы источников помех может преобладать либо магнитная, либо электрическая составляющая поля. Сильные магнитные поля создаются цепями с большими токами и малыми напряжениями, а сильные электрические поля характерны для источников с большими напряжениями и малыми токами. Поэтому можно отдельно рассматривать действие магнитных и электрических полей. При этом следует отметить, что наибольшее влияние на кабели связи оказывают магнитные поля.
По принципу пействия экраны подразделяют на электростатические, магнитостатические и электромагнитные.
Электростатическое экранирование основано на замыкании электрического поля на поверхности металлического экрана и отводе электрических зарядов в землю.
Как показано на рис. 6.7, в цепь влияющего провода А включен источник ЭДС помех Е, а провод Б подвержен влиянию. Если экран не заземлен (рис. 6.7, а), то электрические силовые линии, созданные положительно заряженным проводом А, будут замыкаться на внутренней поверхности экрана и индуцировать на ней отрицательные заряды, а на внешней поверхности экрана будут индуцироваться положительные заряды. Эти заряды создадут в свою очередь электрические силовые линии, замыкающиеся на поверхности провода Б, индуцируя на нем отрицательные заряды.
В итоге никакого экранирующего действия замкнутый экран не оказывает. 
Чтобы полностью устранить влияние провода А на провод Б, необходимо замкнутый экран хорошо заземлить (обеспечить малое сопротивление заземления). В этом случае положительные заряды, сконцентрированные на внешней поверхности экрана; отведутся в землю и не будут оказывать влияние на провод Б (рис. 6.7, б). Аналогичный эффект экранирования будет иметь место и при влиянии внешнего электрического поля помех на провод А, помещенный внутри экрана. Эффект электростатического экранирования не зависит от материала и толщины экрана. Поэтому экран из любого металла в одинаковой степени локализует электростатическое поле помех. Электростатические экраны эффективно работают только на низких частотах. Магнитостатическое экранирование основано на замыкании магнитного поля в толще экрана из-за повышенной его магнитопроводности. Такие экраны изготавливают из материалов с большой магнитной проницаемостью.
.На рис. 6.8, а провод А является источником магнитного поля, провод Б помещен в магнитный экран. Магнитные силовые линии магнитного поля помех будут в основном замыкаться в толще стенок экрана, так как он имеет малое магнитное сопротивление по сравнению с пространством внутри экрана, в котором находится провод Б. В результате влияние провода А на провод Б резко уменьшается. Экранирующее действие магнитных экранов улучшается с увеличением магнитной проницаемости µ и толщины экрана l. Магнитостатическое экранирование, как и электростатическое, эффективно лишь в диапазоне низких частот. В диапазоне высоких частот магнитостатический режим экранирования переходит в электромагнитный. Электромагнитное экранирование основано на принципах отражения электромагнитных волн от поверхности экрана и поглощения энергии в толще экрана. Электромагнитные зкраны наиболее эффективно работают на высоких частотах, при этом они защищают как от магнитного, так и от электрического мешающих полей. Электромагнитная волна с амплитудой W, падающая на экран (рис. 6.9), на границе диэлектрик-металл частично отражается, а частично проходит в зкран, затухая при этом в его толще. Достигнув второй границы металл-диэлектрик, волна вторично отражается. В результате в экранирующее пространство проникает лишь оставшаяся часть энергии Wэ. Амплитуда отраженных составляющих W01 и W02 зависит от соотношения волновых сопротивлений диэлектрика и металла. Чем 6ольше их различие, тем более интенсивно энергия мешающего поля отражается. Затухание энергии в толще самого экрана обусловлено тепловыми потерями на вихревые токи. 
Экранирующее действие экранов количественно оценивается коэффициентом экранирования, который для однородных экранов равен отношению электрического Еэ (магнитного Нэ) поля в рассматриваемой тачке при наличии экрана к напряженности электрического Е (магнитного H) поля в этой же точке при отсутствии экрана. 
Коэффициент экранирования S изменяется от 0 до 1. Идеальный экранирующий эффект характеризуется S=0. Для оценки экранирующих свойств экранов используется также затухание экранирования: 
Чем меньше коэффициент экранирования S и больше затухание экранирования Аэ, тем лучше кабельные цепи защищены от помех. . . 6.6. Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот Электромагнитный режим работы кабельных экранов охватывает достаточно широкий диапазон частот: от 10'...10 до 10R..109 Гц. Расчет экранирующих характеристик электромагнитных экранов осуществляется по следующим формулам: 
теризует тепловые потери энергии мешающего поля на вихревые токи в экране. Чем выше частота и толщина экрана, тем лучше экранирование. При этом магнитные экраны (µ>> 1) имеют лучшее экранирование поглощения, чем немагнитные экраны (µ=1), так как в них более интенсивно действуют вихревые токи. Получается так, что с ростом частоты Sп уменьшается, а Ап возрастает, поэтому экранирование поглощения на высоких частотах более
эффективно, чем на низких.
связано с различием волновых сопротивлений диэлектрика и металла, из которого изготовлен экран. Чем больше различие между Zд и Zм, тем лучше экранирование отражения. При экранировании электрического и магнитного полей имеется принципиальное различие, которое обусловлено различием частотных характеристик волнового сопротивления диэлектрика (рис. 6.10).
Анализируя частотные характеристики волновых сопротивлений, можно сделать заключение о том, что Zм немагнитных экранов больше отличается от Zд, чем магнитных. Следовательно, экраны из немагнитных металлов работают на отражение лучше, чем из магнитных. При этом с ростом частоты S0 уменьшается, т. е. экранирование отражения улучшается. 
Из этих графиков видно, что экранное затухание магнитного поля АэН с ростом частоты увеличивается, а экранное затухание электрического поля АэЕ вначале падает, а на частотах выше 106... 107 Гц начинает возрастать. При этом электрическое поле экранируется значительно лучше, чем магнитное, так как АэЕ > АэН Особенно это различие заметно в диапазоне низких частот. Следовательно, как и отмечается выше, в практике применения кабельных экранов как мер защиты от взаимных и внешних помех необходимо в первую очередь учитывать магнитное поле. Поэтому рассмотрим несколько подробнее характеристики экранирования магнитных и немагнитных экранов при экранировании магнитного поля. На графиках, представленных на рис. 6.12, видны три характерные частотные области. 
