Proč je ochrana EMC důležitá?
V dnešní době je obtížné najít nebo vytvořit výrobek nebo průmyslový závod bez moderní kabelové techniky. Všichni mluví o Průmyslu 4.0, velkých objemech dat a plně automatizovaných procesech.
Části těchto procesů jsou řízeny nebo ovládány frekvenčními měniči, transformátory, elektrickými spínači a komunikačními zařízeními.
Tyto typy spínacích procesů s sebou však vždy nesou riziko rušení. Aby stroj zůstal v bezchybném provozu, je potřeba přesnost a výběr správných komponent.
Cílem je, aby všechny procesy fungovaly hladce a bez chyb. Neboť např. rušení v rádiu, které je pouze nepříjemné, může mít interference v kontextu lékařské technologie mnohem dramatičtější následky, pokud systém selže.
Proto se v průmyslovém prostředí vyžaduje stále vyšší zabezpečení proti elektromagnetickému rušení. Elektromagnetická kompatibilita (EMC).
Jak funguje EMC?
Elektromagnetické rušení vždy vychází ze zdroje rušení. Tím může být součást zařízení, která přenáší velký proud, jako je například frekvenčně řízený motor nebo kabel.
Proti zdroji rušení stojí rušené zařízení, takzvaný přijímač rušení. Přijímačem rušení může být například snímač nebo datový kabel.
Mezi nimi vzniklý vazební mechanismus způsobuje rušení. Rozlišujeme čtyři různé typy vazeb:
- Galvanická vazba: Zdroj rušení a přijímač rušení jsou vzájemně propojeny, například společným uzemňovacím vodičem. Rušivý proud procházející společným uzemňovacím vodičem způsobuje elektromagnetické rušení.
- Kapacitní vazba: Zdroj rušení a přijímač rušení jsou blízko sebe, ale nejsou navzájem fyzicky propojeny. U kapacitní vazby je elektromagnetické rušení (EMS) způsobeno elektrickým polem.
- Induktivní vazba: I při induktivní vazbě jsou zdroj rušení a přijímač rušení blízko sebe a nejsou navzájem propojeny. Toto rušení je však způsobeno magnetickým polem.
- Vazba vyzařováním: K vazbě vyzařováním obvykle dochází, když jsou zdroj rušení a přijímač rušení od sebe vzdálené a vodiče nakonec fungují jako antény a způsobují rušení elektromagnetickým zářením.
V praxi se obvykle vyskytuje směs těchto 4 vazebných mechanismů a je nutné ji eliminovat, například použitím stíněných kabelů.
Co je to směrnice EMC?
Ve směrnici EMC 2014/30/EU, článku 3, je elektromagnetická kompatibilita definována jako:
Elektromagnetickou kompatibilitou se rozumí schopnost zařízení uspokojivě fungovat ve svém elektromagnetickém prostředí, aniž by způsobovalo nepřípustné elektromagnetické rušení jiného zařízení v tomto prostředí.
Podle této definice má EMC dva hlavní aspekty:
- Zařízení by nemělo způsobovat elektromagnetické rušení.
- Zařízení by nemělo být elektromagneticky rušeno okolním prostředím.
Jak se měří ochrana EMC?
Co znamená zákon EMC pro kabely, vodiče, kabelové vývodky a konektory? Společnost LAPP Vám mimo jiné nabízí kabely, vodiče, kabelové vývodky a konektory. Ve smyslu německého zákona o elektromagnetické kompatibilitě zařízení se jedná o zařízení definovaná jako „komponenty bez přímé funkce“. Na tyto součásti se nevztahuje směrnice EMC 2014/30/EU, a proto nemají označení CE s odkazem na směrnici EMC.
Označení CE, které přesto najdete na produktech LAPP, se mimo jiné týká důkazu shody CE s tzv. nízkonapěťovou směrnicí, RoHS a CPR CE.
Společnost LAPP Vám mimo jiné nabízí kabely, vodiče, kabelové vývodky a konektory. Ve smyslu německého zákona o elektromagnetické kompatibilitě zařízení se jedná o zařízení definovaná jako „komponenty bez přímé funkce“. Na tyto součásti se nevztahuje směrnice EMC 2014/30/EU, a proto nemají označení CE s odkazem na směrnici EMC.
Označení CE, které přesto najdete na produktech LAPP, se mimo jiné týká důkazu shody CE s tzv. nízkonapěťovou směrnicí, RoHS a CPR CE.
Kabely, vodiče, kabelové vývodky a konektory proto nejsou ve směrnici EMC zmiňovány příliš často. Pro tyto součásti často platí zvláštní, především normativní požadavky na EMC, jako jsou požadavky z konstrukční normy ČSN EN 50525-2-51: 2012.
