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浅析牵引电机电缆屏蔽层处理工艺

发表时间：2020/5/28 来源：《建筑科技信息》2020年1期作者：郭俊涛1 田泽鹏2 张卫东3 张建宁4

[导读] 本文阐述了电缆屏蔽层常见的6种处理工艺中的2种，分析不同处理工艺的适用条件及优劣势。

摘要：概述了牵引电机屏蔽电缆的概念、原理及处理工艺。本文阐述了电缆屏蔽层常见的6种处理工艺中的2种，分析不同处理工艺的适用条件及优劣势。对现场处理屏蔽层具有一定的指导作用，通过规范操作，可以提高电机生产质量，对列车稳定运行起着关键的作用。
关键词：牵引电机屏蔽电缆屏蔽层处理工艺

        0、前言
        屏蔽作为电磁兼容控制的重要手段,可以有效的抑制电磁干扰。采用屏蔽电缆，即可以有效的抑制空间电磁场对输送线的影响，避免通信失效，噪音变大，输送误码，信号差异等现象；而且也可以降低电缆内输送信号对外电磁辐射，减小对附近电磁环境的污染，防止信息的泄露。正确地掌握电缆屏蔽层与电连接器的连接方法不仅能提高生产效率，还能保证产品的质量。
        屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。
        1、屏蔽电缆
        绝缘导体外面包以细金属丝纺织层称为屏蔽线，把若干绝缘导线合成一束，外面再包以绝缘和屏蔽层时称为屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层采用裸铜线或镀锡铜线缠绕在电缆绝缘皮内。屏蔽电缆可以解决如下几个问题。
        1) 用于减少电缆上感应的 EMI 辐射。
        2) 用于减少电缆上的信号向外辐射 EMI。
        3) 用于减少不同电缆之间的串扰。
        4) 用于减少几十千赫以上的共模阻抗耦合的影响。
        屏蔽电缆只有在正确端接的情况下才能保证与外界环境间的符合最小，即电缆的屏蔽层在整体长度上都应保持完整，若存在裂缝或开裂，则很难达到屏蔽的效果。
        2、电磁屏蔽的基本原理
        电磁屏蔽是指对电磁波产生衰减作用。其目的有两个方面: 一是控制内部辐射区的电磁场，不使越出某一区域; 二是防止外来的辐射进入某一区域，也就是尽可能防止设备本身受到其他设备干涉和避免本设备骚扰其他周围设备。因此，屏蔽的方法也是电磁干扰的空域控制方法。常见的屏蔽如仪器设备的金属外壳。
        屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽物体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源围绕起来，防止干扰电磁场对外扩散; 用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。屏蔽是提高电子系统和电子设备电磁兼容性的重要措施之一，它能有效抑制通过空间传播的各种电磁干扰。屏蔽既可阻止或减少电子设备内部的辐射电磁能对外的传输，又可阻止或减少外部辐射电磁能对电子设备的影响。运用主动屏蔽的方式，大部分的电磁兼容的问题都可以通过电磁屏蔽解决。屏蔽通常包括两种: 一种是电场屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响; 另一种是电磁屏蔽，主要用于防止交变场、交变磁场及交变电磁场的影响。
        电磁干扰以两种方式存在，即辐射型干扰和传导型干扰。对辐射型干扰，采用屏蔽的方式进行保护，对传导型干扰，滤波则是主要防护手段。作为电子信号传输的重要组成部分，传输线缆和电连接器应具有良好的传输特性和电磁兼容性。
        3、屏蔽层处理工艺
        根据连接器的设计结构屏蔽电缆的屏蔽层处理主要有以下几种形式: ①采用屏蔽卡。②将屏蔽层拧成一股，接与端子排上。③使用铠装来保证电缆屏蔽层与电连接器后壳良好的 360°接触。④通过屏蔽压线框连接。⑤直接外套热缩管处理工艺。⑥将屏蔽层挑开捋成1根，通过压接插针连接。本文主要介绍第五、第六种屏蔽层处理的操作过程。
       （1）直接外套热缩管处理工艺
        此类屏蔽层处理方式是牵引电机上外连电缆常用的处理方式。一端需要直接将屏蔽电缆的外绝缘皮剥离，并将剥离处理之后的屏蔽层裁剪到外层绝缘皮平齐这一效果，然后在导线切口处进行绝缘处理后用热缩管对屏蔽层进行处理，避免屏蔽层与线芯接触导致接地；一端需要直接剥离掉屏蔽电缆的外绝缘皮，并需要将剥离处理之后的屏蔽层用螺丝刀将电缆线芯与屏蔽层分开使用螺纹接头使屏蔽层与电机机壳连接实现接地；
        屏蔽电缆屏蔽层处理过程如图2：一端剥去电缆外包绝缘层150mm，注意不要划伤内绝缘层。将屏蔽层裁剪至与外包绝缘层平齐，用硅橡胶自粘带对该部位进行包扎2—3圈，使用150mm长热缩管对内绝缘层进行包扎热缩处理。另一端剥去电缆外包绝缘层100mm，使用螺丝刀将屏蔽层挑开后翻到外包绝缘层上，将屏蔽环套在屏蔽层根部，将密封圈推到屏蔽环处将螺纹接头拧紧。这样就达到了屏蔽层接地的目的。

