非屏蔽电缆的结构相对简单,仅包含传导电流的芯线,芯线之间通过绝缘层分隔;
而屏蔽电缆在非屏蔽电缆的基础上,最外层增加了一层金属屏蔽层(通常为铜网或铝箔),
这层金属导体成为区别二者的关键。
分布电容的形成原理
电容是 “导体 + 绝缘体 + 导体” 的组合结构。对于非屏蔽电缆,仅芯线之间存在分布电容;而屏蔽电缆由于外层增加了金属屏蔽层(导体),芯线与屏蔽层之间会额外形成一部分分布电容,因此同样长度的电缆,屏蔽电缆的总分布电容比非屏蔽电缆更大。
示意图的直观体现
非屏蔽电缆:
系统示意图中仅显示芯线对地(PE)的分布电容(CP)。
屏蔽电缆:
屏蔽层接地后,除芯线间的电容外,屏蔽层与芯线间的电容会被整合进系统,形成更大的总分布电容(CP),相当于在输出侧额外增加了电容分量。
分布电容的差异会直接影响系统电压,具体表现为:
电压抬升更明显
由于屏蔽电缆的分布电容更大,在相同电缆长度下,其对地分布电容对电压的抬升作用更强,可能引发两类问题:
变频器母线过电压:
例如离心泵案例中,可能触发 F30002 故障,导致变频器启动即停机,无法正常工作。
电机端反射电压增高:
长期高反射电压会降低电机绝缘性能,甚至导致绝缘击穿,损坏电机。
可能引发变频器报过流故障
根据公式
由于分布电容的增大,电机电缆上的电流也会更高,这可能会导致某个电流尖峰触发到变频器输出电流限值,继而引发变频器报F7801或者F30001故障。
屏蔽电缆通过金属屏蔽层实现静电屏蔽,减少对弱电设备的干扰,但也因此增加了分布电容,可能引发电压异常问题;非屏蔽电缆分布电容较小,电压稳定性更优,但缺乏抗干扰能力。实际应用中需根据场景权衡抗干扰需求与电压稳定性。