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電纜屏蔽處理工藝研究

2020-11-10 08:44李永洲胡玉玲董衛(wèi)東
航天制造技術(shù) 2020年5期
關(guān)鍵詞:單點(diǎn)尾部附件

李永洲 趙 陽 胡玉玲 董衛(wèi)東

電纜屏蔽處理工藝研究

李永洲 趙 陽 胡玉玲 董衛(wèi)東

(北京特種機(jī)械研究所,北京 100143)

針對(duì)大功率電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中通信信號(hào)易受到外界干擾導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常的現(xiàn)象,提出一種電纜組件防波套360°屏蔽處理的工藝方法。設(shè)計(jì)了36種不同的屏蔽處理方式,采用三同軸法測(cè)量電纜組件的轉(zhuǎn)移阻抗,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)移阻抗、操作性、成本分析比較各種屏蔽處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)。防波套360°屏蔽處理方法能夠?qū)崿F(xiàn)電纜組件通信頻率10kHz~100 MHz范圍有較小的轉(zhuǎn)移阻抗,并且該方法適應(yīng)于各種金屬連接器。

電纜組件;360° 屏蔽處理;三同軸法;轉(zhuǎn)移阻抗;防波套

1 引言

隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率越來越大,經(jīng)常發(fā)生電機(jī)工作中出現(xiàn)異響、抖動(dòng)等異?,F(xiàn)象;動(dòng)力電纜產(chǎn)生對(duì)外輻射干擾使編碼器數(shù)據(jù)傳輸異常,造成電動(dòng)機(jī)構(gòu)工作異常。

電纜組件一般會(huì)外套防波套作為電纜的屏蔽層。電纜屏蔽層主要功能是降低或減少外界電磁環(huán)境對(duì)電纜傳輸信號(hào)的干擾或內(nèi)部信號(hào)對(duì)外界產(chǎn)品的干擾[1]。系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備通過連接的電纜串聯(lián)(電纜插頭和機(jī)箱殼體連通)和設(shè)備自身接地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)接地。系統(tǒng)電纜一般分為電源、控制數(shù)字/模擬量類、總線通訊等類電纜。

電纜屏蔽處理內(nèi)容包含電纜屏蔽層連接連接器殼體方式和電纜屏蔽層金屬防護(hù)套的選擇與使用。生產(chǎn)過程中遇到的典型電纜組件連接殼體方式有以下問題:

J599I和XC系列連接器是使用最多的連接器種類,適用于各種軍民品環(huán)境,裝配簡(jiǎn)單,操作容易,類尾部附件一般選用夾板式。夾板式尾部附件只能通過冷壓焊片連接到尾部緊固螺釘,也叫單點(diǎn)接殼。這種方法電纜的屏蔽層與連接器尾部附件沒有形成全方位包裹,電磁信號(hào)可以透過孔隙輻射到連接器內(nèi)部或外部。該方法弊端是尾部?jī)砂陫A板較難向中間夾緊至無間隙,冷壓焊片上下串動(dòng)懸空導(dǎo)致接地不良。

部分直式屏蔽附件屏蔽處理連接殼體方式因冷壓焊片無法固定在尾部附件螺釘,不能采用單點(diǎn)接殼方法。該連接器附件一般采用屏蔽層引出導(dǎo)線綁扎在連接器尾罩上,處理后在外面再包裹一層導(dǎo)電膠布。導(dǎo)電膠布單面導(dǎo)電的特性,不能形成全方位包裹,并且電纜的防波套外層還有一層絕緣層,導(dǎo)致導(dǎo)電膠布不能與屏蔽層直接接觸。

XC-FJA系列直式屏蔽附件尾部附件屏蔽處理通過接地環(huán)在裝配尾罩時(shí)將電纜屏蔽層夾緊,達(dá)到全方位包裹的效果。裝配過程中需要將屏蔽層打散、反折套在接地環(huán),會(huì)導(dǎo)致屏蔽金屬絲斷裂,掉落在接觸件上造成短路,金屬絲是在封裝連接器尾罩時(shí)產(chǎn)生,無法觀察和去除。

