Зануление это просто, что такое защитное зануление

Не все понимают разницу между такими понятиями, как зануление и заземление, хотя, в принципе, это одно и то же. Защитное зануление – это соединение нейтрали трансформатора с металлическим корпусом бытового прибора. А так как система электроснабжения с глухозаземленной нейтралью – основная схема подачи электричества в дома, соответственно схема зануления присутствует в каждом доме.

При всей непонятности названия: глухозаземленная нейтраль – в реалии все достаточно просто. Электроснабжение домов производится от электрической подстанции, в которой установлен трансформатор. Фазные обмотки трансформатора соединены в одной точке, данная схема называется звездой. Разность потенциалов в данной точке равна нулю, то есть, напряжение здесь отсутствует. Именно эта точка соединяется с заземляющим контуром, который расположен внутри подстанции. И от этой точки в дома проводится провод, который называется нулевым. То есть, в каждую квартиру или дом входит два проводника: фазный и нулевой, которые и подают напряжение в 220 вольт.

Теперь, что такое зануление? Современные бытовые приборы в процессе производства комплектуются заземляющим проводом, который соединяет их металлический корпус с вилкой. В последней установлена третья клемма заземления. Соответственно современные розетки также снабжены третьим заземляющим контактом. При установке вилки в розетку происходит замыкание заземляющих контактов, то есть, бытовой прибор подключается к заземляющему контуру, расположенному в подстанции, через нулевой провод. И хотя эта одна из разновидностей заземления, название она получила от нулевого проводника.

Как работает система

Принцип действия зануления очень простой. Он основан на правилах устройства электроустановок (ПУЭ). В них регламентированы нормативы, в которых обозначено, что при появлении короткого замыкания в сети защитное устройство (автомат) должно среагировать за 0,4 секунды. За этот небольшой промежуток времени человек останется в живых, если он коснулся корпуса прибора, который находится под напряжением в виду пробивки изоляции внутри электроустановки.

Есть два тонких момента, которые определяют принцип действия защитного зануления.

1. При ее использовании значительно уменьшается сопротивление петли «фаза-ноль».
2. Увеличивается значение тока короткого замыкания, которое становится причиной срабатывания защитного автоматического выключателя.

По второму пункту необходимо дать пояснения. У каждого автомата есть свой определенный предел реагирования на величину тока. Он обычно обозначается на корпусе прибора, к примеру, 16 А. То есть, автомат будет реагировать на силу тока, равную или выше 16 ампер. Все величины ниже данного значения автомат пропускает, то есть, на них он не реагирует, а значит, и не отключает подачу электричества в помещения. Поэтому зануление дома — это защита, которая повышает значение тока короткого замыкания, чтобы автоматы в распределительном щитке срабатывали в независимости от реального пониженного значения.

Внимание! Есть одно требование, которое зафиксировано в ПУЭ. Нельзя изготавливать своими руками отдельный заземляющий контур на улице и подключать к нему заземляющий провод, если в доме используется сеть с глухозаземленной нейтралью. Все дело в том, что самодельный контур может иметь более значительное сопротивление, чем зануляющая система через нейтраль. А это снижение силы тока короткого замыкания, на который не отреагируют защитные автоматы в распределительном щитке.

Это же самое касается создания заземляющего контура через отопление или водопроводные металлические трубы.

Область применения зануления обширна. К ней на промышленных объектах подключаются все электроустановки: электродвигатели, генераторы, трансформаторы, конструкции распределительных устройств и прочие. В быту к ней подключаются бытовые приборы, электрические инструменты и станки, светильники, распределительные щиты.

Назначение защитного зануления – это безопасная эксплуатация электроустановок. Но насколько оно эффективнее настоящей заземляющей сети. Во-первых, необходимо отметить, что отдельно устанавливаемый заземляющий контур – это провод, который проложен от распределительного щитка в доме к трансформатору и подключен к заземляющей сети внутри подстанции.

Во-вторых, могут возникнуть ситуации, когда нулевой проводник по каким-то причинам отгорит. То есть, при коротком замыкании внутри бытового прибора весь потенциал будет направлен на его корпус. А так как при занулении нулевой провод соединен с заземляющим, то последний также не будет задействован в системе безопасности. Последствия при соприкосновении с корпусом прибора – удар током. В заземлении такого не произойдет, потому что оба проводника: ноль и земля – это два отдельно проведенных контура.

Обобщение по теме

Требования ПУЭ точно определяют нормативы, при которых питающая электрическая цепь должна сработать на отключение при возникновении короткого замыкания. Для этого сила тока короткого замыкания должна быть в три раза больше, чем номинальный, обозначенный на автоматическом выключателе. Это касается жилых домов и офисных зданий, где установлены автоматические выключатели с плавкими вставками. Для защитных устройств с электромагнитными расцепителями повышающий коэффициент равен 1,4. Для взрывоопасных помещений используется коэффициент 4-6.

Чтобы ток такой силы мог спокойно растекаться по зануляющей сети, необходимо, чтобы ее сопротивление при 220 вольт было 8 Ом, при 380 вольтах – 4 Ома. Это может обеспечить медный провод сечением 4 мм², не меньше. Этот размер применяется в бытовых сетях, где используется напряжение 220 В.

Обобщая информацию, можно дать окончательное определение зануляющей системе. Итак, занулением называется соединение нетоковедущих металлических частей электроустановок (бытовых приборов) с нейтралью трансформатора. Последняя соединяется с заземлением. Добавим, что заземляющие и зануляющие провода имеют один окрас – желто-зеленый. Это делается для облегчения монтажа и для легкости определения проводников в процессе проводимого ремонта.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Заземление и зануление электроустановок

Вся наша жизнь неотделима от всевозможных электрических приборов. Выход из строя любого электрооборудования – это частое и вполне нормальное явление, ни одно устройство не может работать вечно и без единого сбоя. Наша задача — обезопасить этих электрических помощников от короткого замыкания или возникающих в цепи перегрузок, а себя – от повреждения организма высоким напряжением. В первом случае на помощь приходят всевозможные защитные аппараты, а вот для  защиты человека применяется заземление и зануление электроустановок. Это одна из самых сложных частей электрики, но мы попробуем разобраться, в чем же различие этих работ, и в каких случаях нужно применять те или иные защитные меры.

Содержание

Если автоматы, пробки и другие защитные устройства не срабатывают на возникшую неисправность, и в результате образуется пробой внутренней изоляции, на металлическом корпусе установки возникает повышенное напряжение.  Касание человеком такого прибора может привести к параличу мышц (при силе тока 20-25 мА), препятствующему самостоятельному отрыву от контакта, аритмии, нарушениям тока крови (при 50-100 мА) и даже летальному исходу.

Если части электроустановки в силу технических особенностей должны находиться под напряжением, то их  обязательно ограждают в соответствии с общепринятой техникой безопасности, например, специальными кожухами, барьерами или сетчатыми заграждениями. Для того чтобы предотвратить случайное поражение током при повреждении изоляционных слоев, применяется защитное заземление и зануление. Чтобы понять, чем отличается заземление от зануления, нужно знать, что они собой представляют.

