Ekranowanie EMC przewodów: czym jest i jak je podłączyć

Przewód ekranowany jest naprawdę ekranowany dopiero wtedy, gdy ekran jest dobrze uziemiony. Oplot wokół żył przechwytuje zakłócenia i je odprowadza, ale tylko przy niskoomowym połączeniu z uziemieniem. Jeśli tego połączenia nie ma lub prowadzi ono przez cienki drucik, ekran działa tylko w połowie. Czasem wręcz pogarsza sytuację.

W praktyce właśnie tu często pojawiają się błędy. Właściwy przewód jest w maszynie, ale w szafie oplot ekranu wisi luźno, jest skręcony w cienki warkoczyk i przykręcony pod zacisk albo całkowicie obcięty. Skutek: niestabilna praca enkoderów, komunikaty o błędach przemiennika częstotliwości i awarie, które występują tylko podczas pracy silnika. W tym artykule opisujemy, jak prawidłowo podłączyć przewód ekranowany i jakich elementów do tego użyć.

Czym jest ekranowanie EMC?

EMC oznacza kompatybilność elektromagnetyczną: urządzenia nie mogą się wzajemnie zakłócać. Ekran EMC przewodu to metalowa warstwa wokół żył, zwykle oplot miedziany, czasem z folią pod spodem. Warstwa ta zatrzymuje zakłócenia z zewnątrz i zapobiega emitowaniu zakłóceń przez sam przewód. Dotyczy to np. przewodów silnikowych przemienników częstotliwości, przewodów enkoderów i przewodów do transmisji danych.

Ekran działa tylko wtedy, gdy na końcach jest prawidłowo połączony z uziemieniem. Tego dotyczy dalsza część artykułu.

Dlaczego ekran musi być uziemiony?

Przemiennik częstotliwości steruje silnikiem szybko przełączanym napięciem. Powstają przez to prądy i pola wysokiej częstotliwości wokół przewodu silnikowego. Przewód ekranowany zatrzymuje te zakłócenia wewnątrz oplotu i odprowadza je przez uziemienie do źródła. I odwrotnie, oplot przewodu enkodera lub magistrali chroni sygnał przed zakłóceniami z zewnątrz.

W obu przypadkach obowiązuje ta sama zasada: zakłócenia muszą mieć dokąd odpłynąć. Jest to możliwe tylko przez połączenie o niskiej rezystancji i niskiej indukcyjności własnej. Prąd wysokiej częstotliwości płynie głównie po powierzchni przewodnika. Szerokie, krótkie połączenie na całym obwodzie oplotu działa więc znacznie lepiej niż cienki drucik.

Które przewody w maszynie muszą być ekranowane, opisujemy w artykule przewód ekranowany w prowadniku kablowym.

Styk na 360 stopniach: co to oznacza?

Przez kontakt 360 stopni rozumiemy dociśnięcie oplotu do powierzchni przewodzącej na całym obwodzie. Nie punkt, nie pojedynczy drucik, lecz pierścień styku. Dzięki temu ekran niejako ciągnie się aż do uziemienia szafy.

Służy do tego zacisk ekranujący EMC (nazywany też zaciskiem ekranu). Zacisk dociska odsłonięty oplot do szyny lub płyty połączonej z uziemieniem szafy. Większość zacisków dodatkowo mocuje przewód mechanicznie, zapewniając jednocześnie odciążenie.

Przegląd zacisków do szyny uziemiającej, szyny DIN, szyny C i modułów I/O znajdą Państwo w dziale zaciski EMC.

Dlaczego pigtail to zły pomysł

Pigtail to oplot skręcony w warkocz i podłączony do uziemienia końcówką kablową lub zaciskiem. Wygląda to na schludne rozwiązanie, ale dla zakłóceń wysokiej częstotliwości jest to wąska, długa droga o dużej indukcyjności własnej. Im wyższa częstotliwość, tym gorzej ta droga działa.

W efekcie zakłócenia nie są prawidłowo odprowadzane. Ekran sam zaczyna wtedy emitować lub odbierać zakłócenia, zwłaszcza w przewodach silnikowych przy przemienniku. Dlatego nie należy stosować pigtaila, nawet „na chwilę”. Jeśli nie ma miejsca na zacisk, jest to powód, aby zmienić układ szafy.

Krok po kroku: podłączenie przewodu ekranowanego

1. (01)Określenie miejsca zacisku. Jak najbliżej miejsca wejścia przewodu do szafy, a przy przemienniku jak najbliżej przyłącza. Dzięki temu zakłócenia nie przechodzą najpierw przez szafę.
2. (02)Usuń płaszcz zewnętrzny na krótkim odcinku, dokładnie w miejscu zacisku. Nie uszkadzaj oplotu.
3. (03)Nie naruszaj oplotu. Nie należy go zawijać na płaszcz, chyba że zaleca to producent zacisku, ani rozczesywać czy skręcać.
4. (04)Dobierz zakres zacisku do średnicy odsłoniętego oplotu, a nie do płaszcza zewnętrznego. Za duży zacisk nie dociska dobrze; za mały uszkadza oplot.
5. (05)Zaciśnij oplot na uziemionej szynie lub płycie. Sama szyna musi być dobrze i krótko połączona z uziemieniem szafy, na czystej, nielakierowanej powierzchni styku.
6. (06)Zamocuj przewód opaskami kablowymi zacisku lub osobnym odciążeniem, aby oplot i żyły nie były naciągane.
7. (07)Nieekranowany odcinek powinien być krótki. Między zaciskiem a przyłączem żyły są bez oplotu. Im krótszy ten odcinek, tym lepiej.

