Что значит экранированный кабель - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Что значит экранированный кабель

Что значит экранированный кабель

Каждое кабельное изделие одновременно излучает электрические помехи во внешнее пространство и принимает аналогичные сигналы от “соседей”-кабелей и из других источников. В этом не было бы проблемы, если бы работа некоторых групп кабельных линий не требовала предельной чистоты и точности передачи, например, информационных потоков. Оптимальное решение – использовать кабеля с защитным экраном.

Электромагнитные помехи (EMI) – неизбежный “резидент” современного мира. В той или иной мере EMI-шумы присутствуют везде, особенно в производственных помещениях или больших сооружениях. По сути, это побочные излучения или наводки по энерголиниям. Когда включается мощный потребитель электроэнергии, работает большой трансформатор, индукционные нагреватель, использующее высокие частоты устройство, уровень электрозашумленности наиболее высок. Обычный изоляционный слой и внешние оболочки легко пропускают такие виды излучения. Поэтому для защиты от EMI-помех разработаны экранированные кабели

Описание и функциональные особенности кабеля с экраном

Конструкция экранированного кабеля

Экран – это специальная дополнительная защитная оболочка кабельного изделия, основная функция которой заключается в защите своего электромагнитного поля от посторонних излучений, нарушающих паспортную работоспособность, а также в препятствовании распространения собственных EMI-помех наружу. Формально, будучи дополнительным кабельным покровом, экран решает и некоторые другие задачи:

  • повышает механическую устойчивость изоляции
  • противостоит влиянию внешних агрессивных факторов;
  • заземляет электролини;
  • при муфтовом исполнении уменьшает вероятность появления потенциальных электрозарядов на внешних поверхностях кабелей.

Для того, чтобы сразу же определить наличие экрана в кабельном изделии, в его маркировку введена литера “Э” (ВВГЭ, КГЭ, КПСЭ и т.п.).

Конструкция и фактическое материальное исполнение экрана определяются расчетным путем, исходя из технических параметров и планируемой среды функционирования кабельных изделий. Приведем пример: для электролиний с рабочими токами до 50 А достаточно экранировать проводники алюминиевой или медной лентой небольшой толщины. Для более мощных сетей придется изготовить экранирующую оболочку уже из медной проволоки. На линиях электропередач со средними токами могут применяться комбинированные экраны: проволочная оплетка и ленты из меди. Когда необходимо выровнять электрическое поле в кабельной линии, через экраны должен проходить электроток.

Обобщим: для производства экранов применяется особая бумага, проводящая электроток, фольга, проволоки или ленты из меди или алюминия, в том числе немагнитные

Различают 2 основных типа экранирования:

  • общий – экранная защита располагается вокруг проводников или сердечника и нивелирует внешние EMI-помехи для кабеля в целом;
  • индивидуальный – экранируется каждая жила или пара, что убирает электрозашумленность внутри самого кабельного изделия.

Во многих марках кабелей одновременно используются оба типа экранов.

Классификация экранированных кабелей

Силовые кабели с экраном

Экранная защита может применяться для любых разновидностей электролиний, как с низкими напряжениями 0,66/1 кВ, так и со средним и высокими 6-110+ кВ. Главная задача экранов силовых кабелей, особенно высоковольтных, – не давать неизбежно возникающим электроволнам и полям воздействовать на людей и окружающее пространство. Конструкция ВВГЭ, КГВЭВ, (А)ПвП и других силовых марок включает экраны смешанного типа:

общий – медно-проволочная оплетка или спираль-лента из меди/алюминия;

индивидуальный – по жиле или изоляционному слою, из токопроводящей бумаги или полимерной ленты.

Комбинированные кабеля с экраном

В изделиях этого типа в одной наружной оболочке присутствуют силовые и информационно-управленческие проводники. Высокое напряжение основных электропроводников, 6 и больше кВ, не должно искажать передачу сигналов по вспомогательным жилам (380 В). Именно поэтому кабельные изделия подобных марок всегда оснащаются экранами.