Часто начинающие электрики не совсем понимают, в чем же заключается отличие зануления от заземления. Заземление – это соединение электроустановки с землей с целью снижения напряжения прикосновения до минимума. Оно применяется только в сетях с изолированной нейтралью. В результате установки заземляющего оборудования большая часть тока, поступающая на корпус, должна уйти по заземляющей части, сопротивление которой должно быть меньше остальных участков цепи.

Но это не единственная функция заземления. Защитное заземление электроустановок еще и способствует увеличению аварийного тока замыкания, как бы это ни противоречило его назначению. При использовании заземлителя с высоким значением сопротивления ток замыкания может быть слишком мал для срабатывания защитных устройств, и установка в аварийной ситуации останется под напряжением, представляя огромную опасность для человека и животных.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

Заземлитель с  проводниками образует заземляющее устройство, где он, по сути, и есть проводник (группа проводников), соединяющий токопроводящие части установок с землей. По назначению эти устройства разделяются на следующие группы:

• грозозащитные, для отвода импульсного тока молнии. Применяются для заземления молниеотводов и разрядников;
• рабочие, для поддержания необходимого режима работы электроустановок, как в нормальных, так и в аварийных ситуациях;
• защитные, для предотвращения повреждения живых организмов электрическим током, возникающим при пробое фазного провода на металлический корпус устройства.

Все заземлители делятся на естественные и искусственные.

1. Естественные – это трубопроводы, металлоконструкции железобетонных сооружений, обсадные трубы и другие.
2. Искусственные заземлители – это конструкции, сооружаемые специально  для этой цели, то есть стальные стержни и полосы, уголковая сталь, некондиционные трубы и другое.

Важно: для использования в качестве естественного заземления не подходят трубопроводы горючих жидкостей и газов, трубы, покрытые антикоррозийной изоляцией, алюминиевые проводники и оболочки кабелей. Категорически запрещается использовать в качестве заземляющих проводников в жилых помещениях водопроводные и отопительные трубы.

В зависимости от схемы соединения и количества нулевых защитных и рабочих проводником можно выделяются следующие системы заземления электроустановок:

Первая буква в названии системы говорит о типе заземления источника питания:

• I – токоведущие части полностью изолированы от земли;
• T – нейтраль источника питания соединяется с землей.

По второй букве можно определить, каким образом заземлены открытые проводящие части электроустановки:

• N – непосредственная связь с точкой заземления источника питания;
• T – непосредственная связь с землей.

Буквы, стоящие сразу за N, через дефис, говорят о способе устройства защитного PE и рабочего N нулевых проводников:

• C – функции проводников обеспечиваются одним проводником PEN;
• S – функции проводников обеспечиваются разными проводниками.

Устаревшая система TN-C ↑

Такое заземление электроустановок используется в трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных сетях, которые преобладают в зданиях старого образца. К сожалению, эта система, несмотря на свою простоту и доступность, не позволяет достичь высокого уровня электробезопасности и на вновь строящихся зданиях не применяется.

Для модернизации старых домов TN-C-S ↑

Защитное заземление электроустановок такого типа используется преимущественно в реконструируемых сетях, где рабочий и защитный проводники объединены во вводном устройстве схемы. Другими словами, эта система используется в том случае, если в старом здании, где эксплуатируется заземление типа TN-C, планируется расположить компьютерную технику или другие телекоммуникации, то есть для осуществления перехода к системе TN-S. Эта относительно недорогая схема отличается высоким уровнем безопасности.

Система TN-C-S позволяет перейти от устаревшей TN-C к TN-S

Специфика системы TN-S ↑

Такая система отличается расположением нулевого и рабочего проводников. Здесь они прокладываются отдельно, причем нулевой защитный проводник PE соединяет сразу все токопроводящие части электроустановки. Чтобы избежать повторного заземления, достаточно устроить трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление. К тому же такая подстанция позволяет добиться минимальной длины проводника от входа кабеля в электроустановку до заземляющего устройства.

Система TN-S:
1. Заземлитель;
2. Токопроводящие части установки.

Система TT, особенности ↑

Система, где все токоведущие открытые части непосредственно связаны с землей, причем заземлители электроустановки не имеют электрической зависимости от заземлителя нейтрали подстанции, получила название TT.

Система заземления TT отличается наличием заземлителей на каждую токопроводящую часть установки

Характерные отличия системы IT ↑

Отличием этой системы является изоляция нейтрали источника питания от земли или ее заземление через устройства с большим сопротивлением. Такой способ позволяет максимально снизить ток утечки на корпус или в землю, поэтому его лучше использовать в зданиях, где установлены жесткие требования по электробезопасности.

Система IT:
1. Сопротивление заземления нейтрали источника питания.
2. Заземлитель.
3. Открытые токопроводящие части.
4. Заземляющее устройство.

Зануление – это соединение металлических частей, не находящихся под напряжением, либо с заземленной нейтралью понижающего источника трехфазного тока, либо с заземленным выводом генератора однофазного тока. Используется для того, чтобы при пробое изоляции и попадании тока на любую нетоковедущую часть устройства, происходило короткое замыкание, приводящее к быстрому срабатыванию автоматического выключателя, перегоранию плавких предохранителей или реакции прочих систем защиты. В основном применяется в электроустановках с глухозаземленной нейтралью.

Принципиальная схема зануления электроустановок

Дополнительная установка УЗО в линию приведет к его срабатыванию в результате разности сил тока в фазном и нулевом рабочем проводе. Если будут установлены и УЗО, и автоматический выключатель, то пробой приведет к срабатыванию либо обоих устройств, либо к включению более быстродействующего элемента.

Важно: При установке зануления необходимо учитывать, что ток короткого замыкания обязательно должен достигать значения плавления вставки предохранителя или отключения автоматического выключателя, иначе свободное протекание тока замыкания по цепи приведет к возникновению напряжения на всех зануленных корпусах, а не только на поврежденном участке. Причем значение этого напряжения будет равно произведению сопротивления нулевого проводника на ток замыкания, а значит  чрезвычайно опасным для человеческой жизни.

За исправностью нулевого провода необходимо следить самым тщательным образом. Его обрыв приводит к появлению напряжения на всех зануленных корпусах, так как они автоматически оказываются подключенными к фазе. Именно поэтому категорически запрещается монтаж в нулевой провод любых средств защиты (выключателей или предохранителей), образующих его разрыв при срабатывании.

Для того чтобы уменьшить вероятность повреждения током при обрыве нулевого провода, через каждые 200 м линии выполняются повторные заземления. Такие же меры принимаются на концевых и вводных опорах. Сопротивление каждого повторного заземлителя не должно превышать 30 Ом, а общее сопротивление всех таких заземлений – 10 Ом.

