Cabo blindado
Um cabo blindado é um cabo elétrico que possui uma camada condutora comum ao redor de seus condutores para blindagem eletromagnética.[1] Esta blindagem é geralmente coberta por uma camada mais externa do cabo. Os tipos comuns de blindagem de cabos podem ser categorizados de forma mais ampla como tipo folha (frequentemente utilizando um filme metalizado [en]), fios em espiral oposta (trançados ou não trançados) ou ambos.[2] Um fio longitudinal pode ser necessário com folhas espirais dielétricas para curto-circuitar cada volta.[1]
A blindagem atua como uma gaiola de Faraday – uma superfície que reflete a radiação eletromagnética. Isso reduz tanto a interferência de ruídos externos sobre os sinais quanto a radiação dos sinais para fora, o que poderia perturbar outros dispositivos (veja compatibilidade eletromagnética). Para ser eficaz contra campos elétricos (veja também acoplamento capacitivo [en]), a blindagem deve ser aterrada.[3] A blindagem deve ser eletricamente contínua para maximizar a eficácia, incluindo quaisquer emendas de cabos. Para sinais de alta frequência (acima de alguns megahertz), isso se estende a conectores e invólucros, também circunferencialmente: A blindagem do cabo precisa ser conectada circunferencialmente ao invólucro, se houver, através do conector ou prensa-cabos [en].[1][4][5]
Alguns tipos de cabos blindados usam a blindagem como o caminho de retorno para o sinal. Como exemplos contrastantes, o cabo coaxial faz isso, enquanto o cabo twinax [en] não.
Cabos de energia de alta tensão com isolamento sólido são blindados para proteger o isolamento do cabo, pessoas e equipamentos.
Tipos
Existem muitos tipos de blindagens de cabos disponíveis comercialmente, e o uso depende da aplicação.
- Blindagens combinadas
- Blindagens de folha
- Blindagens de malha metálica
- Blindagens espirais
- Blindagens helicoidais
- Blindagens de fita
- Blindagens de tela
Aplicações
O uso de cabos blindados em sistemas de segurança oferece alguma proteção contra interferência de frequência de energia e radiofrequência, reduzindo o número de falsos alarmes gerados. A melhor prática é manter os cabos de dados ou de sinal fisicamente separados por pelo menos 3 polegadas (75 mm) de circuitos de energia "pesados" que estejam em paralelo.
O cabo de sinal analógico usado em aplicações de áudio profissional [en] é geralmente um cabo de par trançado blindado terminado em conectores XLR. O par trançado transporta o sinal em uma configuração de áudio balanceado [en]. O multicabo [en] de áudio estendido do palco até a mesa de mixagem também é blindado.
Consumidores usam fio de cobre [en] blindado com um condutor central em uma configuração não balanceada.
Em cabos de sinal
A melhor maneira de conectar cabos blindados para proteção é aterrar a blindagem em ambas as extremidades do cabo.[6] Tradicionalmente, existia uma regra prática de aterrar apenas a extremidade da fonte da blindagem para evitar loops de terra [en]. A melhor prática é aterrar em ambas as extremidades, mas existe a possibilidade de loops de terra. Em aviões, é usado um cabo especial com uma blindagem externa para proteção contra raios e uma blindagem interna aterrada em uma extremidade para eliminar o zumbido do sistema de energia de 400 Hz.[7]
Em cabos de energia
Cabos de energia [en] de média e alta tensão, em circuitos acima de 2000 volts, geralmente possuem uma camada de blindagem de fita de cobre ou alumínio ou polímero condutor. Se um cabo isolado não blindado estiver em contato com a terra ou um objeto aterrado, o campo eletrostático ao redor do condutor será concentrado no ponto de contato, resultando em descarga de corona e eventual destruição do isolamento. A corrente de fuga e a corrente capacitiva através do isolamento apresentam perigo de choque elétrico. A blindagem aterrada equaliza o estresse elétrico ao redor do condutor e desvia qualquer corrente de fuga para o terra. Cones de alívio de tensão devem ser aplicados nas extremidades da blindagem, especialmente para cabos operando a mais de 2 kV em relação à terra.