В марках КГЭУ, КГПЭУ, КГпЭП в качестве экранного материала использована специальная резина, которая является проводником электротока, или лента из алюмолавсана с меднопроволочной оплеткой. В данных изделиях экранируется каждая фаза-проводник. Гибкие экранированные марки типа КГпЭ удобно использовать в работе подвижных электромеханизмов, устройств и тяжелой техники, такой как краны и экскаваторы.

Контрольные кабеля с экраном

Информационный обмен, передача управленческих сигналов на приборы и прочие устройства, доступ к которым может быть непростым или отсутствовать – функциональная специфика контрольных кабельных изделий требует их надежной защищенности от влияния EMI-помех. Потому экраны марок (А)КВВГЭ выполнены в виде намотанной фольгированной меди или алюминия с обязательным перекрытием, что гарантирует целостность экранной защиты на паспортных радиусах изгибания. Для усиления конструкции вдоль экрана присутствует проволока из меди.

Достижение большего показателя гибкости, важного при подвижной прокладке, без потери экранирующих свойств в марке КГВЭВ достигается использованием оплетки из меди.

В некоторых разновидностях контрольных кабелей для экранирования применяются ленты из меди, алюминия и алюмополимеров.

Сигнальные кабельные изделия с экраном

Охранная, измерительная, пожарная аппаратура и другие виды устройств, работающие на малых токах, обычно имеют в своем составе сигнальные кабели. Через них передаются важные массивы данных, которые не могут быть искажены или утеряны, а потому должны защищаться от электропомех.

Для примера можно привести марку КПСЭнг-FRLS (FRHF). Ее предназначение – немедленно передавать информацию от дымовых датчиков или других элементов комплексов оповещения и эвакуации людей. Конструкция таких проводников обязана обеспечивать работоспособность системы во время пожара, выделять минимум вредных веществ при горении. Поэтому изоляционный слой таких кабелей выполнен из материалов на кремниевой основе, а экраны – из ленточного алюмолавсана.

Кабеля связи, передачи данных и управления с экраном

В эту большую группу кабелей входят изделия, для которых особенно важно быть нечувствительными к EMI-помехам. Качество связи, в том числе интернет-соединения, работа тонких приборов и опасных механизмов напрямую зависит от точности и своевременности передаваемых сигналов. Ниже приводим небольшой обзор некоторых марок.

ТППШв – телефонный кабель, который довольно популярен при монтаже локальных сетей телефонии и телемеханики. Его задача состоит в передаче частотно-модулированных сигналов в широком или фазоимпульсном режиме (до 2 МГц). Защита от электрошумов – фольгированный экран из алюмополиэтилена.

РВШЭ – распределительный электрокабель, используемый в системах, аппаратуре и приборах, которые отвечают за звук, радио, а также телефонию. В качестве шумозащитного экрана в этой марке использованы проволоки из твердой меди.

КИПЭВБВ, КИПЭВ, КИПЭП и другие марки этой группы отвечают за обмен дата-данными на высоких скоростях посредством интерфейса RS-485. Сфера их применения – системы контроля и агрегации информ-потоков в сооружениях инженерного назначения, сети объектов, отвечающие стандартам ИСО/МЭК 8482 (TIA/EIA-485-A). Экранная защита данных марок представляет собой ленты из алюмолавсана или оплетку из луженой меди, может присутствовать дренажный электропроводник.

Витая пара с экраном

Особенно надежный экран требуется для интернет-кабелей, которые зачастую смонтированы вблизи с линиями электропередач или бытовой проводкой.

Экранирование пар в классе FTP-кабелей реализовано через фольгирование изделия в целом (общий экран). Витые пары типа STP (S/UTP) оснащены индивидуальными экранами из фольги с общей для всего изделия медной оплеткой. Разновидность оптик-кабелей с маркировкой S/FTP также имеет экран-фольгу для каждой пары, а общая защита от электрошумов выполнена в виде сплетенной тонкой проволоки из меди. Наиболее солидное и надежное экранирование имеет класс витых пар SF/UTP: двойное блокирование EMI-помех наружными экранами из фольгированного материала и медного экрана-оплетки. Это позволяет проводить прокладывание SF/UTP даже вблизи высоковольтных ЛЭП.

Нужен кабель с экраном?
Выбирайте из 1000 вариантов в нашем каталоге!

