屏蔽就是用金属导体,把被屏蔽的元器件、组合件、电话线及信号线包围起来。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线连接模拟信号。
在很多场合下,信号除了受电噪声干扰以外,主要还受到强交变磁场的影响,如电站、冶炼厂及重型机械厂等。那么,除了要考虑电气屏蔽以外,还要考虑磁屏蔽,即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。
要想使屏蔽起到作用,屏蔽层必须接地。屏蔽层的接地,有时采用单点接地,有时采用多点接地,在多点接地不方便时,在两端接地。主要的理论依据是:屏蔽层也是一个导线,当其长度与电缆芯线传送信号的1/4 波长接近时,屏蔽层也相当于一根天线。为简便起见,在系统中,对于低频的信号线,只能将屏蔽层的一端接地,否则屏蔽层两端地电位差会在屏蔽层中形成电流,产生干扰;对于信号频率较高(100kHz 以上)的信号,比如Profibus-DP电缆,其屏蔽层推荐两端接地。
其实在现场,正确敷设电缆比屏蔽更重要,只要采取适当的措施,并不是所有信号都要采用屏蔽电缆才能满足使用要求。
① 模拟量信号(特别是低电平的模拟信号如热电偶信号、热电阻信号等)对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接,且这些信号线必须单独占用电缆管或电缆槽,不可与其他信号在同一电缆管(或槽)中走线。
② 低电平的开关信号(干接点信号)、数据通信线路(RS-232、RS-485 等)对低频的脉冲信号的抗干扰能力比模拟信号要强,但建议最好采用屏蔽双绞线(至少用双绞线)连接。此类信号也要单独走线,不可和动力线及大负载信号线在一起平行走线。
③ 高电平(或大电流)的开关量的输入/输出及其他继电器输入/输出信号,这类信号的抗干扰能力又强于以上两种,但这些信号会干扰别的信号,因此建议用双绞线连接,也单独走电缆管或电缆槽。
④ 供电线(AC 220V/380V)以及大通断能力的断路器、开关信号线等,这些线的电缆选择主要不是依抗干扰能力,而是由电流负载和耐压等级决定,建议单独走线。
以上说明,同一类信号可以放在一条电缆管(或槽)中,相近种类信号如果必须在同一电缆槽中走线,则一定要用金属隔板将它们隔开。
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