Tato norma vyžaduje důkaz o dodržení minimální účinnosti měděného stínicího opletení pro stíněnou konstrukci kabelů. Tuto účinnost ilustruje výše uvedený vazební odpor.
Normativně jsou stíněné verze kabelů označeny jako H05VVC4V5-K. V sortimentu kabelů Lapp k tomu najdete odpovídající kabely pod názvem:
- ÖLFLEX® 140 CY
- ÖLFLEX® 150 CY
TIP: Při vyhledávání zboží najdete všechny verze stíněných kabelů také pomocí standardního označení „H05VVC4V5-K“.
Všude tam, kde se k přenosu energie používají elektrické motory, spínače a kabely, se vyskytuje elektromagnetické rušení. EMS může mít negativní vliv na datové kabely, snímače a podobná zařízení.
Jinými slovy to znamená, že byste se měli ve všech těchto oblastech náchylných na rušení spolehnout na připojovací a ovládací kabely nebo také datové kabely s elektromagnetickou ochranou stíněním.
Jak jsou konstruovány stíněné připojovací a ovládací kabely?
U připojovacích a ovládacích kabelů v zásadě existují čtyři různé typy stínění. Tři z těchto typů stínění jsou obzvláště vhodné pro použití s ochranou EMC:
Pocínované měděné stínicí opletení
Běžnou metodou stínění kabelů je použití měděných opletení mezi vodiči a plášti. Se stupněm pokrytí kolem 80 procent tvoří měděné opletení účinnou bariéru proti elektromagnetickým polím. Takové kabely poznáte v názvu produktů LAPP podle zkratky „C“, např. ÖLFLEX® CLASSIC 110 CY nebo ÖLFLEX® SERVO 719 CY. Měděné stínicí opletení lze splétat různými způsoby, jedním z rozhodujících parametrů je při tom úhel opletení. Ve vysoce dynamických aplikacích, jako je uložení kabelu do vlečného řetězu, je měděný drát veden kolem žil pod strmějším úhlem, takže dosáhne úplného otočení o 360 stupňů kolem žil na kratší vzdálenost. Opletení není ideální pro kabely u robotů, které musí vydržet miliony cyklů kroucení, protože se v něm časem vytvoří mezery.
Ovinutí měděným drátem
U pohyblivých kabelů v robotice, kde stínění musí odolávat kroucení, se často používá ovinutí měděnými dráty. Vzhledem k tomu, že měděné dráty tvořící ovinutí jsou uspořádány paralelně, nedochází k problémům při kroucení kabelu. Na druhou stranu, ochrana před elektromagnetickým rušením je u ovinutých kabelů často horší, protože dráty stínění se nepřekrývají. Takové kabely poznáte v názvu produktů LAPP podle zkratky „D“, např. ÖLFLEX® ROBOT 900 DP.
Plastová fólie kašírovaná hliníkem
Jednotlivé žíly nebo všechny žíly v kabelu mohou být ovinuty plastovou fólií kašírovanou hliníkem. Stínění plastovou fólií kašírovanou hliníkem chrání Vaše kabely a vodiče zejména při vyšších frekvencích. Kabely mají často několik typů stínění, např. ÖLFLEX® SERVO 2XSLCH-J má hliníkem kašírovanou plastovou fólii a pocínovaný měděný oplet.
Jak jsou konstruovány stíněné datové kabely?
Pro datové kabely se v zásadě používají stejné typy stínění jako pro připojovací a ovládací kabely, ale v názvech produktů souvisejících s datovými kabely jsou běžné i další zkratky:
- Pocínované měděné stínicí opletení „S“ (Screened – stíněné)
- Plastová fólie kašírovaná hliníkem „F“ (Foiled – s fólií)
Kromě toho existují dvě speciální funkce datových kabelů s ohledem na jejich typ stínění pro ochranu EMC:
Nestíněné
Data transmissions are particularly susceptible to interference, which is why data cables are generally always screened. For certain areas of application for signal transmission, there are unscreened data cables specially marked with the abbreviation “U” (unscreened), such as the Cat.6 network cable ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH, the Cat.5e Ethernet cable ETHERLINE® LAN Cat.5e SF/UTP 4x2xAWG24 or our UNITRONIC® BUS ASI cables for networking systems in the field.
Kroucená dvojlinka
Dalším typem datových kabelů je takzvaná kroucená dvojlinka. V tomto typu kabelu jsou jednotlivé datové páry zkroucené. Zkroucení zajišťuje, že se účinky polí navzájem vyruší. Tyto kabely lze identifikovat zkratkou „TP“ (Twisted Pair – kroucená dvojlinka). Například kabel ETHERLINE Cat.6a H 4x2xAWG22/1 SF/UTP je rozdělen takto:
ScreenedFoiled/UnscreenedTwistedPair – stíněný fólií/nestíněný kroucený pár. Tento síťový kabel je celkově stíněný kolem všech žil drátěným opletem a hliníkem kašírovanou plastovou fólií (stíněný/foliovaný). Páry vodičů jsou zkroucené do párů a nejsou vybaveny dodatečným stíněním párů vodičů (UnscreenedTwistedPair).