Для чего нужен экранированный кабель?

Любой промышленный или бытовой объект, а особенно производственное помещение, имеет высокую степень электрической зашумленности. Электрошумы или электромагнитные помехи (EMI) возникают от так называемых «паразитных» или побочных излучений, а также наводок по цепям энергопитания. Наиболее мощный EMI-резонанс проявляется при переключения мощной нагрузки, работе больших индукционных нагревателей, трансформаторов и высокочастотных устройств. Изоляционное покрытие «прозрачно» для любого вида электропомех, его задача противостоять механическим повреждениям. Поэтому наиболее эффективным способом борьбы с электромагнитными шумами является оборудование кабельной продукции специальными экранами (позиция 4 на рисунке).

Интересно, что кабель может быть как генератором электропомех, то есть служить своего рода передающей антенной, так и принимать их от прочих источников. И только экранирование помогает минимизировать электрозашумленность в обоих случаях.

Описание и особенности применения экранированного кабеля

Это защитное приспособление не позволяет проводу распространять свои собственные электрошумы и защищает собственное электромагнитное поле кабеля от влияния любых внешних помех, которые могут существенно снизить его работоспособность. Кроме того, экранирование способно выполнять и некоторые другие функции:

  • увеличивать механическую стойкость изоляционного материала,
  • препятствовать агрессивному внешнему воздействию,
  • заземлять электросеть,
  • при исполнении в муфтах снижать вероятность возникновения электропотенциалов непосредственно на наружной поверхности изделия.

Для моментального определения разновидности кабеля в маркировке провода с экраном присутствует буква «Э», например, ВВГЭ.

В зависимости от техпараметров и особенностей эксплуатации производятся расчеты, по которым определяют материал, конструкцию и тип защитного экранирования. Например, в электросетях с токовой нагрузкой до 50 А необходимы экраны из достаточно тонкой ленты из алюминия или меди. В силовых проводах экранирующий эффект могут гарантировать только медные проволоки увеличенного сечения. Для кабельной продукции средних токов используются комбо-экраны, состоящие из медной ленты и оплетки-проволоки. А если требуется выровнять электрополе в силовых проводах высокого напряжения, то экранирующее приспособление должно проводить электроток.

Экранным материалом обычно служат металлические, алюминиевые или медные, немагнитные ленты, проволоки, фольгирующие элементы или особая электропроводящая бумага

Для окончательного понимания механизма экранирования следует знать, что:

  • для защиты от внешних электромагнитных шумов экраном окружают сердечник (жилы) кабеля,
  • если нужно убрать внутренние электропомехи, то применяются индивидуальные экраны для пар (жил),
  • для решения обеих задач провод комплектуется обоими типами защиты.

Классификация кабелей с экраном

Наиболее частое применение среди экранированной кабельной продукции имеют силовые кабеля, которые рассчитаны на низкое, среднее или высокое напряжение сети (0,66/1 кВ, 6-110 кВ и выше). Экраны таких проводов просчитываются таким образом, чтобы блокировать возникающие внутри них электромагнитные поля, не позволяя им влиять на внешнюю среду. Силовые экранированные марки (ВВГЭ, КГВЭВ, ПвП и АПвП) могут оснащаться индивидуальными экранами как по жиле, так и по изоляции, которые выполняются из бумаги, проводящей электроток, или синтетической ленты, а также общим медно-проволочным экраном-оплеткой, спиральной ленточной оплетки, изготовленной из алюминия или меди.

Читайте также:  Расстояние между силовыми и слаботочными кабелями ПУЭ

Конструкция комбинированных проводов подразумевает совмещение силовых и управленческих жил в одной оболочке. По основным жилам проходит 6 кВ переменного тока, а по вспомогательной – 380 В. Высокое напряжение требует усиленного внимания, создает повышенные риски и уровень EMI-помех. Поэтому экранирование данной разновидности кабелей является обязательным.