В частотной области 1 (до 3... 10 кГц) магнитный экран имеет лучшие экранирующие свойства, чем немагнитный. Работает он в этой области в магнитостатическом режиме. В частотных областях 2 и 3 оба экрана работают в электромагнитном режиме. При этом в частотной области 2 (от 3... 10 кГц до 1 МГц) лучше экранирует магнитное поле немагнитный экран по причине лучшего отражения энергии (А0>Ап), а в частотной области 3(выше 1 МГц) - магнитный экран по причине лучшего поглощения энергии (Ап>А0).
Из проведенного анализа вытекает вывод о том, что лучший экранирующий эффект имеют конструкции экранов с немагнитными и магнитными слоями. Такие экраны находят применение в реальных конструкциях кабелей связи. Например, в кабеле МКСАБп на сердечник накладывают алюминиевую оболочку (немагнитный экран) и две стальные бронеленты (магнитный экран). Алюминиевая оболочка обеспечивает хорошее отражение, а стальные бронеленты, имеющие большую магнитную проницаемость, обеспечивают хорошее поглощение энергии мешающего электромагнитного поля. Оценив эффективность работы электромагнитных экранов в целом, отметим, что магнитное поле весьма хорошо экранируется на высоких частотах и существенно хуже в области низких частот.
studfiles.net
Методы экранирования сигнального кабеля непосредственно следуют из изложенного. Для устранения паразитной емкостной связи и электростатических зарядов используют электростатический экран в виде проводящей трубки (чулка), охватывающей экранируемые провода, а для защиты от магнитного поля используют экран из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Заземление экранов каналов с витой экранированной парой - наиболее типично для систем ПА.
Рис.1.40. Пример неправильного заземления экрана кабеля на низких частотах (с двух сторон)
Если частота помехи не превышает 1 МГц, то кабель нужно заземлять с одной стороны. Если его заземлить с 2-х сторон (рис.хх1.40), то образуется замкнутый контур, который будет работать как антенна, принимая э-м помеху (на рис.хх1.40 путь тока помехи показан штриховой линией). Ток, протекающий по экрану, является источником индуктивных наводок на соседних проводах и проводах, находящихся внутри экрана. Хотя магнитное поле тока оплетки внутри экрана теоретически равно нулю, но вследствие технологического разброса при изготовлении кабеля, а также ненулевого сопротивления оплетки наводка на провода внутри экрана может быть значительной. Поэтому экран нужно заземлять только с одной стороны, причем со стороны источника сигнала.
Если точки заземления концов кабеля разнесены на большое расстояние между ними может существовать разность потенциалов, вызванная блуждающими токами в земле или помехами в шине заземления. Блуждающие токи наводятся электрифицированным транспортом (трамваями, поездами метрополитена и железных дорог), сварочными агрегатами, устройствами электрохимической защиты, естественными электрическими полями, вызванными фильтрацией вод в горных породах, диффузией водных растворов и др.). Особенно большие токи возникают при ударе молнии. Блуждающие токи вызывают разность потенциалов Епомехимежду концами оплетки кабеля и паразитный ток, который также наводит в центральных жилах помеху из-за взаимоиндукции.
Если заземление сделать со стороны приемника (рис. хх1.41), то ток помехи будет протекать по пути, показанному на рис.хх1.41 штриховой линией, т.е. через емкость между жилами кабеля, создавая на ней и, следовательно, между дифференциальными входами, напряжение помехи. Поэтому заземлять оплетку нужно со стороны источника сигнала (рис.хх1.42). В этом случае путь для прохождения тока помехи отсутствует.
Рис.1.41. Пример неправильного заземления экрана кабеля - со стороны приемника сигнала
Если источник сигнала не заземлен (например, термопара), то заземлять экран можно с любой стороны, так как в этом случае замкнутый контур для тока помехи не образуется.
Рис.1.42. Правильное заземление экрана. Конденсатор используется для ослабления высокочастотных помех
Рис.1.43. Заземление экрана длинного кабеля на высоких частотах
На частотах более 1 МГц увеличивается индуктивное сопротивление экрана и токи емкостной наводки создают на нем большое падение напряжения, которое может передаваться на внутренние жилы через емкость между оплеткой и жилами. Кроме того, при длине кабеля, сравнимом с длиной волны помехи (длина волны помехи при частоте 1 МГц равна 300 м, на частоте 10 МГц - 30 м), возрастает сопротивление оплетки (п.хх 3.2.6), что резко повышает напряжение помехи на оплетке. Поэтому на высоких частотах оплетку кабеля надо заземлять не только с обеих сторон, но и в нескольких точках между ними (рис. хх1.43). Эти точки выбирают на расстоянии 1/10 длины волны помехи одна от другой. При этом по оплетке кабеля будет протекать часть тока Iземли, передающего помеху в центральную жилу через взаимную индуктивность. Емкостной ток также будет протекать по пути, показанному на рис. хх 1.41, однако высокочастотная компонента помехи будет ослаблена. Выбор числа точек заземления кабеля зависит от разницы напряжений помехи на концах экрана, частоты помехи, требований к защите от ударов молнии или от величины токов, протекающих через экран в случае его заземления.
В качестве промежуточного варианта можно использовать 2-е заземление экрана через емкость (рис.хх1.42). При этом по высокой частоте экран получается заземленным с 2-х сторон, по низкой частоте - с одной. Это имеет смысл в том случае, когда частота помехи превышает 1 МГц, а длина кабеля в 10...20 раз меньше длины волны помехи, т.е. когда еще не нужно выполнять заземление в нескольких промежуточных точках. Значение емкости должно составить СВЧ = 1/(2π f Xc), где f - верхняя частота границы спектра помехи, Хс - емкостное сопротивление заземляющего конденсатора (доли ома). Например, на частоте 1 МГц конденсатор емкостью 0,1 мкФ имеет сопротивление 1.6 Ом. Конденсатор должен быть высокочастотным, с малой собственной индуктивностью.
