Изоляция проводов от помех: экранирование

22-09-2014

Электромагнитная помеха (ЭМП) представляет собой внешнее или внутреннее электромагнитное явление, которое может оказать негативное влияние на качество работы технических средств (ТС).

 

К ТС предъявляются определенные требования в отношении как их помехоустойчивости, так и помехоэмиссии. О критериях качества функционирования технического средства и испытаниях на ЭМС читайте в статье «ЭМС-тестирование».

 

В настоящее время на фоне постоянного уплотнения (роста) комплектации электронных компонентов и увеличения скорости обработки сигналов нередко возникают сбои приборов и систем по причине электромагнитных воздействий.

 

 

Изоляция проводов от помех: типы ЭМП

 

Рассмотрим вопрос экранирования кабеля (проводов) в рамках функционирования сервосистем. При отсутствии изоляции проводов от помех нарушается стабильность данных систем, что влечет ошибки передачи сигналов, а иногда и включение/отключение приборов. Сами электромагнитные помехи могут распространяться по кабелю или же излучаться им самим. Диапазон первых обычно составляет до 30 МГц, вторых же (излучательных) – свыше 30 МГц.

 

Типы ЭМП

 

ЭкранНачать разбираться в принципах экранирования нужно с понимания принципов передачи ЭМП через соединения. Это необходимо по той причине, что эффективное для одних типов соединений экранирование проводов может быть для других типов совершенно неэффективным. Более того, при неправильной привязке (заземлении) экрана можно получить еще более плохие результаты, чем при отсутствии экранирования.

 

Ухудшить качество сигнала в цепях под силу четырем типам помех:

  • емкостным;
  • индуктивным (магнитным);
  • внутренним;
  • излучательным.

 

Емкостные помехи. С одной стороны, такие помехи относятся к наиболее легко подавляемым, в связи с чем они доставляют меньше проблем. С другой стороны, результатом действия таких помех может быть искажение ВЧ-сигналов в проводниках с большим выходным сопротивлением. Для подавления данного типа помех следует использовать провода с заземленной экранировкой.

 

 

Индуктивные помехи. Причиной возникновения такого типа электромагнитных помех является воздействие сильного магнитного поля, которое действует по принципу генератора. Из-за этого в проводнике может возникнуть ток с относительно низким импедансом, который способен нарушить передачу сигнала. Данные помехи, как и последствия их воздействия, могут оказаться довольно мощными для отключения/включения технических средств. Эффективным способом подавления индуктивных помех является использование витой пары, имеющей заземленную экранирующую оплетку. Экранирование проводов фольгой не такое эффективное из-за магнитных вихревых токов.

 

Подробнее о данном типе помех читайте в статье «Индуктивные помехи».

 

 

Внутренние помехи. К таким помехам относятся ЭМП, которые возникают в случае непосредственного подключения источника к системе. Например, при создании источником питания импульсных помех на линии переменного тока. К способам подавления внутренних помех относятся изоляция, фильтрация или иные методы согласования импедансов. При подавлении экранировка неэффективна, однако с ее помощью можно преградить помехам выход за пределы системы. Для сильных внутренних импульсных помех в неэкранированной системе возможна ситуация их перехода в индуктивные.

 

 

Излучательные помехи. Данный тип помех является наиболее сложным и имеет ряд ограничений, которые связаны с частотами. Для подавления таких помех недостаточно экранирования проводов фольгой. Эффективной может быть экранировка оплеткой, хотя для ее применения в данном случае существуют дополнительные требования. К ним относятся, например, следующие:

  • экран внутри экранируемых проводов не должен прерываться;
  • экранировка должна быть обязательно полной, со всех направлений, и др.

 

 

Изоляция проводов от помех: типы экранировки

 

Различают три типа экранировки кабелей:

  • оплеткой;
  • спиральной обмоткой;
  • фольгой.

 

Экранирование проводов оплеткой. Данный вид изоляции проводов от помех представляет собой сплетенные в сеть медные нити. Эти нити могут покрывать как отдельные проводники и витые пары, так и одновременно все жилы в кабеле. Процент покрытия определяется по плотности расположения медных нитей в оплетке: чем он больше, тем лучше защита от ЭМП и ниже радиоизлучение. На гибкость такой оплетки, а также срок ее службы напрямую влияет диаметр нитей.

 

 

Экранирование проводов спиральной обмоткой. С помощью такого типа экранировки обеспечиваются большие, чем в случае с оплеткой, гибкость и время жизни при изгибе. Спиральная обмотка представляет собой оголенную либо луженую проволоку, которая по спирали закручена вокруг проводника. Такой тип оплетки наиболее эффективен для низких частот, покрытие более 95%. Спиральная обмотка в качестве экранирования применяется в самых гибких кабелях, устойчивых к деформациям (скручивание и т.п.). В таких кабелях другие типы экранировки (оплеткой и фольгой) могут быть повреждены в процессе скручивания кабеля.

 

 

Экранирование проводов фольгой. Обычно это алюминиевая фольга на полиэфирной подложке. Эта подложка придает механическую прочность. Благодаря алюминию обеспечивается эффективная защита от ВЧ-помех емкостного типа.

 

Способы накладывания на проводник экрана из фольги:

  • фольгой к проводнику;
  • фольгой наружу;
  • с краями наматываемой полоски фольги, которые загнуты в форме буквы Z.

 

TDEMIРекомендуем

 

Для измерения электромагнитных помех рекомендуем системы TDEMI производства GAUSS INSTRUMENTS.