Кабели сигнальные многожильные гибкие экранированные

Кабели сигнальные многожильные гибкие экранированные: конструкция, параметры и применение

Сигнальные многожильные гибкие экранированные кабели представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для передачи слаботочных аналоговых и цифровых сигналов в условиях воздействия электромагнитных помех, механических нагрузок на изгиб и вибрацию. Их основная задача – обеспечить целостность и минимальные искажения передаваемого сигнала в сложной электромагнитной обстановке современных промышленных объектов, систем автоматизации и телекоммуникаций.

Конструктивные элементы и их назначение

Конструкция таких кабелей является многослойной и каждый слой выполняет строго определенную функцию.

Токопроводящая жила

Жилы изготавливаются из высококачественной медной проволоки. Гибкость обеспечивается большим количеством тонких проволок в скрутке (многопроволочная конструкция). Класс гибкости, согласно ГОСТ 22483 и международным стандартам (IEC 60228), обычно соответствует 5 или 6. Чем выше класс, тем больше проволок меньшего диаметра в жиле и выше стойкость к многократным изгибам.

• Класс 5 (гибкие): Стандартная гибкость для стационарного монтажа с ограниченным числом перегибов.
• Класс 6 (повышенной гибкости): Для подвижного подключения, в кабельных цепях с частыми перемещениями (например, на роботизированных комплексах).

Изоляция жил

Изоляция отдельных жил выполняется из материалов с хорошими диэлектрическими свойствами и стойкостью к окружающей среде. Основные материалы:

• Поливинилхлорид (ПВХ): Наиболее распространен. Обладает хорошей гибкостью, негорючестью (при наличии соответствующих добавок), стойкостью к маслам и химикатам в определенных пределах. Диапазон рабочих температур: от -40°C до +70°C.
• Полиэтилен (ПЭ): Используется реже, обладает отличными электрическими характеристиками, но меньшей гибкостью и худшей стойкостью к возгоранию.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): Применяется для кабелей с расширенным температурным диапазоном (до +90°C и выше), обладает повышенной механической и температурной стойкостью.
• Термоэластопласт (ТЭП), Полиуретан (PUR): Специальные материалы для кабелей повышенной гибкости, стойкости к истиранию, маслам, гидролизу и низким температурам (до -50°C). Широко применяются в робототехнике и автоматизированном оборудовании.

Экран (экранирование)

Экран – ключевой элемент, защищающий внутренние цепи от внешних электромагнитных помех (ЭМП) и предотвращающий излучение сигналов от кабеля. Типы экранирования:

• Оплетка из медных или луженых медных проволок: Наиболее распространенный и эффективный тип. Степень покрытия (плотность оплетки) обычно составляет 65% до 95%. Обеспечивает хорошую защиту в широком диапазоне частот и механическую прочность. Недостаток – снижение гибкости.
• Алюмополимерная или медная фольга (ламинированная фольга): Фольга, наклеенная на полиэтиленовую или полиэстеровую пленку для прочности. Обеспечивает 100% покрытие по длине, но только на высоких частотах. Для эффективности требуется дренажный проводник (медная луженая проволока), контактирующий с фольгой. Обладает высокой гибкостью, но меньшей механической стойкостью по сравнению с оплеткой.
• Комбинированный экран (фольга + оплетка): Сочетает преимущества обоих типов. Фольга обеспечивает защиту на высоких частотах, оплетка – на низких и средних, а также механическую защиту экрана. Обеспечивает максимальный уровень защиты (до 120 дБ). Обозначается как SF/UTP или S/FTP.

Внешняя оболочка

Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, химических веществ, ультрафиолета и обеспечивает требуемые пожаробезопасные свойства.

• ПВХ: Универсальный, недорогой материал. Существуют различные исполнения: маслостойкое, не распространяющее горение (нг), пониженной пожарной опасности (нг-LS), безгалогенное (нг-HF).
• Полиуретан (PUR): Исключительная стойкость к истиранию, маслам, смазкам, гидролизу и многократным изгибам. Применяется в тяжелых промышленных условиях.
• Термоэластопласт (ТЭП): Сочетает гибкость при низких температурах и стойкость к внешним воздействиям.
• Полиэтилен (ПЭ): Для наружной прокладки, устойчив к УФ-излучению и влаге.

Ключевые технические параметры и характеристики

Выбор кабеля осуществляется на основе анализа следующих параметров.

Таблица 1. Основные технические параметры сигнальных кабелей

Параметр	Типичные значения / Описание	Стандарт / Метод испытания
Номинальное напряжение	300/500 В	ГОСТ, IEC 60227, IEC 60245
Количество и сечение жил	От 2 до 50 и более пар/жил; 0.25 мм², 0.34 мм², 0.5 мм², 0.75 мм², 1.0 мм², 1.5 мм²	ГОСТ 22483
Электрическое сопротивление жилы (при +20°C)	Например, для меди 0.5 мм² – не более 39.0 Ом/км	ГОСТ 22483
Сопротивление изоляции	Не менее 5-20 МОм·км (зависит от материала изоляции)	ГОСТ 3345
Рабочий температурный диапазон	ПВХ: от -40°C до +70°C; PUR/TPE: от -50°C до +90°C; XLPE: от -60°C до +90°C	Зависит от материала
Минимальный радиус изгиба	Обычно 5-10 наружных диаметров кабеля	ГОСТ, IEC 60245
Эффективность экранирования	Оплетка: 40-70 дБ (1 МГц); Фольга+оплетка: до 90-120 дБ (100 МГц)	IEC 61196-1, EN 50289-1-6
Пожаробезопасные характеристики	нг(A/B/C)-LS, нг(A/B/C)-HF, нг(A/B/C)-FRHF (по ГОСТ 31565, IEC 60332, IEC 60754)	ГОСТ 53315, IEC 60332, 60754, 61034

