차폐의 기본 원리 시스템을 전문적으로 보호하기 위해 도움이 필요하십니까? 피닉스컨택트가 올바른 컴포넌트를 계획하고 선택할 수 있도록 도와드리겠습니다.

케이블을 통해 전압원(U)으로부터 소비 장치(Z)에 전원이 공급됩니다. 양극 및 음극 전선 간에 전압 차이가 발생하여 전선 사이에 전기장이 생성됩니다. 활선 주위에 자기장(H)이 생성됩니다. 이 자기장은 전류에 의해 만들어지기 때문에 전류의 일시적인 변동에 영향을 받습니다. 시정수 전류는 매우 적은 수의 애플리케이션에만 존재하기 때문에 불규칙한 교번 자기장을 유발합니다. 이러한 자기장은 일종의 "미니 전송기"인 전자기 신호가 되고, 동시에 수신기가 됩니다. 따라서 각 전선은 다른 전기 및 전자 장치의 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이로 인해 장치 및 시스템이 현저한 영향을 받지 않게 하려면 케이블과 전선을 적절히 차폐해야 합니다.

갈바닉 간섭은 두 회로가 공통된 전도성 부품을 사용할 경우 발생합니다. 이는 흔히 공통 기준 또는 귀로용 도체에서 나타납니다. 첫 번째 회로의 전류 또는 전압 변동(예: 스위칭 작업)은 두 번째 회로에 영향을 줍니다. 그러나 차폐 MCR 및 데이터 전송 케이블을 잘못 접지해도 갈바닉 간섭이 발생할 수 있습니다.

대책:

• 공통된 전도성 부품이 가능한 낮은 임피던스 및 낮은 인덕턴스를 갖는지 확인합니다(충분히 큰 케이블 사이즈 사용).
• 회로를 가능한 더 멀게 분리합니다.
• 공통된 공급 라인을 가능한 짧게 유지합니다.
• 분기 지점을 전류 소스에 가능한 가깝게 배치합니다.

용량성 간섭의 외란 변수는 전기 전압입니다. 용량성 간섭은 디스럽터로 작동하는 시스템의 교번 전기장에 의해 발생합니다. 용량성 간섭의 일반적인 예로는 더 긴 경로에 병렬로 배치된 2개의 케이블이 2개의 대향 커패시터 플레이트로 작동하고, 여기에서 고주파 신호에 대한 단락으로 작동할 경우를 들 수 있습니다.

대책:

• 병렬 설치를 가능한 지양하거나 가능한 짧게 유지합니다.
• 디스럽터와 중단된 케이블 사이의 거리가 가능한 커야 합니다(최소 거리 60 – 100 cm).
• 차폐 데이터 전송 및 MCR 케이블을 사용합니다(한쪽 끝에 연결된 차폐).
• 트위스티드 페어 케이블을 사용합니다.

유도성 간섭은 교번 자기장으로 인해 발생합니다. 자기장은 인접한 전선을 관통하는 활선 주위에 생성됩니다. 또한 전류의 변화가 자기장의 변화를 일으켜 인접한 전선에서 전압을 유도합니다.

예: 2개의 100 m 케이블을 30 cm 간격으로 평행하게 배치하고 방해 전선을 통과하는 전류가 100 A(50 Hz)인 경우 약 0.3 mV의 전압이 중단된 전선에서 유도됩니다. 동일한 배열이지만 100 μs에 1 kA 전류 변화가 있는 경우 약. 90 mV의 전압이 유도됩니다. 전류의 변화가 빠르고 클수록 유도 전압이 높아집니다.

대책:

• 전원 케이블과 데이터 전송 및 MCR 케이블 사이에 최소 1 m 거리를 유지합니다.
• 병렬 경로는 가능한 짧아야 합니다.
• 트위스티드 케이블을 사용하면 유도성 영향을 약 20배 정도 줄일 수 있습니다.
• 양쪽 끝이 차폐된 케이블을 사용합니다(차폐).

트위스티드 케이블이란?
트위스티드 케이블을 사용하면 전선의 꼬임으로 인해 간섭 필드와 관련하여 유도 방향이 지속적으로 반전되기 때문에 유도성 간섭이 줄어 듭니다. 커플링을 방지하기 위해 데이터 전송 또는 MCR 케이블의 인접한 쌍은 서로 다른 트위스트 간격으로 배열됩니다. 일반적으로 30 - 50 mm의 트위스트 간격이 사용됩니다. 전원 케이블의 경우 트위스트 간격은 케이블 사이즈에 따라 200 및 900 mm 사이입니다.

