شیلد وایر در مدار‌های الکتریکی بسیار بیشتر از نقش حفاظتی آن در برابر آسیب‌های ناخواسته به کابل است. این کابل‌ها می‌توانند به طور کاملاً موثری اثرات مخرب تداخل امواج، نویز‌ها و پارازیت‌ها را کاهش دهند. امروز در این مقاله از تکه کابل قصد داریم بیشتر درباره این موضوع صحبت کنیم. با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید.
انواع ساختار سپر‌های محافظتی قابل استفاده در شیلد وایر
به طور معمول در کابل‌های زره‌دار (شیلد وایر) از سه نوع زره یا سپر محافظتی استفاده می‌شود. این لایه محافظ ممکن است به صورت فویل، رشته‌های بافته شده و یا ترکیبی از هر دو باشد که اطراف هادی پیچیده می‌شود. در شیلد وایر‌هایی که در آن‌ها از سپر محافظتی بافته شده استفاده می‌شود،
رشته‌های رسانا معمولاً از جنس مس آنیل شده (نرم شده) یا آلومینیوم بوده و اطراف هادی اصلی در هم تنیده می‌شوند. البته بین این دو ماده رسانا (هادی اصلی و سپر محافظ) معمولا یک لایه عایق از آمیزه‌های PVC قرار می‌گیرد. این نوع زره را می‌توان برای انواع مختلفی از رسانا‌ها با قطر‌های متفاوت مورد استفاده قرار داد.
در شیلد وایر‌هایی که سپر محافظ آن‌ها از نوع فویل است، یک ورقه نازک از جنس مس و یا آلومینیوم به صورت مارپیچ حول هادی اصلی را می‌پوشاند. نوارهای مارپیچ روی یکدیگر هم پوشانی دارند به نحوی که عملاً هیچ بخشی از هادی بدون حفاظ باقی نمی‌ماند.
در کابل‌های زره‌دار ترکیبی از هر دو نوع سپر محافظتی (بافته شده و فویل) به صورت هم زمان استفاده می‌شود. این نوع سیم‌های زره دار کاربرد‌های خاصی دارند. از آن‌ها می‌توان در مواقعی که کیفیت انتقال سیگنال اهمیت بسیار زیادی پیدا می‌کند و یا زمانی که شیلد وایر مورد نظر بین انبوهی از سیم‌ها و کابل‌های دیگر قرار گرفته است، استفاده نمود.
در کابل‌های زره دار از چه متریالی برای ساخت سپر محافظتی استفاده می‌شود؟
رایج‌ترین نوع حفاظ در کابل‌های زره‌دار از متریال آلومینیوم و پس از آن مس است که با پوشش پلی‌استر روکش شده‌اند؛ اما بسته به کاربرد‌های مورد انتظار از مواد دیگری مانند سرب و حتی تیتانیوم نیز استفاده می‌شود. علاوه بر گزینه‌های مبتنی بر سیم و فویل، در برخی مواقع نوارهای نیمه رسانا نیز برای تشکیل سپر حفاظتی در شیلد وایر به کار گرفته می‌شود. این نوارهای نیمه رسانا را می‌توان از طریق پوشش‌ها یا لایه‌های اکسترود شده تولید نمود. نوارهای محافظتی نیمه رسانا قادرند یک لایه حفاظتی اضافی را برای مقابله بهتر با اثرات EMI ایجاد کنند. از همین رو بیشتر در کابل‌های ولتاژ بالا و مقاوم در برابر نویز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بهترین نوع سپر محافظتی در شیلد وایر چیست؟
نمی‌توان به طور قطعی یک نوع زره را به عنوان بهترین نوع سپر محافظتی در کابل‌های زره دار انتخاب کرد؛ زیرا طراحی شیلد وایر‌ها بر اساس کاربرد و مصرف آن‌ها انجام می‌پذیرد. به عنوان مثال میزان اثربخشی لایه محافظ در سیستم‌های با فرکانس پایین تا حد زیادی تحت تأثیر مقاومت جریان است؛ بنابراین در این مدار‌ها استفاده از رشته‌های به هم بافته شده اولویت پیدا می‌کند. بالعکس در فرکانس‌های بالا ایجاد پوشش سرتاسری اهمیت دارد، از این رو استفاده از لایه محافظ فویل در شیلد وایر توصیه می‌شود.
