EMC skærmet kabel mod EMC støj

EMC skærmet kabel mod EMC støj

Hvorfor er EMC vigtigt?

I dag er det svært at finde eller skabe et produkt eller et industrianlæg uden moderne kabelteknik. Overalt taler folk om Industri 4.0, Big Data og fuldautomatiserede processer.

Dele af disse processer håndteres eller styres af frekvensomformere, transformatorer, elekstriske afbrydere og kommunikationsenheder.

Sådanne koblingsprocesser medfører imidlertid altid en risiko for funktionsfejl. Det kræver præcision og valg af de rigtige komponenter, for at maskinen kan fungere problemfrit.

Målet er at sikre, at alle processer fungerer problemfrit og fejlfrit. Det, der i bedste fald kun er irriterende i form af interferens i radioen, kan under visse omstændigheder have meget mere dramatiske konsekvenser i form af en systemfejl i forbindelse med medicinsk teknologi.

Dette er grunden til, at der kræves øget sikkerhed mod elektromagnetisk interferens - eller EMC støj - i industrielle miljøer. Det kaldes også for den elektromagnetiske kompatibilitet (EMC).

Hvordan fungerer EMC?

En elektromagnetisk interferens kommer altid fra en kilde til interferens. Det kan være udstyr, der bærer en stor strøm, såsom en frekvensstyret motor eller et kabel.

Interferenskilden påvirker det omgivende udstyr, den såkaldte interferensmodtager. Modtageren kan f.eks. Være en sensor eller et datakabel.

Koblingsmekanismen mellem dem forårsager forstyrrelser. Den er opdelt i fire forskellige forbindelsestyper:

EMC - sådan fungerer elektromagnetisk interferens
  • Ledende kobling (Conductive coupling)
    Interferenskilden og interferensreceptoren er forbundet, for eksempel med en fælles jordleder. En interferensstrøm via den fælles jordleder forårsager elektromagnetisk interferens.
  • Kapacitiv kobling (Capacitive coupling)
    Kilden og modtageren er tæt på hinanden, men ikke fysisk forbundet. I tilfælde af kapacitiv omskiftning skyldes den elektromagnetiske interferens (EMI) det elektriske felt.
  • Induktiv kobling (Inductive coupling)
    Til induktiv kobling er kilden og receptoren tæt på hinanden, men ikke forbundet. Her er forstyrrelserne forårsaget af magnetfeltet.
  • Strålingskobling (Radiative coupling)
    Strålingskobling opstår normalt, når kilden og modtageren er langt fra hinanden, og lederne fungerer som antenner og forårsager interferens fra elektromagnetisk stråling.

I praksis er det normalt en blanding af disse fire koblingsmekanismer, der skal fjernes, for eksempel ved hjælp af skærmet kabel.

Hvad er EMC direktivet?

I artikel 3 i EMC direktivet 2014/30/EU defineres elektromagnetisk kompatibilitet som:

”[...] et udstyrs evne til at fungere tilfredsstillende i dets elektromagnetiske miljø uden at forårsage elektromagnetisk interferens (EMI), hvilket ville være uacceptabelt for andet udstyr til stede i dette miljø."

Ifølge denne definition har elektromagnetisk kompatibilitet to hovedaspekter:

  • Udstyret skal ikke forårsage elektromagnetiske forstyrrelser.
  • Udstyret bør ikke blive forstyrres elektromagnetisk af dets omgivelser.

Hvordan måles EMC beskyttelsen?

EMC-beskyttelse måles og specificeres ved hjælp af koblingsimpedansen [mΩ / m] og / eller afskærmningseffektivitet [dB]. Kablernes koblingsimpedans specificeres normalt med en defineret frekvens på 30 MHz. For høje frekvenser over 50 MHz anvendes dog afskærmningseffektiviteten.