Для качественного экранирования в широком спектре частот используют двойной экран (рис.хх1.44). Внутренний экран заземляют с одной стороны - со стороны источника сигнала, чтобы исключить прохождение емкостной помехи по механизму, показанному на рис. хх1.41, а внешний экран уменьшает высокочастотные наводки.
Рис.1.44. Двойное экранирование длинного кабеля
Во всех случаях экран должен быть изолирован, чтобы предотвратить случайные его контакты с металлическими предметами и землей.
Частота помехи - та, которую могут воспринимать чувствительные входы СА. Если на входе аналогового модуля имеется фильтр, то максимальная частота помехи, которую надо учитывать при экранировании и заземлении, определяется верхней граничной частотой полосы пропускания фильтра.
Поскольку даже при правильном заземлении, но длинном кабеле помеха все равно проходит через экран, то для передачи сигнала на большое расстояние или при повышенных требованиях к точности измерений сигнал лучше передавать в цифровой форме или через оптический кабель.
Результаты экспериментального сравнения различных способов подключения источника сигнала (рис.хх1.45)(терморезистора сопротивлением 20 кОм) через экранированную витую пару (0,5 витка на сантиметр) длиной 3,5 м с использованием инструментального усилителя RL-4DA200 и системы сбора данных RL-40AI [НИЛ АП] представлены на рис.1.45.
Характеристики стенда: коэф-т усиления канала 390, полоса пропускания 1 кГц.
Рис.1.45. Зависимость среднеквадратичного напряжения помехи в полосе частот 0,01...5Гц, на выходе усилителя от способа включения усилителя и экрана: а - величина помехи 15 мкВ; б - 61 мкВ; в - 78 мкВ; г - 3584 мкВ
Как следует из рис.1.45, отказ от экранирования увеличивает значение помехи в 4 раза (рис.1.45,б), переход к одиночному включению вместо дифференциального (рис.1.45,в) увеличивает помеху в 5 раз, а если еще и отказаться от экрана, то помеха увеличивается в 230 раз (рис.1.45,г).
Экран, защищающий от паразитных индуктивных связей, сделать гораздо сложнее, чем электростатический экран. Для этого нужно использовать материал с высокой магнитной проницаемостью и, как правило, гораздо большей толщины, чем толщина электростатических экранов. Для частот ниже 100 кГц можно использовать экран из стали или пермаллоя. На более высоких частотах можно также использовать алюминий и медь.
В связи со сложностью экранирования магнитной составляющей помехи особое внимание следует уделить уменьшению индуктивности сигнального провода и использовать балансные цепи передачи сигнала или оптический кабель.
Читайте также:
lektsia.com
14 марта
П
ромышленные объекты, например производственные помещения, обычно отличаются электрически зашумленными условиями работы. Электрические шумы в виде наводок по цепям питания и помех от паразитных излучений, относящиеся к электромагнитным помехам (EMI), могут серьезно нарушить работу всего оборудования. Изоляционное покрытие механически защищает кабель от сколов и износа, а также от сырости и пролитой жидкости. Однако такое покрытие прозрачно для электромагнитных излучений и поэтому не обеспечивает от них защиту. Для борьбы с электромагнитными шумами необходимо экранирование.
Кабели могут быть как основным источником, так и приемником электромагнитных помех. Как источник кабель либо передает шумы на другое оборудование, либо действует как антенна, излучающая помехи. Как приемник кабель улавливает электромагнитные помехи, излучаемые другими источниками. Экранирование помогает в обоих случаях.
В таблице 1 даны общие принципы классификации уровня шума на площадях, подвергающихся его воздействию. Следует отметить, что в случаях переключения мощной нагрузки, эксплуатации индукционных нагревателей и больших трансформаторов возникают большие помехи в результате наводок по цепям питания или от паразитных излучений.
Таблица 1. Принципы классификации уровня шумов
|
Уровень шума |
Источник шума |
Типичное расположение |
|
Высокий |
Электролитические процессы, мощные двигатели, генераторы, трансформаторы, индукционные нагреватели, релейные блоки управления, силовые линии и провода цепи управления, расположенные в непосредственной близости |
Большие производства, такие как сталепрокатные и литейные цеха |
|
Средний |
Провода, расположенные рядом с двигателями среднего размера, релейные блоки управления |
Средние промышленные производства |
|
Низкий |
Провода, расположенные на сравнительно большом расстоянии от силовых линий; двигатели менее 5 л.с.; в отсутствие в ближайшем окружении индукционных нагревателей, электрических разрядов и силовых реле |
Склады, лаборатории, офисы и осветительные установки |
Размещение сигнальных линий рядом с силовыми кабелями может также стать причиной появления сетевых наводок в сигнальных цепях.
Основным способом борьбы с электромагнитными помехами в кабелях является экранирование (см. рис. 1). Экран окружает внутренний сигнальный или силовой проводник, воздействуя на электромагнитные помехи двумя способами. Во-первых, экран отражает излучение. Во-вторых, он улавливает шумы и перенаправляет их на земляную шину. Всегда часть паразитной энергии проходит через экран, но она настолько невелика, что не приводит к существенным наводкам.
 |
Рис. 1. Экран отражает часть излучения, передает часть энергии в землю и пропускает незначительную долю энергии |
Кабели обеспечивают разную степень экранирования и уровень эффективности защиты. Требуемая степень экранирования зависит от нескольких факторов: электрического окружения, в котором используется кабель, стоимости кабеля, а также от таких характеристик как диаметр кабеля, его вес и гибкость.
Неэкранированный кабель в промышленном оборудовании, как правило, проходит внутри металлических шкафов или металлических труб, защищающих от внешних электромагнитных излучений.
Существуют два типа экранирования кабелей: оплетка и покрытие из фольги.
Для изготовления фольгированного экрана применяется тонкий слой алюминия, крепящийся на основу, например из полиэстера, для придания прочности и износоустойчивости. Такой экран обеспечивает 100-% покрытие проводников. Однако он очень тонкий, что затрудняет работу с ним, особенно когда используются разъемы. Обычно вместо заземления всего экрана применяется отводящий провод для соединения конца экрана с землей.
