Как сделать экранированный провод своими руками?

Изоляция проводов от помех: экранирование

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

Начать 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.

Рекомендуем

Для измерения электромагнитных помех рекомендуем системы TDEMI производства GAUSS INSTRUMENTS.

Акустические экранированные провода и их особенност

Акустические экранированные провода

Акустические экранированные провода будут затронуты в этой статье. Мы попытаемся подробно описать всю информацию, касающуюся этих проводов. Экранированные акустические провода отлично подходят для бытовых и профессиональных нужд.

Понятие акустический кабель

Акустические провода экранированные

Прежде, чем перейти к основной теме, рассмотрим подробно тему акустического кабеля. Сегодня покупателям предлагается море ассортимента, выбор в котором осуществить не так-то просто.
Исходить надо, в любом случае, на основании собственного бюджета, учитывая информацию и знания о видах кабеля. «Среднестатистические», если можно так выразиться, автомобилисты, как правило, с проводкой не слишком «заморачиваются». Считая, что особой разницы нет, но они глубоко ошибаются.

Примечание. Естественно, если так думает владелец бюджетной акустики с простенькими динамиками, то вопросов нет. Но обладатель дорогой акустической системы, на которую, как говорится, денег не пожалели, обязан уделять внимание акустическим проводам, так как именно от них зависит немалый процент качественного воспроизведения музыки.

Экранированные провода акустические

Ниже приводится важная информация об акустическом кабеле:

• Не вдаваясь слишком в дебри физико-технических подробностей, отметим одну явную закономерность. Она касается искажений звука, которых бывает тем меньше, чем лучше по качеству акустический кабель;
• Сопротивление считается решающим значением, параметром любого кабеля, определяющим его качество. Так, чем меньше это самое сопротивление, тем лучше для передаваемого сигнала.

Примечание. В свою очередь, на сопротивление влияет непосредственно материал, из которого изготовлен кабель. Помимо этого, не менее важное значение имеет диаметр и длина проводки.

• Если исходить из мнения, что акустический кабель представляет собой две изолированные между собой металлические жилы, то на сегодня самой популярной считается проводка медная, которая состоит из 20 жил;
• Что касается диаметра провода или его сечения, то стандартный размер 2-4 кв. мм считается популярным. К примеру, скорость передачи сигнала в таком кабеле, при условии, что длина соответствующая, равна приблизительно скорости света.

Провода для акустики

Примечание. Идеальный вариант сопротивления проводки, равный нулю, когда длина кабеля составляет 3 метра, а сечение равно – 2,5 кв. мм.

• Экранированными называют все межблочные кабели(см.Экранированный кабель акустический: как выбрать). В данном случае экран является своеобразной защитой проводника от ЭМ помех.
  Защиту правильнее называть в конкретном случае внешним экраном, который может быть изготовлен разных материалов: металла, пластика и т.д. Разной бывает и тип защиты: оплетка, фольга и т.п.

Примечание. Считается, что такой экранированный кабель, подразумевающий обязательное подключение к земле (для защиты от помех), не является идеальным.

Акустический экранированный провод

• По этой самой причине был придуман балансный кабель. Так, в небалансном кабеле присутствует один внутренний стержень, отвечающий за основной сигнал. Что касается внешнего экрана, то он удваивается из-за возвращаемого сигнала пути;
• Вот балансный кабель подразумевает наличие уже 2-х проводников, называемых горячим и холодным. Оба выхода несут один и тот же сигнал, но разница определяется их сходностью. Эффективность такой проводки определяется как раз сбалансированностью обеих проводников;
• Помимо балансного и небалансного кабеля, известен еще один тип провода, именуемый как Стар Квад. Он специально разработан для улучшения устойчивости к помехам. Данный провод функционирует при наличии 2-х пар внутренних кабелей, которые параллельно соединены (конечно же, они изолированы).

Экранированные кабели или ЭК по праву считаются лучшими и универсальными, так как одинаково подойдут как для бытовых, так и для профессиональных нужд.

