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发布时间:2024-12-27 11:44:59 人气:
计算机电缆的特点
计算机电缆属于电器设备用电缆,适用于额定电压500V及以下抗干扰性要求较高的计算机和自动化仪表连接。其具有以下特点:
采用多种优质绝缘材料:依据不同环境和设备要求,电缆绝缘层可采用聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯、氟塑料、硅橡胶等材料。其中PE绝缘具有防氧化性能且密度低,PE的绝缘电阻高,耐电压好,介电系数小,介质损耗受温度和变频率的影响也小,能满足传输性能要求,并确保电缆使用寿命,像在一些对绝缘性能要求较高的计算机数据传输场景下,PE绝缘能有效减少信号衰减。
良好的机械性能:采用第五类软导体,电缆柔软且耐用,比如在计算机设备内部较狭窄空间布线时,这种柔软的电缆既便于安装又不易损坏。
出色的屏蔽性能:通常有分屏蔽和总屏蔽,部分还有双层屏蔽结构。屏蔽效果良好,能有效防静电和抗电磁干扰,电缆采用铜带、铜丝等材料做屏蔽层,如在电磁干扰较强的工业环境中,计算机电缆的屏蔽结构可防止外部干扰影响信号传输,同时避免内部信号向外辐射。
稳定的电气性能:以PE作为绝缘材料,介电常数稳定,工作电容稳定,能够保证信号传输的准确性,使得计算机之间或者计算机与仪表间的数据交互准确无误。
具备阻燃性能:护套采用阻燃PVC或低烟无卤材料,阻燃性能良好,在一些对消防安全要求较高的数据中心或工业厂房,这种阻燃性能可防止火灾发生时电缆迅速燃烧,减少火灾损失。
合适的工作参数:产品额定电压(U0/U)通常为300/500V,交流额定电压满足相应需求。工作温度方面,一般型不超过70摄氏度,型号后带105的至高不超过105摄氏度,固定敷设最低环境温度-40摄氏度,非固定敷设-15摄氏度。电缆安装敷设温度不低于0摄氏度,并且在20℃时用直流500V,稳定充电1min的电压试验时,绝缘电阻不小于2500MΩ;绞线屏蔽与绞线屏蔽与总屏蔽之间应连续通路;电缆芯与芯、芯与屏蔽之间应能承受50Hz,交流2000V电压试验5min不击穿。其最小弯曲半径,无铠装层应小于电缆外径的6倍,带铠装层的电缆应小于电缆外径的12倍。
屏蔽线的特点
屏蔽线是一种特殊设计的电缆,内部导线外面包裹着一层金属屏蔽层。这层屏蔽层可以有效地防止外界电磁干扰(EMI)对内部导线的影响,同时也可以防止内部导线产生的电磁干扰对外部设备的影响,具有以下优势特点:
抵抗外界干扰方面:
在电磁环境复杂的区域,例如下述这些应用场景。在医疗设备中,如MRI仪器、心电图机等设备的数据传输,这些设备工作时会产生复杂的电磁环境或者需要精准的信号传输,屏蔽线可阻止外界诸如其他医疗设备、电子设备发出的干扰信号影响医疗数据传输;在航空航天领域中的各种电子设备之间的线路连接,飞机飞行时面临诸多电磁干扰源,像大气层中的电离层、机上其他电子系统等,屏蔽线就可避免信号传输受到干扰从而保障飞行安全;还有工业自动化生产线上众多传感器与控制器之间的信号连接,由于生产线附近可能存在大功率电机等设备产生的强磁场干扰,屏蔽线确保传感器信号准确传输到控制器,进而保证生产线稳定高效运行。
有效降低电磁干扰对设备和人身的影响,提高使用过程的安全性。例如在易燃、易爆的化工生产环境中,如果线路受到电磁干扰产生电火花,就可能引发火灾或者爆炸事故,屏蔽线可防止这种情况发生。