Оплетка представляет собой сетку из оголенной или луженой медной проволоки. Оплетка обеспечивает низкоомное заземление и легче крепится к разъему методом обжатия или пайки. Тем не менее экран из оплетки не обеспечивает 100-% покрытия, оставляя в нем небольшие зазоры. В зависимости от плотности оплетка обеспечивает 70…95% покрытия. Для стационарного кабеля, как правило, бывает достаточно 70-% покрытия. На практике трудно заметить увеличение эффективности экранирования при использовании оплетки с более высоким процентом покрытия. Поскольку медь имеет более высокую электропроводность, чем алюминий, а оплетка лучше защищает от наводок по цепям питания, медная оплетка более эффективна как экран. Однако при этом увеличиваются размеры и стоимость кабеля.
В очень зашумленных окружающих условиях часто используются многослойные экраны. Наиболее распространенной комбинацией является экран из фольги и оплетки. В многожильных кабелях отдельные пары проводов иногда экранируются фольгой для защиты от перекрестных наводок между соседними парами, в то время как весь кабель экранируется либо фольгой, либо оплеткой, либо их комбинацией. Кабели могут использовать два слоя или фольги, или оплетки.
Метод экранирования SupraShield, предложенный компанией Alpha Wire, объединяет в защитном покрытии кабеля как фольгированные, так и оплеточные экраны (см. рис. 2).
 |
Рис. 2. Типовые конфигурации экранов |
Каждый из экранов поддерживает другой, что позволяет преодолеть прочностные ограничения каждого из них. Такой подход позволяет добиться наибольшей эффективности экранирования по сравнению с использованием каждого из экранов по отдельности (см. рис. 3). Улучшение эксплуатационных характеристик кабелей SupraShield достигается за счет применения уникальной трехслойной фольгированной ленты из алюминия-полиэстера-алюминия. Такая лента повышает эффективность экранирования за счет уменьшения сопротивления экрана и отводящего провода, облегчающего быстрое и надежное заземление.
| Рис. 3. Комбинированный экран из фольги/оплетки обладает самой высокой эффективностью экранирования |
 |
На практике назначение экрана заключается в передаче любых наведенных помех на землю. Важность экранирования нельзя недооценивать, а непонимание этого вопроса может привести к использованию неэффективных экранов. Экран кабеля и его концевая заделка должны обеспечивать низкоомное заземление. Незаземленный экранированный кабель работает неэффективно. Любые повреждения экрана могут увеличить импеданс и снизить эффективность экранирования.
Практические рекомендации для обеспечения эффективного экранирования
1. Убедитесь, что используемый кабель имеет достаточную для приложения степень экранирования. В умеренно зашумленной среде адекватную защиту обеспечивает применение фольгированного экрана. В более зашумленной обстановке требуется использовать экран из оплетки или комбинированный экран из оплетки и фольги.
2. Используйте кабель, пригодный для приложения. В кабелях, подвергающихся регулярным изгибам, вместо оплетки, как правило, используется спирально навитая экранировка. Избегайте применения гибких кабелей с экраном из фольги, поскольку их регулярное сгибание вызывает износ фольги.
3. Убедитесь, что оборудование, к которому подсоединен кабель, правильно заземлено. Используйте заземление там, где это возможно, и проверяйте соединение между точкой заземления и оборудованием. Степень устранения помех зависит от величины сопротивления проводника, идущего на землю (чем меньше, тем лучше).
4. Конструкции большинства разъемов допускают 360° законцовку экрана. Убедитесь, что эффективности экранирования разъема и кабеля одинаковы. Например, многие широко распространенные разъемы предлагаются с кожухом из металлизированного пластика с покрытием из цинка или алюминия. Избегайте как переплаты за кабель, в котором отсутствует необходимость, так и его недооценки, в результате которой эффективность экранирования оказывается недостаточной.
5. Заземляйте кабель только на одном конце. Это устраняет возможность возникновения шумов в заземляющем контуре.
Эффективность экранирования определяется качеством наиболее слабого компонента. Высококачественный кабель не обеспечит должного экранирования при использовании низкокачественного разъема. И, наоборот, самый хороший разъем не защитит систему от помех, если кабель плох.
Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
www.russianelectronics.ru
Из ПУЭ
Глава 1.7. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
1.7.93. Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к частям оборудования, подлежащим заземлению или занулению, должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением. Присоединение должно быть доступно для осмотра. Для болтового присоединения должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии контактного соединения.
1.7.94. Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки не допускается.
Следует помнить что Россия стала, в начале ХХ1 века, членом МЭК. А там минимальное сечение главного эквипотенциального медного проводника не менее 10 мм кВ., медь.
Виды заземлений.
Одним из путей ослабления вредного влияния цепей заземления на системы автоматизации является раздельное выполнение заземлений для устройств, имеющих разную чувствительность к помехам или являющихся источниками помех разной мощности. Раздельное исполнение заземляющих проводников, позволяет выполнить их соединение с защитной землей в одной точке. При этом заземляющие проводники разных систем земель представляют собой лучи звезды, центром которой является контакт к шине защитного заземления здания, в наших случаях к главному эквипотенциальному проводнику, он идёт от шины заземления к комплексу оборудования. Благодаря такой топологии помехи "грязной" земли не протекают по проводникам "чистой" земли. Таким образом, несмотря на то, что системы заземления разделены и имеют разные названия, в конечном счете, все они соединены с Землей через систему защитного заземления. Исключение составляет только "плавающая" земля (см. ниже).
1. Защитное заземление. РЕ
От шины заземления здания, на корпус оборудования, медным многожильным проводом сечением не менее 10 мм.кв. .
2. Силовое заземление.
В системах автоматики могут использоваться электромагнитные реле, серводвигатели, электромагнитные клапаны и другие устройства, ток потребления которых, существенно превышает ток потребления модулей ввода-вывода и контроллеров. Цепи питания таких устройств выполняют отдельной парой свитых проводов (для уменьшения излучаемых помех), один из которых соединяется с шиной защитного заземления. Общий провод системы (обычно провод, подключенный к отрицательному выводу источника питания) является силовой землей.
3, 4. Аналоговая и цифровая земля.