電纜組件生產(chǎn)推薦使用360°屏蔽處理方法,常用導(dǎo)電膠布纏繞連接器尾部附件和電纜屏蔽層,但是不能確保連接器和屏蔽層之間縫隙全方位包裹、沒有電磁泄露孔隙。提出一種防波套360°包裹連接器尾部附件和屏蔽層的屏蔽處理工藝方法,明確工藝參數(shù),提高產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性。

2 轉(zhuǎn)移阻抗測(cè)試系統(tǒng)

衡量電纜屏蔽層屏蔽效果主要有轉(zhuǎn)移阻抗與屏蔽效能兩個(gè)指標(biāo),其中最有效、使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)量電纜轉(zhuǎn)移阻抗[2]。轉(zhuǎn)移阻抗是電纜的一個(gè)特征參數(shù),在頻率一定的情況下,轉(zhuǎn)移阻抗數(shù)值越小,屏蔽效果越好;轉(zhuǎn)移阻抗數(shù)值越大,屏蔽效果越差[2]。

常見的電纜轉(zhuǎn)移阻抗測(cè)試方法主要有三同軸法、功率吸收鉗法、混波室法、GTEM小室法、線注入法、電流探頭法等[3]。測(cè)試方法對(duì)比見表1。

表1 典型轉(zhuǎn)移阻抗測(cè)試方法對(duì)比[4]

三同軸法、功率吸收鉗法均適用于頻率較低的場(chǎng)合[4]。電源、控制數(shù)字/模擬量、總線通訊等類型電纜,其中以通訊電纜工作頻率最高,常用電纜通信頻率不超過100 MHz,測(cè)試各種電纜的轉(zhuǎn)移阻抗方法以三同軸法最為合適。

圖1 三同軸測(cè)試系統(tǒng)

三同軸法是目前應(yīng)用最廣泛和影響最大的方法,它來源于IEC 62153-4-3標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的轉(zhuǎn)移阻抗的測(cè)量方法。三同軸測(cè)試系統(tǒng)主要由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、測(cè)試轉(zhuǎn)接電纜、阻抗匹配器、被測(cè)試電纜組件和三同軸等裝置組成。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出信號(hào)通過阻抗匹配電路注入到芯線和屏蔽層回路,屏蔽層和外層金屬管回路上就會(huì)有感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。信號(hào)源端的輸出電壓和接收端的輸入電壓的比值,計(jì)算出受試同軸電纜的轉(zhuǎn)移阻抗[5]。一般情況下,標(biāo)準(zhǔn)的三同軸方法測(cè)量的頻帶范圍10kHz~100MHz[6]。本試驗(yàn)采用的測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。

3 試驗(yàn)材料制備

3.1 試驗(yàn)材料

常用連接器XC系列、J599系列和A950系列,不同系列連接器對(duì)應(yīng)的尾部附件形式相似,本試驗(yàn)插頭選用JY27467T09E35PN-H,插座選用JY27496T09E35SN-H,選用夾緊不屏蔽尾部附件J1784/49H-08S,夾緊并屏蔽尾部附件J1784/18A-09S03,不夾緊屏蔽尾部附件J1784/85-08SA-04。

本試驗(yàn)選用編織密度85%以上防波套HTPQ 6mm×10mm和編織密度93%以上的防波套G-HTPQ 6mm×10mm進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),選用AFP-200 0.5mm導(dǎo)線,防波套編織密度80%以上。連接導(dǎo)線防波套和連接器使用HTPQ 16mm×24mm防波套,編織密度85%以上。為比較編織密度及雙層防波套的對(duì)轉(zhuǎn)移阻抗的影響制作3種導(dǎo)線,導(dǎo)線組成結(jié)構(gòu)如下:

a. 將AFP-200 0.5的導(dǎo)線外層防波套替換為編織密度為93%的防波套;

b. 編織密度較低雙層防波套的導(dǎo)線由內(nèi)層密度為80%防波套,中間為錦綸絲織套管,最外層由85%以上的防波套組成;

c. 編織密度較高雙層防波套的導(dǎo)線由內(nèi)層密度為93%防波套,中間為錦綸絲織套管,最外層由93%以上的防波套組成。

3.2 屏蔽處理方式

本試驗(yàn)采用了以下幾種線纜屏蔽層連接工藝方法:

a. 單點(diǎn)接殼。單點(diǎn)接殼是尾部附件封裝(導(dǎo)線外層防波套不與連接器尾部附件直接接觸)完成后在距尾部附件夾板10mm處使用銅線纏繞防波套10圈,將引出導(dǎo)線一端使用焊錫連接銅線,導(dǎo)線另一端連接冷壓焊片,擰緊尾部附件緊固螺釘,要求冷壓焊片壓平與尾部附件接觸良好,夾板、冷壓焊片、尾部附件之間沒有空隙[7]。

b. 導(dǎo)電膠布纏繞接殼。導(dǎo)電膠布纏繞接殼是尾部附件封裝(導(dǎo)線外層防波套不與連接器尾部附件直接接觸)完成后將導(dǎo)電膠纏繞尾部附件殼體和防波套外表面,導(dǎo)電膠布和防波套重合長(zhǎng)度5~10mm。

c. 防波套360°接殼。防波套360°連接殼體尾部附件封裝(導(dǎo)線外層防波套不與連接器尾部附件直接接觸)完成后再處理,實(shí)物如圖2所示,處理工藝方法如下:

圖2 防波套360°接殼

第一步,截取一段防波套(銅布或其他金屬護(hù)套),長(zhǎng)度比連接器尾罩長(zhǎng)約5~10cm,修剪防波套邊緣,防止有雜亂的金屬絲;

第二步,將防波套套入插頭端,防波套與連接器尾部附件端重合為連接器尾部附件長(zhǎng)度的2/3以上,用銅線綁扎防波套,使防波套緊貼連接殼體,導(dǎo)電膠布纏繞插頭端的防波套末端防止屏蔽絲外漏,連接器殼體和防波套連接無縫隙,360°包裹;

第三步,將外套防波套捋順,導(dǎo)線束端防波套重合長(zhǎng)度控制在5~8cm,多余的可以修剪去除,防止多余物留存在電纜內(nèi);

第四步,在防波套重合末端內(nèi)襯寬度約為10mm導(dǎo)電膠布,使外層防波套末梢壓在導(dǎo)電膠布中間位置;

第五步,在外層防波套末梢使用導(dǎo)電膠布綁扎牢固,寬度約10mm,連接無縫隙,使防波套緊貼電纜外層防波套,360°包裹;

第六步,在距離外套防波套末梢15mm處使用焊錫進(jìn)行點(diǎn)焊兩層防波套,焊接點(diǎn)直徑約為5mm,一般需要點(diǎn)焊兩個(gè)點(diǎn),分別對(duì)稱于插頭主鍵位兩側(cè);

第七步,外層防波套距離重合的末梢15~25mm處使用銅絲進(jìn)行綁扎,銅絲結(jié)合處使用焊錫點(diǎn)焊,防止松散。

d. 單點(diǎn)接殼+導(dǎo)電膠布纏繞接殼。單點(diǎn)接殼+導(dǎo)電膠布纏繞是在單點(diǎn)接殼工藝方法基礎(chǔ)在外部纏繞導(dǎo)電膠布。

e. 防波套360°接殼+單點(diǎn)接殼。防波套360°接殼+單點(diǎn)接殼是在單點(diǎn)接殼工藝方法基礎(chǔ)上在外部使用防波套360°接殼。

f. 防波套360°+導(dǎo)電膠布纏繞接殼。防波套360°接殼+導(dǎo)電膠布纏繞接殼是在導(dǎo)電膠布纏繞工藝方法基礎(chǔ)上在外部使用防波套360°接殼。

g. 雙層防波套單點(diǎn)接殼。雙層防波套單點(diǎn)接殼是在內(nèi)層單點(diǎn)接殼工藝方法基礎(chǔ)上外層防波套也進(jìn)行單點(diǎn)接殼,要求內(nèi)外防波套引出線連接尾部附件之間不能短接并且防波套均不能直接連接尾部附件。

h. 雙層防波套內(nèi)層單點(diǎn)接殼+外層防波套360°接殼。雙層防波套內(nèi)層單點(diǎn)接殼+外層防波套360°接殼是在內(nèi)層單點(diǎn)接殼工藝方法基礎(chǔ)上外部使用防波套360°接殼。