As blindagens em cabos de energia podem ser conectadas ao aterramento em cada extremidade da blindagem e em emendas para redundância, a fim de evitar choques, embora a corrente induzida flua na blindagem. Esta corrente produzirá perdas e aquecimento e reduzirá a classificação de corrente máxima do circuito. Testes mostram que ter um condutor de aterramento nu adjacente aos fios isolados conduzirá a corrente de falta para a terra mais rapidamente. Em circuitos de alta corrente, as blindagens podem ser conectadas apenas em uma extremidade. Em circuitos de alta tensão muito longos, a blindagem pode ser dividida em várias seções, pois uma longa extensão de blindagem pode elevar-se a tensões perigosas durante uma falha no circuito. Existe o risco de choque elétrico ao ter apenas uma extremidade da blindagem aterrada. A elevação máxima recomendada do potencial da blindagem é de 25 volts.[carece de fontes] As normas IEEE 422 e 525 listam os comprimentos de cabo que limitariam o potencial elétrico da blindagem a 25 volts para uma aplicação de aterramento em ponto único.[8][9][10]
| Tamanho do Condutor | Um Cabo por Duto (pés) | Três Cabos por Duto (pés) |
|---|---|---|
| 1/0 AWG | 1250 | 4500 |
| 2/0 AWG | 1110 | 3970 |
| 4/0 AWG | 865 | 3000 |
| 250 kcmil | 815 | 2730 |
| 350 kcmil | 710 | 2260 |
| 400 kcmil | 655 | 2100 |
| 500 kcmil | 580 | 1870 |
| 750 kcmil | 510 | 1500 |
| 1000 kcmil | 450 | - |
| 2000 kcmil | 340 | - |
Ver também
- Blindagem eletromagnética
- Fio de alto-falante [en]
- Passa-cabos de porta [en], um método para proteger mecanicamente o cabeamento elétrico para uma porta
Referências
- ↑ a b c «EMC techniques in electronic design Part 2 - Cables and Connectors» (PDF). Maio de 2009. Consultado em 18 de abril de 2022.
Para um bom desempenho de blindagem, a ligação elétrica entre a blindagem de um cabo e as blindagens de seus conectores ou prensa-cabos e quaisquer invólucros blindados não deve ter lacunas. Isso significa que deve haver uma conexão elétrica contínua de baixa impedância em todo o perímetro ou circunferência da junta elétrica. Isso é frequentemente referido como ligação de blindagem de 360° (mesmo quando o conector ou prensa-cabos não é circular), e aplica-se entre a blindagem do cabo e a blindagem do conector, as blindagens de dois conectores acoplados e entre a blindagem de um conector e o chassi ou estrutura metálica em que está montado.
- ↑ «Popular Shielding Types». 2021. Consultado em 18 de abril de 2022
- ↑ «Shield Grounding». Consultado em 28 de fevereiro de 2019
- ↑ «Introduction to electromagnetic compatibility» (PDF). Analog Devices. Maio de 2009. Consultado em 18 de abril de 2022.
Em resumo, para proteção contra interferência de campo elétrico de baixa frequência (<1 MHz), o aterramento da blindagem em uma extremidade é aceitável. Para interferência de alta frequência (>1 MHz), o método preferido é o aterramento da blindagem em ambas as extremidades, usando ligações circunferenciais de 360° entre a blindagem e o conector, e mantendo a continuidade metal-metal entre os conectores e o invólucro.
- ↑ «Effectiveness of Shield Termination Techniques Tested with TEM Cell and Bulk Current Injection» (PDF). NASA. 2009. Consultado em 18 de abril de 2022.
Embora se saiba há muito tempo que as conexões de blindagem do tipo 'pigtail' (rabicho) têm desempenho inferior aos métodos de terminação de 360°, nossos experimentos indicaram que os 'pigtails' eram tipicamente piores em mais de 35 dB para frequências acima de alguns MHz.
- ↑ «Bonding Cable Shields at Both Ends to Avoid Noise»
- ↑ «Aero 10 - Loop Resistance Tester» 090528 boeing.com
- ↑ Thomas P. Arnold; C. David Mercier (1997). Southwire Company Power Cable Manual 2 ed. Carrollton, GA: Southwire Company
- ↑ IEEE 422: IEEE Guide for the Design and Installation of Cable Systems in Power Generating Stations
- ↑ IEEE 525: IEEE Guide for the Design and Installation of Cable Systems in Substations