מהו כבל מוגן ומדוע שכבת המגן כל כך חשובה?

כבל מוגן, כפי שהשם מרמז, הוא כבל עם יכולת הפרעה אלקטרומגנטית אנטי-חיצונית הנוצרת בצורה של כבל הילוכים עם שכבת מיגון. מה שמכונה "מיגון" על מבנה הכבלים הוא גם אמצעי לשיפור התפלגות השדות החשמליים. מוליך הכבל מורכב מגדילי חוט מרובים, שקל ליצור פער אוויר בינה לבין שכבת הבידוד, ומשטח המוליך אינו חלק, מה שיגרום לריכוז השדה החשמלי.

1. שכבת מיגון צמיחה
(1). הוסף שכבת מיגון של חומר מוליך למחצה על פני המוליך, שהוא אקספרנציאלי עם המוליך המוגן ובמגע טוב עם שכבת הבידוד, כדי להימנע מפריקה חלקית בין המוליך לשכבת הבידוד. שכבת מיגון זו ידועה גם בשם שכבת המגן הפנימית. יתכנו גם פערים במגע בין משטח הבידוד לנדן, וכאשר הכבל כפוף, קל משטח בידוד כבל נייר השמן קל לגרום לסדקים, שהם גורמים הגורמים לפריקה חלקית.

(2). הוסף שכבת מיגון של חומר מוליך למחצה על פני שכבת הבידוד, שיש לה מגע טוב עם שכבת הבידוד המוגנה ופוטנציאל שווה עם נדן המתכת, כדי להימנע מפריקה חלקית בין שכבת הבידוד לנדן.

על מנת לערוך באופן שווה את הליבה ולבודד את השדה החשמלי, 6kV ומעלה לכבלי כוח בינוני וגבוה יש בדרך כלל שכבת מגן מוליך ושכבת מגן מבודדת, ולכבלי מתח נמוך אין שכבת מגן. ישנם שני סוגים של שכבות מיגון: מיגון מוליך למחצה ומגן מתכת.

2. כבל מוגן
שכבת המגן של כבל זה קלוע ברובו לרשת של חוטי מתכת או סרט מתכת, ויש מגוון דרכים שונות של מיגון יחיד ומגן מרובה. מגן יחיד מתייחס לסרט מגן יחיד או סרט מגן, שיכול לעטוף חוטים אחד או יותר. המצב הרב-הגן הוא ריבוי של רשתות מיגון, וסרט המגן נמצא בכבל אחד. חלקם משמשים לבידוד הפרעות אלקטרומגנטיות בין חוטים, וחלקם מיגון שכבה כפולה המשמשת לחיזוק אפקט המגן. מנגנון ההגנה הוא לקרקע את שכבת המגן כדי לבודד את מתח ההפרעה המושרה של החוט החיצוני.

(1). מגן סמי-מוליך
שכבת מיגון מוליכה למחצה מסודרת בדרך כלל על פני השטח החיצוניים של ליבת החוט המוליכה והמשטח החיצוני של שכבת הבידוד, המכונה בהתאמה שכבת המגן הפנימית-מוליכה למחצה ושכבת המגן החיצונית החיצונית. שכבת המגן המוליכה למחצה מורכבת מחומר מוליך למחצה עם התנגדות נמוכה מאוד ועובי דק. שכבת המגן הפנימית המוליכה למחצה נועדה לאדם את השדה החשמלי על פני השטח החיצוניים של ליבת המוליך ולהימנע מפריקה חלקית של המוליך והבידוד בגלל המשטח הלא אחיד של המוליך ופער האוויר שנגרם על ידי הגרעין התקוע. המגן החיצוני המוליך למחצה נמצא במגע טוב עם פני השטח החיצוניים של שכבת הבידוד, והוא אקספוטטיבי עם נדן המתכת כדי למנוע פריקה חלקית עם נדן המתכת בגלל פגמים כמו סדקים על משטח בידוד הכבלים.

(2). מגן מתכת
עבור כבלי כוח מתח בינוני ונמוך ללא נדן מתכת, בנוסף להגדרת שכבת מגן מוליכה למחצה, אך גם מוסיפים שכבת מגן מתכת. שכבת מגן המתכת בדרך כלל עטופה על ידיקלטת נחושתאו חוט נחושת, שממלא בעיקר את התפקיד של מגן על השדה החשמלי.

מכיוון שהזרם דרך כבל החשמל גדול יחסית, השדה המגנטי ייוצר סביב הזרם, על מנת לא להשפיע על רכיבים אחרים, כך ששכבת המגן יכולה להגן על שדה אלקטרומגנטי זה בכבל. בנוסף, שכבת מגן הכבלים יכולה למלא תפקיד מסוים בהגנה על הארקה. אם ליבת הכבלים פגומה, הזרם שהודלף יכול לזרום לאורך זרימת הלמינר המגן, כמו רשת ההארקה, כדי למלא תפקיד בהגנת הבטיחות. ניתן לראות שתפקיד שכבת מגן הכבלים עדיין גדול מאוד.