Koblingsimpedans og afskærmningseffektivitet kan ikke beregnes. Dette betyder, at værdierne kun kan bestemmes ved målinger. Den triaksiale afskærmningsmåling defineret i standard EN 50289-1-6 bruges til at bestemme værdierne.

Hvad betyder EMC loven for kabler og stik?

I henhold til definitionen af ​​loven om udstyrets elektromagnetiske kompatibilitet tælles kabler og stik som "komponenter uden direkte funktion". Disse komponenter er ikke omfattet af EMC-direktivet 2014/30 / EU og modtager derfor ikke CE-mærkning vedrørende EMC-direktivet.

De CE-mærkninger, som du stadig finder på LAPPs produkter, refererer blandt andet til bevis for CE-overensstemmelse i overensstemmelse med lavspændingsdirektivet, RoHS og CPR CE.

Normative krav til EMC-beskyttelse af kabler og stik

Kabler og stik er derfor sjældent nævnt i EMC-direktivet. For disse komponenter gælder der derfor ofte specielle og primært normative EMC-krav, såsom designstandarden DIN EN 50525-2-51: 2012.

Denne standard kræver bevis for overensstemmelse med en minimal effektivitet af kobberskærmen til afskærmet kabelkonstruktion. Denne effektivitet kortlægges via ovennævnte koblingsimpedans.

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

Tips! I artikelsøgningen finder du også alle afskærmede kabelversioner med standardbetegnelsen "H05VVC4V5-K".

Hvornår skal der anvendes skærmet kabel?

Hvor elmotorer, afbrydere og kabler bruges til kraftoverføring, forårsager de elektromagnetisk interferens. EMI kan have en negativ indvirkning på datakabler, sensorer og lignende udstyr.

Omvendt skal du stole på strøm-, kontrol- og datakabler med elektromagnetisk beskyttelse gennem afskærmning i alle disse interferensudsatte områder.

Hvordan er EMC skærmede strøm- og styrekabler opbygget?

I princippet er der fire forskellige typer afskærmning til strøm- og kontrolkabler. Tre af disse afskærmningstyper er særligt velegnede til brug med EMC-beskyttelse:

  • Kobberflettet skærm
    En almindelig metode til afskærmning af kabler er kobberflettet afskærmning mellem leder og kappe. Med en dækning på ca. 80 procent danner flet af fortinnet kobbertråd en effektiv barriere mod elektromagnetiske felter. Sådanne kabler kan identificeres ved forkortelsen "C" i produktbetegnelsen fra LAPP, for eksempel ÖLFLEX® Classic 110 CY eller ÖLFLEX® Servo 719 CY.

    Kobberflettede skærme kan flettes på forskellige måder, en af ​​de afgørende parametre er fletningsvinklen. I meget fleksible applikationer, f.eks. Når kablet skal installeres i en energikæde, lægges kobbertråden i en stejlere vinkel omkring lederne, så den danner en fuld 360-graders rotation omkring lederne over en kortere afstand. For robotkabler, der skal modstå millioner af torsioner, er flet ikke ideelt, fordi de låses i vridningen og risikerer at gnide flettet fra hinanden.

  • Opvikling af fortinnet kobbertråd
    Til bevægelige kabler i robotteknologi, hvor skærmen skal modstå vridning, bruges ofte en vikling af fortinnet kobbertråd. Da kobberledere i et snoning er anbragt parallelt, er der ingen problemer med vridning af kablet. Imidlertid er beskyttelsen mod elektromagnetisk interferens ofte dårligere, da beskyttelsestrådene ikke overlapper hinanden. Sådanne kabler kan f.eks. genkendes ved forkortelsen "D" i produktbetegnelsen fra LAPP ÖLFLEX® Robot 900 DP.

  • Plastlamineret aluminiumsfolie
    Individuelle ledere eller alle ledere i kablet kan vikles med plastlamineret aluminiumsfolie. Foliebeskyttelsen beskytter kablerne, især ved højere frekvenser. Kabler kan ofte have flere typer afskærmninger, for eksempel ÖLFLEX® Servo 2XSLCH-JB med plastlamineret aluminiumsfolie og flet af fortinnet kobbertråd.

