电缆价格:机车电气设备屏蔽电缆连接技术的分析

　　对屏蔽电缆终端的详细分析和讨论可以详细说明影响表面传输阻抗的技术因素，以及设计设备屏蔽电缆终端的方法和技术。力机车，从而为工程师提供电缆屏蔽设计参考。[关键词]机车;电缆;总站;屏蔽;搭接;传输阻抗简介由于需要信号互连，机车上使用的电气设备使用大量不同的电缆类型，例如同轴电缆，屏蔽双绞线电缆等。于传输信号之间的差异，它们具有非常不同的电磁特性。别是考虑到电磁兼容性，不同的屏蔽电缆用于产品设计。了选择适合应用的屏蔽类型并依赖于屏蔽电缆的正确端接之外，屏蔽电缆的效率最大化。而，在实践中，由于信号互连和设备应用环境的复杂性，屏蔽电缆的终端是工程师仍然关注的问题。单或双接地屏蔽电缆以及如何终止它们时，在不同的行业和设备中存在相当大的争议。铁路标准“铁路机车车辆布线规则”和“铁路车辆布线和布线规则TB / T 1759-2003”中，还提到了屏蔽电缆的终端，但是鉴于具体的操作设计方法和无法进行深入的技术分析，工程师很难理解电缆屏蔽终端的技术含义。此，有必要对屏蔽电缆终端技术进行全面分析，以便为工程师设计屏蔽电缆终端提供技术参考和支持。蔽电缆的端接以及如何端接屏蔽电缆是实现屏蔽电缆性能的关键因素。蔽电缆信息通常仅给出电缆本身的屏蔽材料的特性，并且没有考虑电缆屏蔽层的终止对总传输阻抗的影响。屏蔽系统中，沿着电缆屏蔽布线的RF电流很容易从连接不良的电缆中的任何点耦合到系统，特别是暴露于高强度RF电磁场的系统。合理的端接不仅可能影响电路的屏蔽，而且由于电缆屏蔽与电路信号导体的相互作用也可能具有副作用。常，这种相互作用归因于屏蔽，而不是不合理的电路拓扑。此，工程师将断开屏蔽，而不是检查在敏感电路中流动的电流的路径。此，为了保持电缆屏蔽性能，必须提供低阻抗电缆屏蔽终端。么是终止“终止”是工程师知道的术语。路的终端旨在消除/减少信号的反射，以提高信号传输的质量，屏蔽电缆的终端应满足：（1）屏蔽和电磁兼容性要求，（2）信号操作和设备性能。蔽电缆的终端是指使用某种方法或技术将电缆的屏蔽层连接到设备的参考（或接地），以满足电缆的屏蔽和传输要求。号。止屏蔽电缆有两种方法：（1）“尾纤”方法和（2）360°环路方法。
　　护层的保护层由非磁性材料如铜或铝组成。厚度通常远小于使用频率下金属材料的表皮厚度。屏蔽效率主要不是由于保护材料的反射。收发生，但是由屏蔽（即地球）的末端引起。同形式的终端直接影响屏蔽效果，对于电场和磁场，屏蔽层的终端也不同。
　　果屏蔽电缆的屏蔽未终止（或未接地）或不正确，则可能会导致干扰问题，甚至影响功能的实施。1显示了电缆屏蔽层和等效电路接地的影响。1屏蔽未完成 - 电场干扰干扰电压Uq通过分布式电容器Ck耦合到屏蔽电缆屏蔽层上的A点，并通过分布式电容器Ca耦合到屏蔽电缆的芯线，干扰因此有了有用的信号。果A点接地，则UA为零，并且没有其他干扰信号耦合到原子核。文没有描述其他终止方法对不同干扰信号的影响，但有兴趣的读者可以参考相应的文档。蔽表面传输阻抗屏蔽表面传输阻抗用于测量电缆屏蔽的有效性。参数是电缆本身屏蔽的特性 - 开路电压（单位长度）中心导体和屏蔽以及屏蔽电流。系。蔽表面传输阻抗可以用（1-1）的简化形式写出：其中是传输阻抗，用Ω/ m表示，IS是屏蔽上的电流，V是感应电压内导体和屏蔽之间; l是电缆的长度，以m表示。