Примечание. Среди других типов межблочного кабеля можно выделить проводящий провод, в котором защита выполнена в виде пластикового экрана. В таком кабеле проволока из меди проходит вдоль всего экрана. Идеальный вариант на короткие расстояния, то есть в кар-аудио. Напротив, когда он длинный, теряется его эффективность.

Есть еще микрофонный тип кабеля. Он очень чувствительный и защищен тканым экраном. Разработан такой тип кабеля специально для работы с микрофоном. Обеспечивает малый шум при использовании.
Наконец, фольгированные кабели – жесткие и не любящие резких поворотов и сгибов. Но такая проводка обеспечиваете превосходные свойства.

Таблица свойств ЭК

Тип ЭК	Состав защиты	Замечания
Фольгированный	Медь/алюминий	Фольга полностью защищает проводники, а также обеспечивает полное их покрытие. Недостаток: восприимчивость к механическим повреждениям, сгибам и поворотам.
Оплетка сетчатая	Медь, другие металлы	Самая надежная форма экранирования, но довольно сложная в производстве. Проводники покрываются не на 100 процентов, как у фольгированной защиты, а на 60-85 процентов (редко 95%). Стоят значительно дороже.
Оплетка спираль	Медь, другой металл	Обеспечивает более высокие показатели в плане гибкости, по сравнению с другими типами ЭК. В остальных параметрах преимуществ нет. Покрывает до 80% площади проводников.
Двойной экран	Медь, алюминий, другие металлы	Является комбинированным вариантом оплетки и фольги

Особенности ЭК

При построении схемы АС с помощью ЭК, знание особенностей этого кабеля имеет очень важное значение. Отметим интересный факт.
Слово «экранированный» позаимствовано из английского языка, где оно означает не только «экран», но и «защиту». Если быт точными, то в западной терминологии принято различать Screened провод и Shielded провод, который и является комбинированным типом ЭК (фольга/оплетка).

Примечание. Помимо этого, если экран выложен поверх провода одним слоем, то обозначается он буквой F. Если поверх проводника идет два слоя – S.

Конструктивное различие экранов

Помимо основных отличий, экраны также отличаются конструктивно:

• Пленка из фольги укладывается металлической стороной внутрь и продольно. Подразумевается прокладка дренажного проводника;
• Слой металла повернут наружу (используется при двух слоях защиты);
• Фольга укладывается внахлест и имеет продольный шов.

Примечание. Дренажная проволока, которая предусматривается в конструкции ЭК, очень важна. Она позволяет достичь большей надежности экрана (обеспечивается дополнительная защита при случайном прорыве фольги).

Как экранировать кабель

Как экранировать акустический провод

В некоторых случаях приходится кабель экранировать своими руками. Таким образом, обеспечивается снижение восприимчивости проложенного кабеля к различным помехам.
Одним словом, если кабель уже есть, но он без экрана, делаем следующее:

• Отключаем питание оборудования, с которым данный провод связан;
• Отсоединяем кабель;
• Берем обычную изоленту и начинаем обматывать проводники кабеля без просветов;

Провода для автоакустики

• Берем теперь обычную фольгу (для хранения пищевых продуктов) и обматываем проводку теперь ею, оставляя необмотанными участки размером полтора сантиметра от разъемов;
• Радом с разъемами поверх фольги наматываем по 20 витков луженого медного провода;
• Обматываем все еще раз изолентой, не оставив вообще никаких просветов.

Провод акустический экранированный

Вот и все.
В случае установки акустической системы своими руками, кабель экранированный окажет только пользу. Чтобы получить больше информации касательно ЭК, рекомендуется посмотреть видео или фото – материалы хорошего качества.
В процессе работы с кабелем желательно ознакомиться с инструкцией общего типа. Цена ЭК может быть разной, ведь все зависит от типа кабеля.

Экранирование в электрических сетях

Для защиты электротехнического оборудования от помех и прочих электромагнитных влияний достаточно эффективной мерой является экранирование. Согласно ГОСТ 30372-95, экранированием называется способ ослабления электромагнитной помехи с помощью экрана, имеющего высокую электрическую и (или) магнитную проводимость.

