Електричні пристрої – двигуни, комп’ютери, передавачі – під час роботи створюють електромагнітні поля, які здатні заважати іншій техніці. Щоб нівелювати їх негативний вплив, потрібно провести екранування проводу. Що це таке, розповідають спеціалісти компанії A-Radio.

Що таке екранування кабелю

Екранування проводу – це обробка електропровідної жили спеціальним захисним шаром із металу (фольга, обмотка з тонкого дроту, металізована плівка).

Головна мета такої перешкоди – захистити сигнал в електропроводі від сторонніх магнітоелектричних флуктуацій і водночас зменшити його власні, оскільки вони не повинні заважати роботі інших пристроїв. Завдяки цьому забезпечується стабільна передача звуку та електроенергії, що важливо за наявності значних сторонніх електромагнітних полів і функціонування чутливої апаратури.

Де затребувані екрановані проводи:

  • аудіокабелі – для усунення скрипів, шурхоту та небажаного фону;мережеві (Ethernet, телефонні з’єднання);

  • монтажні кабелі та проводи в індустріальних установках – для стабільності сигналів керування апаратурою;

  • ВЧ-жили – для збереження стандартів трансляції;

  • медичні прилади – для точності показань.

У побуті екрановані кабелі трапляються рідше (лише в навушниках або HDMI-шнурах), але в машинобудуванні, комп’ютерній інфраструктурі їх використання практично є нормою.

Конструкція екранованого кабелю

На ринку представлено безліч найменувань екранованих кабелів, які відрізняються за матеріалами, способами виготовлення та ступенем нейтралізації радіоперешкод.

Металізований бар’єр захищає жилу від зовнішніх електромагнітних впливів і водночас зменшує власне випромінювання, він може бути індивідуальним або загальним. Його компонування:

  1. Центральний провідник із Cu або Al, який передає основний сигнал. Його оточує ізоляційний шар, який запобігає небажаному контакту з іншими матеріалами, підтримує стабільну відстань між провідником і екраном різної конструкції.

  2. Зовнішня оболонка – з інертних діелектриків (ПВХ, поліетилен). Її завдання: механічна та вологозахисна стійкість, нечутливість до ультрафіолету та інших зовнішніх впливів.

  3. Додаткові елементи – наприклад, у coaxial-різновидах іноді додають дренаж для спрощення земельного контуру.

Способи екранування кабелів

Відбивачі можуть бути виконані у формі оплітки, спіралі або фольги, з міді, алюмінію та інших провідних матеріалів. Зовнішньо розташована оболонка захищає їх від механічних пошкоджень, вологи та хімічних агентів, перепадів температур.

Архітектура системи залежно від її фізичної будови:

  1. Оплітка – з тонкого мідного або лудженого дроту, сплетена в сітку. Така ізоляція має хорошу гнучкість і механічну міцність, високу провідність і ефективно знижує рівень низько- та середньочастотних перешкод. Ступінь протидії залежить від щільності покриття (40–95%).

  2. Спіральний – виконується з дроту, намотаного навколо сердечника по спіралі. Відрізняється підвищеною гнучкістю порівняно з опліткою. Використовується в магістралях, які піддаються частим вигинам і переміщенню.

  3. Фольгований – його перевага невелика вага і товщина, але при цьому забезпечується високий рівень захисту. Відмінно блокує високочастотні електромагнітні коливання. Зазвичай застосовується в парі з поздовжнім провідником для зручного занулення або разом з опліткою.

  4. Поздовжні – тонка електромагістраль, прокладена паралельно вздовж усієї довжини електролінії. Застосовується з фольгованим (коаксіальний кабель, аудіо) та іншими видами екранів, де потрібно максимально надійне протидія або заземлення.

  5. Багатокомпонентні – поєднання кількох технологій. Наприклад, алюмінієва фольга і поверх неї мідна оплітка. Це забезпечує максимальне пригнічення електроколивань і високу стійкість до зовнішніх впливів. Фольга захищає від високих частот, а оплітка або спіраль – від низьких. Такий варіант застосовується в системах зв’язку, медицині та промисловості.

