Skjermet kabel - EMC

Industrielle nettverk må sikre at alle prosesser fungerer jevnt og feilfritt. Det som i beste fall bare er irriterende forstyrrelser på radioen, kan under visse omstendigheter ha mye mer dramatiske konsekvenser i form av en systemfeil i forbindelse med medisinsk teknologi, dersom signaler forstyrrer sendingen i en kabel.

Dette er grunnen til at det er nødvendig å øke sikkerheten mot elektromagnetisk støy i industrielle miljøer - den såkalte elektromagnetiske kompatibiliteten (EMC).

I dag er det vanskelig å finne industrier eller produkter uten moderne kabelteknologi. Overalt snakkes det om Industry 4.0, Big Data og automatisering av prosesser. Deler av disse prosessene blir håndtert eller kontrollert av frekvensomformere, transformatorer, elektriske brytere og kommunikasjonsenheter. Siden alt elektronisk utstyr sender ut støy gjennom magnetfelt og stråling, kan det oppstå elektromagnetiske forstyrrelser og støy som påvirker signalene. Dette kan igjen føre til ustabil overføring eller alvorlige systemfeil.

Det krever derfor presisjon i valg av riktige kabler og komponenter for at nettverket og maskiner skal fungere problemfritt. Bruker du skjermede kabler med EMC-beskyttelse, vil du sikre at dette fungerer optimalt.

Elektromagnetisk støy kommer alltid fra utstyr som krever mye strøm, for eksempel en frekvensstyrt motor eller en kabel.

Støykilden påvirker utstyret rundt, den såkalte interferensmottakeren. Mottakeren kan for eksempel være en sensor eller en datakabel.

Koblingsmekanismen mellom dem forårsaker forstyrrelsene. Det er delt inn i fire forskjellige tilkoblingstyper:

• Ledende kobling (Conductive coupling)
  Kilden til støy og interferensreseptoren er koblet sammen, for eksempel med en felles jordleder. Forstyrrelser via felles jordleder forårsaker elektromagnetiske forstyrrelser.
• Kapasitiv kobling (Capacitive coupling)
  Kilde og mottaker er nær hverandre, men ikke sammenkoblet. Under kapasitiv kobling forårsakes  den elektromagnetiske støyen (EMI) av det elektriske feltet.
• Induktiv kobling (Inductive coupling)
  For induktiv kobling er kilden og mottakeren nær hverandre, men ikke sammenkoblet. Her er støyen forårsaket av magnetfeltet.
• Strålende kobling (Radiative coupling)
  Strålingskobling skjer vanligvis når kilden og mottakeren er langt fra hverandre, og lederne fungerer som antenner som forårsaker forstyrrelser gjennom elektromagnetisk stråling.

I praksis er det vanligvis en blanding av disse fire koblingsmekanismene som skaper støy. For å eliminere problemet brukes skjermede kabler

Artikkel 3 i EMC -direktivet 2014/30/EU definerer elektromagnetisk kompatibilitet som:

"[...] utstyrets evne til å fungere tilfredsstillende i sitt elektromagnetiske miljø uten å forårsake elektromagnetisk interferens (EMI) som ville være uakseptabelt for annet utstyr i det miljøet."

I henhold til denne definisjonen har elektromagnetisk kompatibilitet to hovedaspekter:

1. Utstyret skal ikke forårsake elektromagnetisk interferens.
2. Utstyret skal ikke forstyrres elektromagnetisk av omgivelsene.

EMC-beskyttelse måles og spesifiseres ved hjelp av koblingsimpedans [mΩ / m] og / eller skjermingseffektivitet [dB]. Koblingsimpedansen til kablene er vanligvis spesifisert med en definert frekvens på 30 MHz. For høye frekvenser over 50 MHz brukes imidlertid skjermingseffektiviteten.

Koblingsimpedans og skjermingseffektivitet kan ikke beregnes. Dette betyr at verdiene bare kan bestemmes ved målinger. Den triaksiale skjermingsmålingen definert i standarden EN 50289-1-6 brukes til å bestemme verdiene.

I henhold til definisjonen i loven om elektromagnetisk kompatibilitet av utstyr, regnes kabler og kontakter som "komponenter uten direkte funksjon". Disse komponentene dekkes ikke av EMC -direktivet 2014/30/EU og mottar derfor ikke CE-merking av EMC-direktivet.

CE-merkene du likevel finner på LAPP produkter, refererer blant annet til bevis på CE -samsvar i henhold til lavspenningsdirektivet, RoHS og CPR CE.