Физика экранирования

В электроэнергетике используются частоты 50 или 60 Гц. Гармоники от них можно принимать во внимание в диапазоне примерно до 1,5 кГц, если речь идет о воздействии на силовое оборудование (о средствах связи будет сказано отдельно). Спектр молнии очень широкий, помехи для радиосвязи наблюдаются вплоть до частоты 30 МГц. Тем не менее, пик спектра удара молнии находится в районе 500 Гц.

На низких частотах пригодна модель, предложенная еще Фарадеем. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию в толще экрана. В результате на поверхности внутри экрана находятся электрические заряды, противоположные по знаку зарядам на внешней поверхности. В итоге поле от этих зарядов компенсирует внешнее электрическое поле.

Экранирование от магнитного поля низкой частоты обусловлено тем, что, при коэффициенте магнитной проницаемости материала экрана много большим 1 и достаточной толщине конструкции силовые линии магнитного поля проходят по экрану, не попадая в пространство, заключенное внутри него.

Совсем не обязательно, чтобы экран был выполнен из сплошного листа без отверстий. В экране могут быть отверстия. Мало того, он может представлять собой клетку из электропроводящего материала. Такой вариант экрана называется «клетка Фарадея». Но при этом должно соблюдаться условие: линейные размеры отверстий или шаг между прутьями сетки по линейным размерам меньше (в идеале — много меньше) длины волны излучения, от которого производится экранирование. Также важен хороший электрический контакт (в идеале — сварка) между прутьями клетки.

Согласно ГОСТ Р 51317.1.2-2007 (МЭК 61000-1-2:2001) «Совместимость технических средств электромагнитная. Методология обеспечения функциональной безопасности технических средств в отношении электромагнитных помех» под низкими частотами применительно к экранированию подразумеваются частоты ниже 9 кГц.

На частотах выше 9 кГц при рассмотрении явления экранирования используется иная модель. Если предельно упростить процессы для облегчения понимания, то экран на высоких частотах работает следующим образом. Под действием внешнего излучения в экране возникают вихревые токи. Эти токи создают электромагнитное поле, компенсирующее внешнее воздействие.

Экранированные кабели

Некоторые типы силовых кабелей имеют экран. Чаще всего это экран представляет собой металлическую ленту, которой обмотана изоляция токопроводящих жил. Также встречаются варианты экрана из толстой проволоки и комбинация толстой проволоки и металлической ленты. Известны конструкции кабелей с экранами из токопроводящей бумаги и токопроводящей резины. Очень редко можно встретить силовые кабели с экраном, представляющим собой оплетку из тонкой проволоки, хотя для сигнальных кабелей такая конструкция весьма распространена.

Сечение экранированного силового кабеля для прокладки под землей в траншее

Экранирование кабелей применяется в следующих основных случаях:

• Кабели на напряжение свыше 2 кВ, проложенные в земле или в воде, а также проходящие в непосредственной близости от металлических конструкций. Наличие экрана предотвращает возникновение коронных разрядов между токопроводящими жилами и почвой (водой, металлическими конструкциями). Такие разряды приводят к разрушению изоляции кабеля.
• Рядом с силовым кабелем проходят сигнальные кабели, чувствительные к наводкам. Это требование закреплено в ПУЭ-7, п. 3.4.11
• Кабели, соединяющие частотно-регулируемый привод с мотором. Это связано с тем, что энергия по такому кабелю передается на частотах порядка десятков кГц.

Силовые кабели, прокладываемые в земле и в воде, также часто имеют металлическую броню. Эта броня предназначена для механической защиты кабеля, тем не менее, она обладает экранирующими свойствами. Согласно ПУЭ-7, п. 3.4.11, наличие брони или металлической оболочки обязательно для кабеля, соединяющего вторичную обмотку трансформатора на напряжение 110 кВ и выше, со щитом.

Экранированные токопроводы

На объектах генерации и высоковольтных подстанциях нашли свое применение комплектные пофазно-экранированные токопроводы. В них токопровод каждой фазы заключен в замкнутый непрерывный экран. При этом экран может быть герметичным, при больших напряжениях в него закачивают элегаз. Экраны подключают в одной точке к контуру заземления объекта.

