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屏蔽電纜要對抗電氣線路上的電磁噪聲干擾
  • 發(fā)布日期:2019-06-24      瀏覽次數(shù):1658
    •    屏蔽電纜是指有金屬絲編織或金屬帶外包屏蔽層,具有電磁屏蔽性能的電纜。適用于變壓器及類似需要屏蔽電磁信號的設(shè)備用。電纜屏蔽是指電纜外層網(wǎng)狀編織線已單端接地,可以使外界電磁輻射及磁場輻射直接入地而對內(nèi)層電線不產(chǎn)生干擾。一般用于頻率較高、信號電平比較低的線路,如有線電視,變頻器至電機(jī)引線要用,模擬量引線,以及一些有干擾的傳輸線路,如計算機(jī)屏蔽電纜等。
       
        屏蔽電纜行業(yè)是中國僅次于汽車行業(yè)的第二大行業(yè),產(chǎn)品品種滿足率和國內(nèi)*均超過90%。在世界范圍內(nèi),中國電線電纜總產(chǎn)值已超過美國,成為世界上*大電線電纜生產(chǎn)國。伴隨著中國電線電纜行業(yè)高速發(fā)展,新增企業(yè)數(shù)量不斷上升,行業(yè)整體技術(shù)水平得到大幅提高。
       
        屏蔽電纜的目的
       
        屏蔽電纜是為了保證在有電磁干擾環(huán)境下系統(tǒng)的傳輸性能,這里的抗干擾性應(yīng)包括兩個方面,即抵御外來電磁干擾的能力以及系統(tǒng)本身向外輻射電磁干擾的能力。理論上講,在線纜和連接件外表包上一層金屬材料屏蔽層,可以有效地濾除不必要的電磁波,然而,這種方法的有效程度到底如何呢?對于屏蔽系統(tǒng)而言,單單有了一層金屬屏蔽層是不夠的,更重要的是必須將屏蔽層*良好地接地,這樣才能把干擾電流有效地導(dǎo)入大地。
       
        但是,實際施工時,進(jìn)口屏蔽電纜系統(tǒng)存在一些不可忽視的困難:由于屏蔽系統(tǒng)對接地的苛刻要求,極容易造成接地不良,比如接地電阻過大、接地電位不均衡等,這樣在傳輸系統(tǒng)的某兩點間便會產(chǎn)生電位差,進(jìn)而產(chǎn)生金屬屏蔽層上的電流,造成屏蔽層不連續(xù),破壞其完整性。這時,屏蔽層本身已經(jīng)成為一個zui大的干擾源,因而導(dǎo)致其性能反而遠(yuǎn)不如非屏蔽系統(tǒng)。屏蔽線在高頻傳輸時,需要兩端接地,這樣更有可能在屏蔽層上產(chǎn)生電位差。由此可見,屏蔽系統(tǒng)本身的要求,恰恰構(gòu)成保證其性能的大障礙。一個完整的進(jìn)口屏蔽電纜系統(tǒng)要求處處屏蔽,一旦有任何一點的屏蔽不能滿足要求,都勢必會影響到系統(tǒng)的整體傳輸性能??墒?,目前市場上還很少有網(wǎng)絡(luò)集線器或計算機(jī)本身擁有屏蔽支持,所以很難實現(xiàn)整個傳輸鏈路的屏蔽。
       
        近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,進(jìn)口屏蔽電纜需求急劇增長。造船、鐵道、飛機(jī)、宇航、石油、化工、冶金和核電等行業(yè)的屏蔽電纜需求量逐年增加。由于整個市場容量的擴(kuò)大,屏蔽電纜也因此迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇:石油開采鉆井平臺每年需求超過1.5萬千米;高鐵需求超過3.73萬千米……而如鐵路信號電纜、船用電纜、汽車、礦用電纜、飛機(jī)電纜等特種電纜,更以每年上萬千米的速度增長。
       
        正確選擇進(jìn)口屏蔽電纜和非屏蔽電纜
       
        屏蔽電纜和非屏蔽之爭,以及到底哪種電纜為銅纜結(jié)構(gòu)化布線網(wǎng)絡(luò)提供了的解決方案,在業(yè)內(nèi)已經(jīng)是由來已久。選擇非屏蔽雙絞線電纜和錫箔雙絞線并不是一個很容易做出的決策。事實上,從各種選項中選擇適當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù),并確保這些技術(shù)的正確和運行,要遠(yuǎn)比FTP或UTP的選擇重要的多。
       