Главная разница между занулением и заземлением заключается в том, что при заземлении безопасность обеспечивается быстрым снижением напряжения тока, а при занулении – отключением участка цепи, в котором случился пробой тока на корпус или любую другую часть электроустановки, при этом в промежуток времени между замыканием и прекращением подачи питания происходит снижение потенциала корпуса электроустановки, в противном случае через тело человека пройдет разряд электрического тока.

Электрическая схема заземления и зануления

Во всех электроустановках, где нейтраль изолирована, обязательно выполняется защитное заземление, а также должна предусматриваться возможность быстрого поиска замыканий на землю.

Если устройство имеет глухозаземленную нейтраль, а его напряжение менее 1000 В, то можно применять только  зануление. При оснащении такой электроустановки разделяющим трансформатором, вторичное напряжение должно быть не более 380 В, понижающим – не более 42 В. При этом от разделяющего трансформатора разрешается питать только один электроприемник с номинальным током защитного устройства не более 15 А. В этом случае запрещается заземление или зануление вторичной обмотки.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Если нейтраль трехфазной сети до 1000 В изолирована, то такие электроустановки должны иметь защиту от пробоя в результате повреждения изоляции между обмотками трансформатора и пробивной предохранитель, который монтируется в нейтраль или фазу со стороны нижнего напряжения.

Защитное заземление и зануление электроустановок необходимо проводить в следующих случаях:

1. При переменном номинальном напряжении свыше 42 В и постоянном номинальном свыше 110 В особо опасных и наружных установках.
2. При переменном напряжении свыше 380 В и постоянном свыше 440 В в любых электроустановках.

Заземляются корпуса электроустановок, приводы аппаратов, каркасы и металлические конструкции распределительных шкафов и щитов, вторичные обмотки трансформаторов, металлические оболочки кабелей и проводов, кабельные  конструкции, шинопроводы, короба, тросы, стальные трубы электропроводки и электрооборудование, расположенное на движущихся частях механизмов.

В жилых и общественных зданиях обязательно подлежат занулению (заземлению) электроприборы мощностью свыше 1300 Вт. Если подвесные потолки выполнены из металла, то необходимо заземлить все металлические корпуса осветительных приборов. Ванны и душевые поддоны, выполненные из металла, должны соединяться с водопроводными трубами металлическими проводниками. Делается это для выравнивания электрических потенциалов. Для заземления корпусов кондиционеров воздуха, электроплит и других электроприборов, мощность которых превышает 1300 Вт, применяется отдельный проводник, присоединяемый к нулевому проводнику сети питания. Его сечение и сечение фазного провода, проложенного от распределительного щита, должны быть равными.

Для выравнивания электрических потенциалов ванну следует обязательно замкнуть на водопроводные трубы

С полным перечнем оборудования, требующего заземления или зануления, а также устройств, где наоборот, допускается пренебречь этими защитными мероприятиями, можно ознакомиться в ПУЭ (Правилах устройства электроустановок). Здесь же можно найти все основные правила заземления электроустановок.

Устройство заземления и зануления  — это весьма ответственная работа. Малейшая ошибка в расчетах или пренебрежение, казалось бы, одним незначительным требованием может привести к большой трагедии. Выполнять заземление обязаны только люди, имеющие необходимые знания и опыт работы.

Наглядная схема распределительного электрощита частного дома с ошибками зануления

 

Схема распределительного электрощита частного дома

Здравствуйте читатели сайта Elesant.ru. Сегодня в разделе «Наглядные схемы электропроводки» представляю наглядную схему распределительного щита частного дома с сауной. Электропитание трехфазное(380 Вольт) без защитного проводника.

Отсутствие в схеме защитного проводника это основной и недопустимый недостаток этой схемы. Защитный проводник это провод, выполняющий роль защитного заземления или зануления.

Примечание: Заземление и зануление открытых частей электроустановок выполняют одну и ту же функцию. Они защищают от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции проводника. Подкулючение защитных проводов заземления (зануления) должно быть осуществлено таким образом, чтобы при замыкании фазного провода на любой открытый токопроводящий корпус возникало короткое замыкание, обеспечивающее отключение автомата защиты.

Заземление и зануление,в чем разница

Возникает вопрос: чем отличается заземление от зануления. По функциональности нечем. И заземление и зануление защищают от поражения электрическим током.

Разница, только в месте исходного подключения защитных проводов заземления и зануления (смотри рисунок).

При электропитании 380 Вольт защитное заземление электроустановок требуется выполнять в любом случае. (ГОСТ 12.1.030)

Во всех помещениях открытые проводящие части стационарных электроприемников, таких как электроплита, кондиционер, нагреватели нужно подключать к нулевому защитному проводнику. (ПУЭ 7.1.68)А в данной схеме такого проводника нет.

В электросетях трехфазного тока с напряжением питания 380 вольт электроустановки нужно занулять обязательно.

Если говорить об электропроводке частного дома, питающегося от воздушной линии с глухозаземленной нейтралью (TN)защитный проводник подключается к главной заземляющей шине, которую лучше установить во вводном распределительном устройстве дома (ВРУ).

Как видно из представленной схемы, на ней нет защитного проводника. Что является недопустимой ошибкой при трехфазном электропитании.

Использование УЗО в электрической сети

Отмечу также: В этой схеме для защиты групповых сетей стоят УЗО (устройства защитного отключения). Это правильно. Только при таком соединении это должны быть не УЗО, а дифференциальные автоматы защиты (УЗО-Д). Дифференциальный автомат совмещает в себе функцию автомата для защиты от сверхтоков и функцию УЗО для защиты от токов утечки.

На этом все! Относитесь к электрике с почтением! ©Elesant.ru

Другие Электросхемы и Электропроекты:

• мая 2012

• июня 2012

• октября 2012

• ноября 2012

 

 

Что такое зануление?

Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с заземленной нейтральной точкой источника электроэнергии с целью автоматического отключения участка при замыкании на корпус.

Схемы защитного заземления: а) и зануления б) в трехфазной уста­новке.

Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с заземленной нейтральной точкой обмотки источника электроэнергии или ее эквивалентом. Он используется для питания электроустановки.

Принцип действия зануления

При замыкании на корпус зануление создает цепь однофазного КЗ, что вызывает срабатывание максимальной токовой защиты (за счет протекания тока однофазного КЗ), и поврежденная электроустановка отключается от сети. При этом в промежуток времени от момента замыкания на корпус до отключения электроустановки происходит снижение напряжения корпуса поврежденной электроустановки относительно земли из-за перераспределения напряжения между фазным и нулевым защитным проводниками и наличия повторного заземления нулевого защитного проводника.

Зануление ограничивает время воздействия тока на человека и снижает напряжение прикосновения.

Область применения зануления: трехфазные четырехпроводные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ; однофазные двухпроводные сети переменного тока с заземленным выводом; трехпроводные сети постоянного тока с заземленной средней точкой источника.

Электрическая схема заземления и зануления.