i. 雙層防波套內(nèi)外層防波套360°接殼。雙層防波套內(nèi)外層防波套360°接殼是在內(nèi)外防波套均使用防波套360°接殼。

j. TiNi環(huán)接殼。TiNi環(huán)接殼是在尾部附件裝配完成后,將屏蔽層打散均勻分布在尾部附件出線孔上并用TiNi環(huán)套住屏蔽層,然后使用熱風(fēng)槍(165℃)加熱1min,TiNi環(huán)示溫色標(biāo)綠色轉(zhuǎn)為黑色即為收縮完畢,最后用壁紙刀切去多余的屏蔽絲[10]。

k. 屏蔽熱縮管接殼。屏蔽熱縮管接殼方法是將屏蔽熱縮管套在連接器尾部附件和防波套,熱風(fēng)槍加熱使屏蔽熱縮管貼附連接器尾部附件和防波套。

屏蔽尾部附件360°接殼是導(dǎo)線焊接完成后首先將導(dǎo)線防波套打散,四周分布均勻散開,使用屏蔽尾部附件自帶接地環(huán)將防波套金屬絲壓接在臺(tái)階上,然后擰緊后端尾罩,最后在尾部附件夾板處夾緊電纜,外層防波套不與尾部附件夾板直接接觸[9]。

結(jié)合上述12種工藝方法組合如表2所示的34種工藝方式,表2中1、2無屏蔽處理的電纜組件作為有屏蔽處理電纜組件測(cè)試對(duì)照。

表2 36種電纜組件的屏蔽處理方式

注:防波套指編織密度為80%的防波套;防波套(密)指編織密度為93%的防波套;雙層防波套指2.1節(jié)編織密度較低雙層防波套;雙層防波套(密)指2.1節(jié)編織密度較高雙層防波套。

3.3 終端電阻

測(cè)試時(shí)需要在傳輸線末端加終端電阻,使信號(hào)在傳輸末端不反射[10]。根據(jù)三同軸測(cè)試測(cè)試要求,終端電阻需要與電纜組件特性阻抗相同,被測(cè)試電纜組件不同在末端屏蔽層和芯線之間焊接該電纜特性阻抗相同的阻值電阻。為保證傳輸線路屏蔽層連續(xù),通過導(dǎo)電膠布等將屏蔽層和插座尾罩全包裹起來。

3.4 被測(cè)試電纜組件

根據(jù)BS EN 50289-1-6:2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試電纜的耦合長(zhǎng)度由測(cè)試的最高頻率決定[11],100MHz對(duì)應(yīng)電纜耦合長(zhǎng)度約0.3m,受試同軸電纜的長(zhǎng)度不能超過耦合長(zhǎng)度的1.5倍[12]。本次三同軸測(cè)試裝置電纜屏蔽層與金屬管耦合段長(zhǎng)度為0.3m,所以受試同軸電纜的總長(zhǎng)度0.45m。電纜組件的一端與內(nèi)回路遠(yuǎn)端終端電阻連接,另一端連接阻抗匹配電路。

3.5 阻抗匹配電路

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)源電阻為50?,當(dāng)近端短路三同軸裝置測(cè)試的電纜組件特性阻抗不是50?時(shí),需要在信號(hào)源和受試同軸電纜之間插入阻抗匹配電路,以減小能量反射。阻抗匹配的目的是使負(fù)載獲得最大的功率,提高傳輸效率,以及減少信號(hào)失真[13]。信號(hào)源的阻抗與傳輸線的特性阻抗必須匹配,負(fù)載與傳輸線特性阻抗也必須匹配。試驗(yàn)測(cè)試前需要測(cè)量各個(gè)電纜組件的特性阻抗,內(nèi)層屏蔽層編制密度80%電纜特性阻抗接近32?,內(nèi)層屏蔽層編制密度93%以上電纜特性阻抗接近38?,此時(shí)需要在信號(hào)源和傳輸線之間插入阻抗匹配電路。

阻抗匹配電路是由串聯(lián)電阻R和并聯(lián)電阻R組成的,負(fù)載阻抗1[5]。

本試驗(yàn)的試驗(yàn)樣件內(nèi)層屏蔽層編制密度80%以上電纜特性阻抗接近32?,由式(1)和式(2)可計(jì)算出匹配電路R為30?,R為56?;內(nèi)層屏蔽層編制密度93%以上電纜特性阻抗接近38?,由式(1)和式(2)可計(jì)算出匹配電路R為25?,R為76?。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

