Применение экранов для ослабления электромагнитного влияния на электронные приборы и системы

Для изготовления кабельных экранов используются конструкционные материалы с высокими проводящими свойствами (металлические оплётки из медных и алюминиевых сплавов), позволяющие существенно снизить напряжения

Однако главная роль отводится заземлению экрана. При одностороннем заземлении экрана, благодаря байпасному эффекту уменьшается поперечное напряжение, связанное с воздействием поля Е.

При 2-х стороннем заземлении экрана (Рис.4в) образуется замкнутый контур; при изменении магнитного поля Н индуктируется ток I. При этом происходит уменьшение продольного напряжения    

где Zk  – полное сопротивление связи для экранированного кабеля.

Если для затухания недостаточно одного защитного экрана, используют два экрана, совмещённые друг с другом и полностью изолированные между собой. Однако снова возникает проблема, каким образом обеспечить заземление внутреннего экрана.

При 2-х стороннем заземлении (Рис. 4г) продольное напряжение рассчитывает по формуле:   
 
 

При одностороннем заземлении (Рис. 4д) вышеприведённая формула примет следующий вид:       
                                                                                                  
 

где   L   –  это индуктивность соединения; 
С  –  ёмкость между экранами; 
ZKa – полное сопротивление внутреннего экрана; 
ZKi –  полное сопротивление внешнего экрана.

Сравнение (1.8) и (1.9) приводит к следующим выводам:

• Внутренний экран с 2-х сторонним заземлением при низких частотах не имеет значительного экранирующего эффекта.
• Между тем при высоких частотах ( ) отмечается лучшее экранирование, чем при использовании единственного экрана.
• Если внутренний экран имеет одностороннее заземление, наблюдается обратная картина.

Рис. 4. Воздействие экранов кабелей:

а –  кабель без защитного экрана. 
б  – односторонне заземлённый экран. 
в  – 2-х сторонне заземлённый экран. 
г  –  кабель с двойным защитным экраном и двусторонне заземлённым внутренним экраном. 
д –  кабель с двойным защитным экраном и односторонне заземлённым внутренним экраном.

Для использования всех возможностей кабельных экранов, необходимо соблюдать правила экранирования:

• Между корпусами приборов и экранирующими элементами (внешние оболочки сдвоенных экранов и обычные экраны) должны быть надёжные контакты с корпусами приборов.
• В зависимости от частоты поля помехи внутренний экран должен иметь заземление с одной или с обеих сторон.
• Внешний экран нельзя размещать или заземлять внутри прибора – это ухудшает экранирующие свойства корпуса. 

Кроме того, комплексное экранирование кабелей позволяет уменьшить влияние разности потенциалов, возникающей между точками заземления корпусных элементов, которые объединены кабелями. Данное обстоятельство следует учитывать при прокладке и экранировании силовых кабелей.

Современные электронные средства автоматизации – программное управление, мощные промышленные компьютеры и микропроцессорные системы, с огромной сетью информационных и управляющих кабелей – могут испытывать влияние электромагнитных помех от синфазного напряжения, которые часто возникают в кабельных системах. Использование гальванической развязки, как для внешних, так и для внутренних токовых контуров, позволяет эффективным образом решить данную проблему. Для этой цели применяют разделительные элементы, обладающие необходимыми параметрами. Обозначения и технические характеристики разделительных элементов приведены в. Табл. 1. С помощью данных средств можно обеспечить разность потенциалов в пределах нескольких киловольт. Фактическая эффективность разделения зависит от паразитной емкости элемента (Ср). В процессе разработки схемы следует рассчитывать максимально допустимую емкость Ср, которая может превысить предельное значение в случае параллельного расположения входных и выходных кабелей.

Таблица 1. Разделительные элементы для гальванической развязки