Kupferzopf übertrifft Klebeband für EMI-Schutz in Kabeln

Im Herzen der modernen Industrie fungieren Kabel wie das Kreislaufsystem des menschlichen Körpers und transportieren den lebenswichtigen Fluss von Strom und Daten. Doch diese Leitungen existieren nicht isoliert, sondern arbeiten in komplexen Umgebungen, die mit elektromagnetischem Rauschen gesättigt sind. Das Brummen von Maschinen und die Verbreitung hochfrequenter Signale können die Kabelübertragung stören und zu Fehlfunktionen der Geräte, Datenverlust und potenziell erheblichen wirtschaftlichen Schäden führen.

Die Kabelabschirmungstechnologie dient als Schutzpanzer und schützt vor externen elektromagnetischen Störungen, während sie gleichzeitig verhindert, dass Kabel ihre eigenen elektromagnetischen Emissionen abstrahlen, die sich auf Geräte in der Nähe auswirken könnten. Dieser Schutz ist keine Einheitslösung, sondern eine präzise Wissenschaft, die eine Anpassung an spezifische Anwendungen und Umgebungsbedingungen erfordert.

Bevor wir uns mit geflochtenem Kupfer im Vergleich zu Kupferbandabschirmung befassen, müssen wir verstehen, warum Kabelabschirmung wichtig ist. Sie bildet eine entscheidende Komponente des Designs der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) – der Fähigkeit von Geräten, in elektromagnetischen Umgebungen ordnungsgemäß zu funktionieren, ohne Störungen zu verursachen. Als Brücken, die verschiedene Geräte verbinden, dienen Kabel als Hauptwege für die Übertragung elektromagnetischer Störungen, wodurch eine effektive Abschirmung für die EMV unerlässlich ist.

Elektromagnetische Störungen (EMI) umfassen jede elektromagnetische Energie, die die Geräteleistung beeinträchtigt und sowohl von natürlichen als auch von künstlichen Quellen stammt:

• Natürliche Quellen: Blitze, Sonnenstrahlung und kosmische Strahlen erzeugen hochintensive, aber typischerweise lokalisierte und zufällige elektromagnetische Energie.
• Künstliche Quellen: Elektronische Geräte, Stromversorgungsanlagen und Kommunikationssysteme erzeugen während des Betriebs elektromagnetische Strahlung, einschließlich Schaltnetzteile, Motoren, Frequenzumrichter und drahtlose Geräte – die primären EMI-Quellen in industriellen Umgebungen.

Elektromagnetische Störungen breiten sich über drei Hauptmechanismen aus:

• Leitung: Verläuft entlang von Drähten oder Leitern (z. B. Netzgeräusche)
• Strahlung: Breitet sich als elektromagnetische Wellen aus (z. B. drahtlose Signale)
• Induktion: Koppelt über elektromagnetische Felder zwischen benachbarten Kabeln

Häufige Abschirmmaterialien sind Kupfer, Aluminium und Stahl. Die hervorragende Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit von Kupfer machen es zur bevorzugten Wahl, wobei geflochtenes Kupfer und Kupferband zwei primäre Ausführungen sind, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten.

Geflochtene Abschirmung ähnelt metallischer Maschenkleidung für Kabel, die aus feinen Kupferlitzen gewebt ist. Zu den Vorteilen gehören:

• Überlegene Abschirmung: Enges Kupfergeflecht erzeugt durchgehende leitfähige Pfade, die EMI effektiv reflektieren/absorbieren
• Hohe mechanische Festigkeit: Hält Dehnung und Biegung besser stand als Alternativen
• Vereinfachte Erdung: Das Geflecht kann direkt als Erdungsanschluss dienen
• Korrosionsbeständigkeit: Funktioniert gut in feuchten oder korrosiven Umgebungen

Zu den Nachteilen gehören höhere Kosten und das Potenzial für Lücken beim Biegen. Die Herstellung erfordert auch Spezialausrüstung.

Bei dieser Methode wird Kupferband in Spiral- oder Längswicklungen um Kabel herum angebracht. Zu den Vorteilen gehören:

• Geringere Kosten: Wirtschaftlichere Produktion macht diese Kabel budgetfreundlich
• Hohe Abdeckung: Ordnungsgemäß überlappendes Band bietet eine effektive EMI-Blockierung
• Bessere Flexibilität: Einfacher zu biegen und auf engstem Raum zu installieren
• Einfachere Herstellung: Geeignet für die Großserienproduktion

Die Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit sind jedoch der geflochtenen Abschirmung unterlegen, und die Erdung erfordert zusätzliche Leiter.

Die Kabelabschirmungstechnologie entwickelt sich weiter in Richtung:

• Intelligente Abschirmung: Materialien, die sich automatisch an Änderungen der EMI-Umgebung anpassen
• Gewichtsreduzierung: Hochfeste, leichte Materialien für eine einfachere Installation
• Nachhaltigkeit: Umweltfreundliche Abschirmmaterialien

Weder geflochtenes Kupfer noch Kupferbandabschirmung ist universell überlegen. Die Auswahl hängt vom Ausgleich ab:

• Abschirmungsanforderungen
• Mechanische Anforderungen
• Budgetbeschränkungen
• Umgebungsbedingungen
• Erdungsanforderungen

Für Hochfrequenz- oder Hoch-EMI-Umgebungen sollten Sie eine Mehrschichtabschirmung mit ordnungsgemäßer Erdung in Betracht ziehen. Kabel mit großem Querschnitt erfordern eine besondere Berücksichtigung von Kurzschlussströmen und Magnetfeldeffekten. Die optimale Lösung hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab – es gibt nicht das Beste, sondern nur das Geeignetste.