Экран из электропроводящей резины или алюмолавсановой ленты с медной оплёткой накладывается отдельно на каждую фазовую жилу. На схеме, иллюстрирующей конструкцию марок КГЭУ и КГПЭУ, хорошо видно расположение элементов. Общий внешний вид комбинированного провода хорошо виден на примере КГпЭ. Гибкие комбинированные кабеля с экранами часто применяются для присоединения к источникам питания передвижных машин, устройств и установок, к примеру, экскаваторов и кранов.

Контрольные кабели служат для обмена данными с приборами и распределительными устройствами, доступ к которым существенно затруднен или вообще невозможен. Этот тип кабельной продукции требует надежной защиты, ведь передает важную управленческую информацию. Экран в марках КВВГЭ и АКВВГЭ выполнен посредством намотки из фольги (медь или алюминий) с перекрытием, которая обеспечивает неразрывность экрана при допускаемых радиусах изгибания кабелей. При этом в продольном направлении экрана проложена медная проволока. Экранирование провода КГВЭВ, который применяется для нестационарного монтажа, осуществляет медная оплетка. Кроме того, экранным материалом может служить медная, алюминиевая или алюмополимерная лента.

Сигнальные кабели широко применяются в системах, которые отличаются строжайшими требованиями к точности и защите данных. В этот перечень входит практически любая слаботочная аппаратура, включая измерительную, охранную или пожарную. Экранированный кабель для ОПС, например, марки КПСЭнг-FRLS, КПСЭнг-FRHF или КПСЭСнг(А)-FRLS, служит для подключения систем оповещения и эвакуации, дымовых датчиков и прочих приборов, которые должны немедленно срабатывать при возникновении ЧП. За счет температуроустойчивой изоляции на основе кремния экранированный кабель для пожарной сигнализации способен сохранять работоспособность, даже находясь внутри горящего помещения, а также отличается низкой величиной выделения продуктов горения. Экранированный кабель для ОПС обычно оснащен защитой от электропомех, изготовленной из алюмолавсановой ленты.

Также достаточно обширной группой является класс кабелей связи, управления и передачи данных. Данный тип проводной продукции весьма чувствителен к EMI-шумам, поэтому зачастую оборудован защитными экранами. Коротко рассмотрим наиболее распространенные марки и подгруппы данного типа.

ТППШв используется в телемеханических или телефонных локальных сетях, которые требуют от изделий возможности обеспечивать широко- или фазоимпульсную частотную модуляцию сигналов (до 2 МГц). Защищен экраном из алюминиево-полиэтиленовой фольги.

Распределительный РВШЭ-кабель обычно применяют при монтаже радиоаппаратуры и аудиотехники (приспособлений и приборов для записи и воспроизведения звука), в системах телефонии. Экран из медных твердых проволок обеспечивает отличную устойчивость к электропомехам и качественный уровень передачи аудио.

Коаксиальные кабели с обозначениями РК, RG и SAT используются только для телевизоров, антенн, систем видеонаблюдения и радиоэлектроники. Они экранированы алюминизированной полиэстерной пленкой и/или проволочной оплеткой из луженой медной проволоки.

Высокоскоростной обмен данными через проминтерфейс RS-485 в сетях объектов по стандартам TIA/EIA-485-A и ИСО/МЭК 8482, подключение систем, созданных для контроля инженерных сооружений и распределённого сбора информации осуществляется при помощи марок КИПЭВ, КИПЭП, КИПЭВБВ и других. Они экранированы алюминиево-лавсановой лентой или медно-луженной оплеткой с прокладкой дренажного проводника.

Витые пары FTP из подкласса Lan-кабелей имеют защитный экран из фольги, поэтому их можно монтировать даже вблизи с электропроводкой и прочими источниками EMI-излучения.

Провода STP (S/UTP) – это экранированные витые пары. Кабеля STP, в отличие от FTP-пар, имеют фольгированные экраны для каждой пары, а также общую экранную защиту (медная оплетка).

Кабеля S/FTP представляют собой витые пары с фольгированной оплеткой каждой пары и общей оплеткой для всех пар из тонкой плетеной медной проволоки.

Подгруппа SF/UTP включает марки для передачи дата-данных, защищаемые сдвоенным внешним экраном из фольги и медной оплетки. Кабеля SF/UTP востребованы, когда прокладка витой пары производится рядом с ЛЭП электросетью и требуется дополнительная и надежная защита от электрошумов

Экранированный кабель.

