Árnyékoló bekötés a kapcsolószekrényben

Az adatátviteli, illetve mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikai vezetékek árnyékolását közvetlenül a kapcsolószekrénybe való belépés után a ház földelésére kell kötni. A kapcsolószekrénynek ezen a pontján a beérkező kábelek és vezetékek nagy száma miatt kevés a hely. Csak olyan árnyékolókapocs-rendszer nyújt jelentős előnyöket, amely megengedi az árnyékoló bekötés előtti vezetékezést. Az árnyékolókapocs utólagos felszerelése helyhiány esetén megkönnyíti a munkát, és ezzel csökkenti a kapcsolószekrény felépítésének időszükségletét.

Az árnyékolókapocs-rendszer részei a következők:

• árnyékoló kapocs,
• gyűjtősín és
• gyűjtősíntartó.

Az árnyékolókapocs látja el azt a feladatot, hogy a kábelárnyékolást mechanikusan és elektromosan a gyűjtősínre kösse. Az alkalmazott árnyékolókapcsok mérete a felhasznált kábelek átmérőjétől függ. Az árnyékolótartó határozza meg a gyűjtősíntartó típusát, ami vagy közvetlen érintkezést hoz létre a készülékföldeléssel, vagy az árnyékolókapocs-rendszert elszigeteli a háztól.

Az árnyékolótartó típusa határozza meg, hogy közvetlenül a PE potenciállal érintkező, vagy szigetelt felépítést választunk-e. Szigetelt felépítésre pl. akkor lehet szükség, ha a várható zavarok miatt a PE csatlakoztatást csillag formában, a kapcsolószekrény egy pontján kell elvégezni, Ebben az esetben a tulajdonképpeni csatlakozási pont (csillagpont) messzebb van az árnyékolótartótól, mint közvetlen csatlakoztatás esetén. A kábelárnyékolást már nem a gyűjtősíntartón vagy a kalapsínen keresztül csatlakoztatjuk. Az csatlakoztatást egy leágazókapoccsal és egy vezetékkel kell csatlakoztatni a kapcsolószekrény PE pontjára. Az ehhez az összekötéshez használt vezeték átmérőjét ne szabad túl kicsire méretezni. Ezáltal a később tárgyalandó csatolási ellenállás a lehetséges legkisebb lesz.

A kábel- és vezetékárnyékolások csatlakoztatásának egy további fontos szempontja a kábelek és vezetékek megfolyási effektusa. Az árnékolás-csatlakoztató kapocs nyomásának hatására mindenekelőtt a műanyag szigetelés anyaga befolyik az oldalsó, még nem kitöltött terekbe. Ez ellen hat egy rugózó sajtolólap, ami kiegyeníti ezt a hatást. Azért, hogy a kábelárnyékolás mindig megfelelően nyomódjon a gyűjtősínhez, és ezzel tartósan jó érintkezést biztosítson, a rugóerő nem lehet túl gyenge.

Az árnyékoló bekötés minősége a kábelárnyékolás és a rendszerföldelés közötti átmeneti ellenállásban mutatkozik meg. A galvanikus zavaró hatás kivételével az összes többi zavaró hatás valamilyen módon frekvenciafüggő. Ezért nem lehet kizárólag csak a tisztán ohmos átmeneti ellenállást vizsgálni. Nagy szerepet játszik az árnyékoló bekötés induktív meddő ellenállása, ami túlnyomórészt a kábelárnyékolás és a „referencia föld” közötti szakasz hosszától függ. Itt az árnyékoló bekötés csatolási impedanciájáról beszélünk, amelyet frekvenciafüggő görbével lehet ábrázolni. A külösen rövid bekötést a közvetlenül érintkező gyűjtősíntartók valósítják meg. Hosszabb gyűjtősínek esetén megrövidül a készülékföldhöz vezető szakasz, úgy, hogy nem csak a gyűjtősín végein, hanem annak teljes hosszában elosztva gyűjtősíntartókat használunk. Ha a várható zavaró hatások miatt szigetelt felépítésre van szükség, akkor ebben az esetben a kábelárnyékolás és a földelés közötti hosszabb összeköttetést megfelelően nagyobb vezeték-keresztmetszettel lehet ellensúlyozni. A kis impedanciájú csatlakozás egyúttal mindig kis ohmos csatlakozás is. Ezért a mechanikus érintkezési pontokon megfelelően nagy erőt kell kifejteni. A nemesített felületű fémalkatrészek alkalmazása is mértékadóan hozzájárul a kis impedanciájú csatlakozáshoz. Ennek az az oka, hogy ezek agresszív környezetben is megakadályozzák a bevonatképződést vagy korróziót.

Az árnyékoló bekötések minőségének megítéléséhez az árnyékolási rendszerekre a csatolási impedancia görbéjét szokás ábrázolni a frekvencia függvényében. Az ilyen görbék alapján nyilvánvalóvá válik a csatolási impedancia frekvenciafüggése. A görbe a csatolási impedancia induktív összetevőjétől függően a nagyobb frekvenciákon többé vagy kevésbé meredek. Ez azt jelenti, hogy az árnyékoló bekötés hossza közvetlen hatással van a görbére, mivel nagyrészt ez határozza meg az ellenállás induktív összetevőjét. Az impedancia ohmos összetevője a görbe magasságában jelenik meg. Mivel a réz, acél és alumínium kalapsínek között csak a nagyon magas frekvenciákon jelentkezik észrevehető különbség, a kalapsín anyaga nincs meghatározó hatással az árnyékoló bekötés minőségére. Mindenesetre a réz kalapsínek esetében figyelembe kell venni azt, hogy a felületen nagyon hamar bevonat képződik. Alumínium esetén nagyon gyorsan egy oxidréteg keletkezik. Mindkettő hatással lehet az árnyékoló bekötés minőségére.

A csatolási impedancia mérési módszere
Az eredmény meghamisításának elkerülése érdekében a csatolási impedancia mérésekor külső behatás nélküli árnyékolás-bekötési rendszert kell figyelembe venni. Ezért a méréshez önmagában zárt, kifelé árnyékolt koaxiális rendszert kell alkalmazni. Mérőeszközként egy hálózatelemző szolgál, amely a csillapítást jegyzi fel a frekvencia függvényében. A csillapításgörbét egyszerű átszámítással impedanciagörbévé lehet alakítani. Először azonban a rendszert árnyékolókapocs nélkül nullára kell kalibrálni. Ezáltal ki lehet zárni a mérőrendszer okozta hibákat. Csak ezután lehet csatlakoztatni a csatoló impedanciát az alkalmazott árnyékolókapoccsal. A mérővevő belső ellenállása R_i = 50 Ω, ezért jelentősen nagyobb, mint a mérendő csatolási impedancia (Z_k << 1 Ω ). Ezért az I_k áramot igen jó közelítéssel csak az U_g generátorfeszültség és az R_i határizza meg. Mindkettő állandó, így az I_k is az. A Z_k impedancián gyakorlatilag veszteségmentesen mért U_k feszültségesés arányos a Z_k értékével.

A pigtail nem járul hozzá az EMC szempontjából helyes kábelezéshez. Az ilyen árnyékolási rendszerben a kábelárnyékolást egy kiegészítő vezetékké összesodorják, és a földelésre, illetve a készülékárnyékolásra csatlakoztatják. A módszerrel az a probléma, hogy az összesodrott árnyékolófonat antennát képez, ami az árnyékolás védelme ellen hat.