        世界各地的一般慣例有所不同。在英國、大多數(shù)歐洲、美國和亞洲國家,通常把UTP電纜作為經(jīng)濟(jì)的、并足以滿足大多數(shù)安裝要求的選項。在德國及歐洲的其它國家,包括法國、瑞士和奧地利,F(xiàn)TP則占主導(dǎo)地位。在安裝系統(tǒng)時,真正的問題之一是數(shù)據(jù)完整性。屏蔽系統(tǒng)的根本目標(biāo)是防止數(shù)據(jù)受到潛在的電磁干擾,如工業(yè)設(shè)施和機(jī)場及運行關(guān)鍵系統(tǒng)的地方,如軍事基地和醫(yī)院。
       
        設(shè)計精良、安裝正確的FTP布線網(wǎng)絡(luò)無疑將改善非屏蔽系統(tǒng)上的信號完整性。然而,Molex企業(yè)布線網(wǎng)絡(luò)部提醒用戶注意,為了有效地工作,屏蔽必須正確接地。事實上,這并不是一直能夠簡便實現(xiàn)的。接地不良的屏蔽系統(tǒng)實際上會較開始時采用非屏蔽系統(tǒng)提供更差的性能水平。在zui壞情況下,屏蔽本身可能會成為一個輻射源,生成電流接地環(huán)路,或接收周圍輻射,向相領(lǐng)的數(shù)據(jù)電纜發(fā)出有害干擾。
       
        工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場的電磁噪聲環(huán)境往往十分復(fù)雜,電磁噪聲的輻射或傳導(dǎo)可能會嚴(yán)重干擾機(jī)電設(shè)備的正常工作。而在這個過程中,電磁噪聲傳播的一類重要載體,就是產(chǎn)線設(shè)備中使用的各種電纜。它們中有些是噪聲源,有些則是受擾對象。作為噪聲源,進(jìn)口屏蔽電纜會像無線電發(fā)射天線那樣,將噪聲傳播到周邊的線路和設(shè)備;作為受擾對象,電纜會像接收天線一樣,吸收來自其他輻射源的噪聲干擾。
       
        有關(guān)各類不同等級的噪聲源可能影響的應(yīng)用區(qū)域,大致可以參照上圖列表。需要注意的是,大型動力開關(guān),感應(yīng)加熱器,大型變壓器…等都有可能發(fā)出較高水平的傳導(dǎo)噪聲和輻射干擾;而將信號進(jìn)口屏蔽電纜放置在動力線附近也是會將噪聲耦合到信號線路上的。
       
        要對抗電氣線路上的電磁噪聲干擾,一種非常重要的方式,就是使用帶有屏蔽的線纜。
       
        進(jìn)口屏蔽電纜是由公共導(dǎo)電層包裹著一根或多根(相互絕緣的)導(dǎo)線的電纜。 這個公共導(dǎo)電層即是線纜的屏蔽層,它一般由銅(或其他金屬,如鋁)的編織股線、銅帶的非編織螺旋繞線或?qū)щ娋酆衔飳訕?gòu)成。
       
        屏蔽層內(nèi)部可以包裹信號或動力導(dǎo)線,通過兩種方式起到防止電磁噪聲干擾的作用。
       
        一方面,它能夠單純的作為隔離層反射噪聲能量;
       
        另一方面,它可以吸收噪聲并將其傳導(dǎo)到大地(Ground),成為噪聲信號的返回路徑。
       
        并且在任何一種情況下,電磁噪聲都不會直接傳遞到線路導(dǎo)體。 盡管有時噪聲能量仍然有可能穿過屏蔽層,但是通常已經(jīng)有了很大程度的衰減,很難造成干擾影響。 因此,無論線纜本身是干擾源還是受擾對象,為其使用屏蔽都將是非常有效的。
       
        進(jìn)口屏蔽電纜會有不同的性能等級,提供不同程度的屏蔽效果。 同時決定屏蔽需求量的因素也有很多,例如:電氣應(yīng)用環(huán)境、成本、 以及線纜直徑,重量和靈活性…等問題。