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シールドケーブルまたはスクリーンケーブルは、電磁シールドのために導体の周りに共通の導電層を備えた電気ケーブルです。[1]このシールドは通常、ケーブルの最外層で覆われています。一般的なケーブルシールドの種類は、箔タイプ（多くの場合、金属化フィルムを使用）、逆螺旋ワイヤストランド（編組または非編組）、またはその両方に大まかに分類できます。[2]各ターンを短絡するために、誘電スパイラル箔を 備えた縦方向のワイヤが必要になる場合があります。 [1]
シールドはファラデーケージ（電磁放射を反射する表面）として機能します。これにより、外部ノイズによる信号への干渉と、信号が放射されて他のデバイスに影響を及ぼす可能性の両方が低減されます（電磁両立性を参照）。電界に対して効果を発揮するには（静電結合も参照）、シールドを接地する必要があります。[3]シールドは、ケーブルの接合部を含め、効果を最大化するために電気的に連続している必要があります。高周波信号（数メガヘルツ以上）の場合、これはコネクタや筐体にも適用され、円周方向にも適用されます。ケーブルシールドは、筐体がある場合は、コネクタまたはケーブルグランドを介して円周方向に筐体に接続する必要があります。[1] [4] [5]
一部のタイプのシールド ケーブルでは、信号の戻り経路としてシールドを使用します。対照的な例として、同軸ケーブルではシールドを使用しますが、Twinax ケーブルでは使用しません。
固体絶縁体を備えた高圧電力ケーブルは、ケーブル絶縁体、人、および機器を保護するためにシールドされています。
種類
市販されているケーブルシールドには多くの種類があり、用途に応じて使用方法が異なります。
- コンビネーションシールド
- ホイルシールド
- 金属編組シールド
- スパイラルシールド
- サーブシールド
- テープシールド
- スクリーンシールド
アプリケーション
セキュリティ システムでシールド ケーブルを使用すると、電力周波数と無線周波数の干渉からある程度保護され、生成される誤報の数が減少します。ベスト プラクティスは、データ ケーブルまたは信号ケーブルを、並列の「重い」電力回路から少なくとも 3 インチ (75 mm) 物理的に離しておくことです。
プロフェッショナル オーディオアプリケーションで使用されるアナログ信号ケーブルは、通常、XLR コネクタで終端されたシールド ツイスト ペアケーブルです。ツイスト ペアは、バランスのとれたオーディオ構成で信号を伝送します。ステージからミキシング コンソールまで敷設されるオーディオ マルチコア ケーブルもシールドされています。
消費者は、不平衡構成で 1 つの中心導体を持つ 遮蔽銅線を使用します。
信号ケーブル
シールドケーブルをシールド用に配線する最良の方法は、ケーブルの両端でシールドを接地することです。[6]従来、グランドループを避けるためにシールドのソース側のみを接地するという経験則がありました。ベストプラクティスは両端を接地することですが、グランドループが発生する可能性があります。飛行機では、雷から保護するための外側のシールドと、400 Hz電源システムからのハムを除去するために片端で接地された内側のシールドの両方を備えた特別なケーブルが使用されています。[7]
電力ケーブル
2000 ボルトを超える回路で使用される中電圧および高電圧電力ケーブルには、通常、銅またはアルミテープ、あるいは導電性ポリマーのシールド層があります。シールドされていない絶縁ケーブルが地面または接地された物体に接触すると、導体の周囲の静電界が接触点に集中し、コロナ放電が発生し、最終的には絶縁体が破壊されます。絶縁体を通る漏れ電流と容量性電流は、感電の危険をもたらします。接地されたシールドは、導体の周囲の電気的ストレスを均等化し、漏れ電流を地面に逸らします。特に、対地電圧が 2 kV を超えるケーブルでは、シールド端にストレス緩和コーンを取り付ける必要があります。
電源ケーブルのシールドは、誘導電流がシールドに流れてもショックを防ぐため、各シールド端と接続部で冗長性を確保するためにアースに接続することができます。この電流は損失と発熱を生じ、回路の最大電流定格を低下させます。試験では、絶縁電線に裸のアース導体を隣接させると、故障電流がより速くアースに伝導することがわかっています。高電流回路では、シールドは片端のみに接続される場合があります。非常に長い高電圧回路では、シールドが長いと回路故障時に危険な電圧に上昇する可能性があるため、シールドを複数のセクションに分割する場合があります。シールドの片端のみをアースに接続すると、ショックの危険があります。推奨されるシールドの最大電位上昇は 25 ボルトです。[要出典] IEEE 422 および 525 には、単一点アース アプリケーションでシールド電位を25 ボルトに制限するケーブル長が記載されています。 [8] [9] [10]
参照
参考文献
- ^ abc 「電子設計における EMC 技術 パート 2 - ケーブルとコネクタ」(PDF)。2009 年 5 月。2022 年 4 月 18 日閲覧。
優れたシールド性能を得るには、ケーブルのシールドとコネクタまたはグランドのシールド、およびシールドされたエンクロージャ間の電気的接続にも隙間があってはなりません。つまり、電気接続部の周囲または円周の周囲全体に、シームレスな低インピーダンスの電気接続が必要です。これは、360° シールド接続と呼ばれることが多く (コネクタまたはグランドが円形でない場合でも)、ケーブル シールドとコネクタ シールドの間、2 つの嵌合コネクタのシールド、およびコネクタのシールドとそれが取り付けられている金属シャーシまたは構造の間に適用されます。
- ^ 「人気のシールドタイプ」 2021年. 2022年4月18日閲覧。
- ^ 「シールド接地」 。 2019年2月28日閲覧。
- ^ 「電磁両立性入門」（PDF）。アナログ・デバイセズ。2009年5月。 2022年4月18日閲覧。
要約すると、低周波（<1MHz）電界干渉に対する保護では、シールドの片端を接地することは許容されます。高周波干渉（>1MHz）の場合、シールドとコネクタの間に360°の円周結合を使用し、コネクタと筐体間の金属間の連続性を維持しながら、シールドの両端を接地する方法が推奨されます。
- ^ 「TEM セルとバルク電流注入でテストされたシールド終端技術の有効性」(PDF)。NASA。2009 年。2022年 4 月 18 日閲覧。
ピグテール シールド接続は 360° 終端方法よりも性能が低いことは以前から知られていましたが、私たちの実験では、数 MHz を超える周波数ではピグテールの方が通常 35 dB 以上性能が劣ることが示されました。
- ^ 「ノイズを避けるためにケーブルシールドを両端で接合する」
- ^ 「Aero 10 - ループ抵抗テスター」。090528 ボーイング
- ^ Thomas P. Arnold、C. David Mercier (1997)。Southwire Company 電源ケーブルマニュアル(第 2 版)。ジョージア州キャロルトン: Southwire Company。
- ^ IEEE 422: 発電所におけるケーブルシステムの設計と設置に関する IEEE ガイド
- ^ IEEE 525: 変電所におけるケーブルシステムの設計と設置に関する IEEE ガイド