Эти неоднозначные скрутки. Как правильно соединять провода

Можно ли использовать этот способ контактного соединения проводов или лучше взять на вооружение другие варианты? Разобрались в этом непростом вопросе вместе с экспертом, руководителем команды «ЭлектроТок» Никитой Худяковым.

Что такое скрутка проводов

Классическая скрутка кабеля — это простейший способ соединения: очистил провода от изоляции, сложил их вместе, закрутил пассатижами в плотную спираль-косичку — и готово, можно включать свет.

Прямого запрета на скрутки проводов в действующих нормативах и стандартах нет.

Что говорит закон

Свернуть

В «Правилах устройства электроустановок» (вот их актуальные версии с платным и бесплатным доступом) в п. 2.1.21 говорится: «Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т. п.) в соответствии с действующими инструкциями, утвержденными в установленном порядке».

Единого мнения по поводу скруток не существует и среди профессионалов. Одни электромонтажники утверждают, что использовать их нельзя. Другие возражают: это едва ли не самый надежный тип соединения, если делать их правильно.

Чем опасна обычная скрутка

• При «мокрых» ремонтных работах проводники в монтажных коробках оказываются во влажной среде. Медь и алюминий, из которых сделаны провода, начинают быстро окисляться, электрический контакт становится неустойчивым.
• Устанавливая дополнительные розетки и подключая к ним электроприборы, мы создаем повышенные нагрузки на потревоженные соединения. Они начинают греться, повышение температуры становится катализатором — провода уже не просто окисляются под воздействием влаги, а начинают корродировать и не только греться, но и подгорать.

В многоквартирном доме со скрытой проводкой, где соединения расположены в несгораемых полостях, это приведет к отказу розетки или светильника — неприятно, но пережить можно.

Но электромонтаж на скрутках в деревянном загородном доме, в производственном помещении или гараже — зло абсолютное. Вероятность контакта с влагой и сгораемыми материалами здесь значительно выше. А линейный или входной автомат на вводном электрощите может «не заметить» локального перегрева поврежденного контакта и не предотвратить возгорание.

Как правильно соединять провода

Чтобы скрутка стала безопасной, провода нужно правильно соединить, а затем сварить, пропаять или опрессовать.

Как сделать скрутку правильно:

1. одножильный медный провод зачищается на длину 6–7 см
2. провода скручиваются в плотную аккуратную косичку пассатижами
3. концы оголенных проводов аккуратно подрезаются — должна получиться косичка длиной 4 см или чуть больше, затем провода распрямляются
4. соединение плотно закрывается термоусадочной трубкой подходящего диаметра, которая разогревается термофеном или зажигалкой

Затем скрученные проводники соединяются в «монолит». Вот как это можно сделать.

Сварное соединение

Сварка скруток — это самый сложный вид соединения проводов, подходит исключительно для профессиональных мастеров.

Как это сделать

Свернуть

1. проводники соединяются в плотную косичку
2. конец скрутки обрезается так, чтобы с торца был ровный слой из каждой жилы скрутки
3. торец скрутки обваривается специальным электродом до момента, когда образуется медная капля

Качественно обваренная скрутка — очень плотная, каждая жила сварена воедино. При размотке скрутки капля не разматывается и выдерживает усилие на разрыв.

Никита Худяков

руководитель команды «ЭлектроТок»

Сварка скруток — ювелирная работа. Качественное соединение от дилетантского отделяют буквально доли секунды. Его можно недоварить, переварить, сварить не полностью.

Также надо понимать, что это пожароопасная работа. В процессе сварки раскаленная медная капля может упасть на пол и привести к возгоранию, а если попадет на кожу — станет причиной серьезных ожогов.

Соединение пайкой

Пайка — идеальный способ соединения многожильных проводов в условиях небольшого ремонта. Дает возможность соединить алюминиевые провода (нужен специальный кислотный флюс для пайки алюминия), моножильный и многожильный медный провод или сделать ответвление.

Работа это кропотливая, требует аккуратности, не предполагает высокой производительности и потому не подходит для масштабных электромонтажных работ.

Скрученные провода аккуратно пропаиваются паяльником. Чтобы соединение было надежным, необходимо предварительно смыть пленку окислов кислотным флюсом или канифолью.

Важно: паять провод заземления запрещено!

Опрессовка проводов

Это самый распространенный метод соединения. По качеству он не уступает сварке, но выполнить опрессовку проводов куда проще.

Опрессовку можно использовать в соединительных коробках.

Как это делается

Свернуть

1. концы проводов зачищаются
2. на них надевается гильза ГМЛп (гильза медная луженая половинчатая), она должна быть набита проводами до отказа
3. проводится опрессовка ручными или гидравлическими пресс-клещами
4. излишки жил, торчащие с торца, обрезаются
5. соединение изолируется клеевой термоусадкой под нагревом строительного фена или зажигалки

Также опрессовка — единственный допустимый метод наращивания проводов.