Kabler og kontakter er sjelden nevnt i EMC-direktivet. For disse komponentene gjelder spesielle og først og fremst normative EMC-krav, for eksempel designstandarden DIN EN 50525-2-51: 2012.

Denne standarden krever bevis på samsvar med en minimumseffektivitet av kobberskjermen for skjermet kabelkonstruksjon. Denne dekningsgraden kartlegges via koblingsimpedansen nevnt ovenfor.

Normalt er de skjermede versjonene betegnet med identifikatoren H05VVC4V5-K. Følgende kabler er i produktporteføljen fra LAPP:

ÖLFLEX® 140 CY

ÖLFLEX® 150 CY

Du bør bruke skjermede kabler i alle støyutsatte områder der elektriske motorer, brytere og kabler brukes til kraftoverføring og forårsaker elektromagnetiske forstyrrelser, samt der elektronisk støy kan ha en negativ innvirkning på datakabler, sensorer og lignende utstyr.

I prinsippet er det fire forskjellige typer skjerming for strøm- og styrekabler. Tre av disse skjermingstypene er spesielt egnet for bruk med EMC -beskyttelse:

• Flettet kobberskjerm
  En vanlig metode for skjerming av kabler er flettet kobberskjerm mellom leder og kappe. Med en optisk dekning som er tilfredsstillende for applikasjonen danner fletten av fortinnet kobbertråd en effektiv barriere mot elektromagnetiske felt. Slike kabler kan identifiseres med forkortelsen "C" i produktbetegnelsen fra LAPP, for eksempel ÖLFLEX® Classic 110 CY eller ÖLFLEX® Servo 719 CY.
  
  Flettede kobberskjermer kan flettes på forskjellige måter, en av de avgjørende parameterne er flettingsvinkelen. I svært fleksible applikasjoner, for eksempel når kabelen skal installeres i et kabelkjede, legges kobbertråden i en brattere vinkel rundt lederne, slik at den danner en fullstendig 360-graders rotasjon over en kortere slaglengde rundt lederne. For robotkabler som må tåle millioner av vendinger, er fletting ikke ideelt fordi de kan låse seg ved vridning og risikerer å forringe flettingen over tid.
• Spunnet fortinnet kobbertråd
  For bevegelige kabler i robotikk der skjermen må tåle vridning, brukes ofte en vikling av fortinnet kobbertråd. Siden tvinnede kobberledere er arrangert parallelt, er det ingen problemer med vridning av kabelen. Imidlertid er beskyttelsen mot elektromagnetisk interferens ofte dårligere, fordi beskyttelsestrådene ikke overlapper hverandre. Slike kabler kan gjenkjennes med forkortelsen "D" i produktbetegnelsen fra LAPP, for eksempel ÖLFLEX® Robot 900 DP.
• Plastlaminert aluminiumsfolie
  Individuelle ledere eller alle ledere i kabelen kan omvikles med plastlaminert aluminiumsfolie. Folieskjermen beskytter kablene, spesielt ved høyere frekvenser. Kabler kan ofte ha flere typer skjold, for eksempel ÖLFLEX® Servo 2XSLCH-JB som er skjermet med plastlaminert aluminiumsfolie flettet fortinnet kobberskjerm.

I prinsippet brukes de samme skjermingstypene for datakabler som for strøm- og styrekabler, selv om forskjellige forkortelser ofte brukes i produktbetegnelsene for datakabler med EMC -beskyttelse:

Flettet kobberskjerm "S" (skjermet)

Folieskjerm "F" (foliert)

I tillegg er det to spesialfunksjoner for datakabler angående deres type skjerming for EMC -beskyttelse:

• Uskjermet
  Datatrafikk er spesielt følsomme for forstyrrelser, og derfor er datakabler stort sett alltid skjermet. For noen bruksområder finnes uskjermede datakabler, disse er merket med forkortelsen "U" (uskjermet), for eksempel Cat. 6 -nettverkskabelen ETHERLINE® LAN Cat.6 U / UTP 4x2xAWG24 LSZH, Cat. 5e Ethernet -kabelen ETHERLINE® LAN Cat. 5e SF / UTP 4x2xAWG24 eller våre UNITRONIC® BUS ASI -kabler for nettverkssystemer i felt.
• Tvunnet/Snodd parkabel
  En annen type datakabel er den såkalte snodde parkabelen. Her snos individuelle datapar sammen. Rotasjonen sikrer at felteffekter utjevnes. Disse kablene er identifisert med forkortelsen "TP" (tvunnet/snodde par).