　　可以更精确地描述和分析屏蔽电缆的表面传输阻抗。外部电磁场与不完美的屏蔽电缆相互作用时，可以在电缆屏蔽层上产生IS（x）电流和VS（x）电压，如图2（a）所示，以及电缆中。核心上产生感应电流Ii（x）和电压Vi（x）。内部耦合从内部耦合到屏蔽电缆有两种方式：屏蔽材料的分散和屏蔽槽的穿透。两种模式的耦合可以在整个电缆（分布式耦合）上或在与电缆间隔开的点上发生，例如连接器的存在或屏蔽本身的局部质量缺陷定位。2与屏蔽电缆分析相关的电压和电流对于分布式电源电流，可以使用传输线方程计算磁芯上感应的电压和电流。

　　果屏蔽中存在一种孔，例如编织屏蔽，则传输线方程将包括分布式并联电流源和串联电压源。布式源电压是屏蔽特性和屏蔽电流的函数，其取决于屏蔽层的特性和结构，包括构成屏蔽电流环的信号的参考平面。
　　图2（b）所示，无限短长度的传输线包括分布电压源Ex（x）= ZT×IO（x）（其中Io（x）是保护电流）和源分布电流。J（x）= -YT×VO（x）（其中VO（x）是屏蔽层上的外部电压）。传输阻抗ZT和YT中考虑屏蔽和外部结构的特性，并且内部感应电压Vi和感应电流Ii之间的差分方程如（1-2）所示。式中的Z是由芯线和屏蔽层形成的传输线的单位长度的串联阻抗，Y是其每单位长度的平行导纳。Ex（x）是每单位长度的电压源，J（x）是每单位长度的电流源。

　　于短电缆，源极和负载端子的终端阻抗分别为ZG和ZL，并且在终端阻抗处感应的电流和电压可由下式表示。（1-3）可以看出，如果IS×ZT >> VS×YT×Z1，2，则转移导纳可忽略不计。种情况在VS屏蔽电压中可以忽略不计（即，由屏蔽终止的低阻抗外部电路），或者YT足够小，或者源和负载的阻抗足够低。（即低阻抗内部电路）。低频时，表面传输阻抗等于屏蔽的连续电阻，在高频（高于MHz）下，表面传输阻抗由于趋肤效应和效率而降低。缆屏蔽增加。肤效应导致噪声电流仅在屏蔽的外表面上流动，而内表面上的信号电流消除了两个电流之间的公共阻抗耦合。蔽表面传输阻抗以类似的方式表征外部感应屏蔽电流和耦合线电压之间的耦合关系，即，它表示抑制效果。路产生的干扰辐射。蔽表面传输阻抗具有低频和感应高频电阻特性。蔽终端阻抗分析屏蔽电缆的总表面传输阻抗是屏蔽电缆的整体表面传输阻抗，它不仅取决于屏蔽本身的阻抗，还取决于屏蔽本身的阻抗。屏蔽终端相关的阻抗，例如源端。接阻抗，包括连接引线阻抗，接触阻抗等。便于分析，本文不再分解。3屏蔽电缆的总表面传输阻抗图3显示了屏蔽电缆的总表面传输阻抗，如屏蔽终端阻抗ZTC（S）和ZTC（L）所示，表示2总阻抗。对整体表面传输阻抗有相当大的影响。蔽终端阻抗对电缆屏蔽效能的影响根据表面传输阻抗的定义，如果有必要提高屏蔽电缆在实际使用中的屏蔽效率，必须降低表面传输阻抗。蔽终端阻抗是屏蔽电缆表面阻抗传递的一部分，是工程师在设计中可以有效控制的唯一阻抗。提供屏蔽电缆时，可以连接屏蔽电缆以合理和正确的方式。效降低整体表面传输阻抗。常用的终止方法通常称为“尾纤”型和360°链接型。者具有低得多的路径阻抗，其效果远远超过“尾纤”类型。4说明了这种类型的循环。势。4屏蔽周边方法的优点电缆屏蔽层的连续性由外壳和电缆屏蔽层之间的金属到金属周边提供，从而形成扩展的屏蔽外壳设计。着频率的增加，干扰电流趋向于在保护层的表面上流动（也称为集肤效应），进一步增强了该终止过程的保护效果。纤端接是一种有缺陷的方法，在实际应用中应尽可能避免。了理解“尾纤”端接对电缆屏蔽效果的影响，下面将进行简单的分析。