Как это выполняется

Свернуть

1. На целиковый кабель натягивается клеевая термоусадка — так, чтобы она заходила на несколько сантиметров на внешнюю изоляцию кабеля с обеих сторон соединения.
2. На каждую из жил также натягивается клеевая термоусадка с запасом на пару сантиметров с обеих сторон.
3. Концы жил каждого кабеля зачищаются на длину, равную половине гильзы. Это действие производится лесенкой: первая жила самая длинная, последняя — самая короткая. Такая же зачистка, но зеркально, выполняется на присоединяемом кабеле.
4. В гильзы ГМЛ необходимого диаметра с двух сторон заводятся концы жил. Затем гильзы по всей длине обжимаются ручными или гидравлическими пресс-клещами.
5. Клеевые термоусадки на каждой жиле перемещаются на места соединения гильзами и изолируются под нагревом при помощи строительного фена или зажигалки.
6. Клеевая термоусадка на общем кабеле перемещается на место соединения жил и также изолируется под нагревом.

Винтовые клеммники (клеммные колодки)

Применяются для медных проводов в монтажных коробках, обеспечивают разборное соединение. В одно отверстие винтовой клеммной колодки допустимо вставлять лишь один конец.

Соединение на винтовые клеммы — это подвижное соединение, так как в процессе эксплуатации кабельные жилы под воздействием тока то нагреваются, то остывают. За счет этого металл то расширяется, то сжимается, происходит ослабевание зажима. Винты необходимо периодически подкручивать, соответственно, данное соединение должно быть всегда в доступе.

Также винтовые клеммы неустойчивы к перегревам и часто плавятся, выводя из строя электропроводку в квартире.

Никита Худяков

руководитель команды «ЭлектроТок»

Я считаю соединение проводов винтовыми клеммами старинным методом и временным решением, не подходящим для качественного электромонтажа. Скрипя зубами, я допускаю единственный вариант их использования — соединение потолочных или настенных светильников с питающим кабелем.

Самозажимные клеммники WAGO

Позволяют собрать от двух до восьми проводов. Бывают двух видов:

• Первый — многоразовый, с зажимными лепестками. В такие клеммы можно вставить как моножильный, так и многожильный провод.
• Второй — одноразовый, с зажимной колодкой. Этими клеммами хорошо соединять моножильные провода. Многожильные можно, если они пропаяны припоем.

Самозажимные клеммы можно использовать только как временный вариант или в монтажных коробках с прямым доступом. Они идеально подходят для пусконаладочных работ и временных сборок.

#ремонт #розетки и выключатели #строительство #УЗО #частая ошибка #электрика #электропроводка

09.02.2022

Как сделать скрутку проводов: видео, схемы, инструкция

• Статья
• Видео

Наверняка каждый, кто имел дело с ремонтом электропроводки, знает, как сделать скрутку проводов. На первый взгляд кажется, что ничего сложного нет в простейшем переплетении жил, которые потом изолируются и укладываются в распределительную коробку. Но все не так просто, т.к. именно такой ненадежный способ присоединения является одной из главных причин воспламенения проводки. Чтобы Ваша самодельная скрутка прослужила долго и была безопасной, рекомендуем ознакомиться с простыми советами, предоставленными ниже.

• В чем опасность такого соединения?
• Подробная инструкция
• Полезные советы от профессионалов

В чем опасность такого соединения?

Скрутка – это самый простой, и в тоже время сложный способ соединения проводов. Сразу отметим, что в ПУЭ 2.1.21 (Глава 2.1) перечислены все разрешенные методы соединений, и скрутки в их числе нет. Она запрещена!

2.1.21. Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т. п.) в соответствии с действующими инструкциями, утвержденными в установленном порядке.

Если при скручивании вы плохо затяните соединяемые жилы – контакт будет плохим, с высоким переходным сопротивлением. Даже если вы затяните хорошо – скрутка может ослабнуть. Такой контакт будет греться. Причем тем сильнее, чем больший ток будет через него течь. От нагрева «поплывёт» изоляция, а из-за этого произойдет короткое замыкание, со всеми вытекающими последствиями – искры, возгорание, поражение электрическим током!

Не зря правилами ПУЭ строго запрещено использовать данный способ в электромонтажных работах. Несмотря на это большая часть электриков, и даже опытных, использует данный метод в повседневных ремонтных работах.

Скрутку если и применять, то только для проверки работоспособности цепей или организации очень кратковременных линий, например на время ремонта для подключения электроинструмента и прочего. Но и в этом случае лучше воспользоваться разнообразными клеммниками.

