Кабели многожильные медные экранированные

Кабели многожильные медные экранированные: конструкция, назначение, применение

Многожильные медные экранированные кабели представляют собой сложные электротехнические изделия, предназначенные для передачи электроэнергии, аналоговых или цифровых сигналов в условиях воздействия электромагнитных помех. Их конструкция является компромиссом между гибкостью, помехозащищенностью и механической стойкостью. Основными элементами такого кабеля являются токопроводящая жила, изоляция, экран и оболочка.

Конструктивные элементы и материалы

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки высокой чистоты (марки М1, М1М по ГОСТ 859-2001). Многожильная конструкция подразумевает, что жила состоит из множества тонких проволок, скрученных по определенной схеме. Это обеспечивает высокую гибкость и стойкость к многократным изгибам.

• Класс гибкости: Определяется ГОСТ 22483-2012. Для многожильных кабелей обычно применяются жилы 4, 5 или 6 класса гибкости.
• Скрутка: Проволоки скручиваются в концентрические слои или в пучок. Для высокочастотных применений может использоваться скрутка «в рог» для стабилизации волнового сопротивления.

2. Изоляция жил

Изоляция обеспечивает электрическую прочность и предотвращает замыкание между жилами. Материал выбирается исходя из условий эксплуатации.

• Поливинилхлорид (ПВХ): Наиболее распространен. Обладает хорошими изоляционными свойствами, не поддерживает горение, но имеет ограниченный температурный диапазон (-50°C до +70°C) и может выделять галогены при горении.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): Применяется для повышенных температур (до +90°C в продолжительном режиме), обладает высокой стойкостью к тепловой деформации.
• Полиэтилен (PE): Хорошие диэлектрические свойства, стойкость к влаге, но поддерживает горение.
• Фторопласт (PTFE, FEP): Для экстремальных условий: широкий температурный диапазон (-60°C до +200°C и выше), химическая стойкость, негорючесть.
• Резина на основе этиленпропиленового каучука (EPR): Высокая гибкость и стойкость к нагреву.

3. Экран

Экран — ключевой элемент для защиты от электромагнитных помех. Он выполняет две основные функции: защита внутренних цепей от внешних наводок и предотвращение излучения электромагнитных полей от самого кабеля.

• Медная оплетка: Наиболее распространенный тип. Плотность оплетки (процент покрытия) обычно составляет от 65% до 95%. Чем выше плотность, тем лучше защита. Обеспечивает хорошую гибкость и стойкость к постоянным изгибам.
• Алюмополимерная лента (фольга): Чаще всего лавсановая лента, ламинированная алюминием. Обеспечивает 100% покрытие на постоянном токе и низких частотах. Для эффективности требует наличия дренажного провода. Менее устойчива к многократным изгибам.
• Комбинированный экран: Сочетание фольги и оплетки. Фольга обеспечивает полное покрытие, а оплетка — механическую прочность и хорошее высокочастотное экранирование. Наиболее эффективный вариант для сложных помеховых обстановок.
• Луженая медная оплетка: Применяется для улучшения коррозионной стойкости и паяемости экрана.

4. Оболочка

Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, химических веществ и других внешних факторов.

• ПВХ: Универсальный, экономичный материал. Бывает разных видов: обычный, маслостойкий, холодостойкий, безгалогенный с пониженным дымовыделением (LSZH).

Полиуретан (PUR): Исключительная стойкость к истиранию, маслам, многократным изгибам. Применяется в кабелях для подвижных механизмов.

• Термоэластопласт (TPE): Высокая гибкость и эластичность, стойкость к ультрафиолету и погодным условиям.
• Резина: Для тяжелых условий: высокая ударная стойкость, широкий температурный диапазон.

Классификация и основные типы кабелей

Многожильные экранированные кабели можно классифицировать по нескольким ключевым признакам.