  6. Екранування кожної пари або електропроводу окремо – у багатожильних і витих парах кожна з них може мати свій відбивач. Це підвищує стійкість до перехресних наводок. Часто використовується в комп’ютерних з’єднаннях.

Вибір відповідної модифікації фільтрації визначається умовами експлуатації обладнання: діапазоном частот перешкод, вимогами до гнучкості або міцності, економічною доцільністю.

Види екранованих проводів

Екрановані проводи класифікуються за типом фільтра, конструкцією та застосуванням. Перші ми вже розглянули.

За типом конструкції

Розроблено 3 моделі екранованих кабелів:

  1. Коаксіальний – один «стержень», який оточений «пирогом» з інших компонентів. Забезпечує якісний захист, підходить для високочастотних сигналів. Сфера застосування: телебачення, радіочастоти, інтернет.

  2. Вита пара – основою є 2 скручених шнури, які захищені екраном. Стійкі до перехресних перешкод. Встановлюються в локальні мережі.

  3. Багатожильні екрановані кабелі – з кількох складових, які захищені одним фільтром частот. Використовуються в промисловій автоматиці.

За функцією

За сферою застосування виділяють 4 основних типи екранованих кабелів:

  • сигнальні – наприклад, мікрофон із шумоподавленням;

  • силові – для передачі електроенергії, в промисловому обладнанні;

  • для транспортування інформації – наприклад, вита пара в комп’ютерній техніці;

  • коаксіальні – для ПК, відеотехніки.

За рівнем блокування

Цей параметр залежить від кількості захисних оболонок струмопровідного шнура. Або один шар, або кілька, які виконані з комбінації матеріалів. Останні використовують у високочутливих системах або при сильних викривленнях.

Екранування кабелю і перешкоди

Перешкодами називають небажані електричні сигнали, які впливають на лінію. Їх джерелом є будь-яка техніка, вони можуть призводити до викривлень сигналу, втрати даних.

Екранування створює бар’єр між провідником і зовнішніми електромагнітними полями. Метал відбиває або поглинає небажані електроколивання, запобігаючи їх потраплянню на сигнал.

Вплив класу екрана на якість захисту від ЕМІ:

  • фольгований – ефективний проти високочастотного забруднення;

  • оплітка – такий екранований провід захищений від низькочастотних коливань і механічно стійкий;

  • комбінований (перший + другий варіант) – максимальна ізоляція від електромагнітних коливань;

  • стрічковий екранований провід – трапляється рідко, переважно в коаксіальних магістралях.

Категорія ізоляції підбирається залежно від частоти та сили перешкод, гнучкості та рухливості електротроса, необхідності його занулення. Що впливає на якість захисту:

  • конструкція та щільність екранованого кабелю;

  • якість заземлення та матеріалів;

  • повторюваність електроперешкод.

Також слід враховувати вплив економічного фактора. Ціна екранованих проводів суттєво вища, ніж безбар’єрних варіантів.

Який тип кабелю краще

Вибір «найкращої» модифікації залежить від умов експлуатації та завдань, які повинен вирішувати такий шнур. Кожен вид має свої переваги та недоліки.

Порівняємо ключові моменти:

  • обмотка – рухлива та міцна, але не завжди задовільно протидіє ВЧ-діапазону;

  • мідний або алюмінієвий лист – легкий, тонкий, відмінно блокує високі частоти, але крихкий і менш стійкий до вигинів;

  • спіральна намотка – гнучка, підходить для рухливих жил, але ефективність нижча, ніж у перших двох варіантів;

  • комбіновані екрановані кабелі – ефективно блокують широкий діапазон ритмів, але відрізняються недешевою вартістю.

Підсумовуючи: для рухливих і гнучких жил використовуйте спіраль або плетінку. Для високочастотних імпульсів – тільки фольгу або багатокомпонентні варіації.

Екранування проводу відіграє ключову роль у забезпеченні стабільної роботи електричних та електронних систем. Вибір правильного типу захисту залежить від вимог до його гнучкості та міцності, умов експлуатації, діапазону та сили перешкод.