Главные функции, которые выполняют пофазно-экранированные токоотводы — уменьшение взаимодействия между проводниками при внешних коротких замыканиях, а также устранение нагрева индуцированными токами расположенных поблизости конструкций из металла и железобетона. Другие важные функции экрана — защита токопровода от пыли и влаги, повышение безопасности эксплуатации и обслуживания.

Требования СО 153-34.21.122-2003

Вопросы экранирования с целью защиты от вторичного воздействия молнии рассмотрены в СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Этот документ рекомендует использовать, при наличии такой возможности, в качестве экрана металлическую арматуру здания.

Арматура железобетонного здания обладает свойством экранирования

При электрическом соединении элементов арматуры друг с другом объекта получается «клетка Фарадея». Она защищает от электромагнитных воздействий удара молнии оборудование внутри здания. Арматура, согласно инструкции, должна быть соединена с системой молниезащиты здания.

В том случае, когда внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон. При прокладке кабелей между зданиями, если экран кабеля выдерживает ток молнии, дополнительное внешнее экранирование не требуется. Иначе для защиты кабеля рекомендуется размещать его в металлической трубе или экранированном коробе. Внешний экран или собственный экран кабеля на обоих концах соединяют электрически с общими заземляющими шинами зданий.

Экранирование для защиты оборудования и персонала

На понизительных станциях и открытых распределительных устройствах, находящихся под напряжением 300 кВ и выше, уровень электромагнитного излучения от оборудования опасен для обслуживающего персонала. В связи с этим применяются защитные меры в виде металлических сеток, магнитных экранов из материалов с высокой магнитной проницаемостью и т. п. Соответствующие рекомендации приведены в п. 4.2 ПУЭ-7.

В современной электроэнергетике широко применяются разнообразные устройства связи. В частности, цифровизация энергетики без них невозможна.

Электроэнергетическое оборудование и линии электропередач является источником широкополосных помех. Для нормальной работы систем связи, установленных на подстанциях, необходимо обеспечить надежное экранирование слаботочного оборудования. С этой целью аппаратуру связи устанавливают в металлические шкафы, подключенные к общему контуру заземления объекта. Поскольку на работу средств связи могут оказывать влияние даже помехи с длиной волны порядка нескольких сантиметров, конструкция шкафа не должна иметь в себе крупных отверстий. При необходимости контролировать работу оборудования связи через смотровое окно, применяется экранирование окна токопроводящей сеткой, либо установка в окно токопроводящего стекла. Указанные элементы должны иметь электрическое соединение со шкафом.

Экранирование средств связи в электроэнергетике регламентируется семейством стандартов ГОСТ МЭК 6100, а также стандартами организаций. Данное экранирование должно защищать аппаратуру связи от составляющих спектра выше 9 кГц, т. е. относится к категории высокочастотного экранирования. Для высоких частот металлический экран может быть тонким, но важна его высокая проводимость.

О компонентах. Провода

В первой части статьи — «О компонентах используемых в УНЧ» речь шла о конденсаторах и резисторах, в этой части мы поговорим о проводах.

После того как все платы готовы, проверены и вымыты, их необходимо установить в корпус и соединить между собой, а для этого требуются провода и «соединители».

Наилучшим соединением является пайка, но это далеко не всегда удобно, да пайка бывает разная.
Если используется соединение пайкой, то для пайки необходим припой. В радио-электронной аппаратуре ( РЭА ) используются свинцово-оловянные припои трех основных марок:
ПОС-40 — содержит 40 % олова и 60 % свинца, используется. Да лучше бы не использовался.
ПОС-60 — самый популярный припой, используется для монтажа элементов РЭА, содержит 60 % олова и 40 % свинца. Имеет хорошую растекаемость, находясь в жидком состоянии, со временем может приобрести оксидную пленку и стать матовым;
ПОС-90 — припой состоящий из 90 % олова и почти 10 % свинца (остальное на технологические примеси). Довольно часто называется пищевым, поскольку содержание свинца минимально и может использоваться для пайки бытовых предметов, контактирующих с пищей. Качество пайки довольно высокое, но необходимо несколько большая температура паяльника. Медное жало паяльника выгорает гораздо быстрее, чем при использовании ПОС-60. Поверхность ПОС-90 практически не окисляется от влаги.