For eksempel er ETHERLINE® Cat. 6a H 4x2xAWG22 / 1 SF / UTP -kabelen delt som følger: ScreenedFoiled/UnscreenedTwistedPair. Denne nettverkskabelen har skjerming (skjermet / foliert) bestående av en flettet kobberskjerm og en folieskjerm (aluminium-plastfolie). De enkelte parene har ingen individuell paravskjerming (uskjermet tvunnet par).

Visste du at skjerming ikke fungerer hvis den ikke er jordet? Den elektriske motstanden mellom skjerming og jording bør være så lav som mulig. Dette krever størst mulig kontaktflate. En flettet skjerm som vris sammen og bare festes på et punkt i kontakten eller kabinettet med noen få fine tråder, genererer i verste fall en høy impedans over kort avstand. Denne typen jording er derfor mindre egnet.

Ved overgang fra nippelen til kontakt eller kabinett, må skjermen ha kontakt over hele flaten. Først da kan nippelen eller kabinettet fungere som et Faradays bur og på en pålitelig måte forhindre eksterne forstyrrelsessignaler. Det er viktig at det er optimal skjerming i begge ender av kabelen og at de er koblet til jord.

Vår nippel SKINDICHT® SHVE-M, gir deg en 360-graders skjerming med lav motstand, inkludert strekkavlastning og dermed et høyt beskyttelsesnivå med god kontakt til jord. Med sine unike egenskaper er SKINDICHT® -nipler spesielt egnet i miljøer med sterke vibrasjoner.

For fleksible kabeldiametere er niplene til SKINTOP® velegnet. De kan monteres raskt og har et stort klemområde. Med SKINTOP® MS-SC-M skaper den fleksible EMC-kontaktfjæren av fortinnet kobber og berylliumlegering en meget ledende kontakt med lav impedans til kabelskjermen.

For maksimal monteringsfrihet er SKINTOP® BRUSH nippel godt egnet, da den består av tusenvis av spenstige børster plassert i en ring. Det store, variable klemområdet gjør montering, demontering og allokering raskere og enklere. I en operasjon er kabelen sentrert, festet, strekkavlastet og hermetisk forseglet. Eksterne forstyrrelser blir effektivt avledet via det høyledende børsteskjoldet med 360 graders dekning. Dette er spesielt viktig når du sender sensitive styre- og datasignaler. Uansett hvordan du vrir og bøyer kontakten og kabelen, forblir kontaktflaten mellom kabelskjermen og børsteinnsatsen i nippelen like god.

Hvis du installerer en kabel gjennom malte eller pulverlakkerte skap, gir SKINDICHT® SM-PE-M med sine skarpe kanter optimal kontakt ved å kutte gjennom kabinettets isolerende lag ved montering.

Det er også mulighet å bruke våre SKINTOP nipler i plast i kombinasjon med vår unike EMC kontramutter SKINTOP® BRUSH ADD-ON og få bedre EMC egenskaper enn det mange EMC nipler i metall kan tilby. I stedet for å la nippelen håndtere overgangen mellom skjerm og skap vil det være kontramutteren som skjermer på innsiden av skapet. Fordelene kan være bedre motstand mot kjemikalier og korrosjon, enklere installasjon når du visuelt ser at børsten har kontakt med skjermen, lavere vekt og bedre EMC -egenskaper. SKINTOP® BRUSH ADD-ON er verdens første patenterte EMC-kontramutter, og vi utvikler kontinuerlig flere produkter med BRUSH-teknologi, for eksempel SKINTOP® BRUSH ADD-ON 24 og slangenippelen SILVYN® MSK-M BRUSH.

Du har valgt riktig skjermet kabel og EMC -nippel og skal gå videre inn i kapsling eller et skap. En god start er å velge et skap eller kapsling som er laget av et ledende metall, men det er flere aspekter å vurdere:

• Hvordan ser overgangen mellom lokk / dør og nedre del ut?
• Hvilke type frekvenser trenger utstyret beskyttelse mot?

Maling og folie er normalt elektrisk isolerende og forhindrer at skapet blir et perfekt Faraday -bur. Siden de fleste skap har en ikke-ledende pakning mellom lokket og bunn-delen, som ofte både er montert og møter en malt overflate, får du ikke et perfekt Faradays bur uten to skjermingshalvdeler. I praksis betyr dette at høyfrekvente forstyrrelser kan finne veien inn og ut derfra, men at den totale skjermingen fortsatt er god nok. Hvis du har sensitivt utstyr eller befinner deg i et elektrisk støyende miljø, er det ofte mulig å tilpasse kabinettet med rene metalloverflater rundt pakningen under produksjonen og velge en ledende EMC-pakning.

