كابل محمي



الكابل المحمي أو الكابل المغطى هو كابل كهربائي مزود بطبقة موصلة مشتركة تحيط بموصلاته للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي . [ 1 ] عادةً ما تُغطى هذه الطبقة الواقية بطبقة خارجية من الكابل. يمكن تصنيف أنواع حماية الكابلات الشائعة بشكل عام إلى نوع الرقائق المعدنية (التي غالبًا ما تستخدم غشاءً معدنيًا )، أو أسلاك حلزونية متقابلة ( مضفرة أو غير مضفرة)، أو كليهما. [ 2 ] قد يكون من الضروري استخدام سلك طولي مع رقائق حلزونية عازلة لتقصير كل لفة. [ 1 ]
يعمل الغلاف الواقي كقفص فاراداي - سطح يعكس الإشعاع الكهرومغناطيسي . يقلل هذا من تداخل الضوضاء الخارجية مع الإشارات، ويمنع الإشارات من الإشعاع للخارج والتأثير على الأجهزة الأخرى (انظر التوافق الكهرومغناطيسي ). ليكون الغلاف الواقي فعالاً ضد المجالات الكهربائية (انظر أيضًا الاقتران السعوي )، يجب تأريضه. [ 3 ] يجب أن يكون الغلاف الواقي متصلاً كهربائيًا بشكل مستمر لزيادة فعاليته إلى أقصى حد، بما في ذلك أي وصلات للكابلات. بالنسبة للإشارات عالية التردد (أعلى من بضعة ميغاهرتز)، يشمل ذلك الموصلات والعلب، بشكل محيطي أيضًا: يجب توصيل غلاف الكابل بشكل محيطي بالعلبة، إن وجدت، من خلال الموصل أو غدة الكابل . [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]
تستخدم بعض أنواع الكابلات المحمية الغلاف كمسار عودة للإشارة. على سبيل المثال، يستخدم الكابل المحوري الغلاف ، بينما لا يستخدمه الكابل ثنائي المحور .
كابلات الطاقة ذات الجهد العالي ذات العزل الصلب محمية لحماية عزل الكابل والأشخاص والمعدات.
الأنواع
تتوفر أنواع عديدة من دروع الكابلات تجارياً، ويعتمد استخدامها على التطبيق.
- الدروع المركبة
- دروع من رقائق معدنية
- دروع الجدائل المعدنية
- الدروع الحلزونية
- دروع الخدمة
- دروع الشريط
- واقيات الشاشة
التطبيقات
يُوفر استخدام الكابلات المحمية في أنظمة الأمن حمايةً جزئيةً من تداخل ترددات الطاقة والترددات اللاسلكية، مما يُقلل من عدد الإنذارات الكاذبة. ويُنصح بفصل كابلات البيانات أو الإشارة فعلياً بمسافة لا تقل عن 75 ملم (3 بوصات) عن دوائر الطاقة عالية الجهد الموصولة بالتوازي.
عادةً ما يكون كابل الإشارة التناظرية المستخدم في تطبيقات الصوت الاحترافية عبارة عن كابل مزدوج ملتوي محمي ينتهي بموصلات XLR . ينقل هذا الزوج الملتوي الإشارة في تكوين صوتي متوازن . كما أن كابل الصوت متعدد النوى الممتد من المسرح إلى وحدة التحكم في الصوت يكون محميًا أيضًا.
يستخدم المستهلكون أسلاك نحاسية محمية بموصل مركزي واحد في تكوين غير متوازن.
في كابلات الإشارة
أفضل طريقة لتوصيل الكابلات المحمية لأغراض الحماية هي تأريض الغلاف من كلا طرفي الكابل. [ 6 ] تقليديًا، كان يُنصح بتأريض طرف المصدر فقط لتجنب حلقات التأريض . أفضل الممارسات هي التأريض من كلا الطرفين، ولكن يبقى احتمال حدوث حلقات تأريض قائمًا. في الطائرات، يُستخدم كابل خاص مزود بغلاف خارجي للحماية من الصواعق وغلاف داخلي مؤرض من أحد طرفيه للتخلص من الطنين الناتج عن نظام الطاقة بتردد 400 هرتز. [ 7 ]
في كابلات الطاقة
تحتوي كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط والعالي ، في الدوائر التي يزيد جهدها عن 2000 فولت، عادةً على طبقة حماية من شريط نحاسي أو ألومنيوم أو بوليمر موصل . إذا لامس كابل معزول غير محمي الأرض أو جسمًا مؤرضًا، فسيتركز المجال الكهروستاتيكي حول الموصل عند نقطة التلامس، مما يؤدي إلى تفريغ هالة كهربائية ، وفي النهاية إلى تلف العزل. يشكل تيار التسرب والتيار السعوي عبر العزل خطرًا لحدوث صدمة كهربائية. تعمل طبقة الحماية المؤرضة على معادلة الإجهاد الكهربائي حول الموصل، وتحويل أي تيار تسرب إلى الأرض. يجب تركيب مخاريط تخفيف الإجهاد عند نهايات طبقة الحماية، خاصةً للكابلات التي تعمل بجهد يزيد عن 2 كيلوفولت بالنسبة للأرض.