Hvordan er EMC skærmede datakabler konstrueret?

Netværkskabel med EMC skærm

Eksempel på netværkskabel med EMC skærm

I princippet anvendes de samme typer afskærmning til datakabler som til strøm- og styrekabler, selvom forskellige forkortelser ofte bruges i produktbetegnelserne for datakabler med EMC-beskyttelse:

Kobberflettet skærm            "S" (screened)
Folieskærm                                "F" (foiled)

 

Derudover er der to specielle funktioner ved datakabler med hensyn til deres type afskærmning til EMC-beskyttelse:

  • Uskærmet
    Datatransmissioner er særligt følsomme over for interferens, hvorfor datakabler generelt altid er afskærmet. For nogle signaltransmissionsapplikationer er der imidlertid uskærmede datakabler, der er specielt mærket "U" (unscreened), som f.eks. Cat 6-netværkskablet ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH, Cat 5e Ethernet kablet ETHERLINE® LAN Cat 5e SF/UTP 4x2xAWG24 eller vores UNITRONIC® BUS ASI-kabler til netværkssystemer i fielden.

  • Parsnoede kabler
    En anden type datakabel er det såkaldte parsnoede kabel. Her er individuelle datapar snoet sammen. Rotationen sikrer, at fieldeffekter udlignes. Disse kabler kan genkendes ved forkortelsen "TP" (twisted pair).

Et eksempel er ETHERLINE® Cat 6a H 4x2xAWG22/1 SF/UTP-kablet opdelt som følger: ScreenedFoiled / UnscreenedTwistedPair. Dette netværkskabel har en samlet afskærmning (afskærmet / folieret) bestående af en kobberflet og en foliebeskyttelse (aluminium-plastfolie). De enkelte par har ikke individuel parafskærmning (uskærmet snoede par).

Hvordan kan kabler tilsluttes på en EMC kompatibel måde?

Vidste du, at en EMC skærm ikke fungerer, hvis den ikke er jordet? Den elektriske modstand mellem skærm og jord skal være så lav som muligt. Dette kræver det størst mulige kontaktområde. En skærmflet, der er snoet sammen og kun er fastgjort et sted i stikket eller kabinettet med et par fine tråde, genererer i værste fald en høj impedans over en kort afstand. Denne type jordforbindelse er derfor mindre egnet.

Ved overgangen fra forskruning til stik eller kabinet skal skærmen være i kontakt rundt om og uden mellemrum. Først da kan stikdækslet eller kabinettet fungere som et Faradays bur og pålideligt forhindre eksterne interferenssignaler. Det er også vigtigt, at denne optimale skærmkontakt finder sted i begge ender af kablet, og at de er forbundet med jording.

Vores kabelforskruning SKINDICHT® SHVE-M, giver dig en 360 ° grader skærmkontakt med lav modstand inklusiv belastningsaflastning og dermed et højt beskyttelsesniveau med god kontakt til jording. SKINDICHT® fittings med deres unikke egenskaber er særligt velegnede i miljøer med stærke vibrationer.

For fleksible kabeldiametre er kabelforskruningerne i SKINTOP®-serien mere egnede. De er kendetegnet ved hurtig og nem montering og et bredt fastspændingsområde. Med SKINTOP® MS-SC-M skaber den fleksible EMC-kontaktfjeder lavet af fortinnet kobber og berylliumlegering en meget ledende kontakt med lav impedans til kabelskærmen.

