Kabli in povezovalne komponente z zaščito pred elektromagnetnimi motnjami

Kabli z zaščito pred elektromagnetnim sevanjem

Zakaj je zaščita pred elektromagnetnimi motnjami pomembna?

Dandanes je težko najti ali ustvariti izdelek ali industrijski obrat brez sodobne kabelske tehnologije. Danes namreč vsi govorimo o industriji 4.0, množičnih podatkih in popolnoma avtomatiziranih procesih. Posamezne dele teh procesov pa upravljajo ali nadzorujejo različni frekvenčni pretvorniki, transformatorji, električna stikala in komunikacijske naprave.

Pri takšnih izmenjajočih procesih vedno obstaja tveganje nastanka motenj. Za pravilno delovanje strojev sta zato potrebni natančnost in izbira pravih komponent. Cilj je, da vsi procesi potekajo gladko in brez napak; kajti tisto, kar se nam morda zdi le rahlo moteče, kot na primer motnja na radiu, lahko ima veliko bolj dramatične posledice, če povzroči okvaro sistema v kontekstu medicinske tehnologije.

To je razlog, zakaj je v industrijskih okoljih potrebna vedno večja varnost pred elektromagnetnimi motnjami. Tako imenovana elektromagnetna združljivost (EMC).

 

Kako deluje elektromagnetna združljivost?

Elektromagnetne motnje vedno izvirajo iz vira motenj. To je lahko oprema, ki prenaša visok tok, na primer frekvenčno krmiljen motor ali kabel.

Vir motenj je v nasprotju z moteno opremo, tako imenovanim interferenčnim sprejemnikom. Sprejemnik motenj je lahko na primer senzor ali podatkovna linija.

Mehanizem povezovanja, ki povzroča motnje in nastane med virom in sprejemnikom lahko razdelimo na štiri različne vrste:

Vrste elektromagnetnega sevanja pri kablih
  • Prevodna povezanost; Vir motenj in interferenčni sprejemnik sta med seboj povezana, na primer s skupnim ozemljitvenim vodnikom. Interferenčni tok skozi skupni ozemljitveni vodnik povzroča elektromagnetne motnje.
  • Kapacitivna povezanost; Vir motenj in interferenčni sprejemnik sta blizu drug drugemu, vendar nista fizično povezana drug z drugim. Pri kapacitivni povezanosti so elektromagnetne motnje (EMS) posledica električnega polja.
  • Induktivna povezanost; Tudi pri induktivni povezanosti sta vir motenj in interferenčni sprejemnik blizu drug drugemu, vendar nista fizično povezana. Motnje tukaj povzroča magnetno polje.
  • Radiacijska povezanost; Sevanje se običajno pojavi, ko sta vir motenj in interferenčni sprejemnik daleč narazen in vodniki na koncu delujejo kot antene in povzročajo motnje z elektromagnetnim sevanjem.

V praksi se običajno pojavi mešanica teh 4 mehanizmov, ki jih je treba odpraviti, na primer z uporabo EMC zaščitenih kablov.

Kaj je EMC direktiva?

V EMC direktivi 2014/30/EU, oddelek 3, je elektromagnetna združljivost definirana kot:

"[...] sposobnost dela opreme, da zadovoljivo deluje v svojem elektromagnetnem okolju brez povzročanja elektromagnetnih motenj, ki bi bile nesprejemljive za drugo opremo v tem okolju."

V skladu s to definicijo ima EMC dva glavna vidika:

Oprema ne sme povzročati elektromagnetnih motenj.
Oprema ne sme biti elektromagnetno motena iz svoje okolice.

Za EMC skladno zasnovo vaše podatkovne komunikacije priporočamo EMC Direktivo PNO.

 

Kako se meri EMC zaščita?

EMC zaščita se meri in določa s pomočjo upornosti povezanosti [mΩ/m] in/ali oslabitve zaščite [dB]. Takšna upornost kablov in vodnikov je običajno določena pri definirani frekvenci 30 MHz. Za visoke frekvence nad 50 MHz pa se uporablja oslabitev zaščite.