Jak mohou být kabely a vodiče připojeny způsobem, který je kompatibilní s EMC?
Věděli jste, že stínění nemá žádný účinek, pokud není uzemněno? Elektrický odpor mezi stíněním kabelu a potenciálem země musí být co nejnižší. To vyžaduje co největší kontaktní plochu stínění s EMC komponentou kabelové vývodky nebo pouzdra konektoru. Spojení mezi obrazovkou a součástí EMC, je-li nainstalováno správně a především co nejúplněji, nevytváří žádnou nebo jen velmi nízkou impedanci, a to i na dlouhé vzdálenosti. Hlavní výhodou je, že jejich spojení je obzvláště elektromagneticky kompatibilní.
Přehled požadavků:
- Měděný stínicí oplet musí být umístěn u přechodu k pouzdru po celém obvodu (velká plocha), a to bez mezer.
- Kabelová vývodka má nízkoimpedanční připojení ke kovové stěně pouzdra.
- Kabel musí být možno montovat a demontovat rychle, snadno a bez poškození měděného stínicího opletu.
- Na obou koncích kabelu je zaručen optimální kontakt se stíněním a toto je připojeno na zemní potenciál.
Běžnou metodou je montáž stínění po celém obvodu a bez mezer, např. na přechodu z kabelové vývodky ke konektoru nebo při zavádění kabelu do pouzdra pomocí EMC kabelové vývodky. Teprve potom může pouzdro konektoru fungovat jako Faradayova klec a bezpečně zadržovat vnější rušivé signály. Je také důležité, aby k tomuto optimálnímu kontaktu stínění došlo na obou koncích kabelu a aby byl připojen k zemnímu potenciálu.
Naše řada SKINTOP®BRUSH
Hledáte kabelovou vývodku, kterou lze bezpečně, rychle a snadno nainstalovat a která nabízí optimální ochranu EMC? Pak je nejlepší použít naši SKINTOP® MS-M BRUSH. Díky jedinečnému 360° mosaznému kartáči nabízí nízkoohmový kontakt mezi stínicím opletem a kabelovou vývodkou, aniž by došlo k poškození stínicího opletu.
Vlastnosti :
- Spolehlivá ochrana EMC je zaručena i po demontáži a opětovné instalaci, protože mosazné kartáče nepoškodí stínicí oplet.
- Instalace je bezpečná, rychlá a jednoduchá.
- Nejlepší možné utěsnění umožňuje stupeň krytí IP 68 (10 barů) a IP 69.
- Inovativní dvojitý lamelový koš ve velikostech M75x1,5 až M110x2 zjednodušuje montáž a zabraňuje působení ohybové síly na těžké kabely.
- V kombinaci s pojistnou maticí SKINDICHT® SM-PE-M je také vhodný pro lakovaná, eloxovaná nebo práškově lakovaná pouzdra.
Používáte plastové hadicové spojky? Nyní je ideální okamžik na to, abychom Vám představili naše inovativní rozšíření EMC, první patentovanou aktivní pojistnou matici EMC na světě. Zařezává se do pouzdra a současně poskytuje optimální, nízkoohmový 360° kontakt se stíněním.
Vlastnosti :
- Velký viditelný stínicí kontakt
- Optimální nízkoohmový 360° stínicí kontakt
- Jednoduchá demontáž
- Jednoduchá a bezpečná
- Řezné hrany proříznou při dotahování izolační vrstvu pouzdra nebo rozvaděče, čímž zajistí optimální kontakt
Používáte vícenásobné vstupy SKINTOP® MULTI nebo SKINTOP® CUBE? Pak Vám naše sada SKINTOP® BRUSH ADD-ON 24 nabídne dokonalou ochranu EMC.
Vlastnosti:
- Velký viditelný stínicí kontakt
- Optimální nízkoohmový 360° stínicí kontakt
- Jednoduchá demontáž
- Jednoduchá a bezpečná
- Řezné hrany proříznou při dotahování izolační vrstvu pouzdra nebo rozvaděče, čímž zajistí optimální kontakt
Stále větší počet výrobků LAPP využívá technologii BRUSH, včetně hadicové spojky SILVYN® MSK-M BRUSH.
Proč jsou konektory důležité pro ochranu EMC?