For maksimal monteringsfrihed er SKINTOP® BRUSH kabelforskruning egnet med tusindvis af elastiske børster arrangeret i en ring. Det store, variable fastspændingsområde gør montering, demontering og allokering nemmere og hurtigere. I en enkelt operation er kablet centreret, fast, trækaflastet og hermetisk forseglet. Strømme induceret af eksterne interferenssignaler omdirigeres effektivt via det stærkt ledende børsteskærm med 360 graders dækning. Dette er især vigtigt ved transmission af følsomme kontrol- og datasignaler. Og uanset hvordan du vrider og bøjer stikket og kablet, forbliver kontaktfladen mellem kabelafskærmningsflettet og kabelforskruningsindsatsen lige så god som nogensinde.

Hvis du installerer et kabel gennem malede eller pulverlakerede kabinetter, skal du tilbyde SKINDICHT® SM-PE-M, der med sine skærekanter sikrer optimal kontakt ved at skære gennem kabinettets isolerende malinglag ved montering.

Nu har du også mulighed for at bruge vores SKINTOP forskruninger i plast i kombination med vores unikke EMC møtrik SKINTOP® BRUSH ADD-ON og få bedre EMC egenskaber end mange EMC forskruninger i metal kan tilbyde. I stedet for at lade skrueforbindelsen håndtere overgangen mellem skærm og kabinet, vil det i stedet være EMC møtrikken, der gør det direkte på indersiden af ​​kabinettet.

Fordelene kan være bedre modstandsdygtighed over for kemikalier og korrosion, lettere installation, når du visuelt ser, at børsten har kontakt med skærmen, lavere vægt og bedre EMC egenskaber. SKINTOP® BRUSH ADD-ON er verdens første patenterede EMC møtrik, og vi udvikler løbende flere produkter BRUSH-teknologien, for eksempel SKINTOP® BRUSH ADD-ON 24 og slangeforskruningen SILVYN® MSK-M BRUSH.

> Her kan du læse mere om vores EMC forskruninger

Kapslingen og skabets opbygning påvirker EMC beskyttelsen

Du har valgt det rigtige skærmede kabel og EMC forskruning og skal nu have det videre ind i et kabinet eller en kapsling. En god start er at vælge et skab eller kapsling, der er lavet af et ledende metal, men der er flere aspekter at overveje:

  • Hvordan ser overgangen ud mellem låg/dør og bunddelen?
  • Hvilke typer frekvenser skal du beskytte udstyret imod?

Maling og emballeringsmateriale er normalt elektrisk isolerende og forhindrer kabinettet / kapslingen i at blive et perfekt Faraday-bur. Da de fleste kabinetter og kapslinger har en ikke-ledende pakning mellem låget og bunddelen, som ofte begge er monteret og møder en malet overflade, får du ikke et perfekt Faradays bur uden to skærmende halvdele.

I praksis betyder det, at højfrekvent interferens kan finde vej ind og ud derfra, men at den samlede afskærmning stadig kan være god nok. Men hvis du har støjfølsomt udstyr eller befinder dig i et elektrisk snavset miljø, er det ofte muligt at tilpasse kabinettet med metalrene overflader omkring pakningen allerede under produktionen og vælge en ledende EMC pakning. Nogle af vores kapslinger er allerede designet og tilpasset som standard for at give meget gode skærmegenskaber.

Plastkapslinger kan også tilbyde meget gode skærmegenskaber ved at give indersiden en ledende overflade. Afhængigt af hvor store mængder, det drejer sig om, er der forskellige teknikker til at gøre dette. Generelt kan det siges, at jo tidligere i designprocessen EMC problematikken løses, jo lavere vil omkostningerne være.

> Læs mere her

EMC kapsling i plast

Hvorfor er stik vigtige for EMC beskyttelsen?

Hvert system er kun så godt som dets svageste punkt. Tilslutningssystemer fra LAPP har den fordel, at alle typer af ovennævnte skærmforbindelseskoncepter anvendes. Meget ofte er EMC forskruningen allerede integreret i stikket. De giver mulighed for at forbinde en beskyttelsesslange og muliggøre kontakt mellem kablets skærm og stikkets arbejds- eller PE-kontakt.