Экранированный кабель – основной способ борьбы с электромагнитными помехами. Для производственных помещений разного типа характерной есть электрическая зашумленность. Работа оборудования нарушается из-за электрических шумов и помех от паразитных излучений, это и есть электромагнитные помехи (ЕМІ). Изоляция кабеля обеспечивает защиту только от механического воздействия (сырости, влаги, износа и сколов), но не защищает от электромагнитных излучений. Экранирование сможет помочь в борьбе с электромагнитными шумами.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Кабели могут как излучать, так и поглощать электромагнитные помехи. Кабель выступает или в роли антенны, которая излучает помехи, или в роли приемника, который улавливает электромагнитные помехи с других источников. И в том, и в другом случае помогает экранирование кабеля.

В таблице приведены данные принципов классификации уровня шумов на площадях, которые подвергаются его воздействию. Что же касается эксплуатации больших трансформаторов и индукционных нагревателей, переключения мощной нагрузки, то необходимо брать во внимание возникающие большие помехи в результате наводок по цепям питания или от паразитных излучений.

Уровень шума

Источник шума

Типичное расположение

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

Провода, расположенные рядом с двигателями среднего размера, релейные блоки управления

Средние промышленные производства

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

К появлению сетевых наводок в сигнальных цепях также могут привести сигнальные линии, что находятся рядом с силовыми кабелями.

Экранирование – основной способ борьбы с электромагнитными помехами в кабелях.

Рис. 1. Экран часть излучения отражает, часть энергии передает в землю, пропуская незначительную долю энергии.

Экран, окружая внутренний сигнальный или силовой проводник, воздействует на электромагнитные помехи. Есть два способа воздействия экрана на ЕМІ:

1. Он отражает излучение;

2. Перенаправляет шумы на земляную шину.

Хотя часть паразитной энергии все равно проходит через экран, ее количество небольшое, поэтому не приводит к существенным наводкам.

Уровень защиты и степень экранирования могут быть разными, это зависит от:

  • электрического окружения кабеля;
  • его стоимости;
  • характеристик (диаметр, вес, гибкость кабеля).

Практически во всем промышленном оборудовании неэкранированный кабель проходит внутри металлических шкафов или металлических труб, которые являются защитой от внешних электромагнитных излучений.

Есть два типа экранирования кабелей: оплетка и покрытие из фольги.

Фольга для экранированного кабеля – это тонкий слой алюминия, который крепят на основу (обычно это полиэстер), что придает прочность и износоустойчивость. Преимущество такого экрана в 100% покрытии проводников. Но это покрытие усложняет работу, так как очень тонкое. Особенно это касается разъемов. Для заземления применяют отводящий провод, который соединяет конец экрана с землей.

Оплетку делают в виде сетки из оголенной и луженной проволоки. Этот тип экранирования обеспечивает низкоомное заземление и легкое крепление к разъему методом пайки или обжатия. Однако такой экран не дает 100% покрытия, в нем остаются небольшие зазоры. В зависимости от плотности оплетки, покрытие может быть от 70 до 95%. Для стационарного кабеля, в большинстве случаев, допустимая плотность покрытия – 70%, этого вполне достаточно. Как правило, на практике, эффективность экранирования трудно заметить зависимо от процента покрытия. Кроме этого, медь является более хорошим проводником электричества, чем алюминий, поэтому именно медная оплетка более эффективная. Она также дает большую защиту от наводок по цепям питания. Но это увеличит стоимость и размеры экранированного кабеля.

При этом в очень зашумленных местах возникает необходимость использовать многослойные комбинированные экраны из фольги и оплетки. Например, весь кабель может экранироваться оплеткой (как вариант, фольгой и оплеткой в комбинации или же только фольгой), в то время как отдельные пары проводов в многожильных кабелях экранируются фольгой, что обеспечивает защиту от перекрестных наводок между соседними парами. Также в экранированном кабеле могут быть два слоя или оплетки, или фольги.

Компания Alpha Wire предлагает кабель с защитным покрытием, которое объединяет оплеточный и фольгированный экран (метод экранирования SupraShield).