Každý systém je jen tak silný jako jeho nejslabší článek. Výhodou konektorových systémů LAPP je použití všech výše uvedených koncepcí pro připojení stínění. EMC kabelové vývodky jsou velmi často již integrované do konektoru, nabízejí možnost připojení ochranné hadice a umožňují kontakt stínění kabelu s pracovním nebo PE kontaktem systému konektoru.
Standardní pouzdro je opatřeno práškovým nástřikem a nevodivým těsněním mezi částmi pouzdra, které se tím vzájemně izolují. EMC konektory EPIC® Vám nabízí 360° stínění a připojení stínění odolné proti vibracím. Konektory EMC lze identifikovat podle jejich kovově vodivého, obvykle poniklovaného povrchu. Těsnění jsou navržena tak, že obě části pouzdra přitlačené nebo přišroubované k sobě vytvářejí nízkoohmový kontakt mezi kovy. Stejný princip platí jak pro kabelové vývodky, tak pro montážní stěnu.
Hranaté konektory mají zabudovanou kabelovou vývodku SKINTOP® MS-M BRUSH. EPIC® ULTRA H-A3 a EPIC® ULTRA H-B6-24 se proto snadno montují a jsou navrženy pro velký rozsah sevření stíněných kabelů.
Pokud potřebujete prostorově úspornou konstrukci např. pro použití v servopohonech, akčních členech a snímačích, doporučujeme kulaté konektory POWER a SIGNAL od společnosti LAPP. Jsou vybaveny speciálně navrženou EMC kabelovou vývodkou pro servokabely a datové kabely.
Kulaté konektory EPIC® POWER M17, EPIC® POWER LS1, EPIC® POWER LS1.5 nebo EPIC® POWER LS3 s integrovanou EMC kabelovou vývodkou jsou zvláště vhodné pro připojení k napájení, které je odolné proti vibracím.
Pro kabely ke snímačům, sběrnicím, resolverům a enkodérům nabízí LAPP například konektory EPIC® SIGNAL M17 nebo EPIC® SIGNAL M23.
Jak mohou být nestíněné kabely a vodiče následně stíněny?
Pokud není z různých důvodů možné mít nestíněný kabel v systému nebo pokud musí být kabely v určitých částech systému stíněné pouze elektromagneticky, pak mohou naše ochranné hadice SILVYN® taktéž být vybaveny mědeným stínicím opletem nebo opleteny stínicí páskou 3M Scotch 1183.
Aby bylo zajištěno, že tyto systémy mohou být spolehlivě uzemněny, je nejlepší se spolehnout na náš jednodílný nebo dvoudílný konektor SHIELD-KON® pro připojení měděného stínicího opletení k uzemněné stěně pouzdra nebo k jiným uzemněným připojovacím bodům.
Jak lze zlepšit ochranu EMC?
Pro optimální stínicí efekt mohou být kabely opatřeny dvojitým stíněním, nebo mohou být uloženy v měděné nebo ocelové trubce. Z hlediska EMC jsou tato stínění zcela uzavřená. Naše šroubovitě vinuté kovové ochranné hadice SILVYN® s měděným stínicím opletením, jako např. EMC AS-CU, Vám nabízejí kompletní ochranu EMC a současně vynikající flexibilitu ve srovnání s trubkou. Jsou vhodné pro obzvláště drsná prostředí s vysokými elektromagnetickými požadavky. Naše hadicová spojka SILVYN® MSK-M BRUSH s ochranou EMC a integrovaným odlehčením tahu doplní Váš systém stíněný v souladu s EMC.
Existují konfekcionované připojovací, ovládací a datové kabely se stíněním EMC?
Montážní chyby jsou často důvodem špatné elektromagnetické kompatibility EMC. V průmyslu bylo dlouhou dobu obvyklé nakupovat kabely a konektory samostatně a spojovat je až při instalaci do stroje nebo výrobního zařízení.
Větší flexibilita má i určité nevýhody – kvalita zpracování je bohužel často nízká. Může to být například proto, že montér při odplášťování zařízne příliš hluboko a poškodí tak izolaci žil nebo připojí stínění k pouzdru konektoru pouze v určitých bodech, a vytvoří tak problémy s EMC.
Současné trendy tak spíše diktují přechod k hotovým kabelům, které ve společnosti LAPP prodáváme pod názvem ÖLFLEX® CONNECT. To znamená, že kabel a zástrčka již byly připojeny ve výrobě. Zákazníci dokonce dostanou energetické řetězy, které jsou naplněné kabely a hadicemi, a společnost LAPP se také postará o inženýrské činnosti. Zákazník tak má záruku, že vždy získá tu nejlepší kvalitu od jediného dodavatele, a může se tak soustředit na svou vlastní činnost, konkrétně na stavbu strojů.