W inteligentnej fabryce duża moc elektryczna i rosnąca ilość danych są przesyłane na ograniczonej przestrzeni. Zwiększa to ryzyko zakłóceń elektromagnetycznych – nawet jedno słabo ekranowane złącze może sparaliżować cały proces produkcyjny. Nic więc dziwnego, że przemysł rozwiązań związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną rośnie – obecnie wynosi on siedem procent rocznie w skali światowej. Optymalna kompatybilność elektromagnetyczna (w skrócie EMC) wymaga dobrego zrozumienia systemu i doboru właściwych komponentów. Obie te rzeczy zapewnia LAPP.
Zakłócenia elektromagnetyczne zawsze pochodzą ze źródła zakłóceń. Może to być element sprzętu, który przenosi wysoki prąd, taki jak silnik sterowany częstotliwością lub kabel.
Źródło zakłóceń odpowiada zakłóconemu elementowi sprzętu, zwanemu odbiornikiem zakłóceń. Odbiornikiem zakłóceń może być na przykład czujnik lub kabel sieciowy.
Sprzężenie pomiędzy nimi powoduje zakłócenia. Można je podzielić na cztery różne typy sprzężenia:
W praktyce jest to zwykle połączenie tych 4 mechanizmów sprzęgania, które należy wyeliminować, przykładowo poprzez zastosowanie kabli ekranowanych.
W dyrektywie EMC 2014/30/UE, artykuł 3, kompatybilność elektromagnetyczna jest zdefiniowana jako:
„[...] zdolność sprzętu do zadowalającej pracy w swoim środowisku elektromagnetycznym bez wywoływania zakłóceń elektromagnetycznych, co byłoby niedopuszczalne dla innych urządzeń w tym środowisku.”
Zgodnie z tą definicją EMC ma dwa główne aspekty:
Kable energetyczne mogą mieć różne rodzaje ekranowania:
Ważne jest, aby mieć wysokiej jakości komponenty do komunikacji przemysłowej z jednego źródła, takie jak kable krosowe i przełączniki.
LAPP oferuje usługę health check, która testuje okablowanie w fabryce lub pojedynczych systemach, zwracając szczególną uwagę na kompatybilność elektromagnetyczną.
Podczas montażu ważne jest, aby ekran zawsze pokrywał całą powierzchnię i był umieszczony w obudowie – na obu końcach kabla. System Fast Connect zapobiega błędom podczas montażu i oszczędza czas.
Z ÖLFLEX® CONNECT jest to jeszcze łatwiejsze: tutaj wszystkie kable są wstępnie zmontowane i mają odpowiednią długość, wystarczy je podłączyć.
Istnieją cztery różne typy ekranowania przewodów zasilających i sterowniczych. Trzy z tych typów ekranów są szczególnie przystosowane do zastosowania z ochroną EMC:
Typową metodą ekranowania przewodów jest oplot ekranujący z drucików miedzianych pomiędzy żyłami a płaszczami. Przy stopniu pokrycia około 80 procent, oplot miedziany tworzy skuteczną barierę przed polami elektromagnetycznymi. Przewody te można zidentyfikować po skrócie „C” w oznaczeniu produktu LAPP, np. ÖLFLEX® Classic 110 CY lub ÖLFLEX® Servo 719 CY. Oplot miedziany można wykonywać na różne sposoby, przy czym jednym z kluczowych parametrów jest kąt skręcania. W bardzo dynamicznych zastosowaniach, takich jak instalacja kabla w prowadnicy łańcuchowej, drut miedziany jest prowadzony wokół żył pod bardziej rozwartym kątem, dzięki czemu tworzy pełny 360-stopniowy obrót wokół żył na krótszej odległości. W przewodach do robotyki, które muszą wytrzymać miliony skrętów, oplot nie jest idealny, ponieważ z czasem pojawiają się luki.
Do ruchomych przewodów w robotyce, gdzie ekran musi być odporny na skręcanie, często stosuje się obwój z drutów miedzianych. Ponieważ druty miedziane w owijaniu są ustawione równolegle do siebie, nie ma problemu z skręceniem kabla. Jednak ochrona przed zakłóceniami elektromagnetycznymi z owijanych przewodów jest często gorsza, ponieważ druty ekranujące nie nakładają się na siebie. Przewody te można zidentyfikować po skrócie „D” w oznaczeniu produktu LAPP, np. ÖLFLEX® Robot 900 DP.
Poszczególne lub wszystkie żyły w kablu można owinąć laminowaną folią aluminiową. Ekran z laminowanej folii aluminiowej chroni kable i przewody, zwłaszcza przy wyższych częstotliwościach. Przewody często mają również różne typy ekranowania, np. ÖLFLEX® SERVO 2XSLCH-J z laminowaną folią aluminiową i oplotem ekranującym z drucików miedzianych.
Przewody do transmisji danych mają zasadniczo taki sam ekran jak przewody zasilające i sterownicze, ale inne skróty są powszechnie stosowane w oznaczeniach produktów:
Istnieją również dwie specjalne cechy przewodów do transmisji danych pod kątem ich klasy ekranowania dla ochrony EMC:
Transmisja danych jest szczególnie podatna na zakłócenia, dlatego przewody do transmisji danych są na ogół zawsze ekranowane. Dla niektórych obszarów zastosowań w zakresie transmisji sygnałów dostępne są nieekranowane przewody do transmisji danych oznaczone specjalnie skrótem „U” (nieekranowane), np. przewód sieciowy Cat.6ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH, przewód ethernetowy Cat.5e ETHERLINE LAN Cat.5e SF/UTP 4x2xAWG24lub nasze kableUNITRONIC® BUS ASI do systemów sieciowych w terenie.