Системы автоматики являются аналого-цифровыми. Поэтому одним из источников погрешностей аналоговой части является помеха, создаваемая цифровой частью системы. Для исключения прохождения помех через цепи заземления цифровую и аналоговую землю выполняют в виде несвязанных проводников, соединенных вместе только в одной общей точке. Для этого модули ввода-вывода и контроллеры имеют отдельные выводы аналоговой земли (AGND - "Analog GrouND") и цифровой (DGND - "Digital GrouND").
5. «Плавающая» земля.
"Плавающая" земля образуется в случае, когда общий провод небольшой части системы электрически не соединяется с шиной защитного заземления (т.е. с Землей). Типовыми примерами таких систем являются: батарейные измерительные приборы; системы автоматики автомобиля; самолета или космического корабля. "Плавающая" земля может быть получена и с помощью DC-DC или AC-DC преобразователей, если вывод вторичного источника питания в них не заземлен. Такое решение позволяет полностью исключить кондуктивные наводки через общий провод заземления. Кроме того, допустимое напряжение синфазного сигнала может достигать 300 Вольт и более; практически 100%-ным становится подавление синфазного сигнала, снижается влияние емкостных помех. Однако на высоких частотах токи через емкость на землю существенно снижают последние два достоинства.
Гальванически связанные цепи Техника заземления в системах автоматизации сильно различается для гальванически связанных и гальванически развязанных цепей. Большинство методов, описанных в литературе, относится к гальванически связанным цепям, доля которых в последнее время существенно уменьшилась в связи с резким падением цен на изолирующие DC-DCпреобразователи.
Общим правилом ослабления связи, через общий провод заземления, является деление земель на аналоговую, цифровую, силовую и защитную с последующим их соединением только в одной точке. При разделении заземлений, гальванически связанных цепей, используется общий принцип: цепи заземления с большим уровнем помех должны выполняться отдельно от цепей с малым уровнем помех, а соединяться они должны только в одной общей точке. Точек заземления может быть несколько, если топология такой цепи не приводит к появлению участков "грязной" земли в контуре, включающем источник и приемник сигнала, а также если в цепи заземления не образуются замкнутые контуры, по которым циркулирует ток, наведенный электромагнитной помехой.
ПРАВИЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭКРАНА Для устранения паразитной емкостной связи и электростатических зарядов, используют электростатический экран в виде проводящей трубки (чулка), охватывающей экранируемые провода, а для защиты от магнитного поля используют экран из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Рассмотрим заземление экранов при передаче сигнала по витой экранированной паре, поскольку этот случай наиболее типичен для систем автоматизации
Оплетку кабеля надо заземлять со стороны источника сигнала. Если источник сигнала не заземлен (например, термопара), то заземлять экран можно с любой стороны, т.к. в этом случае замкнутый контур для тока помехи не образуется.
ПРАВИЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭКРАНА На частотах более 1 МГц увеличивается индуктивное сопротивление экрана и токи емкостной наводки создают на нем большое падение напряжения, которое может передаваться на внутренние жилы через емкость между оплеткой и жилами. Кроме того, при длине кабеля, сравнимом с длиной волны помехи (длина волны помехи при частоте 1 МГц равна 300 м, на частоте 10 МГц - 30 м) возрастает сопротивление оплетки, что резко повышает напряжение помехи на оплетке. Поэтому на высоких частотах оплетку кабеля надо заземлять не только с обеих сторон, но и в нескольких точках между ними. Эти точки выбирают на расстоянии 1/10 длины волны помехи одна от другой. При этом по оплетке кабеля будет протекать часть тока , передающего помеху в центральную жилу через взаимную индуктивность. Емкостной ток также будет протекать по пути, однако высокочастотная компонента помехи будет ослаблена. Выбор количества точек заземления кабеля зависит от разницы напряжений помехи на концах экрана, частоты помехи, требований к величине токов, протекающих через экран в случае его заземления.
В качестве промежуточного варианта можно использовать второе заземление экрана через емкость . При этом по высокой частоте экран получается заземленным с двух сторон, по низкой частоте - с одной. Это имеет смысл в том случае, когда частота помехи превышает 1 МГц, а длина кабеля в 10…20 раз меньше длины волны помехи, т.е. когда еще не нужно выполнять заземление в нескольких промежуточных точках. Величину емкости можно рассчитать по формуле. Например, на частоте 1 МГц конденсатор емкостью 0,1 мкФ имеет сопротивление 1,6 Ом. Конденсатор должен быть высокочастотным, с малой собственной индуктивностью.
ПРАВИЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭКРАНА Для качественного экранирования в широком спектре частот используют двойной экран. Внутренний экран заземляют с одной стороны, со стороны источника сигнала, чтобы исключить прохождение емкостной помехи, а внешний экран уменьшает высокочастотный наводки.
Поскольку даже при правильном заземлении, но длинном кабеле, помеха все равно проходит через экран, то для передачи сигнала на большое расстояние или при повышенных требованиях к точности измерений, сигнал лучше передавать в цифровой форме или через оптический кабель.
Экран, защищающий от паразитных индуктивных связей, сделать гораздо сложнее, чем электростатический экран. Для этого нужно использовать материал с высокой магнитной проницаемостью и, как правило, гораздо большей толщины, чем толщина электростатических экранов. Для частот ниже 100 КГц можно использовать экран из стали или пермаллоя. На более высоких частотах можно также использовать алюминий и медь.
Заземление гальванически развязанных цепей Применение гальванической изоляции позволяет разделить аналоговую и цифровую землю, а это, в свою очередь, исключает протекание по аналоговой земле токов помехи от силовой и цифровой земли. Аналоговая земля может быть соединена с защитным заземлением через сопротивление.
Монтаж панелей, шкафов автоматики должен учитывать всю вышеизложенную информацию. Однако заранее нельзя сказать однозначно, какие требования являются обязательными, какие - нет, поскольку набор обязательных требований зависит от требуемой точности измерений и от окружающей электромагнитной обстановки. Ниже на рисунке приведена правильная схема соединений.
1. Используйте модули ввода-вывода только с гальванической развязкой.
2. Не применяйте длинных проводов от аналоговых датчиков. Располагайте модули ввода в непосредственной близости к датчику, а сигнал передавайте в цифровой форме. Используйте датчики с цифровым интерфейсом.