按照?qǐng)D1測(cè)試系統(tǒng)連接后,矢量分析儀自動(dòng)測(cè)量電纜組件10kHz~100MHz的屏蔽衰減,經(jīng)過MATLAB數(shù)據(jù)處理后計(jì)算出轉(zhuǎn)移阻抗,可以得出以下分析結(jié)果。

a. 電纜組件常用屏蔽處理方法的轉(zhuǎn)移阻抗有以下特點(diǎn):無屏蔽層或防波套不接殼電纜組件的轉(zhuǎn)移阻抗特別大,接近120?/m,屏蔽衰減較小,電纜組件屏蔽層沒有構(gòu)成有效回路;采用TiNi環(huán)、屏蔽熱縮管和導(dǎo)電膠布纏繞工藝方法屏蔽處理電纜組件的轉(zhuǎn)移阻抗在1~10?/m范圍內(nèi),具有類似防波套360°接殼的轉(zhuǎn)移阻抗曲線特點(diǎn);屏蔽熱縮管和導(dǎo)電膠布屏蔽處理方法轉(zhuǎn)移阻抗大原因是屏蔽熱縮管和防波套或尾部附件不能保證緊密的接觸。TiNi環(huán)接殼轉(zhuǎn)移阻抗大原因是TiNi環(huán)熱縮后不能夠箍緊屏蔽層與尾部附件。

b. 單點(diǎn)接殼和360°接殼對(duì)轉(zhuǎn)移阻抗的影響。單點(diǎn)接殼電纜組件在信號(hào)頻率10kHz~1MHz轉(zhuǎn)移阻抗在0.35~0.85?/m范圍內(nèi),超過1MHz后轉(zhuǎn)移阻抗迅速上升,100 MHz時(shí)超過10?/m。

360°屏蔽處理方式電纜組件在信號(hào)頻率10kHz~100MHz轉(zhuǎn)移阻抗在0.3~0.9?/m范圍內(nèi),并且在整個(gè)頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移阻抗變化較小,屏蔽尾部附件360°接殼與防波套360°接殼在10kHz~100MHz轉(zhuǎn)移阻抗基本相同。

c. 防波套編織密度對(duì)轉(zhuǎn)移阻抗的影響。在10 kHz~60MHz通信頻率范圍內(nèi)使用防波套編織密度高的電纜組件相對(duì)相同屏蔽處理方式防波套編織密度較低的電纜組件的轉(zhuǎn)移阻抗較?。?0~100MHz防波套編織密度低的電纜組件轉(zhuǎn)移阻抗有減小趨勢(shì),而防波套編織密度低的電纜組件轉(zhuǎn)移阻抗有增大的趨勢(shì),但是360°屏蔽處理方式相對(duì)單點(diǎn)接殼方式轉(zhuǎn)移阻抗小很多。在10kHz~100MHz通信頻率范圍內(nèi)使用防波套編織密度高的電纜組件相對(duì)相同屏蔽處理方式防波套編織密度較低的電纜組件的轉(zhuǎn)移阻抗較小;

采用防波套360°結(jié)合單點(diǎn)接地或?qū)щ娔z布纏繞接殼的電纜組件通信頻率在10kHz~100MHz轉(zhuǎn)移阻抗在0.3~0.9?/m范圍內(nèi),與只采用防波套360°接殼方式區(qū)別不大。

d. 雙層防波套接殼對(duì)轉(zhuǎn)移阻抗的影響。雙層防波套接殼通信頻率在10kHz~100MHz轉(zhuǎn)移阻抗在0.2~0.7?/m(高頻段除去單點(diǎn)接殼),轉(zhuǎn)移阻抗小,采用雙層防波套單點(diǎn)接殼方式超過3MHz后轉(zhuǎn)移阻抗緩慢上升,100MHz時(shí)轉(zhuǎn)移阻抗約3?/m,而單層防波套單點(diǎn)接殼轉(zhuǎn)移阻抗約16?/m, 雙層比單層屏蔽更加有效。

