Что значит неэкранированный кабель

Экранированный кабель «витая пара» против неэкранированного кабеля «витая пара». Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. Опубликованная работа “Сравнение характеристик чувствительности к помехам кабелей типа экранированная витая пара и неэкранированная витая пара при передаче данных” дает заключение, что кабельные системы на основе UTP Category 5 демонстрируют превосходные рабочие характеристики с точки зрения электромагнитной совместимости и в то же время обеспечивают конкурентноспособные цены при монтаже и эксплуатации.

Передающие характеристики витой пары

Понимание эффективных способов снижения уровней излучения и повышения невосприимчивости зависит от понимания принципов, на которых основана передача сбалансированного сигнала по паре витых проводников. Сбалансированный сигнал состоит из двух одинаковых по амплитуде и противофазных сигналов, распространяющихся по двум проводникам пары. Приемник интерпретирует сигнал, приходящий по линии передачи витая пара как разницу напряжений между двумя проводниками. В приложении к кабелю термин “баланс” означает насколько точно соответствуют друг другу проводники в одной паре. В идеально сбалансированной кабельной системе электрические наводки вызывают одинаковые шумовые сигналы в обоих проводниках пары. Вследствие того, что шумы в проводниках равны по амплитуде, но не противофазны, приемник, который обнаруживает только разницу напряжений, их игнорирует. Кроме того, при идеальных условиях, два одинаковых по амплитуде и противофазных сигнала, генерируемые передатчиком, образуют равные по напряженности и противофазные электромагнитные поля, которые являются самокомпенсирующими и дают суммарный эффект отсутствия излучения.

К сожалению в реальных ситуациях передаваемые сигналы и кабельные компоненты не бывают идеально сбалансированными. Такая разбалансированность приводит к испусканию электромагнитного излучения, энергия которого зависит от степени разбалансированности и амплитуды передаваемого сигнала. Несбалансированные токи в паре могут рассматриваться как ток, текущий в одну сторону по одному из проводников и возвращающийся обратно по другому, таким образом формируя огромную петлю. Эта часть несбалансированного тока ведет себя как контурная антенна, формирующая поле. Напряженность поля зависит от площади петли и количества проходящего по ней “нескомпенсированного” тока. Такое излучение может мешать работе беспроводных приемников, таких как телевизоры, радиоприемники и сотовые телефоны, а также устройств, использующих медный кабель для приема-передачи сигналов. Уровень излучения зависит от степени сбалансированности пары, а также от других второстепенных факторов, таких как, например, изоляционный материал кабеля. Для снижения уровня излучения энергии важно поддержание баланса пар как для кабелей UTP, так и для кабелей STP.

Невосприимчивость к шуму

В кабелях UTP и STP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического «экрана» идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму.

В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая техника. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех.

Сложное взаимозависимое соотношение существует между явлениями шумовых помех и испусканием излучения. Идеально сбалансированная кабельная система обладает бесконечно высокой невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитное излучение (в случае если передатчик и приемник также идеально сбалансированы).

Однако в реальных ситуациях, если сигнальные проводники «открыты» для несбалансированных шумовых токов, не только регистрируется шум на стороне приемника, но и несбалансированный ток создает описанный ранее эффект контурной антенны,. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная передающая STP-система будут не только испускать излучение, но будут также подвержены шумовым помехам от внешних источников. Как разработчики систем и оборудования, так и конечные пользователи во время принятия решений, касающихся кабельных систем, должны тщательно исследовать возможность возникновения этих явлений:

Инженеры и разработчики систем и оборудования

Физические характеристики кабеля UTP по сравнению с STP

В AT&T Bell Laboratories было проведено сравнительное исследование рабочих характеристик экранированного кабеля витая пара и неэкранированного кабеля витая пара с помощью двух тестовых процедур. Была исследована чувствительность кабеля к шуму при защите только с помощью экранирования (измерение вторично наведенного тока). Результаты этого теста являются индикатором проникновения шума через экран. Еще одна серия исследований была выполнена для сравнения относительных уровней помехового напряжения, наводимого на кабелях UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP в результате воздействия шума (измерение разницы напряжений).

