Соединения экрана в шкафу управления

Хотите узнать больше о соединениях экрана в шкафу управления? Просто свяжитесь с нами!


Монтаж клеммы для подключения экрана SCC

Пять вещей, которые вам нужно знать

  1. Все проводники требуют экранирования. Любой не заземленный надлежащим образом провод сводит на нет весь эффект от экранирования.
  2. Весь металлический корпус шкафа управления требует грамотного низкоомного заземления (монтажные рейки, монтажные панели, дверь шкафа и т. д.).
  3. Не сматывать внутри шкафа слишком длинные кабели. Образующаяся катушка имеет повышенную чувствительность к помехам. Лучшая мера противодействия: укоротить кабели.
  4. Размещать экранирующую оплетку как можно ближе к кабельному вводу.
  5. Избегать свивания кабелей спиралью. В результате скручивания экранирующей оплетки создается дополнительная антенна, компенсирующая экранирующий эффект.
Экранирование в сочетании с клеммными блоками

Структура экранирования с использованием варианта NLS системы крепления экранов SCC

Соединения экранов на практике

Экраны кабелей для передачи данных и сигналов КИПиА требуют непосредственного соединения с заземлением корпуса за вводом в шкаф управления. В этом месте шкафа управления из-за множества входящих кабелей и проводов мало свободного пространства. Очевидные преимущества в этом случае имеет система крепления экранов, позволяющая подключать экраны уже после кабельной разводки. Возможность установки клемм для подключения экрана после монтажа кабелей облегчает работу в условиях ограниченного пространства и ускоряет комплектование шкафа управления.

Система крепления экранов состоит из следующих элементов:

  • Клемма для подключения экрана
  • Сборная шина и
  • Держатель сборной шины

Клемма для подключения экрана выполняет задачу механического и электрического соединения экранирования кабеля со сборной шиной. Размер клемм для подключения экрана зависит от диаметра используемого кабеля. Способ накладывания экрана определяет выбор держателя сборной шины, который либо создает прямой контакт с заземлением корпуса, либо изолирует систему крепления экранов относительно корпуса.

Изолированная конструкция клеммы для подключения экрана

Изолированная конструкция клеммы для подключения экрана

Прямое заземление или изолированная конструкция?

Выбор прямого контакта с потенциалом заземления или изолированной конструкции зависит от способа накладывания экрана. Например, изолированная конструкция необходима в тех случаях, когда из-за ожидаемого воздействия помех защитное заземление требует подведения к базовой точке в шкафу управления по схеме звезды. В этом случае непосредственная точка контакта (нулевая точка звезды) удалена от точки накладывания экрана дальше, чем при прямом соединении. Экранирование кабеля здесь не соединяется посредством держателя сборной шины или монтажной рейки. Соединение с заземлением шкафа управления осуществляется с помощью клеммы-отвода и кабеля. Используемое для этого сечение провода должно быть достаточным. Это способствует минимизации полного сопротивления связи, которое будет описано ниже.

Системы крепления экранов SCC и SK на монтажном адаптере

Системы крепления экранов SK и SCC

Эффект текучести

Еще один важный аспект при подключении кабельных экранов – эффект текучести изоляции кабелей и проводов. Под давлением экранной клеммы полимерная изоляция кабеля проявляет эффект «затекания» в свободные полости по бокам. Для компенсации этого эффекта предусмотрена упругая нажимная деталь. Для обеспечения плотного прижатия экранирования кабеля к сборной шине и стабильно качественного контакта, пружинящее действие детали не должно быть слишком слабым.