Upornosti povezanosti in slabljenja zaščite ni mogoče izračunati. To pomeni, da je vrednosti mogoče določiti le z meritvami. Za določanje vrednosti se uporablja metoda triaksialne merilne cevi, opredeljena v standardu EN 50289-1-6.

 

Kaj EMC zakon pomeni za kable, vodnike, kabelske uvodnice in konektorje?

LAPP vam med drugim ponuja kable, vodnike, kabelske uvodnice in konektorje, ki pa so, po definiciji nemškega zakona za elektromagnetno združljivost opreme, »komponente brez neposredne funkcije«. Te komponente ne spadajo pod Direktivo EMC 2014/30/EU in zato nimajo oznake CE glede na direktivo EMC.

Oznake CE, ki jih še vedno najdete na izdelkih LAPP, se med drugim nanašajo na dokazilo o skladnosti CE v skladu z Direktivo o nizki napetosti, RoHS in CPR CE.

 

Normativne zahteve za EMC zaščito za kable, vodnike, kabelske uvodnice in konektorje

Kabli, vodniki, kabelske uvodnice in konektorji so tako v Direktivi EMC le redko omenjeni. Za te komponente zato pogosto veljajo posebne, predvsem normativne EMC zahteve, kot so tiste iz projektnega standarda DIN EN 50525-2-51: 2012.

Ta standard zahteva dokaz o skladnosti z minimalno učinkovitostjo bakrenega zaščitnega opleta za zaščiteno različico kablov. Ta učinkovitost je predstavljena z zgoraj omenjenim uporom povezanosti.

V smislu standardov so zaščitene različice označene z identifikatorjem H05VVC4V5-K.

V LAPP ponudbi kablov so to kabli:

NAMIG: Pri iskanju izdelkov boste našli tudi vse različice zaščitenih kablov s pomočjo standardnega identifikatorja "H05VVC4V5-K".

 

Kdaj je potrebno uporabiti zaščitene kable in vodnike?

Kjerkoli se za prenos energije uporabljajo električni motorji, stikala, kabli in vodniki, ti povzročajo elektromagnetne motnje. Elektromagnetno sevanje lahko ima negativen vpliv na podatkovne kable, senzorje in podobno opremo.

Z drugimi besedami, to pomeni, da se morate, na vseh območjih, ki so nagnjena k motnjam, zanašati na napajalne, krmilne ali podatkovne kable z elektromagnetno zaščito.

 

Kako so sestavljeni EMC zaščiteni napajalni in krmilni kabli?

Načeloma obstajajo štiri različne vrste slojev zaščitenih napajalnih in kontrolnih kablov. Trije od teh tipov zaščit so še posebej primerni za EMC zaščito:

 
  
Oplet iz kositranega bakra

Pogosta metoda zaščite kablov je uporaba pletenega bakra med vodniki in plaščem. S stopnjo pokritosti okrog 80 odstotkov, bakren oplet tvori učinkovito pregrado pred elektromagnetnimi polji. Takšne kable in vodnike LAPP je mogoče prepoznati po kratici "C" v imenu izdelka, na primer ÖLFLEX® Classic 110 CY ali ÖLFLEX® Servo 719 CY.

Bakrene oplete lahko pletemo na različne načine, eden od bistvenih parametrov pri tem je kot pletenja. Pri zelo dinamičnih aplikacijah, kot je na primer namestitev kabla v kabelsko verigo, je bakrena žica zavita okoli jeder pod strmejšim kotom, tako za 360 stopinjski ovoj okoli jeder potrebuje krajšo razdaljo. Takšni opleti pa niso najboljši za robotske kable, ki morajo prenesti milijone torzij, saj se, pri takšnem gibanju, v njih sčasoma razvijejo vrzeli.

Ovoj iz bakrenih žic

Za gibanje kablov v robotiki, kjer mora oplet vzdržati torzijo, se pogosto uporablja ovijanje z bakrenimi žicami. Ker so bakrene žice takšnega ovoja razporejene vzporedno, torzija kabla ne povzroča težav. Po drugi strani pa je zaščita pred elektromagnetnimi motnjami tako ovitih kablov pogosto slabša, ker se žice ovoja med seboj ne prekrivajo. Takšne kable in vodnike LAPP je mogoče prepoznati po kratici "D" v imenu izdelka, na primer ÖLFLEX® Robot 900 DP.

