Principii de bază privind ecranarea Ai nevoie de ajutor pentru ecranarea corespunzătoare a instalațiilor? Îți oferim asistență la planificare și în alegerea componentelor potrivite.

Consumatorul (Z) este alimentat prin cabluri de la o sursă de tensiune (U). Între conductorii plus și minus există diferențe de tensiune care duc la formarea unui câmp electric între conductori. În jurul unui conductor prin care trece curent electric există un câmp magnetic (H). Acest câmp magnetic este supus unor variații temporale din cauza dependenței sale de curentul electric. Deoarece foarte puține aplicații folosesc o alimentare continuă cu curent, acest lucru duce la formarea de câmpuri magnetice alternative neregulate. Câmpurile se transformă în semnale electromagnetice, un tip de „mini-emițător” și, în același timp, un receptor. Fiecare conductor poate astfel să afecteze funcționarea altor aparate electrice și electronice. Pentru ca aparatele și instalațiile dumneavoastră să nu fie afectate semnificativ, este necesară ecranarea corespunzătoare a cablurilor și a conductorilor.

Atunci când două circuite folosesc un segment conductiv comun, apar interferențe galvanice. În general, acesta poate fi un conductor de referință sau un conductor catod. Oscilațiile de curent sau tensiune din primul circuit (de ex. operațiuni de comutare frecvente) influențează al doilea circuit. Cablurile ecranate MSR și DÜ cu împământare necorespunzătoare pot, de asemenea, să provoace interferențe galvanice.

Măsuri preventive:

• Segmentul conductiv comun trebuie să prezintă valori ohmice și de inductivitate cât mai mici cu putință (utilizați conductori cu o secțiune transversală suficient de mare)
• Așezați circuitele cât mai departe posibil unul de celălalt
• Asigurați o lungime cât mai scurtă a cablurilor comune
• Așezați punctele de ramificație cât mai aproape de sursa de curent

Variabila de perturbare a interferențelor capacitive este tensiunea electrică. Interferențele capacitive sunt provocate de câmpurile electrice alternative ale unui sistem, care acționează ca perturbator. Exemplul tipic pentru interferențe capacitive este reprezentat de două cabluri așezate în paralel pe o distanță lungă, care acționează ca două plăci de condensator opuse și care, în această funcție, constituie un scurtcircuit pentru semnale de înaltă frecvență.

Măsuri preventive:

• Evitați dispunerea în paralel, în măsura în care acest lucru este posibil, respectiv reduceți distanța de dispunere în paralel pe cât posibil
• Asigurați distanțe cât mai mari între perturbator și cablul perturbat (distanță minimă de 60 - 100 cm)
• Utilizarea cablurilor DÜ și MSR ecranate (efectuarea ecranării pe o singură parte)
• Utilizarea cablurilor torsadate

Cauza unei interferențe inductive este un câmp alternativ magnetic. În jurul unui conductor prin care trece curent electric se formează un câmp magnetic care ajunge și la conductorii alăturați. O variație a curentului duce, de asemenea, la o schimbare la nivelul câmpului magnetic, inducând ulterior o tensiune în conductorul alăturat.

Exemplu: atunci când două cabluri sunt așezate în paralel pe o lungime de 100 m la o distanță de 30 cm și curentul din conductorul perturbator atinge 100 A (50 Hz), în conductorul perturbat este indusă o tensiune de aprox. 0,3 mV. În cazul unei dispuneri identice, chiar și o variație a curentului de 1 kA în 100 μs determină inducerea unei tensiuni de aprox. 90 mV. Cu cât variația curentului este mai rapidă și mai mare, cu atât mai mare este tensiunea indusă.

Măsuri preventive:

• Distanța dintre cablurile de curent de înaltă tensiune și cablurile DÜ și MSR trebuie să fie de cel puțin 1 m
• Dispunerea în paralel trebuie realizată pe o distanță cât mai scurtă posibil
• Prin utilizarea cablurilor torsadate este posibilă reducerea efectului inductiv cu un factor de aprox. 20
• Utilizarea cablurilor ecranate așezate pe ambele părți (ecranare)

Cabluri torsadate?
Utilizarea cablurilor torsadate reduce interferențele inductive prin inversarea constantă a direcției de inducție prin răsucirea firelor în raport cu câmpul de interferențe. Pentru a evita cuplările, perechile alăturate dintr-un cablu DÜ sau MSR sunt dispuse cu pași de torsadă diferiți. În general, un pas de torsadă măsoară 30 până la 50 mm. În cazul cablurilor de curent de înaltă tensiune, pasul de torsadă măsoară între 200 și 900 mm, în funcție de secțiunea transversală a conductorului.