В качестве максимальной токовой защиты могут применяться: плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые для защиты от токов КЗ, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой; контакторы в сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями.

Для обеспечения работоспособности зануления проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя; в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

Схема зануления при наличии короткого замыкания.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженный на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным) и на коэффициент запаса 1,1.

При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 A кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А — не менее 1,25.

Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника. На воздушных линиях электропередачи зануление должно быть осуществлено нулевым рабочим проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода.

 

На концах воздушных линий (или ответвлений от них) длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустановкам, которые подлежат занулению, должны быть выполнены повторные заземления нулевого рабочего провода. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например подземные части опор, а также заземляющие устройства, выполненные для защиты от порогового перенапряжения.

Зануление принцип действия — Стройпортал Biokamin-Doma.ru

Что такое защитное зануление и где оно применяется

Защитное зануление — система, в которой токопроводящие части оборудования, не находящиеся в норме под напряжением, соединены с нейтралью. В защитных целях преднамеренно создается соединение между открытыми проводящими элементами глухозаземленной нейтрали (в сетях трехфазного тока).

В сетях однофазного тока создают контакт с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а в случае с постоянным током — с глухозаземленной точкой источника тока. Хотя зануление характеризуется серьезными недостатками, система по-прежнему широко применяется во многих сферах для защиты от тока.

Разница между занулением и заземлением

Между занулением и заземлением имеются отличия:

1. В случае заземления лишний ток и появившееся на корпусе напряжение перенаправляются в грунт. Принцип действия зануления основан на обнулении на щитке.
2. Заземление более эффективно с точки зрения защиты человека от удара током.
3. Заземление основано на быстром и значительном уменьшении напряжения. Тем не менее, какое-то (уже неопасное) напряжение остается.
4. Зануление заключается в создании соединения между металлическими деталями, в которых отсутствует напряжение. Принцип зануления основан на умышленном создании короткого замыкания при пробое изоляции или попадании тока на нетоковедущие части электроустановок. Как только происходит замыкание, в дело вступает автоматический выключатель, перегорают предохранители или срабатывают иные средства защиты.
5. Заземление чаще всего используют на линиях с изолированной нейтралью в системах типа IT и TT в трехфазных сетях, где напряжение не превышает тысячи вольт. Заземление применяют при напряжении более тысячи вольт с нейтралью в любом режиме. Зануление используют в глухозаземленных нейтралях.
6. При занулении все элементы электроприборов, не находящиеся в стандартном режиме под напряжением, соединяются с нулем. Если фаза случайно коснется зануленных элементов, резко увеличивается ток и отключается электрооборудование.
7. Заземление не зависит от фаз электроприборов. Для организации зануления требуется соблюдение жестких условий подключения.
8. В современных домах зануление применяется редко. Однако этот способ защиты все еще встречается в многоэтажных домах, где по каким-либо причинам нет возможности организовать надежное заземление. На предприятиях, где имеются повышенные нормативы по электробезопасности, основной способ защиты — зануление.

Обратите внимание! Для правильного определения нулевых точек и выбора способа защиты понадобится помощь квалифицированного электрика. Сделать заземление, собрать элементы контура и установить его в грунт можно и своими руками.

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение — 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

• в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
• в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
• в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Проверка эффективности зануления

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй — на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети — 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы — сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой — высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение — в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке — на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE — система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности

Во всем мире используется защита, основанная на соединении нетоковедущих проводящих частей оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. В России эта система называется защитное зануление. Защитное действие этой системы основано на принципе достижения нулевого напряжения на корпусе прибора, за счет многократного заземления и соединения нетоковедущих частей с нейтралью источника.

Несмотря на ряд недостатков, зануление продолжает служить основным электрозащитным средством во всем мире. Открытые части установки соединяют отдельным нулевым защитным проводником.

Зануление – соединение металлических частей электрооборудования с нулевым защитным проводом. Зануление служит мерой защиты от случайного попадания под напряжение.

Защитное зануление рассчитано на случай короткого замыкания. Распределение нагрузки на предприятии осуществляется равномерно, нулевой провод исполняет функции защиты. Ноль соединяется с корпусом электродвигателя. Когда происходит короткое замыкание, то возникает напряжение на корпусе электродвигателя.

При этом происходит срабатывание автоматического выключателя. При применении заземляющей шины промышленные электроустановки соединяются.

Принцип действия

Замыкание случается при касании подключенного к напряжению фазного провода на корпус прибора, который соединен с нулем. Возникает большая сила тока, срабатывают аппараты защиты, отключающие питание неисправного прибора.

Время срабатывания защиты и отключения неисправной линии по правилам не должно быть более 0,4 секунды. Для зануления можно применить третью неиспользуемую жилу в кабеле для 1-фазной сети питания.

Фаза и ноль должны быть с небольшой величиной сопротивления. Только тогда аппарат защиты отключит напряжение в установленное время. Чтобы было хорошее зануление необходимо обеспечить качественные контакты соединений.

Защитное зануление дает возможность создать быстрое выключение от сети неисправного питания. Вероятность удара током человека практически исчезает. Зануление считается одним из видов заземления.

Порядок зануления

Зануление для защиты в доме начинается с нейтрали, соединенной с заземленной нейтралью трансформатора.

Нейтраль с 3-фазной линией приходит в здание дома в шкаф ввода. Далее, она разветвляется по щиткам на разных этажах. От нее используется рабочий ноль, образующий 1-фазное напряжение. Ноль имеет название рабочего, так как он применяется для работы.

Зануление для защиты создается отдельным нулем в щитке. Ноль соединен с заземленной нейтралью. Нужно знать, что в схеме соединения ноля с нейтралью не должно быть аппаратов коммутации (рубильников, автоматов).

Как известно в цепях трехфазного переменного напряжения обмотка трансформатора может соединяться в треугольник и в звезду. Рассмотрим звезду. Звезда имеет нулевую точку, или нейтраль. Это та точка, в которой сумма всех трех напряжений сети будет равна нулю.

При такой схеме трансформатора могут быть две возможные схемы. Схема с изолированной нейтралью показана на нашем рисунке. Такая схема обычно используется при работе трехфазных систем, а также однофазных систем, но используется именно изолированная нейтраль.

Нейтраль трансформатора соединяется с землей. Эта схема может быть использована не только для работы в трехфазной или однофазной системе, но также для защитного зануления.

Схема состоит из переменного источника напряжения 220 В, его датчика напряжения, нагрузки, сопротивления, которое в нормальном состоянии отключено. Но когда возникает пробой изоляции при выполнении неправильного монтажа, на корпусе появляется напряжение. Измерим напряжение на нагрузке относительно земли. Рассмотрим схему на базе однофазного источника напряжения.

Мы заземляем нулевую точку. Делаем имитацию пробоя изоляции на корпус. На корпусе установилось напряжение, которое будет равно напряжению источника. При таком состоянии если прикоснуться к корпусу, то человека ударит током. Как избежать этой ситуации? Все очень просто. Используют схему защитного зануления, а именно, корпус соединяют с глухозаземленной нейтралью трансформатора. Напряжение на корпусе становится равным нулю.

