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屏蔽電纜的作用

文章出處：責(zé)任編輯：發(fā)布時間：2021-04-20 16:36:14 點(diǎn)擊數(shù)：- 【大 中 小】

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)（EMI）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，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。

屏蔽電纜

有關(guān)各類不同等級的噪聲源可能影響的應(yīng)用區(qū)域，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。
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。
纜屏蔽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（即：為什么要為更多的屏蔽支付高額成本？）、以及線纜直徑，重量和靈活性...等問題。
一般電纜的屏蔽會有兩種類型：金屬箔和編織網(wǎng)。
金屬箔屏蔽層通常使用一層薄薄的鋁，附著在如聚酯材料的載體上，以增加強(qiáng)度使其更堅(jiān)固。金屬箔能夠?yàn)閷?dǎo)線提供 100％的包裹覆蓋，有著比較好的屏蔽性能。但同時因?yàn)樗鼙?，使用起來比較困難，尤其是在將其接入連接器時。因此，通常情況下是不會將整個金屬箔屏蔽層都接地的，而是會使用排擾線來連接屏蔽層。
編織網(wǎng)屏蔽通常由裸銅線或鍍錫銅線編織而成。它為電磁噪聲提供了一個低阻抗的接地路徑，并且在使用連接器時可以通過壓接或焊接的方式對接，十分方便。
編織網(wǎng)屏蔽并不能提供 100％的覆蓋率，因?yàn)樗麄冊趯?dǎo)線表面的覆蓋總會有些細(xì)小的縫隙。根據(jù)編織的緊密程度，編織網(wǎng)通常能夠提供 70％ ~ 95％的覆蓋率。不過一般來說，對于固定敷設(shè)的電纜，70％的屏蔽覆蓋就已經(jīng)足夠了。
事實(shí)上，盡管金屬箔有著較高的屏蔽覆蓋率，但這并不意味著它的屏蔽效果就更出色。原因在于，銅有著比鋁更強(qiáng)的導(dǎo)電性，這使得編織網(wǎng)能夠更好的傳導(dǎo)電磁噪聲。因此作為屏蔽層，編織網(wǎng)往往有著更好的屏蔽效果。當(dāng)然，不難看出，它也在一定程度上增加了電纜的尺寸和成本。
在噪聲環(huán)境比較惡劣的應(yīng)用場合，經(jīng)常需要使用多層屏蔽。最常見就是同時使用金屬箔和編織網(wǎng)。有時在多芯電纜中，每一對導(dǎo)線都會有金屬箔屏蔽包裹，以防止對絞線之間的串?dāng)_，而同時整根電纜也會用金屬箔或編織網(wǎng)或二者同時屏蔽。這種結(jié)合了金屬箔和編織網(wǎng)的做法，可以讓兩種屏蔽技術(shù)相互支撐補(bǔ)償，以一種技術(shù)的優(yōu)勢克服另一種的局限性，從而為電纜提供了超出任何單一技術(shù)所能提供的屏蔽性能。
在實(shí)際應(yīng)用中，屏蔽的目的是為了將感應(yīng)到的電磁噪聲傳導(dǎo)到大地（Ground），成為噪聲信號的返回路徑，這一點(diǎn)至關(guān)重要。不了解其含義可能意味著無效的屏蔽。電纜屏蔽及其端接必須能夠?yàn)殡姶旁肼曁峁┮粭l低阻抗的接地路徑。未接地的屏蔽電纜將無法有效工作，而接地路徑中的任何斷點(diǎn)或過多的節(jié)點(diǎn)都會因?yàn)樵黾咏拥刈杩苟档途€纜的屏蔽性能。
最后總結(jié)幾點(diǎn)關(guān)于線纜屏蔽的實(shí)用建議：
1. 確保電纜具有足夠的屏蔽以滿足應(yīng)用需求。在普通的電磁干擾環(huán)境中，單獨(dú)使用金屬箔應(yīng)該就能夠提供足夠的噪聲保護(hù)；而在比較惡劣的噪聲環(huán)境中，就有必要考慮使用同時組合了編織網(wǎng)和金屬箔的屏蔽電纜；
2. 基于特定的應(yīng)用環(huán)境，使用合適的屏蔽電纜。例如：在使用過程中需要反復(fù)彎曲的電纜，通常會使用螺旋纏繞的屏蔽層而不光是編織網(wǎng)；同時，柔性電纜也往往會盡量避免僅使用金屬箔屏蔽，因?yàn)殡娎|的連續(xù)彎曲有可能會撕裂箔層；
3. 確保電纜所連接設(shè)備的有效接地。盡可能使用大地，并檢查接地點(diǎn)與設(shè)備之間的連接；電磁噪聲的消除取決于其接地路徑的低阻抗；
4. 很多設(shè)備和連接器的設(shè)計(jì)允許 360° 全方位的屏蔽連接，須確保其與電纜屏蔽層之間可靠接合。例如：許多常見的連接器會配有金屬涂層塑料、鑄鋅或鋁制外殼；應(yīng)盡量選擇與線纜屏蔽性能相匹配的連接器，避免因低標(biāo)準(zhǔn)而影響屏蔽效果或過高的規(guī)格要求而帶來的成本增加。
來源：控制工程網(wǎng)

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