Interferențele de unde reprezintă unde sau impulsuri aferente unui cablu care sunt transmise la cabluri DÜ și MSR alăturate. De asemenea, interferențele de unde apar la suprapunerea unor circuite în interiorul unui cablu. În cazul interferențelor galvanice, capacitive și inductive, durata semnalelor electrice la cablul perturbator și cablul perturbat este neglijabilă. În cazuri speciale, este posibil ca lungimea de undă a frecvenței perturbatoare să atingă lungimea cablului. În acest caz, efectul trebuie luat în considerare.

Măsuri preventive:

• Utilizați cabluri cu perechi ecranate și ecranare totală (ecranare)
• Evitați ajustările necorespunzătoare de-a lungul traseului cablului
• Nu transmiteți prin același cablu semnale cu un nivel foarte ridicat și semnale cu un nivel foarte redus
• Utilizați un cablu fără reflexie, cu atenuare redusă și capacitate redusă

Un perturbator poate afecta instalațiile și cablurile și prin unde electromagnetice emise în afara cablurilor. Perturbatorul este unda liberă H0, E0. În câmpul din apropiere poate predomina câmpul electric sau câmpul magnetic, în funcție de tipul de interferențe. Curenții puternici generează predominant un câmp magnetic, tensiunile înalte generează predominant un câmp electric. Energia interferențelor de înaltă frecvență este transmisă prin cabluri conectate la sursa de interferențe și facilitează o emisie directă (>30 MHz). De asemenea, punctele de transmisie de înaltă putere din apropiere pot genera o intensitate ridicată a câmpului la nivelul ansamblului de cabluri și pot afecta cablurile. În domeniul industrial sunt generate interferențe mult mai puternice la deconectarea sarcinilor inductive. Salturile de tensiune frecvente existente în cadrul acestui proces sunt denumite „impulsuri”. Impulsurile au spectre de frecvență de până la 100 MHz.

Măsuri preventive:

• Folosiți ecranări cu capacități înalte de absorbție și reflexie (cupru sau aluminiu) în câmpul îndepărtat și în câmpul apropiat. În acest sens, trebuie folosite ecranări conductive și pe cât posibil complet închise, cu o rezistență de cuplare scăzută și valori de atenuare a ecranării avantajoase. (Ecranare)
• În cazul unui câmp apropiat predominant magnetic, în special la frecvențe joase, este necesară în mod suplimentar ecranarea cu un mumetal sau un metal amorf.

Tipul conexiunii ecranării este decis în primul rând în funcție de posibilele interferențe. Pentru suprimarea câmpurilor electrice este necesară o împământare (1) pe o singură parte a ecranării. Interferențele provocate de un câmp alternativ magnetic sunt suprimate doar dacă ecranarea este realizată pe ambele părți. În cazul unui strat de ecranare (2) pe ambele părți, este creat un circuit de împământare cu propriile dezavantaje cunoscute. Interferențele galvanice de-a lungul potențialului de referință afectează în mod deosebit semnalul dorit și reduc eficiența ecranării. O soluție poate fi utilizarea cablurilor triaxiale (4), realizând o conexiune pe o singură parte pentru ecranarea interioară și pe ambele părți pentru ecranarea exterioară. Pentru reducerea interferențelor galvanice în cazul unei ecranări de cablu conectate pe ambele părți, de multe ori una dintre părți este conectată printr-un condensator cu potențialul de referință (3). Acesta întrerupe circuitul de împământare, cel puțin pentru curenți cu frecvență egală și joasă.

Pentru clarificarea eficienței măsurilor de protecție împotriva interferențelor puteți analiza următorul exemplu. Dispunerea afișată este expusă unui câmp alternativ magnetic cu 50 kHz pe o lungime de 2 m. Tensiunea perturbatoare măsurată la ieșire este specificată în relație cu tensiunea perturbatoare la ecranarea neconectată a conductorului (1) 0 dB. La ecranarea pe o singură parte (2) nu există îmbunătățiri, deoarece aceasta nu are efect în cazul interferențelor magnetice. O ecranare conectată pe ambele părți, precum cea din figura 3, atenuează câmpul de interferențe cu aprox. 25 dB. Chiar și fără ecranare, cablul torsadat (20 de torsade/m) indică în această dispunere (4) o reducere a interferențelor (aprox. 10 dB), care este obținută prin efectul de compensare al buclelor conductorului. Ecranarea conectată pe o singură parte (5) nu indică nicio îmbunătățire. Doar ecranarea conectată pe ambele părți din dispunere (6) îmbunătățește atenuarea la aprox. 30 dB.