Почему опасно защитное зануление в квартире

Его используют для защиты людей и животных от поражения электрическим током, а также для срабатывания защитной аппаратуры в случае возникновения утечки тока на землю. Возникает вопрос: если мы используем глухозаземленную нейтраль, то можно соединить точку защитного заземления с нейтралью?

Этого делать нельзя. По правилам это запрещено. Если при выполнении монтажных работ будут перепутаны местами фаза и ноль, а мы поставим перемычку для соединения заземления с нейтралью, получим следующую неприятную ситуацию. При подключении устройства к сети, корпус оказывается под напряжением относительно земли. Как гласит ПУЭ использование нулевого рабочего проводника в качестве защитного зануления категорически запрещено.

Для защитного зануления отводится специальная шина, которая будет соединена с заземляющим устройством или с глухозаземленной нейтралью. Все заземляющие провода подключаются к этой шине параллельно. Поэтому, не нужно ставить перемычки. А перед тем, как реализовывать защитное заземление или зануление нужно ознакомиться с правилами.

Некоторые специалисты делают заземление приборов перемычкой клеммы ноля в розетке на контакт защиты.

Такой способ запрещен .

На входе в квартиру устанавливают аппарат, служащий для подключения питания сети. Это может быть пакетный выключатель или автомат. Опасность самодельного заземления с помощью перемычки в том, что корпус устройства, подключенного к этой розетке, в случае повреждения изоляции нуля станет доступным напряжению фазы. А если оборвется провод нуля, то работа прибора прекратится. Возникнет ложная видимость провода, как обесточенного. Это опасно для жизни .

Такая розетка сделает много неприятностей, если в нее запитать стиральную машину. Если отгорит ноль, то стиральная машина может убить человека в случае прикосновения к ней.

Если человек принимает душ из электрического водонагревателя, а в это время нулевой провод в розетке отсоединится, то человека ударит током. Такое зануление очень опасно выполнять в квартире.

Применение зануления

Применяется в электроустановках до 1 кВ в:

• Сетях постоянного тока со средней точкой заземления.
• 1-фазных сетях с заземленным выводом.
• 3-фазных сетях с заземленным нулем.

Защитное зануление служит для защиты от удара током. Если внутри электроприбора повредилась изоляция и корпус прибора оказался под током, то отреагирует защита и отключит сеть питания.

Образование тока КЗ возникает, если произошло замыкание нулевого и фазного провода на зануленный корпус. Для скорейшего отключения устройства применяют автоматы, предохранители, магнитные пускатели с защитой от перегрева, контакторы с реле.

Особенности организации защитного зануления

Открытие электрического тока ознаменовало новую эру в развитие человечества. В настоящее время невозможно представить комфортное существование человека без этого энергоносителя. Без электричества невозможно представить работу промышленных предприятий, строительных организаций, транспорта и так далее. Да и просто жизнь людей скатилась бы без него к средневековому уровню. Но этот вид энергии является надежным слугой человечества, только в том случае, если она будет находиться под неусыпным контролем. Но если этот контроль ослабить, то электричество станет неуправляемой стихией и может нанести огромный вред как человеку, так и материальным ценностям.

Движение электронов в электрической сети идет по пути минимального сопротивления и если не предпринимать защитных мер, то электрический ток может нанести человеку серьезное поражение, вплоть до летального исхода. К тому же, в критических ситуациях электрическая энергия способна воспламенить горючие вещества, что неминуемо приведет к возникновению пожара. Чтобы избежать этих негативных последствий предпринимаются различные меры обеспечения безопасности: автоматические системы обесточивания сети, защитное зануление и заземление. В этой статье мы расскажем, что называется занулением и как такая защита функционирует.

Зануление и его особенности

Ответить на вопрос, что такое защитное зануление, довольно просто, но необходимо знать чем оно отличается от заземления электрооборудования. Точное понимание этих различий позволит избежать многих ошибок при монтаже бытовой техники, различных приборов, станков и другого оборудования, работающего на электрической энергии. Защитное зануление — это подключение металлических корпусов и других деталей промышленного оборудования и различной бытовой техники, которые в рабочем состоянии не должны находиться под сетевым напряжением, к нейтральному (нулевому) проводу системы подачи электроэнергии. Этот провод в какой-то точке должен быть наглухо заземлен.

Важно! Не путайте нейтральный (нулевой) защитный провод с нулевым проводом питающей сети. Это совершенно разные проводники. Для сетей с трехфазной подачей электроэнергии — это нейтральный провод, идущий от силового трансформаторной подстанции или устройства, генерирующего электрическую энергию, для однофазных сетей — это наглухо заземленный провод.

Для чего необходимо занулять некоторые типы бытового и промышленного оборудования? Все очень просто! Главной целью зануления является обеспечение защиты человека от поражения электрическим током в случае КЗ (короткого замыкания) фазы сети на корпус и другие токопроводящие части электрооборудования.

Принцип действия зануления

Принцип действия зануления заключается в следующем процессе. Допустим, фаза питающей сети попала на корпус электрооборудования, что часто происходит в результате пробоя изоляции или других форс-мажорных обстоятельствах. В этом случае, если токопроводящие части устройства имеют защитное зануление, возникает короткое замыкание, при этом величина электрического тока мгновенно достигает максимальных значений и срабатывает автоматическая защита или выгорает предохранитель. Бытовая техника или другое оборудование обесточивается, что защищает человека от поражения электричеством и препятствует возникновению других негативных последствий.

Для того чтобы зануление сработало, нейтральный проводник должен иметь очень низкое значение сопротивления электрическому току. Только в этом случае ток КЗ будет максимальным, что обеспечит срабатывание защитных систем сети. Благодаря тому, что нейтраль имеет полное заземление на генераторе или трансформаторе, защитное зануление обеспечивает очень низкое напряжение на корпусе электрооборудования при прикосновении к нему. По большому счету, защитное зануление — это одна из разновидностей заземления, выполненная с соблюдением определенных правил и норм.

Внимание! Простое заземление электрооборудования не всегда способно обеспечить срабатывание защитных систем сети, так как величины тока КЗ может не хватить для этого. Это значение должно быть максимальным!

Системы и схемы зануления

Существует несколько вариантов выполнения защиты электрооборудования путем зануления металлического корпуса устройства. В этой статье мы рассмотрим два следующих основных способа зануления любой техники, подключенных к трехфазной и однофазной сети подачи электроэнергии.