Рис. 2. Типовые конфигурации экранов

Наибольшая эффективность экранирования достигается благодаря тому, что один экран поддерживает другой. Это дает возможность преодолеть прочностные ограничения каждого из них.

Рис. 3. Самая высокая эффективность экранировании достигается за счет комбинированных экранов из фольги-оплетки.

За счет уникальной трехслойной фольгированной ленты (алюминий-полиэстер-алюминий) достигают улучшения эксплуатационных характеристик кабелей SupraShield. Эта лента повышает эффективность экранирования, так как уменьшается сопротивление экрана и отводящего провода, что дает возможность быстрого и легкого заземления.

Экран предназначен для перенаправления любых помех на землю. Необходимо учитывать значимость экранирования. Игнорирования этого вопроса может привести к использованию неэффективных экранов. Важно знать, что экран кабеля обеспечивает низкоомное заземление. Если же не учитывать этого, экранированный кабель будет использоваться неэффективно. Любые повреждения экрана приведут к увеличению импеданса и снижению эффективности экранирования.

Практические рекомендации, которые помогут обеспечить эффективность экранирования:

1. Правильно используйте кабель в зависимости от зашумленности окружающего пространства. Убедитесь, что кабель имеет достаточную степень экранирования. В среде с умеренной зашумленностью целесообразно будет использовать кабель с фольгированным экраном, который обеспечит высокий уровень защиты. Если же среда более зашумлена, необходимо использовать экран из оплетки или же из оплетки и фольги (комбинированный).

2. Кабель должен быть пригодный для приложения. Если же экранированный кабель будет подвергаться регулярным изгибам, то вместо оплетки необходимо использовать спирально навитую экранировку. Также не используйте гибкие кабели с экраном из фольги, так как их постоянное изгибание приведет к износу такого покрытия.

3. Обратите внимание на то, чтобы оборудование, к которому подсоединен кабель, было правильно заземлено. Всегда проверяйте соединение между точкой заземления и оборудованием, а также используйте заземление там, где для этого есть возможность. Учитывайте то, что степень устранения помех находится в прямой зависимости от величины сопротивления проводника, который идет на землю (чем меньше, тем лучше).

4. Конструкции большинства разъемов имеют максимально допустимую законцовку экрана 360°. Для этого необходимо убедиться, что эффективности экранирования разъема и кабеля одинаковые. К примеру, большинство распространенных разъемов идут с кожухом из металлизированного пластика, который покрыт цинком или алюминием. Не переплачивайте за кабель, необходимость в котором отсутствует, но и не экономьте, чтобы в результате не получить кабель с недостаточной эффективностью экранирования.

5. Делайте заземление кабеля только на одном конце. Это поможет устранить возможное возникновение шумов в заземляющем контуре.

Эффективность экранирования зависит от наиболее слабого компонента. Высококачественный кабель не даст вам необходимого экранирования, если разъем будет низкого качества. И, соответственно, разъем высокого качества не обеспечит защиту системы от помех, если кабель низкопробный.

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.

Однако провода экранируются и с другой целью, выполняя иные функции:

  • 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

Виды экранированных кабелей подразделяют на несколько классов:

  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

В роли образца при выполнении экрана для различного типа проводников могут служить следующие элементы:

  • 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.

Современные акустические шнуры подразделяются на несколько видов:

  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.

Для чего кабелю экран?

Ответ на поставленный в заголовке вопрос вроде бы ясен: для защиты от помех.

Проблема применения экранированных кабелей все еще не имеет однозначного решения.

Но тщательный анализ показывает, что этот ответ — неоднозначный. От внешних помех или от переходных помех внутри кабеля? А как защищает экран от помех, излучаемых самим кабелем? Есть ли другие, эффективные и недорогие приемы защиты от помех? Как связаны параметры кабеля с присутствием экрана? Некоторые из поставленных вопросов мы и рассмотрим.

В одних стандартах на кабельные системы экранированные кабели поддерживаются, в других они служат альтернативой неэкранированным. Самая общая рекомендация такая: сначала выжать максимум из неэкранированных кабелей, а уж если это окажется недостаточным, то тогда применять более дорогие и сложные экранированные системы.