Итак, как же правильно сделать скрутку проводов? Об этом мы сейчас и поговорим!

Подробная инструкция

Сначала рассмотрим самый простой вариант, когда необходимо скрепить два одножильных проводника из одного и того же металла (к примеру, медь).

Технология выглядит следующим образом:

1. Тщательно зачищаем обе жилы от изоляции примерно на 5 см. Для этого также можно использовать специальный инструмент для снятия изоляции.
2. Оголенные жилы зачищаем до металлического блеска ножом или наждачной бумагой.
3. Скрещиваем две жилы и скручиваем их по часовой стрелке между собой, так чтобы они обвили друг друга по спирали (смотрите схему ниже).
4. Изолируем готовую скрутку с помощью изоленты. Также рекомендуется использовать термоусадочную трубку, которая надежно защищает оголенную область от внешней среды.

Как Вы видите, ничего сложного нет. Особенность заключается в том, что необходимо оголять жилы не меньше чем на 5 см и скручивать пассатижами, чтобы был неразрывный и надежный контакт.

Также хотелось бы дать пару советов по поводу более сложной ситуации, когда необходимо сделать скрутку одножильного и многожильного провода. В этом случае сначала повторяем пункт «1» и «2» из инструкции, предоставленной выше. Далее необходимо скрестить изделия и многожильный провод тщательно намотать на середину одножильного (на расстоянии 2,5 см от конца). Когда все витки будут накручены, свободный конец одножильного проводника необходимо загнуть пассатижами в сторону витков, как показано на фото ниже. После этого соединение изолируется и укладывается в распределительную коробку. Кстати, таким же образом можно сделать хорошую скрутку двух многожильных проводов.

Следует обратить Ваше внимание на то, что делать скрутку из алюминия и меди нельзя ни в коем случае.

Первая и главная причина – между алюминием и медью образуется гальваническая пара, в результате химических реакций, при попадании влаги (она в любом случае будет), начинается электролиз и соединение разрушается. Сопротивление контакта возрастает до тех пор пока он не пропадет полностью, при этом он начинает греться и обгорать. При постоянном токе такое соединение особенно быстро разрушится.

Вторая причина – у меди и алюминия разный коэффициент теплового расширения, под нагрузкой, когда контакт нагреется – проводники будут расширяться «по разному», а после остывания скрутка ослабнет и сопротивление еще больше возрастёт – как снежный ком.

Третья причина – на поверхности алюминия всегда образуется оксидная защитная плёнка, из-за которой также повышается сопротивление контакта, поэтому для соединения алюминиевых проводов покрывают кварцевазелиновой пастой, а клеммники для них продаются уже наполненными этой пастой.

Вот такие схемы Вы можете использовать при скрутке проводов своими руками:

Также советуем Вам просмотреть наглядную видео инструкцию:

Интересное приспособление позволит Вам быстро осуществлять скрепление:

Полезные советы от профессионалов

Скрутка проводов как таковая запрещена ПУЭ, но если её использовать в паре с другими средствами, то ничем не противоречит:

1. Сварка. Если просто приложить две жилы друг к другу и сварить – получится хороший не разъёмный контакт. А если жилы перед этим еще и скрутить, то площадь контакта значительно возрастёт, смотрите фото ниже.
2. Пайка. Ситуация такая же как и со скруткой, только в пайке есть основная проблема – припои, например широкоприменяемый ПОС-60, не обеспечивают механической прочности. Так если спаять две сложные рядом жилы и заизолировать их и спрятать в распредкоробку, то такое соединение работать конечно будет. Но если провод хоть немного движется в работе – пайка разрушится. Поэтому всегда скручивайте жилы если выбрали пайку как способ соединения проводов.
3. Использовать колпачки СИЗ. Для этого нужно сложить соединяемые жилы вместе, ввести их в колпачок и начать закручивать колпачок по часовой стрелке. Пружина в нём зажмёт жилы и они скрутятся.
4. Зажимать скрученные жилы винтовым клеммником (их еще называют полиэтиленовые клеммники).

Важно отметить, что ни один из вышеперечисленных вариантов не делает скрутку водонепроницаемой, поэтому если Вы решили скрепить жилы под штукатуркой в стене, причем без коробки, обязательно заизолируйте соединитель кембриками.

Вот и все, что Вы должны знать о том, как правильно сделать скрутку проводов своими руками. Настоятельно рекомендуем Вам использовать более современные методы, а скручивание применять только при монтаже временной электропроводки! Ни в коем случае не делайте скрутку под напряжением, т. к. на сегодняшний день не существует настолько безопасного способа. Любые электромонтажные работы должны обязательно делаться при отключенном свете!