1. Трехфазная сеть. Для такого подключения схема довольно проста и выполнить ее не составит труда любому человеку знакомому с основами электротехники. В этом варианте нулевой провод N и защитная линия PE объединены в одну общую шину под названием PEN. Такой метод зануления получил наименование системы TN-C. Для его реализации необходимо строго соблюдать повышенные требования к уравниванию электрических потенциалов, а также к площади сечения объединенного проводника PEN. Для сетей с подачей электроэнергии по однофазной схеме использование системы TN-C категорически запрещено правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
2. Однофазная сеть. Для реализации защитного зануления в однофазных сетях существует способ по системе TN-C-S. При этом методе проводник N объединяется с линией PE только на ограниченном участке сети подачи электроэнергии, начинающимся рядом с основным источником питания. Система TN-C-S хороша для однофазных сетей, но ее ни в коем случае нельзя применять при занулении электрооборудования, работающего в трехфазных сетях электрификации.

Любая система защитного зануления может быть использована только в сетях как однофазных, так и трехфазных, с переменным напряжением не более 1 кВ, к тому же сеть в обязательном порядке должна иметь наглухо заземленную нейтраль. После выполнения работ по защите электрооборудования необходимо выполнить проверку и расчет системы зануления, который следует доверить только специалисту, так как эта процедура предполагает использование специальных приборов. В результате произведенных замеров определяется сопротивление петли нейтраль-фаза, которое должно иметь минимальное значение.

После этого, согласно закону Ома, по которому I=U/R, вычисляется ток КЗ (короткого замыкания) при попадании фазы сети на металлический корпус прибора. Значение этого параметра должно быть на некоторую величину больше, чем порог срабатывания автоматических систем обесточивания электроразводки. В противном случае их нужно менять на устройства с меньшим значением порога срабатывания или выполнять мероприятия по снижению величины сопротивления петли нейтраль-фаза. При расчете тока КЗ следует применять увеличивающий коэффициент надежности Кн, который всегда больше единицы.

Особенности зануления в квартире

У потребителя часто возникает вопрос: что необходимо занулять в квартире, а чего делать не следует? Коротко ответим на этот вопрос. Сначала расскажем чего делать не следует. Зануление в квартире не рекомендуется использовать для изделий, которые заземлены через трубы. К ним относятся металлические ванны, умывальники, смесители и другие предметы, связанные с землей через стальные трубы. В случае зануления этих изделий можно получить поражение электрическим током при включении бытовой техники. Выравнивать потенциалы металлических предметов на кухне, в ванной и туалете следует используя заземление.

Все бытовые приборы в квартире необходимо занулять. В новых домах эта проблема, как правило, решена, так как нейтраль уже подведена к розеткам, а все современные бытовые приборы имеют вилку с заземляющим контактом. В старых домах электропроводка выполнена по двухпроводной схеме. В этом случае для зануления бытовой техники необходимо завести отдельный провод от квартирного электрического щитка, что позволит занулить оборудование через розетки.

Важно! Зануление бытовой техники в квартире необходимо выполнять с соблюдением правил электробезопасности. Работы следует проводить на полностью обесточенном оборудовании!

Когда следует использовать зануление, а когда заземление

В этой части статьи мы ответим на вопрос в чем разница между заземлением и занулением и в каком случае использовать тот или иной метод защиты человека от поражения электрическим током. Принцип действия защитного зануления похож на функциональные возможности заземления, но между ними есть существенная разница!

Обе системы предназначены для защиты человека от поражения электричеством. Разница между ними в том, что зануление мгновенно обесточивает оборудование, а заземление отводит опасный электрический ток в землю. Вот в этом и заключается вся разница! На ниже приведенной схеме наглядно показаны различия между этими двумя способами.

Какой же метод лучше использовать в каждом конкретном случае? Однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Например, в многоэтажных домах создание заземляющего контура — это трудное и затратное мероприятие. Поэтому в большинстве квартир используется защитное зануление, подключаемое к бытовой технике через электрические розетки. В частном доме монтаж заземляющего контура не вызовет затруднений. Каждая из систем защиты следующие преимущества и недостатки.

1. Заземление в частном доме можно сделать собственными руками, а для зануления необходимы познания в электротехнике, с проведением расчетов и выбора оптимального варианта подключения к нейтральному проводу системы электроснабжения. К тому же зануление перестает работать при обрыве нулевого провода.
2. В многоэтажных домах устройство контура заземления является сложной задачей, так как необходимо будет выполнить комплекс монтажных работ высокой стоимости. Для квартир в основном используется принцип зануления бытовых приборов, хотя этому способу защиты человека от поражения электрическим током присущи определенные недостатки.

Исходя из всего вышесказанного следует сделать вывод, что для частного дома лучше выбирать заземление, а для квартиры зануление. Правда, в том случае если объект запитывается от однофазной двухпроводной линии, что характерно для дачных поселков, без контура заземления не обойтись!

Важно! Часто в специальной литературе можно встретить такой термин, как защитное заземление по системе TN-C-S и TN-C. Следует сказать, что это не прямое заземление через специально смонтированный контур, а все то же защитное зануление!

Заключение

Надеемся, что статья помогла вам понять, что такое зануление и заземление, как эти две системы защиты человека от поражения электрическим током работают и какую из них лучше использовать в частном доме, квартире или на даче!

Видео по теме

Зануление

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.

Содержание

Принцип действия

Принцип работы зануления: если напряжение (фаза) попадает на соединённый с нулем металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.

Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля.

Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, в свою очередь, накладывает на все соединения и монтаж сети жесткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным.

Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, благодаря тому, что нейтраль заземлена, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

Различают зануление систем TN-C, TN-C-S и TN-S.

Система зануления TN-C

Простая система зануления, в которой нулевой проводник N и нулевой защитный PE совмещены на всей своей длине. Совместный проводник обозначается аббревиатурой PEN. Имеет существенные недостатки, главный из которых — высокие требования к системам уравнивания потенциалов и сечению PEN-проводника. Применяется для электроснабжения трехфазных нагрузок, например асинхронных двигателей. Применение данной системы в однофазных групповых и распределительных сетях запрещено:

Система зануления TN-C-S

Усовершенствованная система зануления, предназначенная для обеспечения электробезопасности однофазных сетей электроустановок. Она состоит из совмещённого PEN-проводника, который соединён с глухозаземленной нейтралью питающего электроустановку трансформатора. В точке, где трёхфазная линия разветвляется на однофазные потребители (например в этажном щите многоквартирного дома или в подвале такого дома) PEN-проводник разделяется на PE- и N-проводники, непосредственно подходящие к однофазным потребителям.

Система зануления TN-S

Наиболее совершенная, дорогая и безопасная система зануления, получившая распространение, в частности, в Великобритании [2] . В этой системе нулевой защитный и нулевой проводники разделены на всей своей длине, что исключает вероятность ее выхода из строя при аварии на линии или ошибке в монтаже электропроводки.