3. На открытой местности и при больших дистанциях используйте оптический кабель вместо медного.
4. Используйте только дифференциальные (не одиночные) входы модулей аналогового ввода.
5. Используйте в пределах вашей системы автоматизации отдельную землю из медной шины. 6. Аналоговую, цифровую и силовую землю системы соединяйте только в одной точке. Если этого сделать невозможно, используйте медную шину с большой площадью поперечного сечения для уменьшения сопротивления между разными точками подключения земель. 7. Следите, чтобы при монтаже системы заземления случайно не образовался замкнутый контур. 8. Не используйте, по возможности, землю, как уровень отсчета напряжения при передаче сигнала.
9. Если провод заземления не может быть коротким или если по конструктивным соображениям необходимо заземлить две части гальванически связанной системы в разных точках, то эти системы нужно разделить с помощью гальванической развязки.
10. Цепи, изолированные гальванически, нужно заземлять через большое сопротивление, чтобы избежать накопления статических зарядов.
11. Экспериментируйте и пользуйтесь приборами для оценки качества заземления. Допущенные ошибки видны не сразу.
12. Пытайтесь идентифицировать источник и приемник помех, затем нарисуйте эквивалентную схему цепи передачи помехи с учетом паразитных емкостей и индуктивностей.
13. Пытайтесь выделить самую мощную помеху и в первую очередь защищайтесь от нее.
14. Цепи с существенно различающейся мощностью следует заземлять группами, так, чтобы все группы имели примерно одинаковую мощность.
15. Заземляющие проводники с большим током должны проходить отдельно от чувствительных проводников с малым измерительным сигналом. Провод заземления должен быть по возможности прямым и коротким.
16. Не делайте полосу пропускания приемника сигнала шире, чем это надо из соображений точности измерений.
17. Используйте экранированные кабели, экран заземляйте в одной точке, со стороны источника сигнала на частотах ниже 1 МГц и в нескольких точках - на более высоких частотах.
18. Для особо чувствительных измерений используйте "плавающий" батарейный источник питания.
RS-485 Промышленная сеть на основе интерфейса RS-485 выполняется экранированной витой парой с обязательным применением модулей гальванической развязки. Для небольших расстояний (порядка 10 м) ,при отсутствии поблизости источников помех, экран можно не использовать. При больших расстояниях (стандарт допускает длину кабеля до 1,2 км) разница потенциалов земли, в удаленных друг от друга точках, может достигать несколько единиц и даже десятков вольт. Поэтому, чтобы предотвратить протекание по экрану тока, выравнивающего эти потенциалы, экран кабеля нужно заземлять только в одной точке (безразлично, в какой). Это также предотвратит появление замкнутого контура большой площади в цепи заземления, в котором за счет электромагнитной индукции может наводится ток большой величины при ударах молнии или коммутации мощных нагрузок. Этот ток, через взаимную индуктивность, наводит на центральной паре проводов э. д. с., которая может вывести из строя микросхемы драйверов порта.
При использовании неэкранированного кабеля, на нем может наводиться большой статический заряд (несколько киловольт) за счет атмосферного электричества, который может вывести из строя элементы гальванической развязки. Для предотвращения этого эффекта изолированную часть устройства гальванической развязки следует заземлить через сопротивление, например, 0,1...1 МОм ( показано штриховой линией).
Особенно сильно проявляются описанные выше эффекты в сетях Ethernet с коаксиальным кабелем, когда при заземлении в нескольких точках (или отсутствии заземления), во время грозы, выходят из строя сразу несколько сетевых Ethernet-плат.
В сетях Ethernet с малой пропускной способностью (10 Mбит/с), заземление экрана следует выполнять только в одной точке. В Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1 Гбит/с) заземление экрана следует выполнять в нескольких точках, пользуясь рекомендациями раздел "Экранирование сигнальных кабелей"
При прокладке кабеля на открытой местности нужно использовать все правила, описанные в разделе "Экранирование сигнальных кабелей"
На взрывоопасных промышленных объектах (см. раздел "Автоматизация опасных объектов"), при монтаже цепей заземления многожильным проводом, не допускается применение пайки для спаивания жил между собой, поскольку вследствие хладотекучести припоя возможно ослабление мест контактного давления в винтовых зажимах.
Экран кабеля интерфейса RS-485 заземляется в одной точке, вне взрывоопасной зоны. В пределах взрывоопасной зоны он должен быть защищен от случайного соприкосновения с заземленными проводниками. Искробезопасные цепи не должны заземляться, если этого не требуют условия работы электрооборудования (ГОСТ Р 51330.10, раздел "Экранирование сигнальных кабелей").
Искробезопасные цепи должны быть смонтированы таким образом, чтобы наводки от внешних электромагнитных полей (например, от расположенного на крыше здания радиопередатчика, от воздушных линий электропередачи или близлежащих кабелей для передачи большой мощности) не создавали опасного напряжение или тока в искробезопасных цепях. Это может быть достигнуто экранированием или отдалением искробезопасных цепей от источника электромагнитной наводки.
При прокладке в общем пучке или канале кабели с искроопасными и искробезопасными цепями, должны быть разделены промежуточным слоем изоляционного материала или заземленной металлической перегородкой. Никакого разделения не требуется, если используются кабели с металлической оболочкой или экраном.
Заземленные металлические конструкции не должны иметь разрывов и плохих контактов между собой, которые могут искрить во время грозы или при коммутации мощного оборудования.
На взрывоопасных промышленных объектах используются преимущественно электрические распределительные сети с изолированной нейтралью, чтобы исключить возможность появления искры при коротком замыкании фазы на землю и срабатывания предохранителей защиты при повреждении изоляции.
Для защиты от статического электричества используют заземление, описанное в разделе "Статическое электричество". Статическое электричество может быть причиной воспламенения взрывоопасной смеси. Например, при емкости человеческого тела 100…400 пФ и потенциале заряда 1 кВ, энергия искрового разряда с тела человека будет равна 50…200 мкДж, что может быть достаточно для воспламенения взрывоопасной смеси группы IIC (60 мкДж).