در هنگام انتخاب شیلد وایر مناسب، علاوه بر میزان اثربخشی نوع سپر، می‌بایست سایر ویژگی‌های لایه محافظ را نیز در نظر گرفت. عواملی مانند محدودیت‌های طراحی، میزان انعطاف پذیری کابل، عمر انعطاف پذیری، قطر، وزن و هزینه در انتخاب زره کابل خواهد بود. علاوه بر این موضوع، در برخی از مدار‌ها لازم است که در لایه محافظتی، سیم اتصال به زمین (ارت) به درستی برقرار شود. بنابراین بهترین نوع شیلد وایر، گزینه‌ای است که بیشترین همخوانی را با برنامه‌های کاربردی ما دارد.
در چه مواردی استفاده از کابل‌های زره دار ضرورتی ندارد؟
هر چند که شیلد وایر‌ها قادرند مزایای زیادی را برای عملکرد صحیح یک مدار الکتریکی ایجاد کنند، اما گاهی استفاده از آن‌ها به هیچ عنوان ضرورت ندارد؛ حتی ممکن است اصرار نا به جا برای استفاده از کابل زره دار ما را با مشکلات مختلفی مواجه کند. به عنوان مثال تفاوت‌های فیزیکی (وزن، میزان و عمر انعطاف، شکل پذیری و غیره) بین شیلد وایر و سیم و کابل‌های معمولی نخستین محدودیتی است که می‌تواند عملکرد صحیح دستگاه یا محصول را به مخاطره بیاندازد.
در کابل‌های زره دار معمولا یک لایه رسانا یا نیمه رسانا پیرامون‌هادی اصلی قرار می‌گیرد تا اختلالات مربوط به انتشار EMI را کاهش دهد؛ اما در برخی از محیط‌های صنعتی که به طور معمول مصرف برق در آن‌ها به شدت بالاست، استفاده از شیلد وایر به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود. این نوع کابل و سیم‌ها علاوه بر افزایش مصرف برق، سبب بالا رفتن مقاومت مدار و تولید حرارت بیشتر می‌شوند. در این مواقع بهتر است از کابل‌های بدون حفاظ استفاده شود. در موارد زیر نیز استفاده از شیلد وایر ضرورت چندانی ندارد و می‌توان از آن‌ها صرف نظر کرد:
- عمدتاً در سیم کشی شبکه‌های محلی و یا در داخل خانه‌ها؛
- در دفاتری با اندازه متوسط، مشاغل کوچک و یا محیط‌هایی که سیم‌ها با تجمع کم درون کانال‌ها قرار می‌گیرند؛
- محیط‌های آزمایشگاهی و صنعتی کنترل شده که در آن‌ها سیم‌ها و کابل‌ها درون کانال‌های محافظ، داکت‌های فلزی و یا مجرا‌های خاص قرار می‌گیرند.
سخن پایانی
قطعا می‌دانید که در بسیاری از کاربرد‌های صنعتی وجود تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) یک تهدید جدی برای عملکرد صحیح و یکپارچگی مدار انتقال دهنده سیگنال‌ها به حساب می‌آید. در چنین مواردی استفاده از شیلد وایر با کیفیت می‌تواند تا حد قابل توجهی تغییرات ناخواسته در سیگنال‌های کوچک یا فرکانس بالا را کاهش دهد. در این مدار‌ها حتی یک تغییر جزئی می‌تواند نتیجه‌ای نامطلوب برای عملکرد کلی سیستم ایجاد کند.
با توجه به این که تمامی کابل‌های حامل جریان الکتریسیته قادرند انرژی تابشی را به محیط اطراف انتقال دهند و متقابلاً تحت تأثیر انرژی تابشی محیط اطراف خودشان قرار بگیرند، استفاده از شیلد وایر برای مهار یا مقابله با EMI بسیار ضروری به نظر می‌رسد. لطفا نظرات و تجربیات خود را در این‌باره با ما و مخاطبان عزیزمان به اشتراک بگذارید.
1515 بازدید
الهه زینالی