“尾纤”端接对屏蔽效能影响的理论分析如图5所示。简化分析，仅考虑磁场发射的屏蔽。了获得所需的屏蔽性能，该屏蔽由磁力线补偿。图5中，理想的屏蔽结束条件是假设ZTS和ZTL阻抗为零（零阻抗），设计目标是最小化IG接地回路电流，允许有效取消所需的野外线。果使用“尾纤”端接，则屏蔽端接阻抗ZTS和ZTL包含“电感”分量，其在图5（b）所示的等效电路中由LT表示。了使回路电流通过屏蔽，需要条件（1-4）。于非常高的频率（），（1-4）可以简化如下：从（1-5），确保所有回路电流沿着屏蔽流动（或者没有环路电流）沿信号参考结构循环），然后最小化，即LT→0。个结果清楚地表明，如果需要高频屏蔽，无论如何都应该使用“尾纤”终结器要避免。于低频应用，“尾纤”端接可满足电磁兼容性要求，但在较高频率下，这不是合适的选择。设有一根2米长的电缆，传输阻抗为ZT≈jωLT= 100 m？ / M（LT =1.5μH/ m）。10 MHz时，其阻抗等于200 m？如果需要屏蔽终端阻抗，总传输阻抗大于10％，终端阻抗不能超过20 m？在10 MHz时，其电感约等于0.3 nH。这种情况下，不能使用“尾纤”型终端。实践中，如果由于客观条件而使用“尾纤”终止方法，则应尽可能缩短终止的持续时间。据相关分析，在100 kHz以下可以接受长度为5 cm的“尾纤”端接。性能屏蔽终端的设计方法和实现基本上，任何类型的屏蔽终端都包括一系列连接或结，每个连接或结都影响终端的整体质量，如图2所示。6.显示。6屏蔽终端的一般结构包括：（1）电缆和连接器外壳的屏蔽终端，（2）连接器外壳和插头之间的终端，（3）连接器和终端插头; （4）连接器壳体和设备壳体之间的端接。果不使用连接器，则简化了相应的终止过程，但它基本相同。7典型的屏蔽周边处理终端的首选方法是通过常用的低阻抗连接将屏蔽电缆的屏蔽连接到设备外壳。方法涉及使用不同类型的连接器或其组件，如DB型连接器，N型连接器等，如图7所示，典型的圆形连接器端接方法，产品电力机车更多。常使用这种类型的端接设计。8显示了屏蔽端接的另一种典型方法。

　　缆屏蔽终端是一个“IRIS”环。“IRIS”环是可压缩金属线圈，导电密封件或其他可压缩材料，在电缆屏蔽和连接器壳体之间提供导电接触。
　　方法具有安装简单的优点，适用于许多应用。同尺寸和形状的电缆。8 IRIS压缩环方法端接设计方法具有抗EMI特性的热收缩材料也可用于电缆屏蔽层的端接。图9所示，该方法适合于连接器本身的便利性以实现周边导体。接处理，但其效果弱于金属 - 金属接触端接。

　　9 EMI热缩管的屏蔽端接方法由于实际机车中产品接口的复杂性和多样性，还有其他使用连接器进行屏蔽端接的方法，所以我不会介绍这里的细节。全屏蔽的360°屏蔽端接屏蔽屏蔽的设计不仅限于使用某种连接器，而且还限于不使用连接器并允许形成导电环的方法。文简要介绍了几种工程师模型。品设计参考。图10所示，电缆的屏蔽层与器件的外壳直接接触以建立金属与金属的接触，使得360°重叠可以提供良好的整体屏蔽。没有连接器本身的阻抗的情况下，效果更好，但其实际方面也非常有限，这实施起来并且难以实施。机车中这类电气产品的例子较少。10：无连接器360°连接方法图11中显示了端接无连接器电缆的典型方法。使用导电垫，刀片或其他类似的辅助设备来制作外壳。360°重叠中，该设计实际上等同于上述方法的扩展。11导体连接方法电缆屏蔽连接此设计方法使用接近360°的导电连接，但其屏蔽效果受到严格限制：例如，电缆厚度不同，电缆位置被移动等，这可能会影响最终的盾牌。现。“尾纤”端接方法虽然“尾纤”端接是一种不利的设计方法，但在实践中仍然可以出于客观原因采用它。这种情况下，必须采取某些措施。小化尾纤连接的RF阻抗，以减少对电缆屏蔽效率的影响，例如缩短电缆长度。型的“尾纤”端接如图12所示。12典型的“尾纤端接”应用实施电缆屏蔽端子从技术角度来看，屏蔽端接是结构设计的一部分。