Цепи питания двигателей с импульсным управлением, двигателей сервоприводов, исполнительных устройств с ШИМ-управлением, должны быть выполнены витой парой для уменьшения магнитного поля, а также экранированы для снижения электрической компоненты излучаемой помехи. Экран кабеля должен быть заземлен с одной стороны. Цепи подключения датчиков, таких систем, должны быть помещены в отдельный экран и по возможности пространственно отдалены от исполнительных устройств.
voltprofi.jimdo.com
Вероятно, не существует другой такой отрасли, которая так высоко ценила бы надежную работу кабелей, как теле- и радио- вещание. Ведь любые ошибки, возникающие в сигнале, немедленно исказят передаваемую информацию. Индустрия теле- и радио- вещания сталкивается с проблемой помех начиная со студий и заканчивая передающими устройствами. Поэтому не удивительно, что с момента начала вещания первой радиостанции инженеры находятся в постоянном поиске лучшего способа экранирования, способного обеспечить целостность сигнала, отсутствие потерь качества передаваемой информации.
Термин «электромагнитные помехи» начал использоваться с начала 1960-х для обозначения помех, влияющих на весь электромагнитный спектр. До того времени проблемы с помехами возникали в основном при передаче радиосигналов, а, следовательно, назывались радиочастотными помехами. Сегодня все помехи в неионизирующей части электромагнитного спектра относятся к электромагнитным. По этой причине такие различные проблемы, как помехи от контуров заземления, общих путей сопротивления, прямого влияния магнитных/электрический полей, статических зарядов, излучение источников питания или силовых линий – все это попадает под широкий термин электромагнитных помех.
Однако существует другой тип шумов, связанный с движением компонентов кабеля – это трибоэлектрические шумы. Их причиной служат статический или пьезоэлектрический эффекты. С такими шумами сталкиваются при использовании проводов, часто подверженных сгибанию или ударам (гитарные, микрофонные кабели). К счастью, со многими шумами можно побороться при помощи хорошей экранировки. Давайте детально рассмотрим принципы работы экранирования и его различные типы, встречающиеся на рынке.
Экран кабеля располагается между сердечником и внешней оболочкой. В случае, если кабель многожильный, экран может обвивать все жилы одновременно или, в случае, если необходимо избежать влияния сигналов одной жилы на другую, каждую жилу отдельно. Существует множество различных вариантов экранировки, каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать для выбора наиболее подходящего и экономичного варианта. На рынке имеются следующие варианты экранов:
Оплетка. Оплетка сохраняет хорошую гибкость кабеля и имеет большой срок службы. Она отлично препятствует влиянию низкочастотных помех и имеет меньшее сопротивление, чем фольга, для постоянного тока. Данный тип экрана подходит для аудио кабелей и кабелей, передающих информацию в радиочастотном диапазоне. Чем больше процент перекрытия, тем эффективнее экранировка.
Пленка. Пленочные экраны состоят из алюминиевой фольги, покрытой слоем полипропилена или полиэфира. Они полностью покрывают проводник, дешевле, легче и тоньше. Благодаря малой толщине фольгу удобно использовать для экранирования отдельных компонентов кабеля. При помощи клея ее легко соединить с внешней оболочкой или слоем диэлектрика. Пленочный экран лучше борется с помехами на высоких частотах, но при частых изгибах имеет короткий срок службы. Для того, чтобы в конструкции экрана из фольги отсутствовал шов, через который может проходить электромагнитное поле, вызывающее помехи, один из краев фольги складывается, обеспечивая замыкающий слой.
Комбинированный экран из оплетки и пленки. Комбинированный экран, состоящий из нескольких защитных слоев, позволяет эффективно бороться с помехами во всем частотном диапазоне. Сочетание фольги и оплетки позволяет обеспечить стопроцентное покрытие кабеля экраном и высокую гибкость, прочность и низкое сопротивление постоянному току.
Экран типа French Braid. Он состоит из двух встречных многожильных спиралей, жилы которых изготовлены из медной проволоки без покрытия или покрытой оловом, с чередующимся перехлёстом вдоль единственной смещенной оси. Данная конструкция позволила увеличить гибкость и прочность кабеля, в два раза уменьшить уровень трибоэлектрических и микрофонных шумов. Снизилось также и сопротивление постоянному току.
Методы тестирования.Данные тестов позволят наилучшим образом подобрать оптимальный по конструкции и цене кабель. Для начала необходимо ответить на простые вопросы:
Ниже приведены несколько тестов, а также их цели, методология и значение результатов.
Тест на полное передаточное сопротивление. Этот тест наиболее широко признан и позволяет получить абсолютный показатель эффективности экрана в борьбе с помехами от статических зарядов и излучения на частотах до 1000 МГц. Этот метод рекомендован международной электротехнической комиссией и военными. Значение передаточного сопротивления зависит от конструкции экрана кабеля и чем оно ниже, тем экран эффективнее. Значение полного передаточного сопротивления рассчитывается на основе отношения сигнала в коаксиальном кабеле к сигналу, улавливаемому детектором во внешней среде. Экран разделяет внешнюю среду и среду внутри кабеля.
Поглощающий зажим. Этот компактный прибор эффективно улавливает сигналы, излучаемые кабелем, без разрушения провода. Результаты сравниваются с уровнем излучения аналогичного кабеля той же длины, но без экрана. Затем по разности этих двух значений устанавливается эффективность экранирования.
GTEM ячейка. Этот прибор действует в поперечной составляющей гигагерцовых электромагнитных волн (Gigahertz Transverse Electromagnetic Mode). Кусок кабеля, разъем или электронное устройство помещаются внутрь камеры ячейки, после чего они могут быть либо подвергнуты влиянию поля известной величины, либо ячейка может выступать в качестве детектора, улавливающего излучаемые сигналы. Частотный диапазон данного метода составляет до 1 ГГц.
Flex Test. Эффективность экранирования в процессе эксплуатации также важна. А значит в тех ситуациях, когда кабель подвергается значительным механическим воздействиям, имеет смысл сравнить эффективность экранирования до и после нагрузок, таких как скручивание или изгиб. По этим данным можно дать информацию об остаточном ресурсе экрана кабеля.