Известны две стадии защиты кабеля от помех:

а. симметрирование и подбор шагов скрутки;
б. экранирование, внешнее и внутреннее.

Симметрирование

В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются (см. Рисунок 1). На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Излучение наружу и помехозащищенность.

В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.

Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется следующее:

  1. прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
  2. скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
  3. математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.

Рассмотрим эти условия более детально.

Прецизионное изготовление проводов пары. На стабильность элементарной ячейки (шага скрутки) пары влияет точность, с которой выполнены провода, входящие в пару. Так как размеры провода по длине (в основном — диаметр изоляции) меняются, на такую же мизерную величину изменяются и размеры элементарной ячейки. Поскольку таких ячеек очень много, то суммарная помеха оказывается весьма существенной. Следовательно, нужно точно выдерживать диаметр и эксцентриситет изоляции провода, ее диэлектрические характеристики при изготовлении.

Точно выдерживаемый шаг скрутки. Здесь — то же самое: нестабильный шаг приводит к разбросу размеров элементарной ячейки по длине. Данный фактор также крайне слабый, но интегральный эффект от огромного числа шагов существенен. Поэтому важно использовать такой метод скрутки проводов, который дает наибольшую точность шага скрутки, даже ценой уменьшения производительности технологического оборудования.

Оптимальное соотношение шагов скрутки. В многопарном кабеле степень влияния между парами зависит еще и от выбора соотношения шагов скрутки соседних пар. Этой проблемой в кабельной технике занимались самые светлые головы; результатами их работы мы и пользуемся. Здесь не место обсуждать соответствующие труды, но замечу, что существует математически рассчитанное соотношение шагов скрутки соседних пар многопарного кабеля. Исследования этого вопроса ведутся до сих пор, так что процесс еще не завершен. На практике, во-первых, точно выдержать это соотношение невозможно — не бывает такого технологического оборудования; во-вторых, реальные размеры проводов и пар не точно соответствуют заложенным в расчет. Приходится шаги скрутки пар подбирать опытным путем, экспериментируя с большим количеством образцов кабеля. Результатом является то, что у различных изготовителей шаги скрутки пар разные.

Экранирование

Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля. Об этом несколько раз приходилось уже писать (впервые — в LAN, сентябрь 1996 г., с. 46-49), но до сих пор нет однозначности в определениях и обозначениях конструкций кабелей.

Компании-изготовители вносят немалую путаницу, используя для одних и тех же конструкций разные аббревиатуры. Поэтому стоит вернуться к обозначениям и ввести последовательную классификацию четырехпарных (и не только) кабелей, в зависимости от количества и состава экранов. Более или менее стройная система изложена в Таблице 1, а соответствующие конструкции показаны на Рисунке 2.

Рисунок 2. Типы и обозначение четырехпарных кабелей.

Надо заметить, что рассмотренная классификация не представляет ничего нового для кабельной промышленности. Тем не менее понадобилось несколько лет, чтобы она стала достоянием смежной отрасли — структурированных кабельных систем. При заказе кабеля следует в тексте применять термин «экранированный», чтобы избежать ошибки, так как существует путаница с терминами Screened и Shielded. Предлагается термин Shielded использовать только для тех случаев, когда экран имеет сложную конструкцию (фольга + оплетка).

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. В первом случае экрану часто присваивают букву F (Foiled), во втором — S (Shielded). Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или с продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.

Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.

Экран, наложенный на витую пару, уменьшает ее волновое сопротивление (impedance). По этой причине изоляция (диэлектрическое покрытие) проводов витой пары делается или более толстой, или пористой. Это нужно для того, чтобы довести импеданс до 100 Ом — стандартного значения для компьютерной проводки. Оба фактора (и экран, и утолщение изоляции) увеличивают диаметр кабеля, что нежелательно: число кабелей, которое можно проложить в монтажном коробе или желобе, уменьшается. Использование пористой изоляции также нежелательно: требуется специализированное оборудование для изготовления таких кабелей, из-за чего производство их удорожается. Кроме того, пористая изоляция неустойчива, легко сминается и плохо держит форму. Из-за указанных недостатков пористая изоляция применяется намного реже, чем сплошная.