信号传输质量方面:能够保证传输信号的稳定性和可靠性,避免因电磁干扰导致的信号失真和噪音等问题。比如在电信领域的电话、宽带和网络信号传输,屏蔽线使得长长的线路传输中信号能够准确到达目的地,减少信号衰减和噪声产生,保证通话清晰、网络稳定。在计算机领域各种数据线(如USB、HDMI等)采用屏蔽线设计,使得数据高速稳定地在设备间交互,像是连接电脑与高清显示器的HDMI屏蔽线确保视频画面高清晰度和流畅度。
性价比角度来看:虽然价格比普通电缆稍高,但其能有效地提高设备性能、降低维护成本、减少故障率等,从长远来说具有更高性价比。例如一个大型工业控制系统,如果使用普通电缆容易因干扰导致系统故障,排查故障和维修带来的成本在长期积累下可能超过使用屏蔽线的差价,而且屏蔽线减少故障发生频率保障了生产连续性。
独特的接地特性方面:屏蔽线的屏蔽层需要接地,外来的干扰信号可被该层导入大地,接地方式可采用不接地、单端接地或双端接地等方式,而不同的接地方式对于电磁场(如电场或者磁场)的屏蔽效果不同,需根据实际情况选择。例如在一些对电场屏蔽要求高的地方,单端接地效果可能更好;在磁场干扰较强且均匀的区域可能双端接地能发挥更好屏蔽效果。
计算机电缆和屏蔽线的结构差异
整体结构布局
计算机电缆通常采用对绞、对屏、总屏(或三线组合、组屏蔽、组屏总屏)等结构形式。对绞能减小信号之间的串扰,并且在不同的应用场景中可以灵活组合屏蔽方式。例如在一些对多芯电缆内部线芯之间屏蔽要求较高的计算机控制系统里,会采用组屏总屏的形式。
屏蔽线一般是在导体外部包裹一层金属屏蔽层,结构相对较为简单直接,常见的包裹形式如金属网状编织层、铝箔等。例如常见的USB屏蔽线,在信号线外面直接包裹一层金属网就形成了基本的屏蔽结构。
屏蔽层材料及形式
计算机电缆的屏蔽层材料有铜带、铜丝等,有时候是圆铜线、铜带、铝带/塑料复合带,还可以采用双层屏蔽的结构来增强屏蔽效果。例如在一些工业大型计算机控制系统中的电缆,要求高抗干扰性,可能就会采用双层铜带屏蔽的形式,外层铜带对整体进行屏蔽,内层铜带对线芯或者线组进行屏蔽。
屏蔽线的屏蔽层多为编织铜网或铜箔(铝),对于编织铜网的编织密度在一定范围之间(如50-90%),这种编织铜网结构在保证屏蔽效果的同时还能维持一定的柔韧性。例如在计算机内部连接硬盘和主板的数据线,采用编织铜网的屏蔽层既能抵抗机箱内的电磁干扰又能方便弯折安装。部分屏蔽线也采用铝箔包裹的形式,铝箔可以更有效地阻挡电场干扰并且厚度较薄节省空间,像一些小型电子产品内部的线路。
绝缘层的不同
计算机电缆根据不同情况选择聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、氟塑料、硅橡胶等作为绝缘层材料。不同绝缘材料适应不同的环境和电气性能要求,例如在高温环境下可能采用氟塑料绝缘层的计算机电缆,在民用普通计算机设备中可能采用聚氯乙烯绝缘的电缆。
屏蔽线的绝缘层相对来说主要侧重于敷裹住导线,保证基础的绝缘性能以配合屏蔽层的屏蔽功能。其所用的绝缘材料种类没有计算机电缆那么丰富多样。
计算机电缆和屏蔽线的性能对比
抗干扰性能
计算机电缆由于其特定的结构形式(如对绞、多种屏蔽方式组合)以及材料的选择,在抗干扰性方面表现出色,特别是在传输微弱模拟信号时能有效抵抗外部干扰,可广泛用于发电、冶金、石油、化工、轻纺等部门的检测和控制用计算机系统或自动化装置。例如在冶金工厂的自动化控制系统中,众多传感器采集的数据信号很微弱,计算机电缆的抗干扰性能确保这些信号准确无误地传输到控制中心的计算机系统中。
