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屏蔽电缆接地产生的(de)电(diàn)场屏蔽(bì)
发布时间(jiān):2024-04-18
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 屏蔽电缆作为(wéi)电磁兼容控制的重要手段,可以有效的抑制电磁干扰。
采用屏蔽的电(diàn)缆,一方面可(kě)以有效的抑制空间电磁场对传输线的影响,避免通(tōng)信失效,噪音增大,传输误码,信号误差等现象;另一方面也可以降低电缆内传输信号对外的电磁辐射,减小对周围电磁环境的(de)污(wū)染,防(fáng)止信息的泄露和失密。
屏(píng)蔽电缆的(de)屏蔽层只有(yǒu)在(zài)接地以后才能起到屏(píng)蔽作用。

1.屏蔽层接地(dì)产生的电场屏蔽

由于两根(gēn)平行导线(xiàn)之间的电场偶合(hé)会产生窜扰,如图 1 所(suǒ)示,设其中(zhōng)一(yī)根(gēn)为(wéi)屏蔽电缆,并接在敏感电(diàn)路中。
则源电(diàn)路导线对屏蔽电缆屏蔽层的偶合电容为(wéi) C2S,而屏蔽层对内导线的偶合电容为 C1S,屏(píng)蔽层对地的偶合电容为 CSE。
可见,源绕包机导(dǎo)线上的骚扰电压V 会通过C2S偶合到屏蔽层上,再通过偶合到芯线上。
如果屏蔽(bì)层接地,被短(duǎn)路,则(zé)通过被屏蔽(bì)层短路至地,不能在偶(ǒu)合到芯线(xiàn)上,从而起到了电场屏蔽的作用。
屏蔽层的接地点通常选在屏蔽电缆的一端,称单(dān)端接地。
如果屏蔽层不接地,由(yóu)于其面积(jī)比普通导线大,偶合电容也大,产生的(de)偶合量也大,将比不用屏蔽电缆时产生(shēng)更大(dà)的电场偶合,这是需要注意的。
此外(wài),当频率较高或(huò)电缆较长时,还(hái)应每隔λ/10(λ为骚扰信号的波长)的距离接一次地。

2 .屏蔽层接地产生的磁场屏蔽(bì)

2.1 一点接地原则(单端接地)

考虑电磁感应(yīng)。
这种情况下,与电压V 无关,问题在于电流I引起的磁通Φ。
如图1 所示,将 A 点与C 点(diǎn)、B 点以及D 点分别用线连接起来,显(xiǎn)然,这样就(jiù)构成A B C D 的回路。
由于磁通 与该回路连接,故在该回路产生电压e:

(2.1.1)

式中,为(wéi)与回路连接的磁通,A B 越长或(huò) A C 、B D 的长度(dù)越长, `就越大,e 也随之变大。
设由于该电压 e 而回路通过(guò)电流Is,Is故当然通过屏蔽。
设屏蔽的电阻为 Rs,感(gǎn)抗为(wéi) Ls,则电流 Is为:

(2.1.2)

由(yóu)于(yú)篇幅关(guān)系,推导过程从略。
由于Is,也既由于e 而(ér)使内导体(tǐ),即导体 1 两端产生电压 e1:

(2.1.3)

若频率(lǜ)变高,则。
为消除 e1,就(jiù)应该避免组合回路。
就图1 而言,有效利用A C 或B D ,断开其中的一(yī)方,就能避免(miǎn)形成回路。
若不形成回路(lù),则e1便等于零,也就不存在噪声的偶合。
这就是*的“一点接地原则(zé)。

2 .2 两点接地原则(双端接地)

设屏蔽层中流(liú)有均匀的轴向电流 Is,如图 2 所表示。
则磁力线在管外,屏蔽层电感可表示为:

(2.2.1)

式中, 为 Is产生的全部磁通。
由(yóu)于磁通同样包围着芯线。
根据互感的定(dìng)义,屏蔽层和芯线之间(jiān)的互感应(yīng)为:M =/Is (2.2.2)故M =Ls (2.2.3)设US是骚扰电压源,电流I1流过芯线,如图3 所示,LS和rS分别为屏(píng)蔽层的电感和电阻。
如果(guǒ)屏蔽层不(bú)接地或只(zhī)有一端接地,屏蔽层上无电流通(tōng)过,电流经地面返回,屏(píng)蔽(bì)层不起作用。
当屏(píng)蔽层两端接地,接(jiē)地点为 A点和 B 点,I1在 A 点将分两路到达 B 点,再回到源端,屏蔽层中的(de)电流 I1为:

(2.2.4)

由上式(2.2.3)中 M = LS,则有(yǒu):

(2.2.5)

式中,为屏蔽层截止频率(lǜ)。
当时,ISI1,IG0,I1几乎(hū)全部经由屏蔽(bì)层流回源端,屏蔽层外由和回(huí)流产(chǎn)生(shēng)的磁

场大小相等,方向相反,因(yīn)而互相(xiàng)抵(dǐ)消,抑制了骚扰源的向外辐射。
至 于 什 么 时候采用(yòng)一(yī)点接(jiē)地(单端接地)还是两点接地( 双端接(jiē)地),这就要(yào)看使用者是想要抑制空间电磁场对传输线的影响;还是(shì)降低电缆内传输信号对外的电磁辐射。


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