Есть еще один вид припоя, именуемый безсвинцовым или экологически чистым. Химический состав искать даже не захотелось — этой светлосерой субстанцией запаяно большинство электронных приборов низкой ценовой категории, имеет более высокую температуру плавления, по сравнению с ПОСами, находясь в жидком состоянии имеет низкую смачиваемость, что затрудняет облуживание выводов электронных компонентов и снижает качество пайки. Механические свойства на уровне ПОС-40.

При пайке практически всегда используются флюсы — вещества создающие на поверхности спаиваемых деталей тонкую пленку, предохранающую от окисления, которое при высоких температурах происходит гораздо быстрее. Химических составов флюсов довольно много, большинство основано на обычной сосновой канифоли, которая может использоваться при пайке и сама по себе.
Для улучшения качества пайки рекомендуется зачищенные жилы многожильных проводов свить как можно плотней между собой — таким образом создается максимально возможное количество точек соприкосновения, существенно уменьшающих сопротивление контактов.

Использовать разъемы в силовой части усилителя крайне не желательно, даже если они самозажимные или винтовые. Подобное соединение автоматически удваивает количество соединений:
1. Разъем припаивается к плате;
2. Провод прикручивается к разъему

Если же используются раъемы имеющие «папу-маму», то количество соединений утраивается:
1. Разъем «папа» припаивается к плате;
2. Точка контакта ответных частей «папа-мама»;
3. Разъем «мама» припаивается к проводам

Конечно же разъемы существенно упрощают доступ с модулям устройства, но они же и снижают надежность, поэтому разъемы лучше использовать только на слаботочных цепях и сократить их количество до минимально возможного.
Разумеется, что можно возразить — мол достаточно много устройств собирается на разъемах и ни чего страшного не происходит.
Ну для начала следует осознать, что при сборке в заводских условиях далеко не последнее место занимает технологичность — удобство сборки для повышения количества выпускаемой продукции и уж потом рассматривается надежность используемых соединителей.

С другой стороны ни чего страшного не происходит:

В усилителях провода можно разделить на две основные группы — сигнальные и питания, причем под питание можно определить и провода, по которым производится управление, например реле селектора входов. Сигнальные провода это провода по которым собственно и проходит звуковой сигнал от входа до выхода.

В низковольтной сигнальной части усилителя лучше использовать экранированные провода, причем лучше в изоляции, поскольку эранированный провод без изоляции может соприкаснуться с корпусом, радиатором и т.д., что неизбежно повлечет создание «земляной петли» — эффекта возникающего за счет соединения общего провода в разных точках и дающего возможность образования рамочной антенны, собирающей многие наводки и импульсные помехи.

Однако экранированные провода тоже бывают разными и самые доступные это так называемый «НЧ провод для видео», продается либо сдвоенным, либо счетверенным.

Перед покупкой лучше произвести небольшое анатомическое вскрытие и убедится, что провод является проводом, а не жалкой породией на него, да еще и сделанной из какого сталистого сплава, который ОЧЕНЬ тяжело паяется:

Провод должен иметь однородную изоляцию центральной жилы и довольно плотную, эластичную и не крошащуюся оплетку:

Причем чем плотнее оплетка тем лучше, в идеале жилы оплетки должны быть сплетены в сетчатую трубку, но в последнее время такой провод попадается довольно редко:

Ну совсем хорош провод «микрофонный», сильно напоминающий кооксиальный кабель, с однородной, довольно толстой изоляцией центральной жилы, существенно снижающей емкость кабеля и плотной оплеткой. Довольно часто попадаются «микрофонные» провода эконом-класса, в которых жидкая оплетка, но экранировка сохраняется за счет использования фольги.

В качестве проводов питания и управления лучше использовать медный многожильный провод из расчета 4-5 А на мм кв. Теоритически можно использовать и большую напряженость — провод будет успевать остывать, но только сильно заниженное сечение будет способствовать бОльшему падению напряжения, следовательно напряжение питания будет сильно зависеть от протекающего тока.