Технологии, применяемые при производстве кабелей, становятся все более сложными. Спрос на современную кабельную продукцию и новейшие методы тестирования продолжает расти. Поэтому сейчас так важно разрабатывать системы, позволяющие с самого начала оценивать влияние тех или иных помех на передаваемый сигнал для того, чтобы можно было находить наиболее оптимальные варианты конструкции кабелей.
Всего комментариев: 0
ukrelektrik.com
Основные категории контрольных кабелей и проблемы их экранирование
Современные контрольные кабели в ассортименте подобной продукции определяются, как совершенно отдельная группа устройств. Подобные изделия применяют при осуществлении передачи разных полученных сигналов, которые выполняют управляющие функции, а также особых контрольных сигналов. Они используются для подключения к специальным сигнализационным приспособлениям, к приборам релейной качественной защиты и к иным устройствам такого плана.
Основная отличительная характеристика контрольных кабелей заключается в наличии большого количества жил, количество которых серьезно превышает в те, что есть в обычных силовых устройствах. Их общее количество может колебаться в пределах от 4 до 61. Передаваемый сигнал, который поступает по специальным контрольным кабелям, формируется с применением, как постоянного, так и переменного стандартного тока. В одном случае номинальные показатели напряжения могут быть равными 0,66 кВ и не больше, при токе постоянного режима параметры общего напряжения не должны превышать 1 кВ.
Виды современных проводов
Профессионалы классифицируют современные кабели контрольного типа по одному из важных критериев, это материал, используемый в процессе производства. На этом основании можно выделить такие виды кабелей, как:
1. Имеющие жилы, выполненные из меди.
2. С жилами, которые произведены из алюминия.
Оба эти материала пользуются одинаковой популярностью, они обладают определенными достоинствами и некоторыми недостатками. Те устройства, которые имеют кабели со встроенными жилами из алюминия, обладают относительно небольшой массой. Это серьезно облегчает процесс производимой транспортировки устройств и их монтаж. К преимуществам также можно отнести относительно низкую стоимость кабелей. Стоит отметить некоторые отрицательные стороны, среди которых можно отметить относительно невысокую степень гибкости, а также сильное окисление материала при использовании и простом нахождении на открытом воздухе.
Кабели, имеющие в составе своей конструкции жилы, выполненные из меди, отличаются большей эластичностью, они стойки к влиянию внешней среды. Среди отрицательных сторон можно отметить высокую стоимость.
Проблема с экранированием и ее решение
Вне зависимости от того, какой материал был использован в процессе эксплуатации кабеля, он будет сильно подвержен влиянию определенного наведенного напряжения. В данном случае наводки такого плана могут присутствовать по причине внешних высокомощных электромагнитных напряжений. В некоторых случаях причиной разных помех служит неопределенный источник, который не виден на первый взгляд.
Что-то подобное однажды произошло на подстанции, расположенной на территории РФ. Один из высоковольтных выключателей был отключен в процессе подачи команды на проведение режима отключения, направленного на катушку иного. В процессе тщательного изучения ситуации стало ясно, что два применяемых контрольных кабеля в процессе производства были установлены в одном канале. Более того, специалистам даже не пришло в голову их экранировать.
При осуществлении обработки всех полученных на таком приборе, как осциллограф, данных, стало ясно, что в процессе подачи напряжения на управление, равного 220 В на катушку, принадлежащую одному из выключателей, был наведен импульс. Его продолжительности было вполне достаточно для автоматического срабатывания не только первого, но и второго выключателя. При изучении данной ситуации стало понятно, что она возникла по причине наличия в катушке специального ферромагнитного сердечника. Разрыв сети с определенной индуксивностью был произведен по причине выделенного большого объема энергии.
Решена подобная проблема была посредством использования качественного экрана, присутствующего на одном из установленных кабелей, он в свою очередь был заземлен строго с двух сторон.
Важно! Проблема с наводками эффективно устраняется посредством применения специальных качественных экранов, выполняющих эффективную защитную функцию и при помощи грамотной прокладки всех кабелей, которые обязательно должны быть проведены на определенном отдалении от всех силовых кабелей, от установленных молниеотводов. Кроме того, могут применяться высококачественные кабельные лотки.
Подобные лотки могут быть нескольких видов:
Выполненные из пластмассы с вставками из качественного алюминия;
Пластмассовые с небольшим напылением придающего прочность металла;
Полностью алюминиевые.
Что касается эффективности присутствующего экрана, то она обычно обуславливается двумя его основными характеристиками. Это поглощение большого объема энергии в процессе прохождения волны сквозь материал, а также при помощи отражения данной волны в процессе того, как им достигается граница двух присутствующих сред.
Подводя итоги
Поглощение присутствующей энергии в идеале обеспечивают специальные материалы, которые характеризуются, как ферромагнитные, например, это может быть железо. Эффективное отражение можно устроить при помощи диамагнитных основ – меди или алюминия. На данный момент распространены экраны, выполненные в виде медной оплетки и профиля из качественного алюминия. По большей части это основано на оптимальном соотношении стоимость и степени эффективности.
Важно! Максимальной надежностью и производительностью наделены трубы, выполненные из стали, но процесс их монтажа является дорогостоящим.В процессе выбора подходящей основы требуется тщательно учитывать тот факт, что основные показатели эффективности прямо основаны на общих параметрах толщины. Например, для экрана, выполненного из меди, толщина которого составляет 0,6 мм, обеспечение качественного экранирования можно достигнуть при обычных параметрах частоты, равных примерно 500 кГц. Для удаления всех наводок, идущих от обычных импульсов особой промышленной частоты, установленный экран в обязательном порядке должен иметь толщину, равную примерно 6 см. При сравнении данного показателя со специальными экранами, которые характеризуются, как ферромагнитные, можно отметить то здесь вполне подойдет применение устройств со стенками, толщина которых примерно равна 5 мм.
Отсюда можно сделать вывод, что для качественной эксплуатации всех играющих роль управления элементов, требуется грамотно подбирать кабель и необходимый экран.
По вопросам приобретения кабеля обращайтесь в компанию ООО "Электроника"
по телефонам: +7-499-713-60-50, +7-499-403-13-12.
Оставить on-line заявку можно по e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.'; document.getElementById('cloak54606').innerHTML += ''+addy_text54606+''; //-->
www.cabel-info.ru
