Электрические устройства – двигатели, компьютеры, передатчики – при работе создают электромагнитные поля, которые способны мешать другой технике. Чтобы нивелировать их негативное влияние, нужно провести экранирование провода. Что это такое рассказывают специалисты компании A-Radio.
Что такое экранирование кабеля
Экранирование провода – это обработка электропроводящей жилы специальным защитным слоем из металла (фольга, обмотка из тонкой проволоки, металлизированная пленка).
Главная цель такой преграды – защитить сигнал в электропроводе от чужеродных магнитоэлектрических флуктуаций и в тоже время уменьшить его собственные, так как они не должны мешать работе других устройств. Благодаря чему обеспечивается константная передача звука и электроэнергии, что важно при наличии значительных посторонних электромагнитных полей и функционировании чувствительной аппаратуры.
Где востребованы экранированные провода:
-
аудиокабели – для устранения скрипов, шуршания и нежелательного фона;
-
сетевые (Ethernet, телефонные соединения);
-
монтажные кабели и провода в индустриальных установках – для стабильности сигналов управления аппаратурой;
-
ВЧ-жилы – для сохранения стандартов трансляции;
-
медицинские приборы – для точности показаний.
В быту экранированные кабели встречаются реже (только в наушниках или HDMI-шнурах), но в машиностроении, компьютерной инфраструктуре их использование практически норма.
Конструкция экранированного кабеля
На рынке представлено множество наименований экранированных кабелей, которые различаются по материалам, способам изготовления и степенью нейтрализации радиопомех.
Металлизированный барьер защищает жилу от внешних электромагнитных воздействий и одновременно уменьшает собственное излучение, он может быть индивидуальным или общим. Ее компоновка:
-
Центральный проводник из Cu или Al, который передает основной сигнал. Его окружает изоляционный уровень, который предотвращает нежелательный контакт с другими материалами, поддерживает стабильное расстояние между проводником и экраном различной конструкции.
-
Внешняя оболочка – из инертных диэлектриков (ПВХ, полиэтилен). Ее задача: механическая и влагоустойчивость, нечувствительность к ультрафиолету и другим внешним воздействиям.
-
Дополнительные элементы – например, в coaxial-разновидностях иногда добавляют дренаж для упрощения земельного контура.
Способы экранирования кабелей
Отражатели могут быть выполнены в форме оплетки, спирали или фольги, из меди, алюминия и других проводящих материалов. Сверху располагается оболочка, которая защищает их от механических повреждений, влаги и химических агентов, перепадов температур.
Архитектура системы в зависимости от ее физического строения:
-
Оплетка – из тонкой медной или луженой проволоки, сплетенная в сетку. Такая изоляция обладает хорошей гибкостью и механической прочностью, высокой проводимостью и эффективно снижает уровень низко- и среднечастотных помех. Степень противодействия зависит от плотности покрытия (40–95%).
-
Спиральный – выполняется из проволоки, намотанной вокруг сердечника по спирали. Отличается повышенной гибкостью по сравнению с оплеткой. Используется в магистралях, которые подвергаются частым изгибам и перемещению.
-
Фольгированный – его преимущество малый вес и толщина, но при этом обеспечивается высокий уровень защиты. Отлично блокирует высокочастотные электромагнитные колебания. Обычно применяется в паре с продольным проводником для удобного зануления или вместе с оплеткой.
-
Продольные – тонкая электромагистраль, проложенная параллельно вдоль всей длины электролинии. Применяется с фольгированным (коаксиальный кабель, аудио) и прочими видами экранов, где нужно максимально надежное противодействие или заземление.
-
Многокомпонентные – сочетание нескольких технологий. Например, алюминиевая фольга и поверх нее медная оплетка. Это обеспечивает максимальное подавление электроколебаний и высокую устойчивость к внешним воздействиям. Фольга защищает от высоких частот, а оплетка или спираль — от низких. Такой вариант применяется в системах связи, медицине и промышленности.