Для предварительных каскадов это, теоритически, не так критично — они потребляют не большие токи и компенсировать падение можно увеличением емкости конденсаторов фильтра питания, установленных непосредственно на плате модуля. Однако имеет ли смысл бороться с проблемой, если есть возможность обойти ее?

Для оконечных каскадов провалы питания более болезненны — мало того, что при пике музыкального сигнала происходит разрядка конденсаторов фильтра питания, , которых обычно минимальная достаточность, так еще и тонкие провода создают дополнительный провал напряжения. Отсюда и возникает более раний клиппинг, который уже будет слышно.
Кроме питания к силовым проводам можно отнести провода выходящие непосредственно с выхода усилителя мощности, идущие на клеммы подключения, а дальше уже непосредственно на АС.

Вот тут уже возникает точка споров и недоразумений, поскольку практически все рекомендуют использовать для этих целей акустический провод (безкислородную медь), но вот причины называются порой самые абстрактные.

Тут следует остановиться подробней на самых популярных:

Для чего применяют экранирование провода

Физика экранирования

В электроэнергетике используются частоты 50 или 60 Гц. Гармоники от них можно принимать во внимание в диапазоне примерно до 1,5 кГц, если речь идет о воздействии на силовое оборудование (о средствах связи будет сказано отдельно). Спектр молнии очень широкий, помехи для радиосвязи наблюдаются вплоть до частоты 30 МГц. Тем не менее, пик спектра удара молнии находится в районе 500 Гц.

На низких частотах пригодна модель, предложенная еще Фарадеем. Внешнее электрическое поле вызывает поляризацию в толще экрана. В результате на поверхности внутри экрана находятся электрические заряды, противоположные по знаку зарядам на внешней поверхности. В итоге поле от этих зарядов компенсирует внешнее электрическое поле.

Экранирование от магнитного поля низкой частоты обусловлено тем, что, при коэффициенте магнитной проницаемости материала экрана много большим 1 и достаточной толщине конструкции силовые линии магнитного поля проходят по экрану, не попадая в пространство, заключенное внутри него.

Совсем не обязательно, чтобы экран был выполнен из сплошного листа без отверстий. В экране могут быть отверстия. Мало того, он может представлять собой клетку из электропроводящего материала. Такой вариант экрана называется «клетка Фарадея». Но при этом должно соблюдаться условие: линейные размеры отверстий или шаг между прутьями сетки по линейным размерам меньше (в идеале — много меньше) длины волны излучения, от которого производится экранирование. Также важен хороший электрический контакт (в идеале — сварка) между прутьями клетки.

Согласно ГОСТ Р 51317.1.2-2007 (МЭК 61000-1-2:2001) «Совместимость технических средств электромагнитная. Методология обеспечения функциональной безопасности технических средств в отношении электромагнитных помех» под низкими частотами применительно к экранированию подразумеваются частоты ниже 9 кГц.

На частотах выше 9 кГц при рассмотрении явления экранирования используется иная модель. Если предельно упростить процессы для облегчения понимания, то экран на высоких частотах работает следующим образом. Под действием внешнего излучения в экране возникают вихревые токи. Эти токи создают электромагнитное поле, компенсирующее внешнее воздействие.

Экранированные кабели

Некоторые типы силовых кабелей имеют экран. Чаще всего это экран представляет собой металлическую ленту, которой обмотана изоляция токопроводящих жил. Также встречаются варианты экрана из толстой проволоки и комбинация толстой проволоки и металлической ленты. Известны конструкции кабелей с экранами из токопроводящей бумаги и токопроводящей резины. Очень редко можно встретить силовые кабели с экраном, представляющим собой оплетку из тонкой проволоки, хотя для сигнальных кабелей такая конструкция весьма распространена.

Схема экранированного кабеля

Свойства экранированного кабеля напрямую зависят от его целевого назначения, поэтому конструкция кабелей разного типа отличаются друг от друга. Для силовых кабелей с номинальным напряжением до 3 кВ экран на скрученные токопроводящие жилы обычно накладывается общий экран из фольгированного материала или оплетки из медной проволоки, а у кабелей для передачи данных, помимо общего экрана, защищенными от воздействия электромагнитных полей могут быть индивидуальные пары. Маркировка экранированных кабелей отличается от других типов кабеля наличием в буквенной аббревиатуре литеры «Э». Однако для силовых кабелей на напряжение выше 6 кВ наличие экрана в конструкции является обязательным, поэтому буква «Э» в обозначение экранированного кабеля может не вноситься.