Standardoverfladen er pulverlakeret med en ikke-ledende tætning mellem stikkene, hvilket isolerer dem fra hinanden. EPIC® EMC-stik giver dig 360-graders afskærmning og en vibrationssikker skærmtilslutning. EMC-stikkene kan genkendes af deres metallisk ledende, for det meste forniklede overflade. Tætningerne er designet på en sådan måde, at de to overflader, der presses eller skrues mod hinanden, har en metal-til-metal-kobling med lav modstand. Det samme princip gælder for kabelforskruningen og forbindelsen til chassiset.

Rektangulære stik har en integreret BRUSH-forskruning. EPIC® ULTRA H-A 3 og EPIC® Ultra H-B 6-24 og er derfor lette at montere og designet til et stort kabelklemmeområde til skærmede kabler.

Stik med EMC beskyttelse

EPIC® ULTRA stik

 

Har du brug for et pladsbesparende design, for eksempel til brug i servodrev, aktuatorer og sensorer, anbefaler vi POWER- og SIGNAL-stikkene fra LAPP. De er udstyret med en specielt matchet EMC forskruning til servo- og datakabler.

EPIC® POWER LS1 SPEEDFLEX

EPIC® POWER LS1 SPEEDFLEX

 

 

Til vibrationssikre tilslutninger til strømforsyning er de runde stik EPIC® POWER M17, EPIC® POWER LS1, EPIC® POWER LS1.5 og EPIC® POWER LS3 med integreret EMC forskruning især velegnede.

 

Til sensor-, field bus-, resolver- og enkoderkabler tilbyder LAPP for eksempel stikkene EPIC® SIGNAL M17 og EPIC® SIGNAL M23.

Hvordan kan uskærmede kabler opnå EMC skærm bagefter?

Hvis udskiftning af et uskærmet kabel i applikationen ikke er mulig af forskellige årsager, eller hvis kablerne kun skal elektromagnetisk afskærmes i visse dele af applikationen, kan kablerne suppleres med separate kobberfletninger eller vikles med 3M Scotch 1183-skärmtejp. Til disse opgaver tilbyder vi vores SHIELD-KON®, en todelt jordforbindelse til at forbinde kobberfletningen til for eksempel det ydre hus på et kontrolskab eller til en jordforbindelse.

Hvordan kan EMC beskyttelsen forbedres yderligere?

For optimal afskærmningseffekt kan kablerne forsynes med dobbelt skærm eller lægges i et kobber- eller stålrør. Fra et EMC synspunkt er disse skærme helt tætte. Til dette formål er der en beskyttelsesslange af metal med kobberflet, der er egnet til særligt udsatte miljøer med høje elektromagnetiske krav. Vi tilbyder også passende slangeforskruninger med EMC beskyttelse og integreret trækaflastning som et komplet EMC system.

Findes der strøm-, styre- og datakabler med EMC skærm er har formonteret stik??

Dårlig EMC er ofte forårsaget af monteringsfejl. I industrien har det længe været almindelig praksis at købe kabler og forbindelser separat og kun tilslutte dem, når de er installeret i maskinen eller produktionsanlægget. Den større fleksibilitet opvejes imidlertid af flere ulemper: Designets kvalitet lader ofte meget tilbage at ønske, for eksempel fordi teknikeren skærer for dybt og beskadiger lederisolationen eller kun forbinder beskyttelsen til stikhuset nogle steder og således forårsager EMC-problemer.

Trenden går derfor mod kabler med formonterede stik, som vi hos LAPP tilbyder under navnet ÖLFLEX® CONNECT. Kabel og stik er så allerede sat sammen ved levering. Kabelkæder leveret komplet udstyret med kabler og slanger, og vi tager os også af selve konstruktionen. Vores kunder garanteres derfor altid den højeste kvalitet fra en og samme leverandør, så de kan fokusere på deres kernevirksomhed.

Anvend vores Cable finder for at finde det rigtige kabel til din applikation - eller kontakt os med din forespørgsel!