Измерение вторично наведенного тока

Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе STP является следствием физического присутствия «экрана». Однако, любой экран, если он изготовлен и терминирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна быть правильно терминирована с обоих концов и должна поддерживать целостность экрана в каждом соединении по всей кабельной системе. При измерении вторично наведенного тока сравнивают результирующее воздействие шума, произошедшее вследствие нарушения системы заземления, с воздействием шума на хорошо заземленный кабель.

По результатам этого теста невосприимчивость экрана к шуму изменялась от граничной (10% для заземляющего отвода длиной 1 дюйм) до плохой (50% для заземляющего отвода длиной 8 дюймов) и результирующее влияние на сигнал изменялось соответствующим образом. Это замечание является очень важным, так как на практике очень часто экран заземляется с помощью заземляющего отвода.

Результаты измерений вторично наведенного тока четко демонстрируют, что любая деградация экрана может ухудшать невосприимчивость к шуму до такой степени, что начинают происходить искажения сигнала. Очевидно, что физическое наличие экрана само по себе недостаточно для обеспечения невосприимчивости к шуму. Более того, качество терминирования экрана по всей телекоммуникационной системе и качество монтажа системы заземления определяют уровень невосприимчивости к шуму. На самом деле сбалансированная линия передачи с неправильно терминированной системой экранирования может быть более подвержена шумовым помехам, чем если бы она не была экранирована вовсе.

Измерение разницы напряжений

Важным фактором при выборе кабельной продукции как для разработчиков систем и оборудования, так и для конечных пользователей является общий уровень работоспособности кабеля. Измерение разницы напряжений, основанное на измерении уровней помех, вызванных шумом, были проведены для кабелей UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP.

На основании результатов измерений инженеры Bell Labs сделали заключение, что «при соблюдении определенных правил, в реальных рабочих условиях неэкранированный кабель витая пара может достигать таких же высоких рабочих характеристик по сопротивляемости к шуму, какие присущи экранированному кабелю витая пара. Результирующие дифференциальные шумовые напряжения, измеренные в кабелях UTP Category 5 и STP были достаточно низкими для обеспечения точной передачи данных, учитывая жесткие условия эксперимента».

Выводы по результатам измерений

Результаты измерений разницы напряжений и вторично наведенного тока привели к заключению, что и UTP и STP способны обеспечивать степень невосприимчивость к электромагнитным помехам от хорошей до отличной. По определению специалистов Bell Labs степень невосприимчивости «зависит от сбалансированности системы UTP и качества экранирования системы STP. Кабели UTP для высокочастотных приложений с жестко контролируемым балансом могут обеспечивать рабочие характеристики EMC, сравнимые с такими же характеристиками кабельных систем на основе STP с хорошим экраном. И точно так же, плохо экранированная система STP или система с дефектным экраном может оказаться более уязвимой к помехам, чем хорошо сбалансированная система на основе UTP».

Измерения рабочих характеристик, проведенные AT&T развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что «сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становиться дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики EMC, а также стоимость компонентов и обслуживания системы». В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель.

Источник

Что значит экранированный кабель и сфера его применения

Подписка на рассылку

Довольно часто на промышленных объектах, в производственных цехах, офисных зданиях и т. д. возникает потребность совместной прокладки кабелей различного назначения в одной траншее, лотке, кабельном канале и пр. Изоляция токопроводящих жил и оболочка кабелей не обеспечивают действенной защиты от электрических шумов и паразитарных электромагнитных излучений, возникающих благодаря токам, протекающим по кабелю, и негативно влияющих на работу оборудования. Для таких условий прокладки потребуется кабель с экранированными жилами.

