Кабели экранированные слаботочные

Кабели экранированные слаботочные: конструкция, классификация и применение

Экранированные слаботочные кабели представляют собой класс кабельной продукции, предназначенный для передачи информационных сигналов малой мощности (напряжением, как правило, до 60 В постоянного или 25 В переменного тока), а также измерительных и управляющих сигналов. Их ключевая особенность — наличие экрана, который выполняет функцию защиты от электромагнитных помех (ЭМП). В условиях современной промышленности, насыщенной силовым электрооборудованием, и требований к целостности и безопасности данных, экранирование становится не опцией, а обязательным условием надежного функционирования систем.

Конструктивные особенности экранированных слаботочных кабелей

Конструкция кабеля формируется исходя из его назначения и условий эксплуатации. Основные элементы включают:

• Токопроводящая жила: Изготавливается из меди (реже из алюминия или сплавов). Может быть монолитной (однопроволочной) для стационарной прокладки или гибкой (многопроволочной) для подключения подвижных элементов. Сечение жил варьируется от 0.08 до 2.5 мм², наиболее распространены 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 мм².
• Изоляция жил: Выполняется из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ), вспененного полиэтилена, полипропилена или фторопласта. Материал определяет гибкость, температурный диапазон и электрические характеристики кабеля.
• Экран: Основной защитный элемент. Может быть выполнен в виде оплетки из медных или луженых медных проволок, алюмополимерной ленты, сплошной медной трубки (гофрированной) или их комбинации (например, фольга + оплетка). Оплетка обеспечивает гибкость и хорошее подавление высокочастотных помех, фольга — 100% покрытие по длине, но меньшую гибкость.
• Разделительный слой: Часто представляет собой полиэтилентерефталатную (лавсановую) или ПВХ пленку, намотанную поверх экрана для предотвращения его контакта с оболочкой и облегчения разделки.
• Внешняя оболочка: Защищает все внутренние элементы от механических воздействий, влаги, химических веществ и ультрафиолета. Материалы: ПВХ (универсальный), полиэтилен (для уличной прокладки), полиуретан (для повышенной гибкости и износостойкости), безгалогенный компаунд (для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности).

Классификация и типы экранированных слаботочных кабелей

Классификация осуществляется по нескольким ключевым параметрам.

По типу экранирования:

• С общим экраном (Overall Screen): Один экран, охватывающий все скрученные изолированные жилы. Наиболее распространенный тип для многопарных и многожильных кабелей.
• С индивидуальным экранированием (Individual/Pair Screen): Каждая витая пара или даже каждая жила имеет собственный экран (обычно из фольги). Применяется в кабелях категорий 7/7А и выше, а также в высокоточных аналоговых системах для защиты от перекрестных помех.
• Комбинированное экранирование: Сочетание индивидуальных и общего экранов (например, S/FTP или SF/UTP). Обеспечивает максимальный уровень защиты.

По назначению и стандартам:

• Кабели для структурированных кабельных систем (СКС): Витая пара категорий 5e, 6, 6А, 7, 8. Экранированные типы обозначаются как F/UTP (экранирована только пара фольгой), U/FTP (каждая пара в фольге), S/FTP (каждая пара в фольге + общая оплетка).
• Кабели измерительные и для систем автоматизации (АСУ ТП): Типы, регламентируемые ГОСТ, МЭК, DIN. Например, LiYCY, PROFIBUS, RS-485. Часто имеют парную скрутку и общий экран.
• Кабели пожарной и охранной сигнализации (ОПС): Например, КПСЭнг(А)-FRLS. Имеют экран для защиты от помех, которые могут вызвать ложные срабатывания, и огнестойкую оболочку.
• Кабели видеонаблюдения: Коаксиальные кабели (например, РК-75) с экраном в виде оплетки или двойным экраном (оплетка+фольга) для передачи аналогового или цифрового (HD-SDI) видео.
• Кабели звуковые и аудио: Микрофонные и акустические кабели с симметричной парной скруткой и экраном для подавления наводок и фона.

Сравнение типов экранирования для кабелей «витая пара»

Обозначение по ISO/IEC 11801	Название	Конструкция экрана	Типичное применение
U/UTP	Неэкранированный	Экран отсутствует	Офисные сети, домашние линии
F/UTP (или FTP)	С общим экраном из фольги	Один общий экран из алюминиевой фольги вокруг всех пар	Промышленные сети, помещения с умеренными помехами
U/FTP	С экранированием каждой пары	Каждая витая пара в отдельной фольгированной оболочке, общего экрана нет	Высокоплотная прокладка, защита от перекрестных помех
S/FTP	С комбинированным экраном	Каждая пара в фольге + общая медная оплетка поверх всех пар	Критичные среды (промышленность, мед.учреждения), высокоскоростные линии (Cat.7A)
SF/UTP	С двойным общим экраном	Общий экран из фольги + общая медная оплетка	Сильные электромагнитные поля, протяженные линии вне зданий

Принцип работы экрана и заземление

Экран работает по принципу клетки Фарадея: он перехватывает внешние электромагнитные помехи и замыкает их на себя, отводя на землю. Для низкочастотных магнитных полей эффективен только экран из ферромагнитных материалов или толстостенных медных трубок, но в слаботочных системах основная борьба ведется с электрической составляющей ЭМП. Ключевое условие эффективности экрана — его правильное и непрерывное заземление. Обрыв экрана или «плавающая земля» не только лишают его защитных свойств, но и могут превратить экран в антенну, усиливающую помехи. Заземление должно выполняться в одной точке (чаще на стороне приемника или контроллера) для избежания образования контуров заземления, которые вызывают паразитные токи.