Области применения и типовые задачи

• Промышленная автоматизация (АСУ ТП): Соединение датчиков (температуры, давления, расхода), исполнительных механизмов (приводы, клапаны), контроллеров (ПЛК) в системах типа SCADA. Используются кабели с экраном на каждую пару или общим экраном.
• Измерительные системы и КИП: Передача аналоговых сигналов тока (4-20 мА) и напряжения (0-10 В) от первичных преобразователей. Требуется высокое качество экранирования для минимизации погрешностей.
• Телекоммуникации и сети передачи данных: Организация магистралей для слаботочных систем, телефонных линий, систем видеонаблюдения (CCTV).
• Энергетика и релейная защита: В цепях управления, сигнализации и защиты на подстанциях, в распределительных устройствах (РУ). Применяются кабели с огнестойкой изоляцией.
• Мобильное оборудование и робототехника: Подключение подвижных частей станков, промышленных роботов, кранового оборудования. Используются кабели в PUR/TPE оболочке с высокой гибкостью и стойкостью к скручиванию.

Правила монтажа и эксплуатации

Неправильный монтаж сводит на нет преимущества экранированного кабеля.

• Заземление экрана: Экран должен быть заземлен только с одной стороны (как правило, со стороны источника сигнала или контроллера) для предотвращения образования контура заземления и протекания уравнительных токов. В некоторых случаях (высокочастотные помехи) допускается двустороннее заземление при условии организации системы уравнивания потенциалов.
• Разделка и оконцевание: При разделке кабеля экран (оплетку или фольгу) необходимо аккуратно собрать и зафиксировать экранирующей лентой или хомутом. Коннекторы (D-Sub, M12, M8 и др.) должны иметь корпус, обеспечивающий надежный контакт с экраном кабеля.
• Прокладка: Избегать параллельной прокладки с силовыми кабелями (напряжением выше 60 В). Минимальное расстояние – 300 мм. При пересечении – под углом 90°. При необходимости параллельной прокладки использовать разделительные перегородки или металлические короба.
• Радиус изгиба: Не допускать изгибов с радиусом меньше указанного в технических условиях. Это может привести к повреждению изоляции, жил и экрана.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелем с оплеткой и с фольгой?

Оплетка обеспечивает более эффективную защиту на низких и средних частотах (до нескольких МГц), обладает высокой механической прочностью и служит дополнительным проводником для токов короткого замыкания. Фольга дает 100% покрытие и эффективна на высоких частотах (более 10 МГц), но механически уязвима. Для комплексной защиты применяется комбинированный экран.

Обязательно ли заземлять экран сигнального кабеля?

Да, обязательно. Незаземленный экран не выполняет свою защитную функцию и может работать как антенна, улавливая помехи. Правильное заземление – критически важный этап монтажа.

Можно ли использовать многожильный сигнальный кабель для передачи питания, например, для датчика?

Да, часто одна или несколько пар/жил в кабеле используются для подачи низковольтного питания (12/24 В постоянного тока) на датчики (технология «2-х проводного датчика» 4-20 мА или отдельные жилы). При этом необходимо учитывать падение напряжения на длинной линии, выбирая соответствующее сечение жил.

Что означают маркировки «нг-LS» и «нг-HF» на кабеле?

Это обозначения по пожарной безопасности. «нг» – не распространяющий горение при групповой прокладке. «LS» (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение. «HF» (Halogen Free) – безгалогенный: при горении не выделяются коррозионно-активные и токсичные галогенные газы. «FRHF» – огнестойкий безгалогенный.

Как выбрать сечение жилы сигнального кабеля?

Сечение выбирается исходя из трех факторов: допустимое падение напряжения (для цепей питания датчиков), механическая прочность (обычно минимальное сечение для многожильных кабелей – 0.25 мм²) и соответствие требованиям по сопротивлению жилы, указанным в стандартах на конкретный тип сигнала (например, для петли 4-20 мА).

Чем отличается кабель для фиксированной прокладки от кабеля для подвижного применения?

Кабель для подвижного применения имеет жилы класса гибкости 6 (больше тонких проволок), часто специальную скрутку (например, пучковую), экран из гибкой оплетки с большим покрытием и оболочку из износостойких материалов (PUR, TPE). Он рассчитан на десятки тысяч циклов изгиба/скручивания.

Заключение

Выбор и правильное применение многожильных гибких экранированных сигнальных кабелей являются фундаментальными задачами при построении надежных систем управления, измерения и связи. Понимание конструкции, характеристик материалов, типов экранирования и правил монтажа позволяет инженерам и проектировщикам обеспечить бесперебойную и точную передачу данных даже в самых сложных промышленных условиях, минимизировать простои оборудования и повысить общую безопасность и эффективность технологических процессов.