파동 간섭의 경우 인접한 데이터 전송 및 MCR 케이블에서 겹치는 전도성 파동 또는 펄스가 발생합니다. 파동 간섭은 또한 한 라인 회로가 케이블 내에서 다른 라인 회로와 겹칠 때 발생합니다. 갈바닉, 용량성 및 유도성 간섭의 경우 방해 케이블 및 중단된 케이블에서 전기 신호의 실행 시간은 고려되지 않습니다. 예외적으로 간섭 주파수의 파장이 케이블 길이의 크기에 가까워질 수 있습니다. 이 경우 그 효과를 고려해야 합니다.

대책:

• 차폐 쌍 및 전체 차폐가 있는 케이블을 사용합니다.
• 전체 케이블 연결에서 오접속을 방지합니다.
• 매우 낮은 레벨의 신호와 동일한 케이블을 통해 매우 높은 레벨의 신호를 전송하면 안됩니다.
• 매우 낮은 반사, 낮은 감쇠 및 낮은 정전 용량을 가진 케이블을 사용합니다.

디스럽터에서 나오는 비전도성 전자파도 시스템과 케이블에 영향을 줄 수 있습니다. 디스럽터는 자유파 H0, E0에 해당합니다. 근거리장에서는 간섭 유형에 따라 전기장 또는 자기장이 우세할 수 있습니다. 고전류가 주로 자기장을 생성하는 반면 고전압은 주로 전기장을 생성합니다. 고주파 간섭 에너지는 간섭원에 연결된 케이블을 통해 확산되고 직접 방사(>30 MHz)를 가능하게 합니다. 또한 근처의 강력한 전송 스테이션은 케이블 시스템 위치에서 높은 전계 강도를 유발하고 케이블에 방해가 됩니다. 산업용 플랜트에서는 유도성 부하를 끌 때 가장 큰 간섭이 발생합니다. 이 프로세스는 "버스트"라고 하는 대규모 고주파 전압 트랜션트를 생성합니다. 버스트는 최대 100 MHz의 주파수 스펙트럼을 가집니다.

대책:

• 원거리장 및 근거리장(구리 또는 알루미늄)에서 높은 흡수 및 반사 용량을 가진 차폐를 사용합니다. 낮은 커플링 저항과 유리한 차폐 감쇠 값을 가진 밀폐된 전도성 차폐를 여기에서 사용해야 하고 완전히 밀폐된 차폐가 가장 이상적입니다. (차폐)
• 특히 저주파에서 주로 자기 근거리장의 경우 추가 차폐를 제공하기 위해 뮤메탈 또는 비정질 금속을 사용해야 합니다.

사용되는 차폐 연결 유형은 주로 예상되는 간섭 유형에 따라 달라집니다. 전기장을 억제하려면 한쪽 끝에서 차폐를 접지해야 합니다(1). 그러나 교번 자기장으로 인한 간섭은 차폐가 양쪽 끝에 구현된 경우에만 억제됩니다. 그러나 차폐를 양쪽 끝에 연결하면(2) 단점이 잘 알려져 있는 접지 루프가 생성됩니다. 기준 전위를 따라 발생하는 갈바닉 간섭은 특히 유용한 신호에 영향을 끼치며 차폐 효과가 감소합니다. 여기에서 내부 차폐가 한쪽 끝에 연결되고 외부 차폐가 양쪽 끝에 연결되는 3축 케이블을 사용하는 것이 해결 방법입니다(4). 케이블 차폐가 양쪽 끝에 연결될 때 갈바닉 간섭을 줄이기 위해 한쪽 끝은 종종 커패시터를 통해 기준 전위에 연결됩니다(3). 이를 통해 적어도 직류 및 저주파 전류에 대한 접지 루프가 차단됩니다.

다음 예는 간섭으로부터 보호하기 위한 조치의 효과를 보여줍니다. 설명된 배열은 2 m 길이에 걸쳐 50 kHz의 교번 자기장에 노출됩니다. 전선 차폐가 연결되지 않아 0 dB인 경우(1) 출력에서 측정된 간섭 전압은 간섭 전압과 관련하여 지정됩니다. 차폐가 한쪽 끝에 연결된 경우(2) 자기 간섭에 효과적이지 않기 때문에 개선이 없습니다. 그림 3과 같이 차폐가 양쪽 끝에 연결된 경우 간섭 필드가 약 25 dB 감쇠됩니다. 차폐가 없더라도 트위스티드 케이블(미터당 20개의 트위스트)은 배열에서 간섭에 덜 민감합니다(약 10 dB)(4). 이것은 전선 루프의 보상 효과에 의해 달성됩니다. 그런 다음 차폐가 한쪽 끝에 연결된 경우(5) 마찬가지로 개선되지 않습니다. 차폐가 배열의 양쪽 끝에 연결된 경우에만(6) 감쇠가 약 30 dB 개선됩니다.