Plast kapslinger kan tilby meget gode skjermegenskaper ved å gi innsiden en ledende overflate. Avhengig av volumene som er involvert, er det forskjellige teknikker for å gjøre dette. Generelt kan det sies at jo tidligere i designprosessen EMC -problemet blir løst, desto lavere blir kostnaden.

Hvert system er bare så godt som det svakeste punktet. Industrikontakter fra LAPP har fordelen at alle typer ovennevnte skjermtilkoblingskonsepter brukes. Svært ofte er EMC -nipler allerede integrert i kontakten. Det gir muligheten for å koble til en beskyttelsesslange, samtidig som det er forbindelse mellom kabelens skjerm og jordingskontakten.

Standardhuset på industrikontakter er som oftest pulverlakkert med en ikke-ledende tetning mellom kontaktene, som isolerer dem fra hverandre. EPIC® EMC-kontakter gir deg 360-graders skjerming og en vibrasjonssikker tilkobling. EMC-kontaktene kan gjenkjennes på deres metallisk ledende og (for det meste) forniklede overflate. Pakningene er utformet på en slik måte at de to husene, som presses eller skrus mot hverandre, har en metall-til-metall-kobling med lav motstand. Det samme prinsippet gjelder for nipler samt for tilkoblingen til chassiset.

Rektangulære industrikontakter har en integrert BRUSH-nippel. EPIC® ULTRA H-A 3 og EPIC® Ultra H-B 6-24 er derfor enkle å montere, er designet for skjermede kabler og har et stort klemområde.

Trenger du et plassbesparende design, for eksempel for bruk i servodrivere, aktuatorer og sensorer, anbefaler vi POWER- og SIGNAL-kontaktene fra LAPP. De er utstyrt med en spesielt tilpasset EMC -nippel for servo- og datakabler.

For vibrasjonssikre tilkoblinger til strømforsyningen er de runde industrikontaktene EPIC® POWER M17, EPIC® POWER LS1, EPIC® POWER LS1.5 og EPIC® POWER LS3 spesielt godt egnet.

For sensor-, feltbuss-, resolver- og encoder -kabler tilbyr LAPP for eksempel kontaktene EPIC® SIGNAL M17 og EPIC® SIGNAL M23.

Hvis utskifting av en uskjermet kabel i applikasjonen av forskjellige årsaker ikke er mulig, eller hvis kablene bare trenger å være elektromagnetisk skjermet i visse deler av applikasjonen, kan kablene suppleres med separat flettet kobberskjerm eller vikles med 3M Scotch 1183 skjermingstape. For disse systemene tilbyr vi vår SHIELD-KON®, en todelt jordingshylse for tilkobling av flettet kobberskjerm til for eksempel yttersiden av et kontrollskap eller til en jordingsforbindelse.

For optimal skjermingseffekt kan kablene utstyres med dobbel skjerming, eller legges i et kobber- eller stålrør. Fra et EMC -synspunkt er disse kabelskjoldene helt tette. For dette formålet finnes det beskyttende slange av metall med flettet kobberskjerm, egnet for spesielt utsatte miljøer med høye elektromagnetiske krav. Vi tilbyr også passende slangenipler med EMC -beskyttelse og integrert strekkavlastning for et komplett EMC -system.

Dårlig EMC skjerming skyldes ofte monteringsfeil. I industrien har det lenge vært vanlig praksis å kjøpe kabler, nipler og kontakter separat og koble dem til når de er installert i maskinen eller produksjonsanlegget. Fleksibiliteten oppveies imidlertid av flere ulemper: Kvaliteten på designet overlater ofte mye til installatøren, for eksempel at man skjærer for dypt og skader lederisolasjonen, eller at EMC-skjermen kun kobles til kontakthuset på bestemte steder og forårsaker dermed EMC -problemer.

Trenden går derfor mot ferdige konfeksjonerte kabler, som vi i LAPP tilbyr under navnet ÖLFLEX® CONNECT. Kabler og kontakter er da allerede tilkoblet ved levering, kabelkjeder leveres ferdig fyllt med kabler og slanger, og vi tar oss også av design og konstruksjonen. Våre kunder er dermed alltid garantert den høyeste kvaliteten fra en enkelt leverandør.

Bruk vår Cable Finder for å finne den riktige kabelen for din applikasjon, eller kontakt oss med din forespørsel!