Inną konstrukcją przewodów danych są skręcone pary przewodów. Tu skręcane są poszczególne pary danych. Skręcanie sprawia, że efekty pola kompensują się wzajemnie. Przewody te można zidentyfikować po skrócie „TP” (Twisted Pair).
Przykładowo przewód ETHERLINE Cat 6a H 4x2xAWG22/1 SF/UTP podzielony jest na: ekranowany foliowany/nieekranowana, skręcona para. Ten przewód sieciowy jest ekranowany wokół wszystkich żył oplotem drucikowym i laminowaną folią aluminiową (ekranowany/foliowany). Pary żył są skręcone w pary i nie są wyposażone w dodatkowe ekranowanie pary żył (UnscreenedTwistedPair).
Każdy system jest tak dobry, jak jego najsłabszy punkt. Systemy złączy LAPP mają tę zaletę, że wykorzystują wszystkie wyżej wymienione koncepcje połączeń ekranujących. Bardzo często dławnice kablowe EMC są już zintegrowane ze złączem, oferują możliwość podłączenia peszla ochronnego i umożliwiają zetknięcie ekranu kabla ze stykiem roboczym lub PE systemu złącza.
Standardowa obudowa jest powlekana proszkowo z nieprzewodzącym uszczelnieniem między częściami obudowy, co izoluje je od siebie nawzajem. Złącza EMC EPIC® zapewniają ekranowanie 360° i połączenie ekranujące odporne na wibracje. Złącza EMC można zidentyfikować po ich metalicznie przewodzącej powierzchni, zwykle niklowanej. Uszczelnienia są zaprojektowane w taki sposób, aby oba zaciskane lub przykręcone części obudowy miały kontakt o niskiej rezystancji z metalem na metalu. Ta sama zasada dotyczy zarówno dławnic kablowych, jak i ścianki montażowej.
Złącza prostokątne z wbudowaną dławnicą kablową SKINTOP® MS-M BRUSH. EPIC® ULTRA H-A3 i EPIC® Ultra H-B6-24 są więc łatwe w montażu i zaprojektowane do szerokiego zakresu dławienia kabli ekranowanych.
Jeśli potrzebujesz konstrukcji oszczędzającej miejsce, na przykład do zastosowania w serwonapędach, elementach wykonawczych i czujnikach, polecamy okrągłe złącza POWER i SIGNAL firmy LAPP. Są one wyposażone w specjalnie dopasowane dławnice kablowe EMC do przewodów serwo i przewodów danych.
Technologia zeroCM® od LAPP wnosi kluczowy wkład w poprawę kompatybilności elektromagnetycznej w maszynach i systemach. Nowa, opatentowana konstrukcja kabla z wiązką o niskiej pojemności żył z przeciwnie ułożonym uziemiającym przewodem ochronnym osiąga stuprocentową symetrię elektryczną i poprawia kompatybilność elektromagnetyczną. Pierwszym produktem jest ÖLFLEX® SERVO zeroCM.
Nie można zobaczyć zakłóceń elektromagnetycznych, co sprawia, że są one tak podstępne. Wykrycie ich wymaga dużo doświadczenia, najlepiej zanim spowodują uszkodzenia. LAPP oferuje swoim klientom kompleksowy asortyment produktów:
Jeśli ekranowany przewód nie jest możliwy w systemie z różnych powodów lub jeśli przewody wymagają ekranowania elektromagnetycznego tylko w określonych odcinkach systemu, peszle ochronne mogą być również wyposażone w oplot miedziany lub owijane taśmą ekranującą 3M Scotch 1183.
Aby zapewnić niezawodne uziemienie tych systemów, najlepiej polegać na naszym jednoczęściowym lub dwuczęściowym złączu SHIELD-KON® do podłączenia miedzianego oplotu do uziemionej ściany obudowy lub innych uziemionych punktów połączenia.
Aby zapewnić optymalne ekranowanie, przewody mogą być wyposażone w podwójne ekranowanie lub zainstalowane w rurze miedzianej lub stalowej. Z perspektywy EMC ekrany te są całkowicie szczelne. Nasze metalowe peszle ochronne SILVYN® z oplotem miedzianym, takie jak EMC AS-CU, zapewniają pełną ochronę EMC i jednocześnie doskonałą elastyczność w porównaniu z rurkami. Nadaje się do zastosowania w szczególnie surowych środowiskach o wysokich wymaganiach elektromagnetycznych. Złączka do peszli SILVYN® MSK-M BRUSH z ochroną EMC i zintegrowanym odciążeniem uzupełnia ekranowany system EMC.
Słaba kompatybilność EMC jest często przyczyną błędów instalacyjnych. Przez długi czas w przemyśle stosowano zwyczaj zakupu kabli i wtyczek oddzielnie i podłączenia ich wyłącznie podczas instalacji np. w maszynie lub zakładzie produkcyjnym.
W przypadku większej elastyczności istnieje kilka wad: jakość montażu często pozostawia wiele do życzenia. Na przykład, jeśli instalator wykona zbyt głębokie cięcie podczas odizolowywania i uszkodzi izolację żyły lub tylko częściowo podłączy ekran do obudowy wtyczki, co spowoduje problemy z EMC.
Dlatego trend w kierunku gotowych przewodów, które my w LAPP sprzedajemy pod nazwą ÖLFLEX® CONNECT. Kabel i wtyczka są już podłączone fabrycznie. Klienci dostają również prowadnice łańcuchowe w pełni wyposażone w kable i węże, a firma LAPP bierze na siebie również prace inżynieryjne. Klienci mają zatem gwarancję, że zawsze otrzymają optymalną jakość z jednego źródła, a także mogą skoncentrować się na własnej pracy, a mianowicie na budowie maszyn.