e. 導(dǎo)電膠布對(duì)單點(diǎn)接殼的影響。單點(diǎn)接殼和單點(diǎn)接殼+導(dǎo)電膠布纏繞接殼兩種接殼方式轉(zhuǎn)移阻抗在通信頻率10kHz~1MHz相差較小,超過1MHz差距增大,導(dǎo)電膠布對(duì)通信頻率1~100MHz的轉(zhuǎn)移阻抗增大有較強(qiáng)的抑制作用。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析在通信頻率1MHz以下單點(diǎn)接殼和屏蔽層360°接殼屏蔽效能相近,超過1MHz360°屏蔽接殼方式屏蔽效能更高;屏蔽尾部附件360°接殼與防波套360°接殼在10kHz~100MHz屏蔽效能基本相同;10kHz~60MHz通信頻率范圍內(nèi)使用編織密度高的防波套屏蔽效能高;采用單點(diǎn)接殼結(jié)合導(dǎo)電膠布能夠提高通信頻率超過1MHz時(shí)電纜組件的屏蔽效能;雙層防波套電纜組件屏蔽效能優(yōu)于單層防波套電纜組件。在10kHz~100MHz頻率范圍內(nèi)采用360°接殼不因增加了導(dǎo)電膠布或單點(diǎn)接殼等各種方式引起屏蔽效能的提升。

針對(duì)單點(diǎn)接殼、導(dǎo)電膠布纏繞、屏蔽熱縮管、TiNi環(huán)、屏蔽尾部附件360°接殼和防波套360°接殼等方法在轉(zhuǎn)移阻抗、操作性、成本等方面進(jìn)行比較,如表3所示。

表3 屏蔽處理方式對(duì)比表

TiNi環(huán)、屏蔽膠帶纏繞和屏蔽熱縮管轉(zhuǎn)移阻抗分布范圍較大,屏蔽處理不容易控制,具有如下優(yōu)缺點(diǎn):

a. TiNi環(huán)接殼對(duì)屏蔽層和出線口直徑匹配要求較高,并且不能夾緊導(dǎo)線束容易導(dǎo)致焊點(diǎn)受力,箍緊防波套能力較弱,存在防波套脫離尾部附件的可能性,但是實(shí)現(xiàn)360°屏蔽簡(jiǎn)單,不需要額外輔材;

b. 屏蔽熱縮管接殼對(duì)導(dǎo)線束和尾部附件直徑匹配要求較高,并且時(shí)間長(zhǎng)了屏蔽熱縮管和導(dǎo)線束、尾部附件接觸不牢靠,熱縮管變形導(dǎo)電銀粉容易整塊脫落,造成多余物,銀粉也容易氧化造成不導(dǎo)電,轉(zhuǎn)移阻抗會(huì)進(jìn)一步加大,屏蔽效能會(huì)降低,屏蔽熱縮管成本比較高,但是實(shí)現(xiàn)360°屏蔽比較簡(jiǎn)單;

c. 導(dǎo)電膠布使用時(shí)間長(zhǎng)了,導(dǎo)電膠布表面銀氧化,導(dǎo)電性能降低,并且有膠一面粘接能力下降,轉(zhuǎn)移阻抗會(huì)進(jìn)一步加大,屏蔽效能會(huì)降低,但是實(shí)現(xiàn)操作很簡(jiǎn)單。

單點(diǎn)接殼、屏蔽尾部附件360°接殼和防波套360°接殼轉(zhuǎn)移阻抗分布范圍較小,穩(wěn)定性高,適合實(shí)際生產(chǎn)使用,具有如下優(yōu)缺點(diǎn):

a. 線纜直徑和尾部附件出線口不匹配導(dǎo)致冷壓焊片不能被壓緊,屏蔽層接殼不夠牢靠,采用單點(diǎn)接殼有一定的風(fēng)險(xiǎn),超過1MHz轉(zhuǎn)移阻抗上升快,不適用超過1MHz信號(hào)通訊,但是在10kHz~1MHz范圍的屏蔽效能和360°接殼方式接近,成本非常低;