Сечение экранированного силового кабеля для прокладки под землей в траншее

Экранирование кабелей применяется в следующих основных случаях:

• Кабели на напряжение свыше 2 кВ, проложенные в земле или в воде, а также проходящие в непосредственной близости от металлических конструкций. Наличие экрана предотвращает возникновение коронных разрядов между токопроводящими жилами и почвой (водой, металлическими конструкциями). Такие разряды приводят к разрушению изоляции кабеля.
• Рядом с силовым кабелем проходят сигнальные кабели, чувствительные к наводкам. Это требование закреплено в ПУЭ-7, п. 3.4.11
• Кабели, соединяющие частотно-регулируемый привод с мотором. Это связано с тем, что энергия по такому кабелю передается на частотах порядка десятков кГц.

Силовые кабели, прокладываемые в земле и в воде, также часто имеют металлическую броню. Эта броня предназначена для механической защиты кабеля, тем не менее, она обладает экранирующими свойствами. Согласно ПУЭ-7, п. 3.4.11, наличие брони или металлической оболочки обязательно для кабеля, соединяющего вторичную обмотку трансформатора на напряжение 110 кВ и выше, со щитом.

Прокладка экранированных кабелей

Для прокладки силовых кабелей, а также кабелей систем контроля, управления и сигнализации по территории объектов и в производственных помещениях используются металлические короба, кабельные эстакады, конструктивные элементы зданий, кабельные этажи, каналы и туннели, а также двойные полы. Экранированный кабель для прокладки в земле используется в том случае, когда возникает производственная или конструктивная необходимость. Прокладка должна осуществляться с соблюдением всех необходимых правил защиты кабеля в траншее и в месте выхода на поверхность земли.

Экранированные токопроводы

На объектах генерации и высоковольтных подстанциях нашли свое применение комплектные пофазно-экранированные токопроводы. В них токопровод каждой фазы заключен в замкнутый непрерывный экран. При этом экран может быть герметичным, при больших напряжениях в него закачивают элегаз. Экраны подключают в одной точке к контуру заземления объекта.

Главные функции, которые выполняют пофазно-экранированные токоотводы — уменьшение взаимодействия между проводниками при внешних коротких замыканиях, а также устранение нагрева индуцированными токами расположенных поблизости конструкций из металла и железобетона. Другие важные функции экрана — защита токопровода от пыли и влаги, повышение безопасности эксплуатации и обслуживания.

Типы экранированных кабелей

По своему назначению, экранированный кабель с медными или алюминиевыми жилами может быть: • силовой, рассчитанный на переменное напряжение до 220 кВ частотой до 50 Гц. В зависимости от величины напряжения, экран может накладываться непосредственно на токопроводящие жилы или после их изоляции. • контрольный, используемый для передачи сигналов от различных датчиков к измерительным приборам. В этом случае применение экранированного кабеля требуется для защиты передаваемых сигналов от воздействия внешних электромагнитных помех. • комбинированный, состоящий из силового и управляющего кабеля, заключенных в одну оболочку. Экранированный кабель такого типа выпускается обычно в резиновой изоляции и используется для управления и подключения к силовым сетям различных передвижных механизмов. Экран служит для защиты управляющих сигналов от помех, создаваемых питающими токопроводящими жилами, передающими переменное напряжение до 10 кВ. • сигнально-блокировочный, предназначенный для прокладки в условиях, требующих повышенной защиты о воздействия внешних электромагнитных излучений. Широко используется в охранной и противопожарной сигнализации. • передачи информации, применяемый в цифровой телефонной связи и компьютерных коммуникациях. Как и все другие виды кабельной продукции, кабель экранированный для структурированных систем связи, выпускается для внешней и внутренней прокладки. является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку экранированного кабеля по выгодным ценам.

Требования СО 153-34.21.122-2003

Вопросы экранирования с целью защиты от вторичного воздействия молнии рассмотрены в СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Этот документ рекомендует использовать, при наличии такой возможности, в качестве экрана металлическую арматуру здания.