Промышленные образцы

В Таблицах 2 и 3 приведены результаты разборки имеющихся у автора образцов экранированных кабелей, предназначенных для локальных компьютерных сетей (LAN-кабелей). Образцы делятся на две группы: кабели с некранированными витыми парами и общим экраном (см. Таблицу 2) и дважды экранированные кабели — с общим экраном и витыми парами, экранированными фольгой (см. Таблицу 3).

Данные, приведенные в Таблицах 2 и 3, списаны с оболочек кабелей. Обращает на себя внимание (см. Таблицу 2), что проверка технических характеристик кабелей выполнялась различными испытательными лабораториями, как американскими (UL, ETL), так и европейскими (EC DELTA). Некоторые изделия не имеют отметок о проверке, но содержат ссылки на соответствие стандартам (EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; CSA PCC FT1). Экран чаще всего обозначен словом SHIELDED, но иногда указывают и тип экрана (FTP).

В Таблице 3 следует обратить внимание на разницу в конструкции экранов отдельных пар: обмотка фольгированной пленкой — у европейских отделений компаний Siemens и AMP, а продольно наложенная фольгированная пленка (с нахлестом) — у израильской компании Teldor.

Какой кабель выбрать?

В литературе очень мало сопоставлений экранированных и неэкранированных кабелей. Опубликованные материалы касаются по отдельности тех и других, а сравнения двух видов кабелей, как правило, не содержат. Авторы статей как будто сговорились не помещать в одной и той же публикации результаты по экранированным и неэкранированным кабелям. По существу, не удается найти и практических рекомендаций, хотя они так необходимы. Все сказанное очень странно: дискуссии о том, какие кабели следует применять, идут в России во множестве и непрерывно.

Более того — и распространенность обоих типов кабеля в различных странах Европы также вызывает недоумение (см. Таблицу 4). Например, в Германии и Франции большинство проложенных кабелей — экранированные (в Германии больше STP, во Франции — FTP). В Великобритании же намного больше проложено неэкранированных кабелей (86%!). Как следует из опубликованных данных, подобная картина и в США. Возникает мысль, что использование тех или иных кабелей зависит не от их технических характеристик, а от решений государственных органов. Для России, насколько известно, такие решения только готовятся.

В связи с последним замечанием надо сказать следующее. К настоящему времени, на мой взгляд, совершенно недостаточно накопленных научных и технических знаний, чтобы сделать соответствующий выбор. Более семи лет мне приходилось отвечать на вопросы о кабелях для компьютерных сетей. Много раз меня спрашивали: какой выбрать кабель — экранированный или нет? Но ни разу не была поставлена задача о критериях такого выбора, о научном подходе. Вместе с тем есть возможность относительно небольшими усилиями внести ясность в эту проблему, проведя соответствующие исследования, например, в ОКБ кабельной промышленности или МТУСИ. Задуманная ассоциация поставщиков структурированных кабельных систем могла бы взять это дело под свое покровительство. Хотелось бы надеяться, что важность поставленной проблемы ни у кого не вызывает сомнений.

Давид Яковлевич Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ КП, доцент МТУСИ. С ним можно связаться по тел.: (095) 583-5472.

Таблица 1. Классификация кабелей для компьютерных сетей.

ОбозначениеОпределение
UTPНеэкранированный кабель с неэкранированными витыми парами.
F/UTPЭкранированный фольгой кабель с неэкранированными витыми парами.
S/UTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с неэкранированными витыми парами.
S/FTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с экранированными фольгой витыми парами.
S/STPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с защищенными (дважды экранированными, фольгой и оплеткой) витыми парами.
Таблица 4. Использование различных типов кабеля в некоторых странах Европы.

СтранаUTPSTPFTP
Франция17%4%79%
Германия10%64%26%
Италия80%13%7%
Голландия65%10%25%
Испания75%5%20%
Великобритания86%2%12%
FTP — витая пара с фольговым экраном;
STP — витая пара с оплеточным экраном;
UTP — неэкранированная витая пара.
Источники: The Building Services and Dataquest Europe Ltd.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector