不適切なEMCケーブルグランドを1つでも選定すると、産業オートメーションシステム全体に悪影響を及ぼし、高額なダウンタイムや安全リスクにつながる可能性があります。現代の産業環境において電磁干渉がますます深刻な問題となっているため、適切なEMCケーブルグランドの選定はこれまで以上に重要になっています。
EMCケーブルグランドは、ケーブルシールドと機器筐体間の確実な電気的接続を確立することで、電磁両立性（EMC）保護を実現します。この包括的なガイドでは、選定基準、材質の選択肢、設置上の考慮事項について詳しく説明し、お客様のアプリケーションに最適なEMCケーブルグランドをお選びいただけるようお手伝いします。
EMCケーブルグランドとは何か、なぜ重要なのか
電磁両立性について理解する
電磁両立性 EMIは電磁両立性（Electromagnetic Compatibility）、EMIは電磁干渉（Electromagnetic Interference）の略です。EUガイドラインによると、EMCとは、機器が無線通信や通信、その他の機器に干渉を与えず、干渉を受けないようにするために、機器からの電磁放射を制限することと定義されています。
産業環境における電子部品は電磁干渉に対してますます敏感になっており、干渉発生頻度も増加し続けています。そのため、電気設備全体にわたって適切なEMC保護が不可欠となっています。
システム保護におけるEMCケーブルグランドの役割
EMCケーブルグランド 電気機器を電磁干渉から保護し、筐体への重要な接続部におけるEMC保護において重要な役割を果たします。ケーブルグランドは、ファラデーケージの原理に従って、筐体表面上で電磁波を偏向させます。
EMC ケーブル グランドの仕組みは次のとおりです。
- シールドの継続性: ケーブルシースとハウジングの電気的接地との間の電磁的接続を実現し、閉じたファラデーケージを形成します。
- 干渉管理: 絶縁ケーブルが EMC ケーブル グランドに入ると、金属接触コンポーネントがケーブルの金属絶縁メッシュに接続され、電磁干渉波が接地線に導かれます。
- システム保護EMC ケーブル グランドは、干渉電流が筐体に入る直前に放電し、システムの中断を防止します。
EMCケーブルグランドの必須選択基準
ケーブルの種類と直径の要件
EMC ケーブル グランドの選択における最初のステップは、ケーブルの仕様を特定することです。
ケーブル構造評価:
- ケーブルの種類によって要件が異なるため、外装ケーブルと非外装ケーブルのどちらを使用しているかを判断します。
- ケーブル全体の直径を正確に測定します。
- EMC グランドの場合、EMC 接触要素とケーブル シールド間の適切な接触を確保するために、ケーブルの外径よりも十分に小さいクランプ範囲を持つケーブル グランドを選択します。
シールド構成:
- 編組シールドケーブル。
- フォイルシールドケーブル。
- コンビネーションシールドケーブル。
- VFD およびシールド ケーブルには、EMC 保護のためにアースへの接地パスを作成するケーブル グランドが必要です。
環境条件評価
グランドの材質は、ほこり、湿気、衝撃、振動といった環境要因に対して適切な耐性を持つものでなければなりません。以下の環境要因を考慮してください。
温度範囲：
- 標準 EMC ケーブル グランドは、モデルに応じて通常 -40°C ～ +100°C または +120°C で動作します。
- 高温用途では特殊な材料が必要になる場合があります。
- 動的環境における熱サイクルの影響を考慮します。
湿気と化学物質への曝露:
- EMC ケーブル グランドは、防水性、防湿性、塩霧、蒸気、噴霧に対する耐性を備えています。
- 洗浄剤、オイル、工業用溶剤との化学的適合性を評価します。
- 屋外での使用では紫外線耐性を考慮してください。
機械的ストレス：
- 高振動環境で使用されるグランドは、冷気流がなく、損傷を受けずに維持される必要があります。
- 動的アプリケーションでは、編組シールドとの継続的な接触のために、金属化されたクランプ本体を備えた EMC ケーブル グランドが必要です。
EMCパフォーマンス基準と評価
最新の EMC ケーブル グランドは減衰値において新たな基準を確立しており、高性能モデルでは 65 dB から 100 dB 以上を達成し、1,000 MHz までの 60 dB という Cat. 7A の要件を大幅に上回っています。
主要なパフォーマンス指標:
- 周波数範囲全体にわたるシールド効果。
- ケーブルスクリーンを通過する高アンペアの交流電流を伴うアプリケーション用の電流容量。
- 編組シールドによる永続的な全方向接触を実現する低伝送インピーダンス。
材料の選択：真鍮とステンレス鋼のEMCケーブルグランド
ニッケルメッキ真鍮EMCケーブルグランド
ニッケルメッキ真鍮 EMC ケーブル グランドは、プラスチック製のものに比べて耐腐食性と機械的ストレス性に優れており、ステンレス鋼よりもコスト効率に優れています。
真鍮EMCケーブルグランドの利点：
- 優れた電気伝導性。
- ニッケルメッキにより耐腐食性が良好です。
- 標準温度範囲は-40℃～+100℃です。
- ほとんどの産業用途でコスト効率に優れています。
- 環境ストレスが中程度の用途に適しています。
理想的な用途
- 屋内産業環境。
- コントロールパネルとキャビネット。
- 標準的な自動化アプリケーション。
- 通信機器。
ステンレス製EMCケーブルグランド
ステンレススチール製のケーブルグランドは長寿命を保証し、プラスチックや真鍮製のものよりも耐腐食性に優れているため、最も過酷な用途に非常に適しています。
ステンレス鋼 EMC ケーブルグランドの利点:
- 化学および食品加工用途に最適な、最高の耐久性と耐熱性を備えています。
- 優れた耐腐食性。
- 316 ステンレス鋼には、海洋用途で優れた耐腐食性を発揮する高レベルのモリブデンが組み込まれています。
- 過酷な環境でも長寿命を実現。
理想的な用途
- 海洋および沖合の設備。
- 化学処理施設。
- 食品および医薬品の製造。
- 極端な温度での用途。
- 腐食性雰囲気環境。
材料選択決定マトリックス
| アプリケーション環境 | 推奨素材 | 主な検討事項 |
|---|---|---|
| 標準工業用 | ニッケルメッキ真鍮 | コスト効率が高く、パフォーマンスが良い |
| 海洋/オフショア | 316ステンレス鋼 | 優れた耐食性 |
| 化学処理 | 316ステンレス鋼 | 化学的適合性 |
| 食品・医薬品 | ステンレス鋼 | 衛生要件 |
| 高振動 | ステンレス鋼 | 機械的耐久性 |
| 予算重視 | ニッケルメッキ真鍮 | イニシャルコストの低減 |
EMCケーブルグランドのねじの種類とサイズ
メートルねじEMCケーブルグランド
EMC ケーブル グランドは、顧客の要件に応じて、メートル法、PG、NPT タイプなどさまざまなねじタイプで提供されます。
メートルねじの利点:
- 標準メートルねじ付きで、M12 から M85 までのサイズが利用可能です。
- ISO 標準との互換性。
- 幅広い壁厚に対応します。
- 厚肉筐体向けに長さ 15 mm の特殊ねじを用意しています。
PGねじとNPTねじのオプション
PGスレッドEMCケーブルグランド：
- ヨーロッパ規格のねじタイプ。
- さまざまなねじ長さとクランプ範囲を備えた PG バリエーションが用意されています。
- メートルピッチのねじ切り。
- ヨーロッパ製の機器では一般的です。
NPTねじEMCケーブルグランド:
- 北米市場でのアプリケーションにとって重要な UL、cUL、および NEMA 認定オプション。
- テーパーねじ設計。
- 米国およびカナダで使用するための UR、cUR、UL、CSA マークが付いた機器に必要です。
サイズ表とクランプ範囲
まずケーブルの種類 (装甲または非装甲) を識別し、ケーブルのサイズと材質をチェックし、次に製品仕様表と照らし合わせてケーブル全体の直径を確認します。
重要なサイズ設定の考慮事項:
- 各ケーブル グランドのサイズは、選択したねじの種類に応じて、さまざまな範囲のケーブル サイズに対応します。
- 一部のメーカーは、グランドが受け入れ可能な外径範囲を拡大するために縮小シールを提供しています。
- ケーブルジャケットの許容誤差の変動を考慮します。
- 将来のケーブル交換要件を考慮してください。
IP保護等級とシーリング要件
IP68とIP69の保護レベル
最新の EMC ケーブル グランドは、通常、最大 10 bar の圧力まで IP68 保護を提供しますが、一部のアプリケーションではさらに高い保護レベルが求められます。
IP68保護:
- 防塵および浸水要件に対する侵入保護。
- ほとんどの産業用途に適しています。
- SPRINT ケーブルグランドシステムは IP68 要件を満たしています。
IP69保護:
- IP69 保護を必要とするアプリケーション向けのより高い保護クラス。
- 高圧洗浄環境に必要です。
- 食品加工および医薬品用途。
シーリングインサートの選択
EMC ケーブル グランドでは、アプリケーションの要件に応じて、NBR、EPDM、シリコン シールなどのさまざまなシーリング材料が使用されます。
シーリング材のオプション:
- NBR（ニトリル）: 耐油性、標準的な工業用途。
- EPDM: 耐候性、屋外用途。
- シリコーン: 耐高温性、食品グレードの用途。
- ヴィトン: 耐薬品性、過酷な環境。
防水と耐湿のオプション
防水ケーブル グランドは、ナット、本体、および別個のガスケットまたは一体型ガスケットで構成され、ワイヤがエンクロージャに入る場所で防水シールを維持します。
次のシーリング要件を考慮してください。
- 継続的な浸漬と一時的な露出。
- 圧力差の要件。
- シールに対する温度サイクルの影響。
- 動的アプリケーションにおける長期的なシール整合性。
EMC性能とシールド効果
シールド減衰値の理解
スクリーニング減衰は、電磁両立性の観点からシールドの品質を測定し、EMC ケーブル グランドの選択において重要な役割を果たします。
パフォーマンスベンチマーク:
- カテゴリー 7A の要件では、1,000 MHz まで少なくとも 60 dB が要求されますが、高性能 EMC ケーブル グランドは 65 dB から 100 dB 以上を実現します。
- 2.5 GHz までの高周波数範囲でも、通常は最低 50 dB の値が維持されます。
360度EMC保護システム
最新の EMC ケーブル グランドは、いくつかの設計アプローチを通じて、最適な減衰値を備えた 360 度の EMC 保護を提供します。
クランプボディシステム:
- 金属化されたクランプ本体は、動的なアプリケーションでも編組シールドとの継続的な接触を保証します。
- 三角形のスプリングがスクリーニング編組と 360° 接触します。
- 組み立てエラーや材料疲労による接続部の隙間がありません。
連絡方法:
- EMC ケーブル グランドは、アース コーンまたはコンタクト スプリング インサートのいずれかで使用できます。
- 一体化されたクランプ要素により、シールド編組との完全な接触が保証されます。
電流容量要件
PWM や VFD などの強力な周波数変調技術を使用する生産ラインでは、最大数百アンペアの電流がケーブル スクリーンに寄生の高アンペア交流電流を誘導する可能性があります。
高電流アプリケーション:
- 標準の EMC グランドは高電流負荷がかかると故障するため、専用の Euro-Top EMC 電流容量ケーブル グランドが必要になります。
- 高い電流容量により、スクリーニングの有効性を損なう過熱や損傷を防止します。
- シールド特性に影響を与えずに、ケーブルシースとグランド間の接触断面積を拡大しました。
EMCケーブルグランドの設置に関する考慮事項
動的アプリケーション要件と静的アプリケーション要件
動的アプリケーションでは、静的設置とは異なる EMC ケーブル グランド設計が必要です。
動的アプリケーションの機能:
- 移動中に連続的に接触する金属化されたクランプ本体。
- 緩みを防止するために、十分な引き抜き抵抗を備えた連続クランプ。
- 機械的ストレス耐性が強化されました。
静的アプリケーション オプション:
- スクリーンを分離してグランドに接続する従来の取り付け原理。
- 取り付け時間が重要ではない非動的アプリケーションに適しています。
- より経済的なオプションもご利用いただけます。
ケーブルの準備とシールド接続
プレミアム EMC ケーブル グランドの組み立て時間は、従来のシステムよりも大幅に短くなります。
インストールプロセス:
- 関連する領域でケーブルを剥がします (最新の設計ではシールドを分離する必要はありません)。
- ケーブルをグランドに押し込むと、三角形のスプリングが自動的にしっかりと接触します。
- 一体型クランプ要素を備えたケーブルグランドを配置し、締めます。
伝統的な方法と現代的な方法:
- 従来のシステムでは、面倒な分離、正確な取り付け、シールドの固定が必要になります。
- 最新の設計により、安全な接触を維持しながら圧力によるネジの締め付けが不要になります。
避けるべき一般的な設置ミス
シールド接続エラー:
- シールドへの接触圧力が不十分です。
- ケーブルの直径に比べてクランプ範囲が不十分なケーブルグランドを選択します。
- 取り付け中にシールドが損傷する。
シーリングの問題:
- 締めすぎるとシールが変形する原因になります。
- 互換性のないシーリング材を使用しています。
- 不十分な張力緩和によりケーブル終端のストレスが発生します。
接地の問題:
- 必要な場合に適切なアース接続を提供しなかった。
- 筐体への電気的導通が不十分です。
- 接続点の腐食。
標準および認証のコンプライアンス
IECおよびVDE規格の要件
EMC ケーブル グランドは、適切な電磁両立性に関する VDE 要件を含む国際規格を満たす必要があります。
主な基準:
- シールドケーブルグランド測定用の IEC 62153-4-10。
- 最大 2 GHz のカテゴリ 8.2 アプリケーション向け IEC 61156-9 Ed.1.0。
- 信頼性とパフォーマンスに関する VDE 承認テスト。
UL、CSA、NEMA認証
UL 認証は北米市場では事実上必須です。UL 認証がなければ保険が適用されないからです。
北米の要件:
- UL、cUL、および NEMA 認証は、北米市場にサービスを提供する機械およびプラントメーカーにとって重要です。
- 特定の用途には UL 94V-2 の可燃性評価が必要です。
- プラントメーカーは、すべてのコンポーネントとアセンブリの証明書を提示することでメリットを得られます。
危険区域向けATEXおよびIECEx
危険な環境では、グランドが地域や業界の関連国際規格 (ATEX、IECEx、NEC) を満たしていることを確認してください。
危険区域認証:
- ゾーン 1、ゾーン 2、ゾーン 21、およびゾーン 22 の操作に対する Ex db、Ex eb、および Ex tb 認定。
- NEC 501.10(B)(2) に従って設置した場合、クラス I、ディビジョン 2 に準拠します。
- 欧州の爆発性雰囲気アプリケーション向けの ATEX 規格に準拠しています。
費用便益分析と選択決定ツリー
総所有コストの考慮
EMC ケーブル グランドのオプションを評価するときは、次のコスト要因を考慮してください。
初期投資:
- 材料費（真鍮 vs ステンレス鋼）。
- 特殊な環境向けの認定プレミアム。
- インストールの複雑さと人件費。
長期的なコスト:
- メンテナンスおよび交換の頻度。
- EMC 障害によるダウンタイム コスト。
- より簡単なインストール方法により時間を節約できます。
リスク軽減価値:
- 電磁干渉事故の防止。
- 規制遵守コスト。
- システムの信頼性の向上。
EMCケーブルグランド選択チェックリスト
ケーブル要件:
- [ ] ケーブルの種類（装甲/非装甲、シールド）。
- [ ] ケーブル径と許容範囲
- [ ] シールド構造（編組、フォイル、組み合わせ）。
- [ ] 電流容量要件
環境条件：
- [ ] 動作温度範囲。
- [ ] 湿気と化学物質への暴露。
- [ ] 機械的ストレスと振動のレベル。
- [ ] IP保護等級の要件。
パフォーマンス仕様:
- [ ] EMCシールド効果の要件。
- [ ] 周波数範囲に関する考慮事項。
- [ ] 動的アプリケーションと静的アプリケーション。
- [ ] インストール時間の制約。
コンプライアンス要件:
- [ ] 地域認証（UL、VDE、ATEX）。
- [ ] 業界固有の標準。
- [ ] 安全および環境に関する規制。
- [ ] 保険および賠償責任要件。
標準ケーブルグランドからアップグレードするタイミング
VFD およびシールド ケーブルには、EMC 保護のためにアースへの接地パスを作成するケーブル グランドが必要なため、標準のケーブル グランドはこれらの用途には適していません。
アップグレードインジケーター:
- EMC 保護を必要とする可変速ドライブ、計測機器、無線通信の使用が増加しています。
- 電磁干渉に対するシステムの感度。
- 規制コンプライアンス要件。
- 干渉信号によって機密データの伝送が妨害される可能性があるアプリケーション。
アプリケーション固有のニーズ:
- コネクタ付きのケーブルを配線する場合、従来の EMC ケーブル グランドの代わりに、分割ケーブル エントリ システムを使用できます。
- 特殊な電流容量定格を必要とする高電流アプリケーション。
- 独自の接続とメンテナンスの要件を備えた電気自動車アプリケーション。
結論
適切なEMCケーブルグランドを選択するには、ケーブルの仕様、環境条件、性能要件、およびコンプライアンス基準を慎重に検討する必要があります。電気機器を電磁干渉から保護するには、ケーブル自体だけでなく、適切な終端処理と相互接続点の保護も必要です。
EMCケーブルグランドの選定を成功させる鍵は、お客様のアプリケーション固有の要件を理解し、適切な材質、ねじ山構成、そして性能仕様と組み合わせることです。コスト効率の高い標準用途にはニッケルメッキ真鍮を、過酷な環境にはステンレス鋼を選択するなど、適切な選定を行うことで信頼性の高い電磁両立性保護を実現できます。
最新の EMC ケーブル グランドは、設置時間を大幅に短縮しながら優れたパフォーマンスを提供し、人件費の削減とシステム信頼性の向上により初期投資の価値を高めます。
複雑なアプリケーションやご不明な点がある場合は、EMCスペシャリストにご相談ください。アプリケーション固有のガイダンスを提供し、選定した製品がすべての関連規格と性能要件を満たしていることを保証いたします。適切なEMCケーブルグランドを今すぐ選定することで、将来的に発生するコストのかかる電磁干渉問題を未然に防ぐことができます。
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