Материалы по теме:

• Как правильно изолировать провода
• Почему греются контакты и к чему это может привести
• Как сделать заземление в доме
• Какие инструменты должны быть у электрика

Как правильно сделать скрутку проводов? Особенности соединения проводов скруткой (155 фото)

Каждый человек хотя бы раз сталкивался с необходимостью выполнить скручивание проводов. На первый взгляд, в этой работе нет никаких трудностей, но на самом деле это не совсем так.

Для того чтобы сделать эту работу качественно и безопасно, необходимо учитывать некоторые моменты, так как результатом неверного выполнения скрутки зачастую являются замыкания и возгорания. В этой статье мы расскажем как правильно скручивать провода и на чем необходимо заострить внимание.

Краткое содержимое статьи:

В чем заключается опасность при скручивании кабеля?

Этот метод соединения считается самым опасным по нескольким причинам. От качества проделанной работы будет зависеть степень контакта проводников, а слабо скрученные провода со временем станут еще слабее и это может привести к потере контакта. Все это чревато перегревом кабеля, нарушением изоляции и коротким замыканием проводки с последующим возгоранием, потерей жилья и даже гибелью людей.

Согласно правилам безопасности, такой тип соединения кабеля под запретом, но несмотря на это, используется электриками в работе.

По словам специалистов, если особо тщательно скрутить провода и скрыть место скрутки изоляцией, то никаких проблем при эксплуатации не возникнет. Тут же напрашивается вопрос: как сделать скрутку проводов своими руками надежно и на длительный срок?

Пошаговая инструкция скрутки

Для примера возьмем два одножильных медных провода. Итак, для того, чтобы их соединить необходимо:

• При помощи острого ножа оголить концы кабеля не менее чем на 5 см.
• Обезжириваем оголенные жилы используя растворитель.
• Наждачной бумагой чистим жилы до блеска.
• Перекрещиваем жилы и аккуратно, не торопясь скручиваем их между собой. Для более качественной скрутки используйте пассатижи. Необходимо сделать не менее 5 витков.
• Далее необходимо туго обмотать место соединения изолентой.

Взглянув на фото правильной скрутки проводов, можно увидеть, что это совсем не сложно даже в самых непростых соединениях проводов.

Стоит обратить внимание на то, что нежелательно скручивать провода, изготовленные из разных материалов – меди и алюминия, так как показатели сопротивляемости этих металлов разные и, к тому же, они окисляются при взаимодействии, что приводит к ухудшению контакта и нагреву проводки.

Типы скручивания кабеля

При выполнении данной работы можно выделить несколько видов скрутки проводов, в зависимости от материала, из которого изготовлен кабель, вида кабеля и вида скрутки.

Кабель может быть изготовлен из двух видов металла:

• Из меди.
• Из алюминия.

Также существует два вида кабеля:

• Одножильный.
• Многожильный.

Если подробно изучать вопрос о скручивании проводов, то можно выделить несколько видов соединения кабеля посредством скрутки:

• Простое ответвление.
• Ответвление желобком.
• Ответвление бандажное.
• Параллельная простая скрутка.
• Параллельная желобком.
• Параллельная бандажная.
• Последовательная простая.
• Последовательная желобком.
• Последовательная бандажная.

Преимущества и недостатки скручивания проводов

Ответить на вопрос какой способ скрутки лучше сложно. Это во многом зависит от типа кабеля и проводника. Рассмотрим преимущества данного типа соединения проводов:

• Быстрота.
• Долгий срок службы при качественном выполнении.
• Возможность соединения проводов, не имея специальных инструментов.
• Возможность сделать скрутку надежнее при помощи паяльника.
• Этот способ не требует материальных затрат и специальных навыков.
• Возможность соединения нескольких кабелей одновременно.
• Возможность повторной скрутки. Алюминиевый кабель редко поддается повторному скручиванию, а медный можно соединять и разъединять несколько раз.

Минусы такого способа:

• Необходимость в качественном изолировании.
• Не подходит для высокотоковой линии.
• Неудобство монтажа.
• Пожароопасность при неверном выполнении работ.
• Скачки напряжения при перегрузке электросети.

Данный метод соединения кабеля рекомендуется применять лишь в случае монтажа временной проводки. Для проведения в дом постоянной электрической сети сделать выбор лучше в пользу более современных и безопасных методов соединения.

Фото правильной скрутки проводов

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Почему провода скручены в кабелях с витой парой?

 

Витая пара электрических проводов — это кабельная технология, используемая во многих низковольтных кабелях для таких применений, как аудио, системы безопасности, сигнализации и сетевые кабели Ethernet.

Витые провода используются для уменьшения исходящего и входящего шума, создаваемого электромагнитными помехами.

