Эффективная технология экранирования кабелей

Технология экранирования кабелей от электромагнитного излучения известна уже не одно десятилетие. Одним из новых технологических решений является экранирование кабелей при помощи электропроводящих термоусаживаемых трубок (CST – conductive heat shrinkable tubing), которые представляют собой альтернативу экранам в виде традиционной оплётки.

Выполненная из проволоки различных металлов оплётка – недорогое и достаточно эффективное решение, но процесс наложения экранов в виде оплётки трудоёмок, и, кроме того, приводит к увеличению массы кабеля. На кабели, эксплуатируемые в условиях повышенного электромагнитного излучения, дополнительно накладывается обмотка из медной или алюминиевой фольги под проволочной оплёткой, что ещё больше увеличивает массу и размер кабеля, а также трудовые и материальные затраты.

В тех областях применения, когда недопустимо или нецелесообразно использование громоздкой, увеличивающей  общую массу кабеля оплётки, требуется иное конструктивное решение. К таким областям применения относятся искусственные спутники земли, самолёты, вертолёты, различные транспортные средства, ручные инструменты и др. Оптимальным решением в этих случаях являются электропроводящие термоусаживаемые экраны, представляющие собой полиолефиновые трубки с тонким слоем гибкой проводящей краски, нанесённой изнутри. Такая трубка просто надвигается на кабель и затем путём нагрева плотно усаживается на кабеле.

Такое решение обеспечивает 100% покрытие, оно легко выполнимо, а главное преимущество термоусаживаемых экранов в том, что они меньше по размеру и массе, чем оплётка, и его несложно заменить. Кроме того, эта трубка обеспечивает защиту от пыли, влаги и других загрязнений, которую не может обеспечить оплётка. Степень экранирования определяется типом электропроводящей краски, нанесённой на внутреннюю часть термоусаживаемой трубки. Существует чёткая зависимость между проводимостью внутреннего покрытия трубки и эффективностью экранирования. Чем выше проводимость, тем лучше экранирование, однако, стоимость изделия в этом случае тоже повышается.

Таким образом, прежде всего, необходимо определить, какая именно степень экранирования от электромагнитных помех требуется для конкретной области применения кабеля. Для исключительно ответственных областей с высоким уровнем электромагнитных помех (оборонный и авиационно-космический секторы) следует рассматривать вариант электропроводящей краски на основе чистого серебра. Если уровень потенциальных электромагнитных помех относительно низок, тогда можно использовать менее проводящую краску, например, из частиц меди с серебряным покрытием.

Подразделение Chomerics Division корпорации Parker Hannifin Corporation (г. Вобурн, штат Массачусетс, США) провела тестирование различных рецептур покрытий в соответствии со специально разработанной процедурой испытания CHO-TM-TP12 с целью определения зависимости эффективности экранирования от состава электропроводящего покрытия. Электропроводящие термоусаживаемые трубки обычно имеют диаметр от 0,32 см до 5,08 см. Качество такой трубки определяется максимальной степенью экранирования при максимальном коэффициенте усадки.

Например, самая проводящая трубка может уменьшиться примерно на половину от своего исходного диаметра (соотношение 2:1). При этом правильно подобранная краска даст усадку вместе с трубкой без каких-либо отрицательных эффектов на такие свойства, как адгезия, когезия или проводимость. Поскольку электропроводящее покрытие даёт усадку при воздействии нагрева, проводящие частицы сближаются теснее, в результате чего улучшенный контакт частиц повышает проводимость покрытия и, это в свою очередь повышает эффективность экранирования. Это означает, что максимальное экранирование достигается в результате максимальной усадки, которая в большинстве случаев происходит в соотношении 2:1.

Всеобщим неправильным представлением является использование проводящей термоусаживаемой трубки, диаметр которой лишь немногим больше диаметра кабеля. Трубчатое покрытие не сможет дать полную усадку, в результате не будет оптимального контакта частиц и, следовательно, эффективность экранирования будет ниже. Кабель, тем не менее, будет экранирован, но для обеспечения максимального экранирования потребители должны стремиться получить соответствующий коэффициент усадки. Компания Chomerics Division проводила испытания на эффективность экранирования в соответствии с процедурой CHO-TM-TP12 при различных коэффициентах усадки трубок и частоте от 2ГГц до 10 ГГц. В результате проведённых испытаний были сделаны следующие выводы:

Независимо от выбранной структуры экрана эффективность экранирования зависит от качества концевого заземления. Без элементов заземления с низким импедансом эффективность экранирования снижается. Электропроводящее покрытие на термоусаживаемой трубке является не только эффективным кабельным экраном, но также обеспечивает заземление с низким импедансом. Обычно кабели должны быть заземлены с обоих концов. Оборудование также должно быть соответствующим образом заземлено. Заземление с низким импедансом будет настолько хорошим, насколько хорош его самый слабый компонент. Кроме того, конструкции соединителей должны обеспечивать полное оконцевание экрана кабеля (360), чтобы обеспечить эффективность экранирования, не хуже, чем обеспечивает электропроводящее покрытие на термоусаживаемой трубке. Все имеющиеся на рынке термоусаживаемые соединители и переходники изготовлены с различными типами проводящих покрытий для того, чтобы обеспечить полностью экранированную кабельную сборку.