По назначению:

• Кабели управления: Например, КВВГЭ, КВВГЭнг-LS. Используются для систем автоматизации, сигнализации, управления в стационарных установках. Содержат от 4 до 61 жилы сечением 0.75 — 2.5 мм².
• Контрольные кабели: Например, КВВГЭнг, АКВВГЭ. Предназначены для подключения электрических приборов, аппаратуры, передачи сигналов низкого напряжения в цепях вторичной коммутации. Жилы сечением 0.75 — 6 мм².
• Кабели для передачи данных: Витая пара категорий 5e, 6, 6A, 7 (SFTP, FTP) с общим или индивидуальным экранированием. Кабели для Fieldbus (PROFIBUS, CANbus), Ethernet промышленного назначения.
• Кабели силовые гибкие: Например, КГВВ, предназначенные для нестационарного подключения передвижного оборудования. Имеют жилы 4-5 класса гибкости.
• Кабели инструментальные (монтажные): Для межприборного монтажа внутри щитов, шкафов управления. Часто имеют тонкие жилы (0.2 — 0.5 мм²) и общий экран.

По типу экранирования:

Тип экрана	Конструкция	Эффективность экранирования	Гибкость	Типичное применение
Оплеточный	Медные проволоки, сплетенные в виде сетки	Высокая на ВЧ, средняя на НЧ (зависит от плотности)	Очень высокая	Промышленная автоматизация, подвижные соединения, аудио
Фольгированный	Алюмополимерная лента с дренажным проводом	Высокая на НЧ, может снижаться на ВЧ при повреждениях	Средняя/Низкая (боится частых изгибов)	Стационарная прокладка, кабели данных, контрольные цепи
Комбинированный	Фольга + оплетка (обычно поверх фольги)	Очень высокая в широком частотном диапазоне	Высокая (определяется оплеткой)	Сильно зашумленные среды, высокоточные измерения, высокоскоростные данные

Ключевые технические характеристики

• Номинальное напряжение: Чаще всего 300/500 В для кабелей управления и контроля, 0.66/1 кВ для силовых гибких кабелей.
• Сечение и количество жил: Определяются проектом. Многожильные кабели выпускаются с числом жил от 2 до 60 и более. Сечение жил — от 0.5 мм² до 16 мм² и выше (для силовых применений).
• Климатическое исполнение: Указывается в маркировке (например, УХЛ, Т). Температура монтажа без подогрева: для ПВХ изоляции обычно до -15°C.
• Огнестойкость: Кабели с индексом «нг» (не распространяющие горение), «нг-LS» (с пониженным дымовыделением), «нг-HF» (безгалогенные), «нг-FRLS» (огнестойкие).
• Волновое сопротивление: Критичный параметр для кабелей передачи данных (например, 100 Ом для витой пары, 50 или 75 Ом для коаксиальных кабелей).

Области применения

Многожильные экранированные кабели находят применение во всех отраслях промышленности, где требуется надежная передача сигнала или энергии в условиях помех:

• Промышленная автоматизация: Подключение датчиков, исполнительных механизмов, программируемых логических контроллеров (ПЛК) в системах АСУ ТП.
• Энергетика: Вторичные цепи релейной защиты и автоматики (РЗА) на подстанциях, цепи управления в распределительных устройствах (РУ).
• Машиностроение: Внутристанционное оборудование станков с ЧПУ, роботизированных комплексов, подвижный кабельный ввод.
• Связь и телекоммуникации: Прокладка структурированных кабельных систем (СКС) в промышленных зданиях, монтаж сетей Ethernet.
• Транспортная инфраструктура: Системы сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) на железной дороге, управление на объектах метрополитена.
• Измерительные системы: Подключение высокоточных датчиков (тензометрических, термопар) для минимизации наводок.

Правила монтажа и эксплуатации

Неправильный монтаж может свести на нет эффективность экранирования.