Магнитное поле создается в области между двумя параллельными проводами, когда по проводам течет ток в противоположных направлениях. Магнитного поля вблизи проводов не будет, если оба провода скручены.

Откуда берется шум?

Магнитное поле создается вокруг провода, когда по проводу проходит переменный электрический ток. Итак, прежде чем мы сможем понять, как подавляется шум при использовании витой пары, мы должны сначала понять, откуда берется шум.

Верно и обратное. Когда магнитное поле взаимодействует с электрической цепью, внутри цепи генерируется электрический ток. Это означает, что сигнал в одной цепи может «передаваться» в другую соседнюю цепь посредством процесса, известного как индукция.

Это приводит к распространенной проблеме, известной как перекрестные помехи, когда сигнал из одной цепи передается в другую посредством электромагнетизма. Основной целью скрутки проводов является устранение перекрестных помех.

Воздействие магнитного поля

Когда нескрученные пары проводов подвергаются воздействию магнитного поля, они образуют петлю цепи и сталкиваются с индукцией напряжения. Цепи на концах кабеля будут более восприимчивы к наведенным помехам, если пары проводов не скручены.

Когда провода скручены вместе, серия магнитных полей индуцирует напряжение с противоположной полярностью в соседних полувитках. Общий результат — более низкое наведенное напряжение и лучшая защита от шума.

Предотвращение шума

Цепь состоит из двух проводов, на каждый из которых подается одинаковое и противоположное напряжение. Если один провод имеет положительное напряжение, другой будет иметь такое же, но противоположное отрицательное напряжение. Напряжения на двух линиях одинаковы, однако полярность обратная.

Полярность магнитного поля, образующегося вокруг провода, определяется полярностью электрического напряжения, протекающего по проводу. Полярность электрического напряжения на каждом проводе не только противоположна, но и магнитные поля, излучаемые каждым проводом. Когда равные, но противоположные силы сталкиваются, они компенсируют друг друга.

Две волны имеют одинаковую частоту и амплитуду, но противоположные полярности: одна положительная, а другая отрицательная. Когда они объединяются вместе, они компенсируют друг друга и создают нулевое напряжение.

Снижение исходящего шума

Когда провода расположены рядом друг с другом, энергия магнитных полей, создаваемых каждым проводом, значительно снижается. Это связано с тем, что положительный провод создает положительное магнитное поле, а отрицательный провод создает отрицательное магнитное поле.

Два магнитных поля взаимодействуют друг с другом и действуют друг против друга. Это известно как разрушительная интерференция.

Снижение входящего шума

Имейте в виду, что магнитные поля, создаваемые другими проводами или оборудованием, могут создавать помехи в цепи. Расположение проводов цепи близко друг к другу также может помочь предотвратить это.

Сигнал, проходящий по цепи, поляризован в каждом проводе. Когда сигнал достигает места назначения, принимающая его машина ожидает увидеть противоположные напряжения на каждом проводе.
С другой стороны, любое магнитное поле, взаимодействующее с проводами на пути от источника к месту назначения, создает одинаковое напряжение в каждом проводе. Когда принимающее устройство обнаружит общее напряжение, оно отклонит передачу. Это известно как подавление синфазного сигнала.

Преимущество использования скрученных проводов     

Расположение проводов близко друг к другу снижает уровень шума, который входит и выходит из цепи. С другой стороны, размещение проводов близко друг к другу не так эффективно, как их скручивание.
Деструктивная интерференция и подавление синфазного сигнала приводят к полной компенсации только тогда, когда две противоположные энергии точно выровнены.

Провода не занимают одинаковое положение, когда они находятся рядом друг с другом. В результате ближайшая цепь всегда будет ближе к одному проводу, чем к другому. Следовательно, проходящее магнитное поле почти всегда взаимодействует с одним проводом раньше, чем с другим. Когда противоположные сигналы не точно выровнены, происходит некоторая компенсация, но не полная компенсация. Два провода предпочтительно должны находиться в одном и том же месте, чтобы любые окружающие цепи или источники шума находились на одинаковом расстоянии от каждого провода.

Скручивание проводов — это отличный баланс, который позволяет кабелю передавать несколько каналов, сохраняя при этом провода в непосредственной близости и устраняя значительное количество шума.
Скрученные провода могут находиться в разных местах, но два провода чередуются по длине кабеля. В результате каждый провод имеет одинаковое среднее положение.

Окружающая цепь или близлежащий источник шума может быть ближе к одному проводу в некоторых местах, но ближе к другому в других точках. Это, безусловно, эффективно, хотя, возможно, это и не идеальный процесс.
Пары проводов часто прокладываются вблизи проводящей поверхности, также известной как заземление. Когда провода скручены, провода будут находиться на одинаковом расстоянии от земли при усреднении по их длине. Их синфазное сопротивление будет уравновешено, и схема будет иметь более низкое испускаемое излучение и большую устойчивость к наводке шума.