Для чего нужен экранированный кабель

В зависимости от условий эксплуатации, кабели могут являться не только источниками электромагнитных волн, но и выступать в роли антенны, улавливающей наведенные излучения. Экран, входящий в конструкцию кабеля, служит для его защиты от внешних помех, создаваемых другими источниками, а также не позволяет внутреннему магнитному полю оказывать воздействие на кабели, проложенные рядом. Кроме того, экран дает возможность выполнить заземление кабеля, а при соединении отрезков кабеля с помощью муфт – исключить возникновение разности потенциалов на его оболочке. Экранированный кабель выпускается с экранами, изготовленными из электропроводящей бумаги, специальных полимерных композиций, фольгированных лент, в виде повива или оплетки из медной проволоки, а также в комбинированном варианте.

Схема экранированного кабеля

Свойства экранированного кабеля напрямую зависят от его целевого назначения, поэтому конструкция кабелей разного типа отличаются друг от друга. Для силовых кабелей с номинальным напряжением до 3 кВ экран на скрученные токопроводящие жилы обычно накладывается общий экран из фольгированного материала или оплетки из медной проволоки, а у кабелей для передачи данных, помимо общего экрана, защищенными от воздействия электромагнитных полей могут быть индивидуальные пары. Маркировка экранированных кабелей отличается от других типов кабеля наличием в буквенной аббревиатуре литеры «Э». Однако для силовых кабелей на напряжение выше 6 кВ наличие экрана в конструкции является обязательным, поэтому буква «Э» в обозначение экранированного кабеля может не вноситься.

Типы экранированных кабелей

По своему назначению, экранированный кабель с медными или алюминиевыми жилами может быть:

• силовой, рассчитанный на переменное напряжение до 220 кВ частотой до 50 Гц. В зависимости от величины напряжения, экран может накладываться непосредственно на токопроводящие жилы или после их изоляции.
• контрольный, используемый для передачи сигналов от различных датчиков к измерительным приборам. В этом случае применение экранированного кабеля требуется для защиты передаваемых сигналов от воздействия внешних электромагнитных помех.
• комбинированный, состоящий из силового и управляющего кабеля, заключенных в одну оболочку. Экранированный кабель такого типа выпускается обычно в резиновой изоляции и используется для управления и подключения к силовым сетям различных передвижных механизмов. Экран служит для защиты управляющих сигналов от помех, создаваемых питающими токопроводящими жилами, передающими переменное напряжение до 10 кВ.
• сигнально-блокировочный, предназначенный для прокладки в условиях, требующих повышенной защиты о воздействия внешних электромагнитных излучений. Широко используется в охранной и противопожарной сигнализации.
• передачи информации, применяемый в цифровой телефонной связи и компьютерных коммуникациях. Как и все другие виды кабельной продукции, кабель экранированный для структурированных систем связи, выпускается для внешней и внутренней прокладки.

Компания «Кабель.РФ ® » является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку экранированного кабеля по выгодным ценам.

Источник

В чем разница между экранированным греющим кабелем и неэкранированным

В зависимости от конструкции внешней оболочки различают экранированные нагревательные кабели и неэкранированные.

Особенности и виды экранирования

Первые оснащаются экраном из токопроводящего материала, в качестве которого выступает тонкая алюминиевая фольга или медная оплетка. Экранирующий слой помещается поверх слоя изоляции, обеспечивая дополнительную защиту жил и матрицы.

Чаще всего греющие кабели экранируются фольгой. При использовании этой технологии себестоимость производства ниже, чем при экранировании оплеткой, но проводник внутри кабеля на 100% покрыт защитным слоем.

Недостаток этого типа экранирования — возможность разрыва защитного покрытия из фольги в том случае, если в процессе монтажа греющий кабель будет сильно изогнут.

Какой кабель выбрать: экранированный или обычный?

В целях безопасности экранированный нагревательный кабель рекомендуется использовать тогда, когда есть риск контакта с жидкостями:

в системах водоснабжения, канализации, дренажа;

при использовании снаружи помещений;

при обогреве кровли и водостоков в зимнее время.

В остальных случаях можно смело брать более дешевый неэкранированный кабель. Если не уверены, какой вариант подойдет для вашего проекта, проконсультируйтесь с техническим специалистом.