Ошибки в реализации зануления

Иногда ошибочно [источник не указан 1309 дней] считают, что заземление на отдельный контур, не связанный с нулевым проводом сети, лучше, потому что при этом нет сопротивления длинного PEN-проводника от электроустановки потребителя до заземлителя КТП (комплектной трансформаторной подстанции). Такое мнение ошибочно, потому что сопротивление заземления, особенно кустарного, гораздо больше сопротивления даже длинного провода. И при замыкании фазы на заземлённый таким образом корпус электроприбора ток замыкания из-за большого сопротивления местного заземления может оказаться недостаточным для срабатывания АВ (автоматического выключателя) или предохранителя, защищающего эту линию. В таком случае корпус прибора будет находиться под опасным потенциалом. Кроме того, даже если применить АВ небольшого номинала, срабатывающий от тока замыкания на землю, все равно обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии практически невозможно.

Поэтому раньше, до начала массового применения УЗО, заземление корпусов электроприемников без их зануления (то есть заземление по системе ТТ) вообще не допускалось. Пункт 1.7.39 ПУЭ -6:

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью или глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземлённой средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземлённой нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие: Ra * Iа ≤ 50 В, где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удалённого электроприемника.

См. также

Примечания

1. ↑Правила устройства электроустановок. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.Проверено 19 сентября 2010.
2. ↑Earthing

Литература

Вайнштейн Л. И. Меры безопасности при эксплуатации электроустанок потребителей. — М .: Энергия, 1977. — 176 с.

Защитное зануление электроустановок, назначение, принцип действия, схема заземления

Назначение защитного зануления

Зануление – это специально предусмотренное электрическое подключение открытых токопроводящих частей потребителей электроэнергии:

• к нейтральной точке генератора (трансформатора) в сетях трехфазного тока,
• к глухозаземленныму выводу сети однофазного напряжения,
• к заземленной точке источника постоянного тока.

Такое подключение выполняется в целях обеспечения электробезопасности человека.

Для обеспечения подключения незащищенных от прикосновения токопроводящих частей электропотребителей к нейтральной точке источника электроэнергии предусмотрено применение нулевого защитного проводника.

Нулевой защитный проводник (обозначается PE – проводник для системы TN – S) – токопроводящая цепь, соединяющая открытые токопроводящие поверхности и глухозаземленную нейтральную точку на источнике питания в трехфазных сетях или заземленный вывод однофазной сети, или заземленную среднюю точку источника постоянного тока.

Следует различать понятия нулевого защитного проводника и нулевого рабочего или PEN – проводника. Рабочий нулевой проводник (обозначается, как N – проводник для системы TN – S) – это провод в электропотребителях напряжением до 1 кВ, применяемый для обеспечения электропитания, который соединен с глухозаземленным нейтральным выводом на генераторе или трансформаторе в сетях трехфазного тока, либо с глухозаземленной точкой на источнике однофазного тока, либо с глухозаземленным выводом на источнике в сети постоянного тока.

На практике допускается применение совмещенного (обозначается, как PEN – проводник для системы TN– C) нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Его роль выполняет цепь в электропотребителях напряжением до 1 кВ, совмещающая нулевой защитный и нулевой рабочий проводник. Использование зануления требуется для осуществления защиты человека от воздействия электрического тока при его прикосновении к токоведущим поверхностям за счет быстрого снижения напряжения на корпусе электропотребителя относительно земли, сопровождаемого быстрым отключением электроустановки от питающей сети

Зануление электроустановок

Обязательное защитное зануление необходимо выполнять на:

• электроустановках напряжением питания до 1 кВ (трехфазные сети переменного тока, имеющие заземленную нейтраль). Чаще всего это сети переменного тока напряжением 380/220, реже – 660/380 В;
• электроустановках напряжением питания до 1 кВ (однофазные сети переменного тока, имеющие заземленный вывод). Напряжение, как правило – 220 вольт;
• электроустановках постоянного тока с напряжением до 1 кВ в сетях, имеющих заземленную среднюю точку источника.

Физически зануление осуществляется специальным проводом, имеющим надежный электрический контакт с открытыми токоведущими поверхностями электропотребителей.

Принцип действия защитного зануления

В случае замыкания фазного провода на корпус электропотребителя, имеющий зануление, возникает электрическая цепь тока с коротким замыканием (происходит замыкание фазного и нулевого защитного проводников). Появление тока короткого замыкания приводит к срабатыванию токовой защиты. Как следствие, происходит отключение такой электроустановки от электропитающей сети. Попутно, до наступления срабатывания автоматической токовой защиты обеспечивается снижение напряжения на поврежденном корпусе относительно земли. Это связано с наличием защитного действия повторного заземления на нулевом защитном проводнике и перераспределения напряжений в сети вследствие протекания тока в короткозамкнутой цепи.

Принципиальная схема зануления

Рассмотрим схему заземления:

Мы искренне надеемся, что наша статья помогла вам понять определение заземления, его назначение и принцип действия.

Зануление и заземление. В чем разница между ними?

Рабочее и защитное заземление

Зануление и заземление

Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику

2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.

Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.

Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.

Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.

Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.

Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.

Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала по системе TN-C. Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.

Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.

Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:

Принцип работы зануления

У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом ток КЗ, когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.

Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.

Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.

В то же время сопротивление человеческого тела не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.

Принцип работы заземления

Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой «Устройств защитного отключения» (УЗО) или дифференциальных автоматических выключателей. Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.

При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.

Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.

Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.

Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.

Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.

В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.

По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.

Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях

Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.

В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.

Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.

При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.

Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.

Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.

Различия между заземлением и занулением, схемы и расчеты

Чем отличается заземление от зануления? Специалисты разобрались с этим вопросом. Все это — защитные меры от пиковых токов. Предусматривают работу по недопущению поражения электричеством человека и бытовых приборов. Названия разные, но все это — системы защиты.

Чтобы понять, в чем разница между заземлением и занулением, нужно знать назначение и принцип работы электрических устройств.

Принцип действия

Заземляющий контур электрической цепи – система проводов, соединяющая каждого потребителя, в обслуживаемой цепи, со специальным заземляющим контуром здания. При пробое на корпус прибора или утечке тока с поврежденной проводки, ток проходит по проводам к заземлителю.

Сопротивление заземления, как правило, выполняется меньше, чем сопротивление всей цепи. Поэтому ток течет по «легкому» пути и отводится с корпусов оборудования.

Занулением называется выполнение электрического соединения токопроводящих корпусов приборов с глухозаземленной нейтралью. При возникновении пиковых значений тока, его потенциал отводится, с помощью шины зануления, в специальную щитовую или на трансформаторную будку.

Главное его назначение – в случаях пробоев и утечек напряжения на корпус оборудования, вызывается короткое замыкание, сгорают предохранители или срабатывают автоматические размыкатели цепи.

Это и есть главное отличие заземления от зануления. Заземляющий контур принимает на себя токи КЗ, зануление вызывает срабатывание предохранительных устройств.

Разберем подробнее работу систем защиты от воздействия электрического тока.

Особенности заземляющего устройства

Основной целью заземляющего контура является понижение потенциала при пробое на корпус и коротком замыкании, до безопасного значения.