Скручивание имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что провода автоматически плотно стягиваются друг с другом, сохраняя при этом их разделение на одинаковом расстоянии и обеспечивая двойную толщину изоляции провода.

Почему не скручены все провода?

Нескрученные провода могут быть разумным решением в электромагнитных ситуациях, когда преимущества витых кабелей не требуются.

Невитые провода недороги, занимают меньше места и короче витых проводов. Однако в большинстве случаев скрутка дает значительные преимущества при минимальном увеличении стоимости.

Вся кабельная продукция Syston разработана с витым кабелем для уменьшения перекрестных помех и обеспечения оптимальной передачи сигнала.

Посетите наш веб-сайт, чтобы найти витые кабели для сети Ethernet, аудио, видео, безопасности, управления, сигнализации, освещения и т. д.

Автор Syston Cable Team

Почему провода скручены? – Audio University

Витая пара электрических проводов представляет собой кабельную технику, используемую, среди прочего, в аудио и сетевых технологиях. Провода скручены для достижения двух основных целей: уменьшения исходящего шума и уменьшения входящего шума, связанного с электромагнитными помехами.

Как работает витая пара для предотвращения шума? В этой статье вы познакомитесь с основами технологии витой пары. Вы также найдете видео, в котором сравниваются скрученные, нескрученные и разнесенные пары проводов, чтобы вы могли сами увидеть и услышать разницу.

Провода скручиваются для достижения двух основных целей: снижения исходящего шума и снижения входящего шума, связанного с электромагнитными помехами.

Во-первых, если мы собираемся понять, как подавляется шум при использовании витой пары, важно понять, откуда берется шум.

Каждый раз, когда через провод проходит переменный электрический ток, вокруг этого провода создается магнитное поле. Обратное тоже верно. Всякий раз, когда магнитное поле взаимодействует с электрической цепью, внутри цепи генерируется электрический ток. Это означает, что сигнал в одной цепи может «перепрыгнуть» в другую близлежащую цепь посредством явления, называемого индукцией.

Представьте себе силовой кабель, идущий по полу. В Соединенных Штатах электроэнергия работает на частоте 60 Гц. Это означает, что по кабелю питания будет течь переменный электрический ток с частотой 60 Гц. Учитывая, что ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле вокруг этого провода, силовой кабель будет излучать переменное магнитное поле с частотой 60 Гц. Если вы поместите другую электрическую цепь в непосредственной близости от силового кабеля, это магнитное поле наведет в эту цепь ток частотой 60 Гц.

Это вызывает распространенную проблему, называемую перекрестными помехами, при которой сигнал из одной цепи передается в другую цепь посредством электромагнетизма. Уменьшение перекрестных помех является основной целью скручивания проводов.

Цепь состоит из двух проводов, каждый из которых несет одинаковое и противоположное напряжение. Если на одном проводе есть положительное напряжение, на другом будет такое же отрицательное напряжение. Напряжения на двух проводах одинаковы, но с обратной полярностью. Полярность электрического напряжения, проходящего через провод, определяет полярность магнитного поля, создаваемого вокруг провода.

Противоположная не только полярность электрического напряжения на каждом проводе, но и полярность магнитных полей, излучаемых каждым проводом. Когда встречаются равные, но противоположные силы, они уравновешиваются.

Вы можете видеть, что показано на этом изображении. Эти две волны идентичны по частоте и амплитуде, но противоположны по полярности. Когда одна волна положительная, другая отрицательная. Когда они складываются вместе, они противодействуют друг другу и вообще не приводят к напряжению.

Витая пара уменьшает исходящий шум

Размещение проводов рядом друг с другом значительно уменьшит энергию магнитных полей, создаваемых каждым проводом.

Это потому, что положительный провод создает положительное магнитное поле, а отрицательный провод создает отрицательное магнитное поле. Два магнитных поля взаимодействуют и работают друг против друга. Это называется деструктивной интерференцией.

Витая пара уменьшает входящий шум

Помните, что магнитные поля, создаваемые другими кабелями или устройствами, могут создавать помехи в цепи. Размещение проводов цепи в непосредственной близости также может помочь предотвратить это.

Сигнал, проходящий по цепи, противоположен в каждом проводе цепи. Когда сигнал достигает места назначения, устройство, которое получает сигнал, ожидает увидеть противоположные напряжения на каждом проводе.