-
Экранирование каждой пары или электропровода отдельно – в многожильных и витых парах каждая из них может иметь свой отражатель. Это повышает устойчивость к перекрестным наводкам. Часто используется в компьютерных соединениях.
Выбор подходящей модификации фильтрации определяется условиями эксплуатации оборудования: диапазоном частот помех, требованиями к гибкости или прочности, экономической целесообразностью.
Виды экранированных проводов
Экранированные провода классифицируются по типу фильтра, конструкции и применению. Первые мы уже рассмотрели.
По типу конструкции
Разработаны 3 модели экранированных кабелей:
-
Коаксиальный – один «стержень», которые окружен «пирогом» из прочих компонентов. Обеспечивает качественную защиту, подходит для высокочастотных сигналов. Сфера применения: телевидение, радиочастоты, интернет.
-
Витая пара – основой являются 2 скрученных шнура, которые защищены экраном. Устойчивы к перекрестным помехам. Устанавливаются в локальные сети.
-
Многожильные экранированные кабели – из нескольких составляющих, которые защищены одним фильтром частот. Используются в промышленной автоматике.
По функции
По сфере применения выделяют 4 основных типа экранированных кабелей:
-
сигнальные – например, микрофон с шумоподавлением;
-
силовые – для передачи электроэнергии, в промышленном оборудовании;
-
для транспортировки информации – например, витая пара в компьютерной технике;
-
коаксиальные – для ПК, видеотехники.
По уровню блокировки
Этот параметр зависит от количества защитных оболочек токопроводящего шнура. Либо один слой, либо несколько, которые выполнены из комбинации материалов. Последние используют в высокочувствительных системах или при сильных искажениях.
Экранирование кабеля и помехи
Помехами называют нежелательные электрические сигналы, которые воздействуют на линию. Их источником является любая техника, они могут приводить к искажениям сигнала, утрате данных.
Экранирование создает барьер между проводником и внешними электромагнитными полями. Металл отражает или поглощает нежелательные электроколебания, предотвращая их попадание на сигнал.
Влияние класса экрана на качество защиты от EMI:
-
фольгированный – эффективен от высокочастотного загрязнения;
-
оплетка – такой экранированный провод закрыт от низкочастотных колебаний и механически устойчив;
-
комбинированный (первый + второй вариант) – максимальная изоляция от электромагнитных колебаний;
-
ленточный экранированный провод – встречается редко, преимущественно в коаксиальных магистралях.
Категория изоляции подбирается в зависимости от частоты и силы помех, гибкости и подвижности электротроса, необходимости его зануления. Что влияет на качество защиты:
-
конструкция и плотность экранированного кабеля;
-
качество заземления и материалов;
-
повторяемость электропомех.
Также следует учитывать влияние экономического фактора. Цена экранированных проводов существенно выше, чем безбарьерных вариантов.
Какой тип кабеля лучше
Выбор «лучшей» модификации зависит от условий эксплуатации и задач, которые должен решать такой шнур. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки.
Сравним краеугольные моменты:
-
обмотка – подвижная и прочная, но не всегда удовлетворительно противодействует ВЧ-диапазону;
-
медный или алюминиевый лист – легкая, тонкая, отлично блокирует высокие частоты, но хрупкая и менее устойчива к изгибам;
-
спиральная намотка – гибкая, подходит для подвижных жил, но эффективность ниже, чем первых двух вариантов;
-
комбинированные экранированные кабели – эффективно блокируют широкий диапазон ритмов, но отличается небюджетной стоимостью.
Подведем итоги: для подвижных и гибких жил используйте спираль или плетенку. Для высокочастотных импульсов – только фольга или многокомпонентные вариации.
Экранирование провода играет ключевую роль в обеспечении стабильной работы электрических и электронных систем. Выбор правильного типа защиты зависит от требований к его гибкости и прочности, условий эксплуатации, диапазона и силы помех.