Экранированный кабель или экранированный кабель — это электрический кабель , который имеет общий проводящий слой вокруг своих проводников для электромагнитного экранирования . [1] Этот экран обычно закрыт внешним слоем кабеля. Распространенные типы экранирования кабеля в целом можно разделить на тип фольги (часто с использованием металлизированной пленки ), спиралевидные жилы проводов ( плетеные или неплетеные) или и то, и другое. [2] Для замыкания каждого витка может потребоваться продольный провод с диэлектрической спиральной фольгой. [1]
Экран действует как клетка Фарадея — поверхность, отражающая электромагнитное излучение . Это уменьшает как помехи от внешнего шума на сигналы, так и сигналы, излучаемые и потенциально мешающие другим устройствам (см. Электромагнитная совместимость ). Для защиты от электрических полей (см. также емкостную связь ) экран должен быть заземлен. [3] Для обеспечения максимальной эффективности экран должен быть электрически непрерывным, включая любые соединения кабелей. Для высокочастотных сигналов (выше нескольких мегагерц) это распространяется на разъемы и корпуса, в том числе по окружности: экран кабеля должен быть соединен по окружности с корпусом, если таковой имеется, через разъем или кабельный ввод . [1] [4] [5]
В некоторых типах экранированных кабелей экран используется в качестве обратного пути сигнала. В качестве контрастных примеров: коаксиальный кабель подходит, а твинаксиальный кабель - нет.
Силовые кабели высокого напряжения с твердой изоляцией экранированы для защиты изоляции кабеля, людей и оборудования.
В продаже имеется множество типов кабельных экранов, и их использование зависит от области применения.
Использование экранированных кабелей в системах безопасности обеспечивает некоторую защиту от сетевых и радиочастотных помех, уменьшая количество генерируемых ложных тревог. Лучше всего размещать кабели передачи данных или сигнальные кабели физически на расстоянии не менее 3 дюймов (75 мм) от «тяжелых» силовых цепей, включенных параллельно.
Кабель аналогового сигнала , используемый в профессиональных аудиоприложениях , обычно представляет собой экранированную витую пару с разъемами XLR . Витая пара передает сигнал в симметричной аудиоконфигурации . Экранирован и многожильный аудиокабель , проложенный от сцены к микшерному пульту .
Потребители используют экранированный медный провод с одним центральным проводником в несбалансированной конфигурации.
Лучший способ экранирования экранированных кабелей — заземлить экран на обоих концах кабеля. [6] Традиционно существовало практическое правило заземлять только истоковую часть экрана, чтобы избежать контуров заземления . Лучше всего заземлить оба конца, но существует вероятность образования контуров заземления. В самолетах используется специальный кабель, имеющий как внешний экран для защиты от молний, так и внутренний экран, заземляемый на одном конце для устранения фонов энергосистемы частотой 400 Гц. [7]
Силовые кабели среднего и высокого напряжения в цепях напряжением более 2000 В обычно имеют экранирующий слой из медной или алюминиевой ленты или проводящего полимера . Если неэкранированный изолированный кабель находится в контакте с землей или заземленным объектом, электростатическое поле вокруг проводника концентрируется в точке контакта, что приводит к коронному разряду и возможному разрушению изоляции. Ток утечки и емкостной ток через изоляцию представляют опасность поражения электрическим током. Заземленный экран выравнивает электрическое напряжение вокруг проводника, отводит ток утечки на землю. На концах экрана следует применять конусы для снятия напряжений, особенно для кабелей, работающих под напряжением более 2 кВ относительно земли.
Экраны силовых кабелей могут быть подключены к заземлению на каждом конце экрана и в местах сращивания для резервирования и предотвращения поражения электрическим током, даже если в экране будет течь наведенный ток. Этот ток приведет к потерям и нагреву, а также уменьшит максимальный номинальный ток цепи. Испытания показывают, что наличие оголенного заземляющего проводника, примыкающего к изолированным проводам, приведет к более быстрому отводу тока повреждения на землю. В сильноточных цепях экраны можно подключать только с одного конца. В очень длинных высоковольтных цепях экран может быть разбит на несколько секций, поскольку при длительном прохождении экрана может возникнуть опасное напряжение во время замыкания цепи. Существует риск поражения электрическим током из-за заземления только одного конца экрана. Максимальное рекомендуемое повышение потенциала экрана составляет 25 Вольт. [ нужна ссылка ] В стандартах IEEE 422 и 525 перечислены длины кабелей, которые ограничивают потенциал экрана до 25 В для одноточечного заземления. [8] [9] [10]
Для обеспечения хороших характеристик экранирования электрическое соединение между экраном кабеля и экранами его разъемов или кабельных вводов, а также любыми экранированными корпусами также не должно иметь зазоров. Это означает, что по всему периметру или окружности электрического соединения должно быть бесшовное электрическое соединение с низким сопротивлением. Это часто называют соединением экрана на 360° (даже если разъем или кабельный ввод не имеют круглой формы), и оно применяется между экраном кабеля и экраном разъема, экранами двух сопрягаемых разъемов, а также между экраном разъема и металлическим корпусом. шасси или конструкция, на которой он установлен.
Таким образом, для защиты от низкочастотных (<1 МГц) помех электрического поля допускается заземление экрана на одном конце. При высокочастотных помехах (>1 МГц) предпочтительным методом является заземление экрана с обоих концов с использованием соединений по окружности на 360° между экраном и разъемом и обеспечение непрерывности металл-металл между разъемами и корпусом.
Хотя уже давно известно, что экранированные пигтейлы уступают методам заделки на 360°, наши эксперименты показали, что пигтейлы обычно хуже более чем на 35 дБ для частот выше нескольких МГц.