Однако любое магнитное поле, взаимодействующее с проводами на пути от источника к месту назначения, будет генерировать одинаковое напряжение в каждом проводе. Приемное устройство увидит, что есть общее напряжение, и отклонит его. Это называется отклонением общего режима.

Преимущество скручивания проводов

В обоих случаях размещение проводов близко друг к другу снижает количество помех, входящих в цепь или выходящих из нее. Однако размещение проводов рядом друг с другом не так эффективно, как их скручивание, и вот почему.

Деструктивная интерференция и подавление синфазного сигнала приводят к полной компенсации только тогда, когда две противоположные энергии полностью совпадают.

Когда провода просто рядом друг с другом, они не занимают одно и то же положение. Это означает, что ближайшая цепь почти всегда будет ближе к одному проводу, чем к другому. Точно так же магнитное поле, проходящее мимо, почти всегда взаимодействует с одним проводом раньше, чем с другим.

Когда противоположные сигналы не идеально выровнены, происходит некоторая компенсация, но не полная компенсация.

В идеале два провода должны занимать одинаковое положение, чтобы любые близлежащие цепи или источники помех находились на одинаковом расстоянии от каждого провода. Однако в реальном мире это невозможно.

Коаксиальные кабели

— одна из лучших попыток достичь этой цели. Центральный проводник имеет общую ось с внешней втулкой. Это довольно дорого в производстве, сложно заделывать и ограничивает кабель передачей только одного канала.

Скручивание проводов — отличный компромисс, который позволяет кабелю нести множество каналов, при этом провода размещаются очень близко друг к другу, подавляя значительное количество помех.

Конечно, витые провода не занимают одинаковое положение. Но вот что получается: по длине кабеля два провода чередуются. Это приводит к тому, что каждый провод имеет одно и то же среднее положение.

Ближайшая цепь или источник шума может быть ближе к одному проводу в некоторых точках, но ближе к другому проводу в других точках. Это не идеальный метод, но он очень эффективен!

Узнать, почему витые пары работают, — это одно, но также полезно увидеть и услышать разницу своими глазами. В этом разделе вы найдете видео, показывающее, насколько эффективны витые провода для подавления шума по сравнению с разнесенными проводами.

В этом видео я подаю сигнал на красный и черный провода с противоположной полярностью в каждом проводе. Я использую инструмент, называемый индукционным усилителем, который преобразует магнитную энергию в электрическую и воспроизводит ее через динамик.

Вы услышите, что шум наиболее сильный там, где провода расположены дальше всего друг от друга, немного тише, когда провода расположены близко друг к другу, и почти отсутствует, когда провода скручены!

Инструмент, который я использую в этом видео, — это кабельный трассировщик. Это очень полезно для устранения неполадок. Эти инструменты позволяют услышать сигнал на проводе, удерживая зонд рядом с проводом.

Технология витой пары применяется практически везде, куда ни глянь. Это простой принцип, который при правильном применении служит основой для многих очень сложных технологий. Так обстоит дело со многими вещами в области аудио и сетевых технологий. Вот почему изучение базовых принципов — отличный способ углубить свое понимание более сложных концепций.

Отказ от ответственности: Эта страница содержит партнерские ссылки, что означает, что если вы нажмете на них, я бесплатно получу небольшую комиссию для вас.

Как скручивание кабелей снижает электромагнитные помехи – аналитик электромагнитных помех

Сокращение излучения и повышение помехоустойчивости простым скручиванием кабельных проводов

Почему жилы одних кабелей скручены, а других нет?

Скрутка проводов – это простая деталь конструкции кабеля. Но удивительно, что многие инженеры на самом деле не понимают его преимуществ. У большинства есть идея, что скручивание полезно для электромагнитных помех (EMI), но когда их спрашивают, они не могут объяснить, почему.

Четыре преимущества

Скручивание пар проводов в кабеле имеет четыре основных преимущества. Два довольно очевидны. Два довольно тонкие.

Скручивание улучшает характеристики, когда два соседних провода передают сигнал и обратный ток в противоположных направлениях. Аналогично по мощности и обратному току.

1. Подавление магнитного поля

Излучение магнитного поля

В пространстве между двумя параллельными проводами, по которым текут токи в противоположных направлениях, магнитное поле является аддитивным. Если провода не скручены, магнитное поле вблизи проводов не равно нулю. Более высокая амплитуда тока и большее расстояние между проводами создают большее магнитное поле. Петля цепи, пересекаемая этим магнитным полем, например, другая нескрученная пара проводов в том же пучке, будет подвергаться наведенному напряжению.

Когда провода скручены вместе, магнитное поле в соседних полувитках направлено в противоположные стороны и имеет тенденцию к нейтрализации. Чем больше поворотов, тем лучше подавление поля. По всей их длине чистое магнитное поле, излучаемое проводами, близко к нулю, поэтому в соседней петле цепи индуцированное напряжение близко к нулю.