Источник

В чем отличие между UTP, FTP и SFTP? Изучаем экранирование витой пары

26 ноября 2020 09:23

Если витая пара проложена рядом с электроприборами, мощными двигателями и прочими источниками электромагнитного излучения, то идущие от них волны будут перебивать сигнал. Чтобы не дать помехам все испортить, кабель оснащают защитным экраном.

В этой статье мы говорим о том, что означают маркировки UTP, FTP и SFTP. А еще рассказываем о разнице между видами экранирования витой пары и даем советы по выбору. Читайте, чтобы купить подходящий кабель.

Виды экранирования

Самые распространенные модели — UTP, FTP и SFTP. О них и идет речь в этой статье.

Это были основные варианты экранирования. Но встречаются и другие типы:

Когда вы используете экранированную витую пару, нужно учитывать несколько моментов. О них сейчас и поговорим.

Нюансы применения экранированного кабеля:

Какой сетевой кабель лучше, с экраном или без?

Точного ответа на этот вопрос нет, ведь все зависит от условий использования витой пары и особенностей сети.

Допустим, вы берете провод для дома или квартиры. «Склад» помехообразующих устройств — это обычно кухня, ведь там много бытовой техники. В остальных же комнатах таких устройств поменьше. Поэтому для дома стоит купить экранированный кабель, проложив его от входа к маршрутизатору и на кухне. А вот в остальных комнатах защита обычно не требуется, поэтому в них можно прокладывать кабель типа витая пара UTP.

Теперь о применении кабеля в промышленном масштабе. Здесь уже модели без экрана не подойдут, поскольку условия прокладки предполагают большое количество высокочастотных помех. От них защитит экранированный кабель.

Важно! От вибраций, температурных перепадов и прочих сильных внешних воздействий может порваться фольгированный экран. По этой причине в таких условиях лучше всего подойдет витая пара SFTP — с двойным экранированием.

Источник

Экранировать сетевую проводку или нет?

Экранирование проводки локальной сети не гарантирует полной помехозащищенности, к тому же такое решение стоит дорого, а стандарты проработаны не до конца. ЭКРАНИРОВАННЫЕ И НЕЭКРАНИРОВАННЫЕ КАБЕЛИ ЗАДЕЛКА КАБЕЛЕЙ В ЭКРАНИРОВАННЫЕ РАЗЪЕМЫ

Экранирование проводки локальной сети не гарантирует полной помехозащищенности, к тому же такое решение стоит дорого, а стандарты проработаны не до конца.

Увеличение количества информационных сетей привело, в первую очередь, к желанию пользователей платить действительно обоснованную цену за защищенность своих систем (экранированные кабели достаточно дороги). Увеличение же темпов передачи информации выявило принципиальные технические и инженерные проблемы. К таковым в первую очередь следует отнести неэффективность традиционного экранирования на частотах 100 МГц и выше, а также непроработанность комплекса вопросов, связанных с использованием экранированных кабелей и разъемов в информационных сетях.

На первый взгляд кажется, что лучше заэкранировать проводку локальной сети и не возиться с помехозащищенностью всей системы. Но следует помнить, что, приняв такое решение, вы добавляете довольно много сложной работы, а достичь высокой помехозащищенности все же не удается. Дело в том, что применение полностью экранированных проводок требует выполнения сложного комплекса условий:

a) нужно правильно выбрать конструкцию экрана кабеля;
б) необходимы экранированные соединители;
в) требуется тщательная заделка экранов в соединителях;
г) следует тщательно выполнять заземление;
д) монтажные работы с экранированной проводкой нужно выполнять особо качественно.

Кроме сказанного выше, надо иметь в виду, что таких великолепных стандартов, какие есть для неэкранированных систем, для экранированных проводок пока нет, как нет и хорошей документации на экранированные восьмиконтактные модульные соединители. В результате предпринятых усилий в отдельных случаях экранированная проводка может оказаться не более помехозащищенной, чем ее неэкранированная сестра.

Рассмотрим подходы к правильному выбору элементов экранированной проводки и характерные, наиболее часто встречающиеся ошибки.