屏蔽线专门为防止电磁干扰而设计,通过金属屏蔽层有效减少外界电磁场对内部导线信号的影响,以及内部信号对外界的干扰。例如在医疗设备如心电图机器中,屏蔽线将机器采集到的微弱心电信号准确传输并且防止其它医疗设备的电磁干扰,也防止自身信号对外界设备造成干扰。不过与计算机电缆相比,屏蔽线在面对复杂的工业电磁环境下对于模拟信号传输抗干扰时,可能不具有计算机电缆那样的精细抗干扰结构优势。
电气性能
计算机电缆有着稳定的电气性能,绝缘材料方面如聚乙烯(PE)的使用,使得其介电常数稳定,工作电容也稳定。这能够确保在传输数字或模拟信号时保持稳定的电气参数,在高速率、高精度的数据传输场景下优势明显。例如在自动化生产线上计算机之间进行数据交互处理订单任务等信息时,稳定的电气性能保证数据传输准确。
屏蔽线的电气性能主要体现在接地时可以有效引导外界干扰电流导入大地,维持内部传输信号的纯净。不过相比于计算机电缆在正常运行情况下(非接地抗干扰情况)的电气性能指标的全面性和稳定性,屏蔽线主要强调屏蔽外界干扰对电气性能的影响,在内部稳定电气性能方面稍显逊色。例如在家庭网络中,使用屏蔽线主要是为了减少外界电器设备干扰,如果是网络线本身电气性能(如电容、电感等参数),普通的非屏蔽网线和屏蔽网线在正常未受干扰状态电气性能差异不显著。
使用的耐久性
计算机电缆采用第五类软导体,整体电缆柔软耐用,机械性能良好。特别是在需要频繁移动或者弯曲的使用场景下,这种柔软性可以减少电缆的物理损坏,有利于长期使用。例如在实验室中,试验设备之间连接的计算机电缆可能需要经常调整位置或者弯折,其耐久性能够满足这种使用需求。
屏蔽线根据屏蔽层材料和编织方式的不同,耐久性有所差异。若为编织密度大、质量好的屏蔽线,耐久性也较好,不过一些屏蔽层较为脆弱的屏蔽线,如果经常弯折变形可能会出现屏蔽层损坏影响屏蔽效果甚至是信号传导的问题。例如一些廉价的屏蔽电线,在多次弯折后,金属编织网可能断裂,导致无法正常使用。
计算机电缆和屏蔽线的应用场景区别
计算机电缆的典型应用场景
工业计算机领域:在发电、冶金、石化等工矿企业,计算机用于自动化控制系统。计算机电缆在这些场景下作控制线、连接线,连接电子计算机、仪器仪表等设备。例如在发电企业,计算机电缆用于连接发电机组控制系统和监控计算机,确保发电过程中各种参数(电压、电流、温度等)的准确传输和控制指令的无误执行。由于工业环境干扰源多,如大型电机、变压器等设备产生的电磁干扰,计算机电缆的抗干扰性能有效地保障通信质量。
数据传输要求高的民用领域:适用于对数据传输抗干扰性要求较高的仪器设备连接。比如在一些高端实验室,多种仪器设备连接到中央计算机系统进行数据采集、分析,计算机电缆的稳定电气性能和抗干扰性有助于保证实验数据准确传输到计算机软件中进行分析。
屏蔽线的典型应用场景
电子设备系统内及之间:计算机领域如USB、HDMI等数据线,采用屏蔽线确保计算机和外围设备(打印机、显示器等)高速、准确的数据传输。在电视、音响、摄像机等民用视听电器中用于信号传输,如连接电视主机和音响系统,保证音频和视频信号的清晰传输。在这些设备内部线路紧凑且存在多个电磁信号源的情况下,屏蔽线能有效防止相互干扰。
对电磁环境敏感的特殊场景:医疗设备如超声、MRI设备之间的数据传输线用屏蔽线,确保医疗信号准确可靠且不受外界干扰影响患者诊断。航空航天领域众多的电子控制系统之间连接采用屏蔽线,在高空中抵制多种电磁干扰源以保证飞行安全。例如飞机驾驶舱内的电子仪表与飞机控制系统连线,屏蔽线防止外部宇宙射线、其他机载电子设备产生的电磁干扰。另外,在军事领域的武器装备、通信系统等使用屏蔽线保障信息传输的保密性、完整性,因为军事环境下电磁干扰往往复杂且具有对抗性。
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