Восприимчивость к магнитному полю

Как упоминалось выше, нескрученные пары проводов создают петлю цепи, которая при воздействии магнитного поля будет подвергаться наведенному напряжению. Если пара проводов не скручивается, цепи на концах кабеля будут подвергаться большему наведенному шуму и, следовательно, будут более восприимчивы. Скручивание проводов вместе заставляет падающие магнитные поля индуцировать напряжение противоположной полярности в соседних полувитках. Чистый эффект заключается в более низком наведенном напряжении и улучшенной помехоустойчивости.

2. Уменьшает наводку и излучение электрического поля

Излучение электрического поля

Большую часть времени между парами проводов в цепи существует разность потенциалов. Питание и обратный сигнал могут иметь переменное или постоянное напряжение между собой, пары дифференциальных сигналов несут напряжения, которые повторяются с заменой полярности, а несимметричные сигналы чередуются между низкой разностью потенциалов (логический 0) и высокой разностью потенциалов (логическая 1).

Электрическое поле возникает на проводнике с наибольшим потенциалом и заканчивается на проводнике с наименьшим потенциалом. Более высокая разность напряжений создает более сильные электрические поля. Чем больше расстояние между проводами, тем шире окантовка. Если электрическое поле заканчивается на ближайшем проводнике, индуцируется ток.

Когда пара проводов, несущих напряжение, скручена вместе, линии электрического поля от соседних полувитков направлены в противоположные стороны и имеют тенденцию компенсировать друг друга. Дополнительные повороты улучшают подавление поля. По их длине результирующее электрическое поле, излучаемое проводами, близко к нулю, поэтому соседние цепи менее подвержены влиянию.

Чувствительность к электрическому полю

Точно так же, как при скручивании снижается эмиссия, за счет скручивания повышается невосприимчивость к наводкам электрического поля. В парах проводов, подвергающихся воздействию электрического поля, не параллельного проводам, в проводах будет индуцироваться ток. Если провода скручены вместе, ток, индуцируемый в каждом соседнем полувитке, направлен в противоположные стороны, поэтому результирующий эффект почти равен нулю, а помехоустойчивость схемы повышается.

3. Удерживает провода близко друг к другу

Незаметно, но важно

Скручивание имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что провода автоматически плотно стягиваются друг с другом. И выдерживая их разделение на равномерном расстоянии, вдвое превышающем толщину изоляции проводов.

Волновое сопротивление пары проводов напрямую связано с разделением проводов. При сохранении одинакового расстояния между проводами по всей их длине характеристическое сопротивление остается постоянным, что очень важно для целостности сигнала.

Электрические и магнитные поля, излучаемые парой проводов и связанные с ними, напрямую связаны с расстоянием между проводами. Сведение к минимуму разделения проводов сводит к минимуму выбросы и поглощение.

4. Баланс импеданса синфазного сигнала

Еще более тонко, но также очень важно

Часто пары проводов прокладываются вблизи проводящей поверхности, плоскости заземления. Это относится к жгутам проводов в автомобилях, самолетах, стойках для оборудования, кабельных лотках и любой установке в металлическом корпусе.

Если один провод находится ближе к земле, чем другой, радиочастотное сопротивление двух проводов относительно земли будет разным. Их синфазное сопротивление будет несбалансированным.

Даже если два провода расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и их концевые цепи оптимально спроектированы и сбалансированы, в целом цепь будет несбалансированной.

В цепи с дисбалансом синфазного сигнала часть дифференциального сигнала, сигнал между двумя проводами, будет проявляться как синфазный шум, шум между сигнальными проводниками и плоскостью заземления. Помимо ухудшения целостности сигнала, излучаемые помехи от проводов будут выше, а оконечные цепи будут более восприимчивы к шуму.

С другой стороны, если провода скручены, усредненные по их длине провода будут на одинаковом расстоянии от земли. Их синфазное сопротивление будет сбалансировано, и схема будет демонстрировать более низкие излучаемые помехи и большую устойчивость к помехам.

Почему не все провода скручены?

Невитые провода занимают меньше места и короче, чем витые провода. Невитые провода дешевле. В электромагнитных средах, где преимущества витых проводов могут не понадобиться, подходящим выбором могут быть невитые провода. Но в большинстве случаев скручивание обеспечивает значительные преимущества при минимальных затратах.

И последнее примечание

Не всегда целесообразно предусматривать отдельный обратный провод для каждого сигнального провода. Когда два, три или более сигнальных провода совместно используют обратный провод, скручивание сигнальных проводов вместе с обратным проводом по-прежнему имеет преимущество по сравнению с отсутствием скручивания.