　　此，实施必须满足结构设计的要求。本上，它应该主要考虑：1）根据产品条件设计合理的计划，2）尝试降低恢复阻抗以最小化传输阻抗，3）考虑环境要求防腐蚀，4）工艺，安装和其他工艺连接，以确保满足设计要求。最终的电气设备中，电缆的屏蔽性能与屏蔽终端的正确实施密切相关，这取决于以下条件：基本原理 - 电缆屏蔽终端的正确和完整设计;程序文件 - 必须使用必要的程序文件和技术规范进行管理 - 在处理，生产，安装和验收的每个阶段，必须有相应的技术法规来管理与之相关的技术要求。后;工作人员 - 有关工作人员必须接受必要的技术培训。述设计方法已被工程师采用。多数设计也反映了电磁兼容性的设计思想，但由于信号接口的特殊需要，屏蔽电缆的终端带来了几个问题：屏蔽层对该层的技术要求不应用屏蔽，例如，不保证网状连接的清洁和连接器壳体与屏蔽层之间的有效接触;使用尾纤信号电缆;不确定的端部布线长度，统一的技术法规，更加混乱，在管理中，没有控制文件允许定义搭接接头的技术要求，这不允许有效控制终端效应的设计在设计未来产品的屏蔽电缆终端时，应按照相关技术规范实施和设计相关的电磁兼容规范要求，以实现有效合理的屏蔽电缆终端，矿用电缆从而提高稳定性和可靠性。备的运行可靠性。论电缆是机车电气产品信号互联的重要载体，由于其长度和可能的空间，其电磁兼容性对系统的可靠和稳定运行尤为重要。蔽电缆是电磁兼容性的重要工具，其合理和正确的端接是决定屏蔽电缆保护实际有效性的关键因素。文详细研究了终端阻抗对电缆屏蔽性能的影响，并提出了机车电缆屏蔽终端设计的一些设计方法和技术要求，工程师设计电磁兼容设备的宝贵工具。考资料。是，由于电磁兼容工程的复杂性，一些特定的设计方法需要进行广泛的研究和分析，如多层屏蔽电缆终端的设计。考文献[1]可怜的编辑陈。磁兼容设计技术设计手册[M]。防工业出版社（第1版），1993，10。2] John Wiley＆Sons，电路系统手册的接地，Elya B. Joffe，Lock Kai- Blood，IEEE Press，Inc.，Publication，ISBN 978-0471-66008-8。[3] Ralph Morrison，接地和屏蔽电路和干扰，IEEE出版社，ISBN 978-0-470-09772-4。[4]基思阿姆斯特朗，设计技术的部分2条EMC - 电缆和连接器，EMC杂志，六十四分之六十五号，2006。5]基思阿姆斯特朗设计技术部分4 EMC - 屏蔽（屏蔽），EMC Journal 2007年第70期。6]邱成伟，赵伟，蒋全兴等，电子设备结构设计原理[M]。是一名工程师，目前在CSR株洲工作，这是一家电力机车研究所，主要从事研发管理和硬件可靠性工作。学泉（1981-），江西兴国人，工程师，现任南车株洲电气研究所机车有限公司工作，主要从事硬件可靠性相关工作。
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