为什么电缆需要屏蔽层?屏蔽到底屏蔽了什么?

百科   2024-12-11 12:04   湖南  

想想你在工厂干活,PLC突然报警,传感器信号乱跳,甚至机器停机。这是啥原因?80%的可能是电缆没屏蔽好,信号被干扰了。

电缆屏蔽层看似简单,但真是电气工程中的“隐形功臣”。今天带你搞懂屏蔽层为什么重要,以及它到底屏蔽了什么。


01电缆屏蔽层是什么?


屏蔽层就像电缆的“金钟罩”,主要是由一层导电材料(比如铜丝网、铝箔等)包裹在电缆外面。这个东西的作用很明确,把外面的干扰挡住;

把电缆自身的“电磁污染”锁在里面,别影响到其他设备。

就像你出门戴耳机,不想听到外面的噪音,也不想让别人听到你的音乐,就是这个道理。

02屏蔽层到底屏蔽了什么?


(1)屏蔽外来的电磁干扰

电缆会被外界的高压线路、电机、变频器、无线信号干扰。比如控制电缆的信号可能变得“不听话”,PLC报错、数据传输断掉……都可能是这些干扰造成的。


屏蔽原理:屏蔽层就像一个“避雷针”,把这些干扰吸收掉,再通过接地排出去,保护电缆里的信号。

简单理解:E 干扰 →屏蔽层→接地

(2)屏蔽电缆自身的辐射

高频信号或大电流电缆,本身会像一个“大喇叭”,对周围设备造成电磁干扰。

比如你一条动力电缆旁边放条通信电缆,结果通信信号全是“噪音”。

屏蔽原理:屏蔽层像一道“隔音墙”,把电缆里的信号锁住,减少对外界的干扰。

(3)抑制感应电压

电缆里大电流流过时,可能会感应出电压,这些电压积累多了,就可能让绝缘击穿或者信号失真。

屏蔽原理:屏蔽层把这些感应电压“吸住”,然后引导到地里,让它们“有去无回”。


公式解释:


ΔV:
感应电压;
L:导线的电感;
𝑑𝐼/𝑑𝑡:电流的变化率(电流波动越大,感应电压越高)


03屏蔽层在哪些场景下必须有?


工业控制:PLC控制电缆和动力电缆放在一起,必须屏蔽。不然信号跳成“天线宝宝”。

高压环境:高压电缆和通信电缆平行敷设,通信设备容易“发疯”,必须加屏蔽。

数据传输:像RS485、以太网这些信号线,屏蔽层能保证高速信号的完整性。

精密设备:医疗仪器、实验室设备,抗干扰必须强,不然误差动辄几个百分点。


04屏蔽层怎么用?


屏蔽层好不好用,关键看 接地!没接地的屏蔽层就像没拉线的风筝,形同虚设。


常用接地方式:

单端接地:屏蔽层一端接地,适合信号电缆,防止地环路干扰。

双端接地:屏蔽层两端接地,用于动力电缆,高效排除大电流干扰。


05 如果没有屏蔽层,会发生啥?


(1)信号错乱:通信电缆直接变成“听写本”,信号扭曲、数据乱飞,设备报警。

(2)设备误动作:变频器干扰传感器,PLC收到错误信号,结果控制系统乱套。

(3)绝缘老化:感应电压长期积累,绝缘层“受不住”,逐渐老化甚至击穿。

(4)安全隐患:高压电缆感应电压没屏蔽,直接影响周围人身安全。


06实际案例分析


案例:工业现场信号干扰问题

一个工厂的PLC控制信号老丢失,排查发现是动力电缆和信号电缆共用桥架,动力电缆没屏蔽,直接把干扰全传给了信号线。

解决方案:换动力电缆为屏蔽电缆;两类电缆分桥架敷设。

结果:信号稳定了,报警也消失了。


07总结


电缆屏蔽层的作用可以总结为一句话:“挡住外来的,锁住里面的,保证安全和稳定!”

屏蔽层的重要性:

保护信号:隔离外部干扰,保证信号质量。

防止辐射:限制电缆自身干扰。

避免隐患:感应电压排出接地,防止危险。

提升稳定性:让设备运行“如丝般顺滑”。

记住,电缆屏蔽不仅是“防干扰”,它还是保证电气系统安全可靠的第一道防线!下次排查信号问题时,别忘了看看屏蔽层!

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