Арматура железобетонного здания обладает свойством экранирования

При электрическом соединении элементов арматуры друг с другом объекта получается «клетка Фарадея». Она защищает от электромагнитных воздействий удара молнии оборудование внутри здания. Арматура, согласно инструкции, должна быть соединена с системой молниезащиты здания.

В том случае, когда внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон. При прокладке кабелей между зданиями, если экран кабеля выдерживает ток молнии, дополнительное внешнее экранирование не требуется. Иначе для защиты кабеля рекомендуется размещать его в металлической трубе или экранированном коробе. Внешний экран или собственный экран кабеля на обоих концах соединяют электрически с общими заземляющими шинами зданий.

Монтаж экранированного кабеля

На уровень электромагнитных помех, возникающих в различных измерительных устройствах, а значит и на точность измерений или работоспособность автоматизированных систем управления, контроля и сигнализации во многом влияют условия совместной прокладки силовых и измерительных цепей. Влияние магнитных полей, возбуждаемых работающими приборами или кабелями, можно уменьшить, если для прокладки силовых кабельных линий или внутриприборного и межблочного монтажа использовать экранированный кабель.

Экранирование для защиты оборудования и персонала

На понизительных станциях и открытых распределительных устройствах, находящихся под напряжением 300 кВ и выше, уровень электромагнитного излучения от оборудования опасен для обслуживающего персонала. В связи с этим применяются защитные меры в виде металлических сеток, магнитных экранов из материалов с высокой магнитной проницаемостью и т. п. Соответствующие рекомендации приведены в п. 4.2 ПУЭ-7.

В современной электроэнергетике широко применяются разнообразные устройства связи. В частности, цифровизация энергетики без них невозможна.

Электроэнергетическое оборудование и линии электропередач является источником широкополосных помех. Для нормальной работы систем связи, установленных на подстанциях, необходимо обеспечить надежное экранирование слаботочного оборудования. С этой целью аппаратуру связи устанавливают в металлические шкафы, подключенные к общему контуру заземления объекта. Поскольку на работу средств связи могут оказывать влияние даже помехи с длиной волны порядка нескольких сантиметров, конструкция шкафа не должна иметь в себе крупных отверстий. При необходимости контролировать работу оборудования связи через смотровое окно, применяется экранирование окна токопроводящей сеткой, либо установка в окно токопроводящего стекла. Указанные элементы должны иметь электрическое соединение со шкафом.

Экранирование средств связи в электроэнергетике регламентируется семейством стандартов ГОСТ МЭК 6100, а также стандартами организаций. Данное экранирование должно защищать аппаратуру связи от составляющих спектра выше 9 кГц, т. е. относится к категории высокочастотного экранирования. Для высоких частот металлический экран может быть тонким, но важна его высокая проводимость.

Как заземлить экранированный кабель

Практическим предназначением экрана в кабеле является устранение влияния на него внешних и внутренних электромагнитных помех и передачи их на землю. Для эффективной эксплуатации измерительных, управляющих, контрольных или силовых цепей должно быть обеспеченно низкоомное заземление экранированного кабеля. Максимальная степень устранения возникающих наведенных электромагнитных излучений достигается за счет правильного подбора сопротивления заземляющего проводника, надежности соединения точки заземления с оборудованием и правильное подключение экранированного кабеля. Заземление контрольных, силовых и управляющих экранированных кабелей должно производиться только в одном месте, чтобы исключить появление паразитных шумов в системе заземления и возникновение разности потенциалов между двумя точками подключения.

Выводы

Как мы видим, экранирование применительно к электроэнергетике, представляет собой многообразное явление. Применение его требует высокой квалификации проектировщиков. Например, неправильно спроектированное заземление экрана может привести не к повышению, а, наоборот, к снижению устойчивости энергосистемы к ударам молнии. Вот почему вопросы использования экранов в проекте лучше поручить опытным профессионалам, например, специалистам технического центра ZANDZ.com.

Смотрите также: Новостная SMS-рассылка ZANDZ

5. Справочник по основным параметрам и типам огран…