线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?

2020年6月19日 评论 262 1766字
线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?电噪声会严重扰乱设备的正常运行。绝缘保护可使电缆免受擦伤,磨损,防潮和化学腐蚀等,但不能防止EMI干扰。在选择最佳的电缆屏蔽方案时阿尔法电线方案是理想的选择。
线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?
工业应用通常是电噪声环境。电噪声,无论是辐射还是电磁干扰(EMI),都会严重破坏设备的正常运行。绝缘保护使电缆不受擦伤、磨损、潮湿和化学腐蚀等,但绝缘对电磁干扰起不了保护作用,需要屏蔽来对抗EMI的影响。
电缆可以传输EMI,可以同时作为源头和接收端。作为源头,电缆可以将噪声传导到其它设备,也可以作为天线辐射噪声。作为接收端,电缆可以接收从其它辐射的EMI。两者都需要有防护罩。
下表给出了一些应用的电磁噪声干扰水平。重载机器、使用感应加热器和大型变压器都会导致高水平的传导和辐射电磁干扰。将信号电缆放置在电力电缆旁边会导致电力线噪声耦合到信号线上。
线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?
在电缆中对抗电磁干扰的主要方法是使用屏蔽。内部信号或携电导体都应有屏蔽,并可以两种方式作用于EMI:它可以反射能量,也可以吸收噪声并将其传导到地面。在这两种情况下,EMI都没有到达导体,一些能量即使仍然穿过屏蔽,但也被大大衰减,不会引起干扰。
具有不同程度的屏蔽电缆,提供不同程度的屏蔽有效性。所需的屏蔽程度取决于几个因素,包括电缆使用的电气环境、电缆的成本 以及电缆直径、重量和柔韧性等。
用于工业应用的非屏蔽电缆通常用于受控环境,例如在金属柜或管道内,环境电磁干扰已经受到保护。金属外壳起到了屏蔽作用。

线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?

图 1. 屏蔽会反射一部分能量,导体会将一部分能量接地并传递一些能量
通常用于电缆的屏蔽材料有两种:金属箔和编织网。
金属箔屏蔽通常使用一层薄薄的铝,通过载体连接,如聚酯,以增加强度和坚固性。在导体外层100%包裹覆盖。然而,由于屏蔽箔很薄,当和连接器等器件一起应用时显得比较困难。通常,屏蔽线是用来终止和接地屏蔽。
编织网是由裸露或镀锡的铜线编织而成的网。编织网接地的电阻低,更容易通过压接与连接器装配在一起。但编织屏蔽网仍然会有小的间隙。根据编织的紧密程度,通常提供70%至95%的覆盖。对于大多数环境,70%通常是足够的。事实上,即使覆盖率更高我们也不会看到屏蔽效能的显著提高。因为铜比铝具有更高的导电性,所以编织网在传导噪声时具有更低的直流电阻,这样作为屏蔽更有效,但也增加了电缆的尺寸和成本。
对于杂讯非常高的环境,通常使用多个屏蔽层。最常见的是使用金属箔和编织网。在多导体电缆中,有时用金属箔对单个导体进行屏蔽,保护导体之间的串扰,而整体电缆则用金属箔、编织网或两者兼而有之。
第三种方法是结合金属箔和编织网来屏蔽电缆。阿尔法线将这种屏蔽解决方案作为Supra-Shield,高级箔/编织屏蔽方案。此法可以相互补充,弥补各自的缺陷。如图3所示,表明组合屏蔽效果优于任何一种单独屏蔽的方法。将铝/聚酯/铝箔带进行三层层压制作成胶带,这种独特的设计可以提高性能。这种胶带通过降低屏蔽电阻提高屏蔽效能,并与屏蔽线连接。

线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?

图2. 典型的线缆屏蔽方案

线缆屏蔽如何才能达到理想的效果?图3. 金属箔和编织网的方案效果最佳

实际上,屏蔽的目的是将任何噪声进行接地。这一点很重要性,如果不理解其含义,意味着屏蔽无效。电缆屏蔽及其终端必须提供一个低阻抗路径到地面。未接地的屏蔽电缆不能有效工作。屏蔽路径上的任何干扰都会提高阻抗,降低屏蔽效能。
 
有效屏蔽的实用要点:
在应用时,需要确保电缆具有足够的屏蔽。在中等噪音的环境中,单独使用箔可以提供足够的保护。在噪音较大的环境中,考虑编织网或金属箔的组合方案。
使用适合应用的电缆。经历反复弯曲的电缆通常使用螺旋包裹的屏蔽,而不是编织。避免屏蔽箔在连续弯曲电缆时撕裂。
确保电缆连接的设备正确接地。尽可能接地,并检查接地点与设备之间的连接。噪声消除取决于对地面的低阻路径。
电缆一端接地,消除了产生噪音地面环路的可能性。屏蔽系统需要最弱的部件得到品质保证,往往高质量的线缆由于低品质的连接器而丧失应有的性能。同样,优质的连接器如果匹配劣质的电缆,同样达不到相应的性能要求。
大多数连接器设计允许全方位屏蔽,确保连接器与电缆具有相同的屏蔽效能。例如,许多常见的连接器提供金属涂层塑料,铸锌,或铝壳.。避免过度屏蔽或屏蔽不足,在成本和性能上进行权衡。选择出性价比最佳的屏蔽方案对电缆连接非常重要。
作者:李亦平 ,来源:线束世界
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