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電纜中電磁干擾(EMI)的三種基本屏蔽類型包括編織銅和類似金屬絞線、螺旋屏蔽層以及箔或帶屏蔽層。它們可以單獨使用,也可以組合使用。
本常見問題解答首先回顧了三種類型的屏蔽,然后考慮了如何將它們組合用于變頻驅(qū)動器(VFD)電纜和以太網(wǎng)連接等應用。
金屬編織屏蔽層可以使用裸露、鍍錫或鍍銀的銅、鋼或金屬絞線制成。它們像織物辮子一樣編織。屏蔽效果與編織層在電線上的覆蓋率成正比。大多數(shù)編織屏蔽罩提供75%到85%的覆蓋率。更高的百分比是可能的,但可能非常昂貴。雖然理論上可以獲得100%的覆蓋率,但這不是一個實際的目標。編織屏蔽層通常輔以箔式屏蔽層,以增加屏蔽覆蓋范圍,從而提高EMI性能(圖1)。編織屏蔽層具有卓越的低頻性能,而箔屏蔽層提供更高頻的屏蔽。

由于其眾多性能優(yōu)勢,編織屏蔽層經(jīng)常用于軍事和工業(yè)應用。除了EMI屏蔽外,編織層還可以為電纜提供更高的機械強度、柔韌性和物理保護。
螺旋盾牌是編織盾牌的一種變體。它們由屏蔽金屬束形成,通過將屏蔽材料沿一個方向纏繞在導體周圍,然后沿相反方向纏繞第二個方向來構(gòu)建。屏蔽線沒有交織在一起。與編織屏蔽相比,它們的成本更低,并且可以實現(xiàn)95%的覆蓋率,但由于頻率限制,它們只能在音頻應用中找到。
箔和膠帶
箔和膠帶之間的區(qū)別是任意的,通常取決于制造商。箔的金屬層可能比膠帶更薄,但情況并非總是如此。箔和膠帶通常以鋁或銅等金屬層的形式提供,位于稱為由聚酯薄膜、聚酯或類似材料制成的基材上的膠帶。它們有時被稱為鋁箔帶,這增加了混淆。這些屏蔽層可以是縱向或螺旋纏繞在電纜上的。縱向纏繞的電感較低。雖然編織屏蔽層通常用于具有多根電線和線對的重型電纜,但箔和膠帶通常用于單個雙絞線或細電纜。各種類型的屏蔽層通常結(jié)合使用。
VFD電纜屏蔽層
VFD電纜是復雜的組件。它們包括用于傳輸用于驅(qū)動電機的高功率脈寬調(diào)制(PWM)信號的電線、單獨的制動電纜、感應電機和環(huán)境參數(shù)等。它們使用各種屏蔽材料,包括編織物、箔和膠帶。除了 EMI保護外,它們還需要高壓電氣隔離(從600到 15kV)。由于PWM驅(qū)動器的性質(zhì),較長的電纜可能會承受更大的電壓尖峰,并且需要更堅固的絕緣和屏蔽。VFD系統(tǒng)制造商很多,每個制造商都有首選的電纜結(jié)構(gòu)(圖2)。

屏蔽類電纜
用于以太網(wǎng)的雙絞線電纜,也稱為類別電纜,通常受到EMI屏蔽。以太網(wǎng)使用的環(huán)境范圍很廣,從相對溫和的辦公室或住宅場所到具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)環(huán)境。因此,與類別電纜相關(guān)的屏蔽結(jié)構(gòu)同樣廣泛。ISO/IEC 11801標準定義了標準首字母縮略詞,用于描述各種類型的電纜屏蔽結(jié)構(gòu)。
首字母縮略詞通常有兩個部分:在'slash'之前和之后。第一個代碼表示整個電纜的屏蔽,第二個代碼表示單個雙絞線的屏蔽。示例包括:
F/UTP–箔狀電纜/非屏蔽雙絞線這些電纜通常包括四對非屏蔽雙絞線,用于10GBaseT應用。
S/UTP – 屏蔽電纜/非屏蔽雙絞線。
SFTP–屏蔽和箔式雙絞線,可實現(xiàn)最大的 EMI 屏蔽。
SF/UTP–屏蔽和箔狀電纜/非屏蔽雙絞線是常見的通用以太網(wǎng)電纜(圖3)。
S/FTP–屏蔽電纜/箔式雙絞線可最大限度地減少雙絞線之間的串擾。
F/FTP–箔狀電纜/箔狀雙絞線是用于10GBaseT 應用的另一種常見配置。
U/FTP–非屏蔽電纜/箔雙絞線是另一種用于10 GBaseT應用的配置。
U/UTP(UTP)–非屏蔽電纜/非屏蔽雙絞線,用于不考慮 EMI 的環(huán)境。

總? 結(jié)
電纜的EMI屏蔽可確保可靠運行,無論EMI源自電纜內(nèi)部還是外部環(huán)境。雖然各種類型的屏蔽可以單獨使用,但它們通常結(jié)合使用以提高性能。VFD 電纜因變頻器制造商而異,而以太網(wǎng)電纜在 ISO/IEC 11801中進行了標準化。
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