b. 屏蔽尾部附件使用容易受到安裝空間影響,且成本較高,屏蔽金屬絲反轉(zhuǎn)彎折斷裂,會(huì)產(chǎn)生多余物,導(dǎo)致電氣短路,組裝過程中不能觀察接地環(huán)壓住全部金屬絲,但是可以通過灌膠等手段防止多余物,實(shí)現(xiàn)360°屏蔽簡(jiǎn)單,不需要額外輔材,10kHz~100MHz屏蔽效能相對(duì)較高;

c. 防波套360°接殼操作過程復(fù)雜程度一般,但是能夠很好匹配導(dǎo)線束和尾部附件,原材料容易采購,成本低,對(duì)安裝空間要求較小,適合非屏蔽金屬尾部附件,適合對(duì)屏蔽要求比較高的場(chǎng)合,10kHz~100 MHz屏蔽效能相對(duì)較高。

d. 雙層防波套接殼操作復(fù)雜,適合對(duì)屏蔽要求較高的場(chǎng)合,10kHz~100MHz屏蔽效能相對(duì)較高,但是對(duì)安裝空間有較大的需求,實(shí)現(xiàn)起來異常復(fù)雜,成本較高,生產(chǎn)應(yīng)用很少。

防波套360°屏蔽處理方法在提高屏蔽效能、增強(qiáng)操作性和降低成本有一定優(yōu)勢(shì),提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,適用于10kHz~100 MHz屏蔽處理。防波套360°接殼工藝方法已經(jīng)在某型號(hào)應(yīng)用生產(chǎn)1000多根電纜組件,檢驗(yàn)合格交付使用未出現(xiàn)與電纜接殼屏蔽處理相關(guān)問題。某單機(jī)產(chǎn)品使用單點(diǎn)接殼方法滿載試驗(yàn)時(shí),負(fù)載電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定,速度、電流跳動(dòng)較大,改為防波套360°接殼后電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,采集數(shù)據(jù)曲線平滑符合試驗(yàn)要求,100多臺(tái)產(chǎn)品經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證合格,已經(jīng)交付使用。

5 結(jié)束語

通過電纜屏蔽處理工藝研究,提出以下電纜組件設(shè)計(jì)建議:

a. 通信信號(hào)頻率不同選擇不同的屏蔽處理方法,低于1MHz可以選用單點(diǎn)接殼屏蔽處理方法,超過1 MHz建議選用360°接殼屏蔽處理方法;

b. 單點(diǎn)接殼方法的夾板、冷壓焊片和尾部附件之間空隙嚴(yán)重影響低頻段(低于1MHz)屏蔽效能,推薦使用單邊活動(dòng)夾板尾部附件,當(dāng)選用雙活動(dòng)夾板尾部附件時(shí)電纜或者導(dǎo)線束直徑不超過廠家推薦連接器引線口最小值,冷壓焊片必須安裝在螺帽和夾板之間;

c. 安裝空間有限制同時(shí)對(duì)屏蔽要求較高時(shí),可以使用防波套360°接殼屏蔽處理方法,選擇合適長(zhǎng)度的尾部附件;

d. 電纜組件屏蔽要求較高的場(chǎng)合選用雙層編制密度較高的防波套,采用雙層防波套360°接殼方式屏蔽處理;

e. 安裝空間不受限,防水和屏蔽有較高要求時(shí),建議選用屏蔽尾部附件。

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Research of Cable Shielding Processing Technology

Li Yongzhou Zhao Yang Hu Yuling Dong Weidong

(Beijing Institute of Specialized Machinery, Beijing 100143)

Aiming at the phenomenon that communication signals in high-power electric drive systems are susceptible to external interference and cause the system to work abnormally, this paper proposes a 360° shielding processing method for cable assembly with copper braided mesh. Thirty-six different shielding processing methods are designed. The triaxial method is used to measure the transfer impedance of the cable assembly. The advantages and disadvantages of various shielding processing methods are analyzed and compared from the transfer impedance, operability and cost through the test data. The copper braided mesh 360° shielding processing method can achieve a small transfer impedance in the range of 10kHz to 100MHz for the communication frequency of the cable assembly, and the method is suitable for various metal connectors.

cable assembly;360° shielding processing;triaxial method;transfer impedance;copper braided mesh

李永洲(1988),碩士,機(jī)械工程專業(yè);研究方向:發(fā)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及電氣裝聯(lián)技術(shù)。

2020-08-12

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