Различные варианты соединений экранов с низким полным сопротивлением

Рис. 1: Соединение экрана с нежелательной цепью возврата тока через землю Рис. 2: Заметное уменьшение возврата тока через землю за счет смещения клеммы-отвода Рис. 3: Корректная схема с заземлением через монтажную рейку Рис. 4: Оптимальное заземление с заземлением «звездой»

Соединения экранов с низким полным сопротивлением

Качество соединения экрана отражается на уровне переходного сопротивления между экранированием кабеля и заземлением системы. За исключением помех гальванического типа все прочие виды неисправностей так или иначе связаны с частотой тока. Поэтому здесь недостаточно рассмотрения чисто омического переходного сопротивления. Большую роль играет и индуктивное реактивное сопротивление, которое в значительной степени зависит от длины участка между экранированием кабеля и эталонным заземлением. Здесь говорят о полном сопротивлении связи (импедансе связи) соединения экрана, представляемом в виде частотно-зависимой характеристики. Использование держателей сборных шин под прямой контакт позволяет получить особенно короткое соединение. При использовании длинных сборных шин для сокращения расстояния до заземления корпуса следует использовать держатели сборной шины не только на ее концах, но и по всей длине шины через определенные промежутки. Если ввиду предполагаемых помех выбор сделан в пользу изолированной конструкции, более длинное в этом случае соединение между экранированием кабеля и землей можно компенсировать за счет соответствующего увеличения сечения кабеля. Однако соединение с низким полным сопротивлением – это всегда низкоомное соединение. Поэтому должно обеспечиваться достаточно высокое давление на места механического контакта. Кроме того, снижению полного сопротивления соединения в значительной степени способствует использование металлических деталей с улучшенной поверхностью. Это связано с тем, что такие материалы хорошо противостоят образованию налета и коррозии, в т. ч. в агрессивных средах.

Структура процесса измерения полного сопротивления связи

Измерение полного сопротивления связи

Полное сопротивление связи в системах крепления экранов

Для оценки качества соединений экранов используется характеристика полного сопротивления связи систем крепления экранов в виде функции частоты. Характеристическая кривая демонстрирует сильную частотную зависимость полного сопротивления связи. В зависимости от величины индуктивной составляющей полного сопротивления связи кривая имеет различную кривизну в высоких значениях частоты. Это означает, что длина соединения экрана непосредственно включена в кривую, так как она в значительной степени определяется индуктивной составляющей сопротивления. Омическая составляющая полного сопротивления отражается в высоте кривой. Поскольку различия между медными, стальными и алюминиевыми монтажными рейками проявляются только при очень высоких частотах, материал монтажной рейки не является критическим фактором с точки зрения качества соединения экрана. Впрочем, при использовании медных монтажных реек следует учитывать, что их поверхность подвержена быстрому покрытию налетом. Алюминий очень быстро покрывается оксидной пленкой. Оба этих явления могут ухудшать качество соединения экрана.

Метод измерения полного сопротивления связи
Во избежание искажения результата измерения полного сопротивления связи в системе крепления экрана следует исключить из измерения влияние внешних факторов. Потому для измерения должна использоваться замкнутая, экранированная наружу коаксиальная система. В качестве измерительного прибора используется сетевой анализатор, регистрирующий коэффициент затухания в зависимости от частоты. Кривая затухания простым пересчетом преобразовывается в кривую полного сопротивления. Однако сначала производится калибровка нуля измерительной системы без установленной клеммы для подключения экрана. Это необходимо для исключения погрешностей, источником которых является сама измерительная система. Только после этого измеряется полное сопротивление связи с установленной клеммой для подключения экрана. Внутреннее сопротивление измерительного приемника при этом составляет Ri = 50 Ом и существенно превышает измеряемое полное сопротивление связи (Zk << 1 Ом). Тем самым ток Ik с очень большим приближением определяется только напряжением генератора Ug и Ri . Оба параметра постоянны, в результате чего постоянен и ток Ik. Определяемое, условно говоря, без потерь через Zk падение напряжения Uk пропорционально Zk.

Фото монтажного кабеля Pigtail

Монтажный кабель Pigtail

Монтажный кабель Pigtail

Монтажный кабель Pigtail не поддерживает кабельную разводку с соблюдением требований электромагнитной совместимости. Экранирование кабеля в этом варианте скручивается в дополнительный провод и подключается к земле или экрану устройства. Проблемой этого метода является то, что в результате скручивания создается дополнительная антенна, которая противодействует экранирующему эффекту.