قد تُوصَّل الدروع الموجودة على كابلات الطاقة بالأرض عند كل طرف من أطرافها وعند نقاط التوصيل لضمان الحماية من الصدمات الكهربائية، حتى مع وجود تيار مستحث يمر عبر الدرع. يُؤدي هذا التيار إلى فقد في الطاقة وارتفاع في درجة الحرارة، مما يُقلل من الحد الأقصى لتيار الدائرة. تُشير الاختبارات إلى أن وجود موصل تأريض مكشوف بجوار الأسلاك المعزولة يُسرِّع من توصيل تيار العطل إلى الأرض. في دوائر التيار العالي، قد تُوصَّل الدروع من طرف واحد فقط. في دوائر الجهد العالي الطويلة جدًا، قد يُقسَّم الدرع إلى عدة أقسام، حيث قد يرتفع جهد الدرع الطويل إلى مستويات خطيرة أثناء حدوث عطل في الدائرة. هناك خطر حدوث صدمة كهربائية عند تأريض طرف واحد فقط من الدرع. الحد الأقصى الموصى به لارتفاع جهد الدرع هو 25 فولتًا. تُحدد معايير IEEE 422 و525 أطوال الكابلات التي تُحدِّد جهد الدرع إلى 25 فولتًا لتطبيق تأريض أحادي النقطة. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
| حجم الموصل | كابل واحد لكل قناة (قدم) | ثلاثة كابلات لكل قناة (قدم) |
|---|---|---|
| 1/0 AWG | 1250 | 4500 |
| 2/0 AWG | 1110 | 3970 |
| 4/0 AWG | 865 | 3000 |
| 250 ألف ميل | 815 | 2730 |
| 350 ألف ميل | 710 | 2260 |
| 400 ألف ميل | 655 | 2100 |
| 500 ألف ميل | 580 | 1870 |
| 750 ألف ميل | 510 | 1500 |
| 1000 كيلو ميل | 450 | - |
| 2000 ألف ميل | 340 | - |
انظر أيضاً
- الحماية الكهرومغناطيسية
- سلك مكبر الصوت
- حلقة الباب ، وهي طريقة لحماية الكابلات الكهربائية المتصلة بالباب ميكانيكيًا
مراجع
- ١ ٢ ٣ "تقنيات التوافق الكهرومغناطيسي في التصميم الإلكتروني - الجزء الثاني: الكابلات والموصلات" (ملف PDF) . مايو ٢٠٠٩. تاريخ الاطلاع: ١٨ أبريل ٢٠٢٢.
لضمان أداء حماية جيد، يجب أن يكون التوصيل الكهربائي بين غلاف الكابل وأغلفة موصلاته أو غدده، وأي أغلفة محمية، خاليًا من أي فجوات. هذا يعني وجود اتصال كهربائي سلس ومنخفض المقاومة حول محيط الوصلة الكهربائية. يُشار إلى هذا غالبًا باسم "التوصيل المحيطي ٣٦٠ درجة" (حتى عندما لا يكون الموصل أو الغدة دائريًا)، وينطبق هذا على التوصيل بين غلاف الكابل وغلاف الموصل، وأغلفة موصلين متطابقين، وبين غلاف الموصل والهيكل المعدني الذي يُركّب عليه.
- ↑ "أنواع الحماية الشائعة" . 2021. تم الاسترجاع في 18-04-2022 .
- ↑ "تأريض الدرع" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-02-2019 .
- ↑ "مقدمة في التوافق الكهرومغناطيسي" (ملف PDF) . شركة Analog Devices. مايو 2009. تاريخ الاطلاع: 18 أبريل 2022.
باختصار، للحماية من تداخل المجال الكهربائي منخفض التردد (<1 ميجاهرتز)، يُعد تأريض الغلاف من أحد طرفيه مقبولاً. أما بالنسبة للتداخل عالي التردد (>1 ميجاهرتز)، فالطريقة المُفضلة هي تأريض الغلاف من كلا الطرفين، باستخدام وصلات دائرية بزاوية 360 درجة بين الغلاف والموصل، والحفاظ على استمرارية التوصيل المعدني بين الموصلات والهيكل.
- ↑ "فعالية تقنيات إنهاء التدريع المختبرة باستخدام خلية TEM وحقن التيار الكتلي" (ملف PDF) . ناسا. 2009. تاريخ الاسترجاع: 18 أبريل 2022.
على الرغم من أنه من المعروف منذ فترة طويلة أن وصلات التدريع ذات الأسلاك القصيرة أقل كفاءة من طرق الإنهاء بزاوية 360 درجة، فقد أشارت تجاربنا إلى أن الأسلاك القصيرة كانت أسوأ عادةً بأكثر من 35 ديسيبل للترددات التي تزيد عن بضعة ميغاهرتز.
- ↑ "ربط دروع الكابلات من كلا الطرفين لتجنب الضوضاء" .
- ↑ "Aero 10 - جهاز اختبار مقاومة الحلقة" .090528 boeing.com
- ↑ توماس ب. أرنولد؛ سي. ديفيد ميرسييه (1997). دليل كابلات الطاقة لشركة ساوث واير ( الطبعة الثانية). كارولتون، جورجيا: شركة ساوث واير.
- ↑ IEEE 422: دليل IEEE لتصميم وتركيب أنظمة الكابلات في محطات توليد الطاقة
- ↑ IEEE 525: دليل IEEE لتصميم وتركيب أنظمة الكابلات في المحطات الفرعية
روابط خارجية
- كابلات الإشارة