Więcej o samym mocowaniu w artykule czym jest odciążenie.

Uziemiać po jednej czy po obu stronach?

W przypadku przewodów silnikowych przy przemienniku częstotliwości przyjęło się uziemiać ekran po obu stronach: przy przemienniku i przy silniku. Zapewnia to krótką drogę powrotną dla prądu wysokiej częstotliwości. Dla niektórych analogowych sygnałów pomiarowych producent zaleca natomiast uziemienie tylko z jednej strony, aby uniknąć pętli masy.

Nie ma więc reguły, która zawsze obowiązuje. Należy stosować się do instrukcji instalacji regulatora, silnika i enkodera lub przyrządu pomiarowego. Mają one zawsze pierwszeństwo.

Zacisk EMC na szynie czy w przepuście?

Są dwa sposoby podłączenia ekranu:

• Na szynie w szafie. Przewód wchodzi do szafy przez dławik, ramkę lub płytę przepustową, a następnie jest zaciskany na szynie uziemiającej, szynie DIN lub szynie C. To najczęściej stosowane rozwiązanie, łatwe do rozbudowy.
• W samym przepuście kablowym. Istnieją dławiki EMC i uszczelki przepustowe EMC, które uziemiają oplot już w ścianie szafy. Oszczędza to miejsce w szafie, a zakłócenia w ogóle do niej nie docierają.

W Wisman oferujemy oba rozwiązania. W przypadku Detas Ultra są to m.in. zaciski MSB i MSD do szyny uziemiającej i szyny DIN oraz MSY i MSK do modułów Siemens ET200. W przypadku Icotek m.in. zaciski SKL oraz wersje EMC dławików kablowych i przelotek. Jaki przepust pasuje do ściany szafy, opisujemy w artykule przewody do szafy. W Planerze przepustów kablowych można zestawić przewody i zaznaczyć, które są ekranowane.

Przewody ekranowane w prowadniku kablowym

Jeśli przewód biegnie przez prowadnik kablowy, ekran jest szczególnie obciążony. Oplot zgina się przy każdym skoku. Zwykły przewód ekranowany nie jest do tego przeznaczony: oplot z czasem pęka, a ekranowanie zanika, często zanim sam przewód ulegnie uszkodzeniu.

Dlatego w prowadniku należy stosować przewód ekranowany przeznaczony do pracy w ruchu, np. ekranowane serie TRAXLINE. W Wyszukiwarce przewodów można od razu filtrować według ekranowania. Przewód należy zamocować na obu końcach prowadnika, poza łukiem, a ekran zacisnąć dopiero w szafie.

ProduktPrzewody elastyczne (TRAXLINE)Przewody elastyczne TRAXLINE Tsubaki Kabelschlepp do prowadników kablowych: przewody sterownicze, zasilające, do transmisji danych, magistralowe, koncentryczne i światłowodowe. Do 10 mln cykli.Zobacz produkt

Częste błędy

• Podłączanie oplotu jako pigtail do zacisku uziemiającego
• Odcinanie oplotu, bo „przeszkadza”
• Dobór zacisku według powłoki zewnętrznej zamiast według oplotu
• Montaż szyny uziemiającej na lakierowanej powierzchni, bez gołego kontaktu
• Długi odcinek nieekranowanych żył między zaciskiem a przyłączem
• Stosowanie zwykłego przewodu ekranowanego w prowadniku kablowym

Pomoc w wyborze

Nie wiedzą Państwo, który zacisk lub przepust pasuje do przewodów? Prosimy przesłać listę przewodów ze średnicami i informacją, które są ekranowane. Specjalista dobierze zaciski i przepust oraz sprawdzi, czy wszystko zmieści się w szafie. Poproś o poradę lub zobacz wszystkie przepusty kablowe.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest zacisk ekranujący EMC?

Zacisk, który dociska odsłonięty oplot przewodu ekranowanego na całym obwodzie do uziemionej szyny lub płyty. Dzięki temu ekran jest połączony z uziemieniem niskoomowo. Większość zacisków EMC zapewnia też odciążenie.

Dlaczego pigtail jest niekorzystny dla EMC?

Skręcony warkocz z oplotu to wąskie, długie połączenie o dużej indukcyjności własnej. Zakłócenia wysokiej częstotliwości słabo przez nie przepływają, przez co ekran działa znacznie gorzej.

Gdzie umieścić zacisk EMC?

Jak najbliżej miejsca, w którym przewód wchodzi do szafy, a przy przetwornicy częstotliwości jak najbliżej przyłącza. Odcinek żył bez oplotu między zaciskiem a przyłączem powinien być krótki.

Czy uziemiać ekran po jednej, czy po obu stronach?

W przewodach silnikowych podłączonych do przemiennika częstotliwości zwykle po obu stronach. Dla niektórych analogowych sygnałów pomiarowych producent zaleca jedną stronę. Zawsze należy przestrzegać zaleceń dla przemiennika, silnika i przyrządu.

Według jakiej średnicy dobrać zacisk?

Według średnicy odsłoniętego oplotu, a nie zewnętrznego płaszcza przewodu. Zakres zacisku dla każdego modelu podano w tabeli wariantów.

Czy ekran można uziemić także w przepuście kablowym?

Tak. Istnieją dławiki EMC i gumowe przepusty EMC, które uziemiają oplot już w ściance szafy. To oszczędza miejsce w szafie.

Serie w tym temacie

UNIFLEX AdvancedLekki, cichy i uniwersalny, o szerokim zakresie zastosowań

Zastosowanie w tych branżach

• Technika medyczna
• Obronność i lotnictwo
• Półprzewodniki i elektronika