        图2 屏蔽电缆屏蔽层处理过程
      （2）将屏蔽层挑开捋成1根，通过压接插针连接
该处理工艺需要直接将屏蔽电缆的外绝缘皮剥离，并需要将剥离处理之后的屏蔽层用工具将电缆线芯与屏蔽层分开，用手将屏蔽层拧成1股线芯，并通过连接器插针连接接地点，此类屏蔽层处理方式是牵引电机上传感器电连接器压接常用的处理方式。
        传感器电连接器压接处理过程如图3：用剥线刀剥去电线绝缘层55mm，注意不要划伤屏蔽层，用工具将电缆线芯与屏蔽层分开，用手将屏蔽层拧成1股线芯，插入插针底部，专用压接工具可靠压接。屏蔽线芯上套入35mm热缩管，热缩管紧贴线芯根部，用热风枪进行热缩。

        图3 传感器电连接器压接处理过程
       在组装电缆末端时，需根据实际要求剥去外包绝缘层、屏蔽层等，但是操作不规范，未按具体要求操作，就会改变末端电场部分情况，导致电缆末端绝缘故障。如：在剥去电缆外包绝缘层时，屏蔽受损，引起放电；剥除半导电层后，清洁不彻底，引发闪络放电现象。此外，在附件安装过程中，插针与电缆线芯间的搭接不到位，引发气隙放电现象。在上述情况下，电缆运行中，特别是在通电作用下，绝缘性能就会降低，在绝缘相对薄弱位置，绝缘性能的丧失最终导致电缆末端击穿。
        根据电缆末端绝缘故障诱因可看出，在电缆制作与测试环节，需严格按照规范来开展工作。
       （１）加强电缆末端的维护保养及巡查；确保电缆末端端子密封，避免雨水侵入；增大电缆末端的弯曲半径，避免过大的弯曲力损伤绝缘；在检修时，一旦发现问题，就及时解决，确保绝缘强度。
       （３）定期对绝缘检查，针对交联电缆，应做好交流耐压试验，防范直流耐压试验损坏电缆。
       （４）注重检测结果的比较分析，一旦发现异常，就需要加强监管，及时消除隐患。
        4、结语
        随着科学技术的发展，电子和电气设备密度快速增加，系统设备的电磁兼容性重要性越来越大。在列车运行环境区域内，除了列车的电气设备，还存在无线发射站等多种无线电磁干扰源。以上重点介绍了电磁屏蔽的原理及处理工艺，通过实际应用及对比分析，根据连接器的设计结构、功能以及对屏蔽处理的要求选择适用的屏蔽处理方法，提高抗干扰效果，使信号良好传输，保证行车安全。