ЭКРАНИРОВАННЫЕ И НЕЭКРАНИРОВАННЫЕ КАБЕЛИ

Конструкции кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем сварки или склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля оболочки из фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее. Рис. 1.

(1×1)

Рисунок 1.
Эффективность экранов из продольно наложенной фольги и оплетки проволокой.демонстрирует эффективность экранов из фольги и оплетки.

ЗАДЕЛКА КАБЕЛЕЙ В ЭКРАНИРОВАННЫЕ РАЗЪЕМЫ

(1×1)

Рисунок 2.
Принцип качественной заделки кабельного экрана в разъеме на высоких частотах, а не присоединяться кое-как «жгутиком» к экрану разъема.

ПРАВИЛЬНО ВЫПОЛНЕННОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Заземление аппаратуры бывает, как известно, «защитное» и «приборное». Первое выполняется для защиты персонала от случайных опасных напряжений на корпусах и экранах оборудования. А вот второе играет другую роль: оно должно снижать помехи в системе и внешние излучения. И если в области постоянного тока и низких частот роль заземления более или менее понятна, то на высоких частотах (а в данном случае речь идет о частотах до 100 МГц!) и при мощных импульсных помехах (лифты, сварка, люминесцентные лампы) его функции еще в достаточной мере не проработаны.

СТАНДАРТЫ НА СТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Ситуация с экранированными проводками нашла отражение и в принятых в 1995 году стандартах. Американский стандарт ANSI/TIA/EIA-568A их не поддерживает, в то время как европейский EN50173 и международный IS 11801 признают, правда в качестве альтернативы. Если стандарты на неэкранированные кабельные системы «вылизаны» до блеска, то в части, касающейся экранированных проводок, они явно требуют доработки.

В стандартах практически не рассмотрены вопросы заделки и заземления соединителей, одни из наиболее важных при экранировке. На частотах 100 МГц и выше проблема защиты может приобрести совершенно самостоятельную роль. На взгляд авторов, к настоящему времени неэкранированные проводки Категории 5 проработаны значительно глубже, чем экранированные. Например, вопросы совместимости систем разных компаний продвинуты в проводках из неэкранированных кабелей достаточно хорошо, чего нельзя сказать об альтернативных системах с экранированными кабелями.

НЕМНОГО ПРАКТИКИ

РЕЗЮМЕ

Разумеется, речь не должна идти о том, что от экранированных кабелей следует отказаться. Они свое еще послужат. Важно отдавать себе отчет в том, что возможности их применения в информационных сетях серьезно ограничены. Поэтому вкратце сформулируем основные соображения, которые необходимо принимать во внимание при проектировании информационных систем:

a) в высокочастотных кабельных системах (100 МГц и выше) существующие способы экранирования малоэффективны и нуждаются в доработке и стандартизации;

б) в случаях, когда требуется максимально исключить излучение из проводок, а также в тяжелых условиях наличия мощных магнитных полей (например, металлургическое производство), целесообразно рассмотреть возможность использования оптических кабелей, вплоть до оптики «к столу»;

в) в условиях отсутствия стандартов на экранированные кабельные проводки их применение приводит к снижению «открытости» информационной системы, потере гибкости, привязке к оборудованию одного производителя. Тем самым не обеспечивается в должной мере защита инвестиций в информационную систему;

г) монтаж проводок из экранированных кабелей, включая прокладку самого кабеля и заземление, должен выполняться монтажниками самого высокого класса;

д) в случаях, когда требования на EMC-характеристики кабельной проводки не выходят за рамки требований EMC Directive, целесообразно использование кабельных проводок из неэкранированных кабелей.

НЕ ЗАПУТАЙТЕСЬ В НАЗВАНИЯХ!

UTP, FTP и STP

3. Montrose/CDT. Тот же кабель, что у IBM назван S-FTP, у этой фирмы назван C-STP.

5. Belden. Такой же кабель назван S/UTP.

6. Filotex (ALCATEL). U.T.P., S.T.P. (?!)

Как видим, подобные конструкции кабелей различных фирм имеют разные обозначения. Следует быть внимательным!

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Источник