W procesach przemysłowych urządzeniom elektrycznym AKP stawiane są wymagania wysokiej odporności na zakłócenia. Jest to czynnik decydujący o dyspozycyjności instalacji przemysłowych. W budowie niskozakłóceniowych systemów duże znaczenie ma ekranowanie przewodów i powiązane z tym uziemianie ekranów. Krytycznym miejscem jest tu punkt w którym ekran kabla łączony jest z potencjałem obudowy. Powinno to być połączenie niskoomowe i o małym oporze indukcyjnym. Naturalnie powinno ono być tworzone w praktyczny i szybki sposób. Najlepiej nadają się do tego złącza typu SK… kabli ekranowanych do których mogą być przyłączane ekrany dostępnych w sprzedaży kabli.

Kompatybilność elektromagnetyczna (ang. ElectroMagnetic Compatibility – EMC) – wg. Europejskich wymagań w zakresie EMC to, zdolność danego urządzenia do zadawalającej pracy w środowisku elektromagnetycznym bez powodowania przy tym samym zaburzeń pola elektromagnetycznego, które były by nie do przyjęcia przez inne znajdujące się w tym środowisku urządzenia.

Więc co to właściwie jest kompatybilność elektromagnetyczna?

W początkach naszego wieku elektroniki przy transmisji radiowej obserwowano często tzw. zakłócenia radiowe i odbioru. Przy znacznym wzroście rozpowszechnienia urządzeń elektronicznych w ostatnich dziesięcioleciach zaobserwowano jednocześnie zwiększone występowanie tych zakłóceń. Zależność ta nasunęła podejrzenie, że urządzenia same były źródłem tych zakłóceń.

Przy badaniu sąsiadujących przewodzących prąd przewodów (+ / -) elektronicznego urzą­dzenia stwierdzono, ze występuje między nimi różnica potencjałów, która rzeczywiście prowa­dzi do tego, że każde urządzenie elektroniczne wysyła zakłócające promieniowanie.

W wyniku nakładania się promieniowań zakłócających różnych urządzeń zwiększa się sumaryczny poziom zakłócającego promienio­wania – przez co niezbędnym stało się zabez­pieczenie wszystkich urządzeń przed tym pro­mieniowaniem.

Takie zewnętrzne zakłócenia mogą, szczegól­nie w procesach przemysłowych i produkcji, spowodować powstanie dużych szkód. Z tego powodu elektryczne urządzenia AKP (automatyka, kontrola, pomiary) wymagają szczególnie dużej odporności na zakłócenia. By być w stanie to zagwarantować producenci urządzeń muszą zapewnić swoim produktom świadectwo kom­patybilności. Na rynek urządzenia wprowadza­ne mogą być wówczas, gdy spełniają wymagania normy EMC.

Jak powstają zakłócające pola elektromagnetyczne?

Powstawanie zakłócających pól elektromagnetycznych

Odbiornik (Z) zasilany jest przewodami ze źródła napięcia (U). Między przewodem plus i minus powstają różnice napięć, powodujące powstanie między nimi pola magnetycznego. Wokół przewodzącego prąd przewodu powstaje pole magnetyczne (H). To pole magnetyczne podlega, z powodu swojej zależności od prądu, czasowym wahaniom. Ponieważ tylko w minimalnej części przypadków występują stałe w czasie prądy, prowadzi to do powstania zmieniających się nieregularnie w czasie pól magnetycznych. Pola stają się elektromagnetycznymi sygnałami, swego rodzaju „mini nadajnikami” i jednocześnie odbiornikami. A zatem każdy przewód jest w stanie wpływać negatywnie na działanie innych elektrycznych i elektronicznych urządzeń.

Różne rodzaje odziaływań

W praktyce najczęściej występuje jednocześnie wiele zakłócających mechanizmów. Przy czym oddziaływają one zarówno na urządzenia jak i na przewody. Wyróżnia się pięć różnych rodzajów oddziaływań:

• galwaniczne wprowadzanie zakłóceń
• pojemnościowe wprowadzanie zakłóceń
• indukcyjne wprowadzanie zakłóceń
• zakłócenia falowe
• zakłócające promieniowanie

Ekranowanie

Przy rozpatrywaniu możliwych wpływów zakłóceń i przedsięwzięć im zapobiegających stało się jasne, że ekranowaniu przewodów i podłączeniu ekranu przypadła szczególna rola. Ekrany przewodów składają się najczęściej z niemagnetycznych materiałów jak miedź lub aluminium. Rzadziej stosowane jest żelazo lub stal, w szczególnych przypadkach stosowany jest metal Mu. Najczęstszymi ekranami dla przewodów i kabli są plecione pojedyncze ekrany, które zbudowane są z dwóch przeciwbieżnych i wzajemnie przeplecionych zestawów drutów. Gęstość i grubość plecionki są przy tym cechami jakościowymi ekranu. Polega to na tym, że ekran powinien pokrywać możliwie dużą powierzchnię chronionego przewodu aby zapobiegać zakłóceniom. Pokrycie 60% jest bardzo złe, 95% dobre.

Rodzaj podłączania ekranu dostosowuje się w pierwszym rzędzie do oczekiwanego zakłóce­nia. Jak to zrobić pisaliśmy >> Budowa instalacji według zasad EMC

Przyłączanie ekranów

Skuteczność ekranowania kabli bardzo zależy od jakości zestyku przyłącza ekranu. Złącza przyłączeniowe ekranów SK charakteryzują się dużą powierzchnią niskoomowego styku, dzięki czemu na przyłączu ekranu powstaje mały spadek napięcia. Jednostronne przyłączenie ekranu może skuteczne redukować zakłócenia tylko przy zakłóceniach niskoczęstotliwościowych przenoszonych sprzężeniami pojemnościowymi. Zakłócenia takie mogą być powodowane np. przez instalacje wysokiego napięcia. Jednak przeciw znacznie częstszym sprzężeniom indukcyjnym skuteczne jest jedynie obustronne przyłączenie ekranu.

Może ono jednak z powodu różnic potencjałów masy prowadzić do przepływu prądu wyrównawczego. W celu zmniejszenia tego prądu zaleca się przy długich przewodach wielokrotne uziemianie ekranu. Im krótsze są odstępy między punktami przyłączenia ekranu, tym mniejsze są prądy płynące przez ekran kabla. W szczególnie ważnych ze względów bezpieczeństwa instalacjach stosowane są ekrany trójosiowe. Ekran taki składa się z dwóch ze wzajemnie izolowanych oplotów, gdzie zewnętrzny ekran łączony jest z obu stron, a wewnętrzny jednostronnie. W ten sposób prądy wyrównawcze i zakłócenia przenoszone sprzężeniami indukcyjnymi odprowadzone są w zewnętrznym ekranie a zakłócenia przenoszone przez sprzężenia pojemnościowe w wewnętrznym.

Skuteczność przyłączania ekranu przez złącze PE i system SK

Ciąg dalszy skutecznego przyłączania ekranów, nastąpi…