Aluminijasto laminirana plastična folija

Posamezna jedra ali vsa jedra v kablu lahko ovijemo z aluminijasto laminirano plastično folijo. Takšna folija, še posebej pri višjih frekvencah, ščiti vaše kable in vodnike. Kabli imajo pogosto tudi več vrst zaščite, na primer ÖLFLEX® SERVO 2XSLCH-JB, ki vsebuje aluminijasto laminirano plastično folijo in bakren oplet. 

 

Kako so sestavljeni EMC zaščiteni podatkovni kabli?

LAPP podatkovni kabli z EMC zaščito proti elektromagnetnemu sevanju

Primer podatkovnega kabla z EMC zaščito

Podatkovni kabli imajo v osnovi enake sloje EMC zaščite kot napajalni in kontrolni kabli, ampak so zanje značilne druge oznake v imenih izdelka:

  • Kositran bakren oplet - „S“ (Screened)
  • Aluminijasto laminirana plastična folija - „F“ (Foiled)

 

 

 

 

 

 

Ob tem obstajata dve posebnosti podatkovnih kablov glede ocene njihove EMC zaščite:

  • Nezaščiten; Prenosi podatkov so še posebej občutljivi na motnje, zato so podatkovne povezave običajno vedno zaščitene. Za določena področja uporabe prenosa signala obstajajo tudi nezaščiteni podatkovni kabli, ki so posebej označene s kratico "U" (unscreened), kot je na primer omrežni kabel Cat.6 ETHERLINE® LAN Cat.6 U / UTP 4x2xAWG24 LSZH, Cat.5e Ethernet kabel ETHERLINE LAN Cat.5e SF / UTP 4x2xAWG24 ali naši kabli UNITRONIC® BUS ASI za omrežne sisteme na proizvodnih linijah. 
  • Twisted Pair; Drugačna zasnova podatkovnega kabla je tako imenovan kabel z zvitimi paricami, kjer so posamezni podatkovni pari zasukani. Zasuk zagotavlja, da se učinki polja medsebojno izničijo. Te kable je mogoče prepoznati po kratici "TP" (twisted pair). Ime kabla ETHERLINE Cat 6a H 4x2xAWG22 / 1 SF / UTP lahko razdelimo na primer na naslednji način: ScreenedFoiled / UnscreenedTwistedPair. "SF" omrežni kabel je okrog vseh jeder zaščiten z opletom in plastično folijo, laminirano z aluminijem (Screened/foiled). "UTP" kabel pa vsebuje pare žic, ki so v obliki zvitih paric in niso opremljeni z dodatno zaščito (UnscreenedTwistedPair).

 

Kako lahko kable in vodnike povežemo na EMC skladen način?

Ali ste vedeli, da zaščita nima učinka, če ni ozemljena? Električni upor med zaščito in ozemljitvenim potencialom mora biti čim manjši. To zahteva največjo možno kontaktno površino med zaščito kabla in EMC komponento kabelske uvodnice ali ohišja konektorja. Pravilna povezava in predvsem nanesena na celotno možno površino, med EMC zaščito kabla in komponento EMC ne generira impedance niti na dolgih razdaljah ali pa je ta zelo nizka. Glavna prednost: Vaša povezava je zato še posebej elektromagnetno združljiva.

Glavne EMC zahteve

EMC zaščita kabelske uvodnice

SKINTOP® BRUSH dodatek

  • Bakren zaščitni oplet je položen povsod (po velikem območju) in brez vrzeli na prehodu v ohišje.
  • Kabelska uvodnica je priključena na kovinsko steno ohišja z nizko impedanco.
  • Konfekcioniranje in razdiranje kabla mora biti hitro, enostavno in možno brez poškodb bakrenega opleta.
  • Optimalen zaščitni kontakt je zagotovljen na obeh koncih kabla in je dodan na ozemljitveni potencial.