• Заземление экрана: Экран должен быть заземлен только с одной стороны в цепях передачи сигналов низкой частоты для предотвращения образования контура заземления и циркулирующих токов. В высокочастотных и симметричных линиях (витая пара) может требоваться заземление с двух сторон с использованием уравнивающих потенциалов.
• Соединение экранов: При сращивании кабеля экраны должны быть тщательно соединены между собой с обеспечением низкого переходного сопротивления. Рекомендуется использовать специализированные экранирующие соединители или опрессовочные гильзы.
• Минимальный радиус изгиба: Указывается производителем (обычно 7.5-10 наружных диаметров для многожильных кабелей). Нарушение ведет к деформации экрана (особенно фольги) и изоляции.
• Защита от механических повреждений: При открытой прокладке в зонах риска кабель должен быть уложен в короба, лотки, трубы или защищен оболочкой из гофротрубы.
• Маркировка: Концы кабелей должны быть промаркированы в соответствии с монтажными схемами.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелем управления (КУ) и контрольным кабелем (КК)?

Граница условна. Исторически контрольные кабели (например, КВВГЭ) применялись для цепей измерения, контроля и управления с напряжением до 660 В. Кабели управления (например, КВВГЭ) часто имеют большее количество пар или жил меньшего сечения (0.75 мм²) и ориентированы на передачу дискретных и аналоговых сигналов в системах АСУ ТП. В современной практике термины могут использоваться как синонимы, и выбор определяется конкретными техническими условиями проекта.

Когда необходимо применять кабель с комбинированным экраном (фольга+оплетка), а когда достаточно только оплетки?

Комбинированный экран необходим в условиях сильных электромагнитных помех, особенно в широком частотном диапазоне (например, рядом с мощными тиристорными преобразователями, дуговыми печами, радарными установками). Оплетки достаточно для защиты от помех средней интенсивности в большинстве промышленных цехов, для аудио-видео аппаратуры, подключения датчиков в относительно «чистой» среде. Фольга обеспечивает 100% покрытие на низких частотах, а оплетка — эффективное экранирование на высоких частотах и механическую защиту фольги.

Как правильно заземлить экран многожильного кабеля в шкафу управления?

Для аналоговых сигнальных цепей (4-20 мА, сигналы термопар) экран рекомендуется заземлять в одной точке, как правило, на стороне контроллера или источника питания. Дренажный провод или сама оплетка должны быть подключены к шине защитного заземления шкафа через специальную зажимную колодку для экранов, обеспечивающую надежный контакт на большой площади. Внутри шкафа экраны не должны быть «косичкой». Для цифровых интерфейсов (PROFIBUS, Ethernet) строго следуйте рекомендациям производителя оборудования, так как там часто требуется заземление с двух сторон через согласующие элементы.

Можно ли использовать многожильный экранированный кабель для подвижного подключения?

Да, но для этого предназначены специальные гибкие кабели в оболочке из полиуретана (PUR) или резины, с жилами 5-6 класса гибкости и экраном в виде оплетки (фольга не применяется из-за низкой стойкости к переменным изгибам). Обязательно соблюдение радиуса изгиба и использование кабельных цепей или направляющих для избежания скручивания.

Что означает маркировка «нг-LS» и «нг-HF» и где их применяют?

Маркировка «нг-LS» (non-propagation, low smoke) означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке и имеет пониженное дымовыделение. «нг-HF» (halogen free) — кабель безгалогенный, при горении не выделяет коррозионно-активных и токсичных галогенсодержащих газов. Такие кабели обязательны для прокладки в общественных зданиях, транспортных тоннелях, метро, на атомных электростанциях, в местах с массовым пребыванием людей и в закрытых плоховентилируемых помещениях с электронным оборудованием.

Как выбрать сечение жил сигнального кабеля?

Сечение выбирается не по токовой нагрузке, а исходя из требований к падению напряжения и механической прочности. Для сигналов 4-20 мА допустимое падение напряжения не должно выводить сигнал за пределы допуска источника питания (обычно 24 В). Используется расчет по сопротивлению жилы с учетом длины линии. На практике для аналоговых сигналов часто применяют сечение 0.75 мм² или 1.0 мм² при длине до 500-700 м. Для дискретных сигналов (постоянный ток 24 В) можно использовать 0.5 мм². Внутри шкафов управления допускается применение жил 0.2-0.35 мм².