Области применения

• Промышленная автоматизация: Подключение датчиков, исполнительных механизмов, полевых шин (PROFIBUS, Modbus, CAN).
• Информационно-коммуникационные сети: Магистральные и горизонтальные каналы СКС в промышленных и административных зданиях.
• Системы безопасности: Пожарная и охранная сигнализация, системы контроля доступа, видеонаблюдение.
• Телекоммуникации: Абонентские линии, кроссовое оборудование.
• Измерительные системы: Передача сигналов от высокоточных датчиков (тензометрических, термопар, PT100) к регистрирующей аппаратуре.
• Аудиовизуальные комплексы: Студийное и концертное оборудование, системы озвучивания.

Нормативная база и маркировка

Производство и применение регламентируется рядом стандартов:

• Международные: ISO/IEC 11801 (СКС), МЭК 61158 (промышленные сети), МЭК 60502 (силовые и контрольные кабели).

Национальные (РФ): ГОСТ 31565-2012 (кабели огнестойкие), ГОСТ Р 54429-2011 (кабели для СКС), серия ТУ 16.К71-XXX.

Маркировка содержит информацию о материале жилы (медь часто не указывается), изоляции (В — ПВХ, П — полиэтилен), экране (Э — общий экран-оплетка, — экран из фольги), оболочке (В, П, Шв — шланг ПВХ), назначении (К — контрольный, С — связи, П — пожарный) и особенностях (нг — нераспространяющий горение, LS — с пониженным дымовыделением, HF — безгалогенный). Пример: КВВГЭнг-LS – кабель контрольный с изоляцией и оболочкой из ПВХ, с экраном в виде медной оплетки, нераспространяющий горение с низким дымовыделением.

Критерии выбора экранированного слаботочного кабеля

1. Уровень электромагнитных помех: В зонах с высоким уровнем ЭМП (подстанции, цеха с мощным приводом) обязательны кабели с комбинированным экраном (оплетка+фольга) или экраном из оплетки высокой плотности (более 85%).
2. Частота передаваемого сигнала: Для высокочастотных цифровых сигналов (гигабитный Ethernet, HD-SDI) критично качество экрана по всей длине, предпочтительны конструкции с индивидуальным экранированием пар.
3. Условия прокладки: Для наружной прокладки требуется оболочка из светостабилизированного полиэтилена. При групповой прокладке в лотках — оболочка с индексом «нг» (не распространяющая горение).
4. Требования к гибкости: Для стационарной прокладки подходят кабели с моножилой. Для патч-кордов и подключения к движущемуся оборудованию — только многопроволочные жилы.
5. Совместимость с оборудованием: Разъемы и клеммы оконечного оборудования должны поддерживать подключение экрана (иметь соответствующие контакты или зажимы).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Обязательно ли заземлять экран слаботочного кабеля?

Да, обязательно. Незаземленный экран не выполняет свою защитную функцию. Более того, он может стать источником дополнительных помех. Заземление должно быть выполнено качественно, с обеспечением минимального переходного сопротивления, предпочтительно в одной точке для аналоговых и низкоскоростных цифровых интерфейсов, чтобы избежать контурных токов.

В чем разница между экраном из фольги и медной оплетки?

Фольга (алюмополимерная лента) обеспечивает 100% покрытие по длине и эффективна против высокочастотных электрических полей, но обладает высоким сопротивлением и низкой механической прочностью. Медная оплетка менее эффективна на сверхвысоких частотах (из-за ячеистой структуры), но имеет низкое сопротивление, высокую гибкость и стойкость к многократным изгибам. Комбинированный экран (Foil + Braid) объединяет достоинства обоих типов.

Можно ли прокладывать экранированные слаботочные кабели совместно с силовыми?

Прокладка в одном лотке, пучке или трубе не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо соблюдать минимальное расстояние. Например, для силовых кабелей до 1 кВ при параллельной прокладке расстояние должно быть не менее 300 мм, а при пересечении — под углом 90°. В идеале слаботочные кабели должны прокладываться в отдельном коробе или лотке с металлической перегородкой от силовых линий.

Как проверить целостность и качество экрана после монтажа?

Целостность экрана проверяется измерением его сопротивления постоянному току омметром между точками заземления. Качество экранирования как защиты от помех оценивается специализированными приборами — анализаторами кабелей (например, для СКС) путем измерения параметров, таких как Attenuation to Crosstalk Ratio (ACR) или Power Sum Alien Near-End Crosstalk (PS ANEXT). В полевых условиях косвенной проверкой может служить измерение уровня наводок на работающей линии с помощью осциллографа.

Требуется ли специальный инструмент для монтажа экранированных кабелей?

Да. Для разделки кабеля с экраном из фольги и оплетки необходим инструмент для аккуратного снятия оболочки без повреждения экрана. Для оконцевания используются специальные экранированные разъемы (RJ45 с металлическим корпусом и зажимом для экрана, D-sub с контактами для экрана) и обжимные инструменты, рассчитанные на больший диаметр кабеля. Для заземления экрана применяются кабельные наконечники под пайку или обжим.

Что означает маркировка «нг(A)-FRLS» на кабеле?

Это обозначает класс пожарной опасности по ГОСТ 31565-2012: «нг(A)» — кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наибольшая пожарная нагрузка). «FR» — огнестойкий (Fire Resistance), сохраняет работоспособность в течение определенного времени в условиях пожара. «LS» (Low Smoke) — с пониженным дымовыделением при горении и тлении. Такие кабели обязательны для прокладки на объектах с массовым пребыванием людей и в системах противопожарной защиты.