Običajna metoda je, da se zaščita namesti povsod in brez rež, na primer pri prehodu iz kabelske uvodnice na konektor ali ko se kabel vstavi v ohišje z EMC uvodnico. Le tako lahko povezava deluje kot Faradayeva kletka in varno zadržuje zunanje moteče signale. Pomembno je tudi, da se ta optimalni zaščitni kontakt nahaja na obeh koncih kabla in da je povezan z ozemljitvenim potencialom.

Kabelska uvodnica z EMC vzmetjo za elektormagnetno zaščito

SKINTOP® MS-SC-M

Kabelske uvodnice iz serije SKINTOP® so primernejše za fleksibilne premere kablov. Pri LAPP jih ponujamo v dveh vrstah. Za obe sta značilna hitra in enostavna montaža ter velika vpenjalna površina. Kabel je centriran, pritrjen, razbremenjen in hermetično zatesnjen v eni sami potezi. Pri SKINTOP® MS-SC-M fleksibilna kontaktna EMC vzmet ustvari visoko prevoden, nizko uporen stik z zaščito vašega kabla in učinkovito odvaja tokove, ki jih povzročajo zunanji moteči signali.

 

Naša serija SKINTOP®BRUSH je še posebej primerna za fleksibilne premere kablov. Izdelki vam omogočajo, da jih hitro in enostavno namestite in ob tem ponujajo z velik obseg vpenjanja za vaš bakren zaščitni oplet.

Vaše glavne prednosti

  • Na tisoče dlak ščetke, razporejenih v obroč, zanesljivo ščitijo vaše podatkovne tokove pred zunanjimi induciranimi motečimi signali.
  • Veliko, spremenljivo vpenjalno območje omogoča lažjo in hitrejšo montažo in demontažo.
  • Kabel je centriran, pritrjen, razbremenjen in hermetično zatesnjen v enem samem koraku.

 

Zakaj so konektorji pomembni pri zaščiti pred elektromagnetnim sevanjem?

Vsak sistem je le toliko dober, kolikor je dobra njegova najšibkejša točka. Prednost konektorskih sistemov LAPP je, da se lahko uporabljajo vse vrste zgoraj omenjenih konceptov povezovanja EMC zaščite. EMC kabelske uvodnice so zelo pogosto že vgrajene v konektor, ponujajo možnost povezave zaščitne cevi in ​​omogočajo kontakt zaščite kabla z delovnim ali PE kontaktom konektorskega sistema.

Standardno ohišje je prašno lakirano z neprevodnim tesnilom med deli ohišja, kar jih izolira enega od drugega. Konektorji EPIC® EMC vam nudijo 360-stopinjsko zaščito in na vibracije odporno povezavo zaščite. EMC konektorje je mogoče prepoznati po kovinski prevodni, večinoma ponikljani površini. Tesnila so zasnovana tako, da oba dela ohišja, stisnjena ali privita drug na drugega, ustvarjata nizko uporni stik kovina-kovina. Enak princip velja tudi za kabelsko uvodnico in montažno steno.

Pravokotni konektorji imajo vgrajeno kabelsko uvodnico SKINTOP® MS-M BRUSH. EPIC® ULTRA H-A3 in EPIC® ULTRA H-B6-24 sta zato enostavna za montažo in zasnovana za veliko območje vpenjanja zaščitenih kablov.

 

EPIC® ULTRA EMC konektorji

Če potrebujete prostorsko varčno zasnovo, na primer za uporabo v servo pogonih, senzorjih in aktuatorjih, priporočamo okrogla konektorja POWER in SIGNAL podjetja LAPP. Ti so opremljeni s posebej zasnovano EMC kabelsko uvodnico za servo in podatkovne linije.

 

Okrogli elektromagnetno združljiv kabelski konektor

EPIC® POWER LS1 SPEEDFLEX okrogel konektor

Okrogli konektorji EPIC® POWER M17, EPIC® POWER LS1, EPIC® POWER LS1.5 ali EPIC® POWER LS3 z vgrajeno EMC kabelsko uvodnico so še posebej primerni za na vibracije odporne napajalne povezave. Za senzor-, fieldbus-, resolver- in encoder- kable, LAPP ponuja na primer konektorje EPIC® SIGNAL M17 ali EPIC® SIGNAL M23.

 

Kako je mogoče nezaščitene kable in vodnike naknadno EMC zaščititi?

Če v sistemu iz kakršnegakoli razloga ni mogoče zamenjati nezaščitenega kabla ali ga je treba elektromagnetno zaščititi le na določenih odsekih sistema, se lahko kabel opremi tudi z bakrenimi opleti, ki so na voljo ločeno, zaščitnimi cevmi SILVYN® ali ovije z zaščitnim trakom 3M Scotch 1183.

Za zanesljivo ozemljitev teh sistemov je najbolje, da se zanesete na naš eno- ali dvodelni konektor SHIELD-KON® za povezavo bakrenega opleta z ozemljeno steno ohišja ali drugi ozemljeni kontakt.

Sponka za ozemljitev elektormagnetne zaščite kablov

Zaščitna sponka EMC guard

Naša zaščitna sponka EMC-Guard za zanesljivo ozemljitev kabelskih zaščit: Še posebej kjer obstaja pomanjkanje prostora v krmilnih omarah, ali na krmilniku motorja, ohišjih ali v strojih, lahko slečene, zaščitene kable, s pomočjo sponke EMC-guard, enostavno namestite hitro in brez uporabe orodja. Slečen kabel je vtisnjen v zaščitno sponko in nenehno v kontaktu z vzmetjo. To omogoča stalen stik med zaščitenimi kabli in ozemljitvenim potencialom ter zanesljivo odvajanje interferenčnih tokov.

Ob velikem območju kontakta zagotavlja prostorsko varčno montažo z različnimi vpenjalnimi velikostmi in je primerna v različicah "DINrail" za montažo na nosilec ali "MOUNT" za neposredno montažo na npr. montažne plošče z vijaki M4.

 

Kako je mogoče dodatno izboljšati EMC zaščito?

Za optimalno zaščito so kabli lahko opremljeni z dvojno zaščito ali pa so položeni v bakreno ali jekleno cev. Z vidika EMC so te zaščite popolnoma zatesnjene. Naše kovinske zaščitne cevi SILVYN® z bakrenim opletom, kot je EMC AS-CU, vam nudijo popolno EMC zaščito in hkrati odlično fleksibilnost ter so primerne za posebej težka okolja z visokimi elektromagnetnimi zahtevami. Naš vijačni konektor za cev SILVYN® MSK-M BRUSH z EMC zaščito in vgrajeno razbremenitvijo napetosti bo odlično dopolnil vaš EMC zaščitni sistem.

 

Ali obstajajo konfekcionirani napajalni, kontrolni in podatkovni kabli z EMC zaščito?

Slaba elektromagnetna združljivost je pogosto posledica napake pri konfekcioniranju. V industriji je bilo dolgo časa običajno, da se kable in konektorje kupuje ločeno in se jih sestavi šele, ko so vgrajeni v na primer stroj ali proizvodni sistem.

Takšna večja prilagodljivost pa ima nekaj pomanjkljivosti: kakovost konfekcioniranja velikokrat pusti veliko slabosti. Na primer, ker monter pri odstranjevanju izolacije pregloboko zareže in poškoduje izolacijo jedra ali le na določenih mestih poveže oplet z ohišjem konektorja, s tem izzove EMC težave.

Zato je trend usmerjen v nabavo že konfekcioniranih kablov, ki jih v LAPP prodajamo pod imenom ÖLFLEX® CONNECT. Kabli in konektorji so tu že tovarniško povezani, kupci lahko dobijo tudi kabelske verige, ki so v celoti opremljene s kabli in cevmi, LAPP pa skrbi tudi za inženiring. Stranka ima zagotovilo, da bo vedno dobila najboljšo kakovost iz enega vira, ob tem pa se lahko osredotoči na svojo primarno dejavnost in sicer na izdelavo stroja.