При этом, на корпусе оборудования понижается напряжение и сила тока, до безопасного уровня. На производстве заземляют корпуса электрооборудования, зданий и помещений от воздействия атмосферных токов.

При монтаже контура, в сети трехфазного тока не более 1000 В, применяют изолированную нейтраль. При больших уровнях напряжения сети, монтируется система с разными режимами нейтрали.

Контур заземления – это целая система, включающая в себя:

• заземлитель;
• заземляющие горизонтальные проводники;
• подводящие провода.

Заземлитель подразделяют на искусственный и естественный.

При возможности следует использовать естественный заземлитель:

• подземные трубопроводы водоснабжения. Но в этом случае, необходимо оборудовать трубопровод защитой от блуждающих токов;
• подключаются на металлоконструкции цехов и помещений;
• стальная или медная оплетка кабеля;
• трубопроводы в скважине.

По нормам ПУЭ запрещено подключать заземляющий контур на трубы отопления и с пожароопасными материалами.

При искусственном оснащении, заземляемое оборудование предохраняется путем изготовления контура в виде равностороннего треугольника из металлических штырей или уголков.

Для щелочной и кислой почвы, рекомендуется использовать медный, оцинкованный заземлитель. Для изготовления контура в виде треугольника, необходимо углубиться в землю на 70 см.

Нельзя устанавливать групповые заземлители в пробуренные отверстия. Их необходимо забить в месте разметки, на глубину, не менее 2-х метров. Затем, соединяют заземлители в единую конструкцию с помощью отрезков стальной полосы.

Корпуса каждого прибора должны обязательно подключаться к системе защиты. При этом, нельзя подключать несколько потребителей последовательно, каждое устройство обязано обустраиваться линией подключения.

Теперь о главном – значение уровня сопротивления контура. В него суммируется сопротивления каждого прибора цепи и его проводов.

При расчете сопротивления контура, следует учитывать уровень значения грунта, размеры и глубину забивания заземлителей. Необходимо учитывать температурные особенности региона обустройства контура.

Помните – при жаркой погоде, место установки следует заливать водой, почва при высыхании меняет уровень сопротивления.

При обслуживании сетей до 1000. В и мощности оборудования свыше 100 кВА – сопротивление контура не более 10 Ом. В бытовых сетях оптимальным значением будет 4 Ома. Напряжение при прикосновении должно быть меньше 40 В. Сети свыше 1000 В защищаются устройством с сопротивлением не более 1 Ома.

Это некоторые особенности и принцип действия заземления. Более подробно, вы можете ознакомиться в статьях по этой теме на сайте.

Особенности и принцип действия зануления

Назначение зануления — метод защитного устройства позволяет провести подключение корпусов оборудования и других деталей из металлов с нейтралью (нулевой защитный проводник). В условиях с заземленным защитным проводником и напряжением в сети не более 1000 В, используется схема зануления.

При пробое фазного тока на корпусе электроприборов и оборудовании происходит КЗ фазы. При этом, срабатывают автоматы защитного отключения тока и цепь размыкается. Этим и отличаются две защитные системы.

К приборам зануления относят:

• плавкий предохранитель;
• автомат отключения тока;
• встроенные в пускатели, тепловые реле;
• контактор с тепловой защитой.

Возникла ситуация пробоя фазного напряжения. При этом от корпуса электроустановки ток проходит по нейтрали на обмотку трансформатора. Затем, от него по фазе — на предохранитель. Плавкие предохранители сгорают от пиковых значений тока, в электрическую цепь прекращается подача напряжения.

При этом, ноль беспрепятственно проводит ток, позволяя сработать защите. Его прокладывают в безопасном месте, запрещается оснащать его дополнительными выключателями и другими устройствами.

Значение уровня проводимости провода фазы должно быть наполовину больше нулевого проводника. Как правило, в этом случае используют стальные пластины, оболочки кабеля и другие материалы.

Зануляющие проводники проверяют на исправность при сдаче работ по подключению и проводке электроэнергии в здании, а также, через определенное количество времени, при пользовании электрической схемой.

Не менее одного раза в период 5 — летнего срока, производятся замеры значений сопротивления всей цепи фазного и нулевого проводника на корпусах самого дальнего оборудования от щита электропроводки, а также самого мощного оборудования в помещении.

Защитное зануление, в некоторых случаях, может выполнять работу защитного отключения. При этом, отличаются эти 2-е защитных системы тем, что в случае защитного отключения цепи, его можно использовать в любых условиях, при различных режимах заземляющего проводника, показателей напряжения цепи. В таких сетях можно обойтись и без провода нулевого подключения.

Расчет зануления необходимо производить с учетом всех условий работы и принципа его действия.

Защитное отключение выполняют с использованием защитной системы, которая отключает электрооборудование автоматически. При возникновении аварийных ситуаций и угроз поражения и нанесения электротравм человеку, к таким ситуациям можно отнести:

• короткое замыкание фазного провода на корпус;
• повреждение изоляции электрической проводки;
• неисправности на заземляющем контуре;
• нарушения целостности зануляющих проводников.

Эта защитная система нередко используется при невозможности провести защитные системы заземления и зануления. Но на ответственных участках, возможна установка защитного отключения и как дополнительный контур защиты человека и оборудования от поражения токами утечки и короткого замыкания.

При этом, их подразделяют, в зависимости от величины тока на входе и изменений реакции защитных устройств, на несколько схем:

• наличия напряжения на корпусе оборудования;
• силу тока при замыкании на провод земли;
• напряжения или силу тока в нулевом проводнике;
• уровня напряжения на фазе относительно значения на проводе земли;
• устройства для постоянного или переменного тока;
• устройства комбинированные.

Все системы защиты и отключения подачи тока в сеть оснащаются автоматическими выключателями. В их конструкции предусмотрена установка специального оборудования защитного отключения. При этом, период времени для отключения сети не должен превышать 2-е десятые секунды.

В заключение разберем вопрос, который может задать начинающий электрик.

Взаимозаменяемость защитных систем

Можно ли установить зануление вместо заземления? На этот вопрос любой специалист ответит «да», но только в промышленном здании.

В жилом помещении применять такую схему защиты следует в очень редких случаях, и только в нежилых помещениях. Это обусловлено, в первую очередь, с неравномерной нагрузкой на провод фазы и нейтрали.

При работе, на провода каждой фазы поступает одинаковая нагрузка, но по нейтрали общей цепи проходит достаточно малый ток. Каждому известно, что нельзя касаться фазы, но можно выполнять работу с нолем под нагрузкой.

При этом, сечение нулевого провода меньше провода фазы. При долгом использовании он окисляется на скрутках, нарушается слой изоляции при нагреве, в худшем случае он просто отгорит. При этом, напряжение фазы подходит к щитовой, затем, через провод ноля идет к потребителю. Корпуса приборов находятся под напряжением, повышается возможность поражения человека током.

Как советуют некоторые умельцы в Интернете, можно подвести к каждому бытовому прибору провода системы зануления, но это повлечет за собой значительные траты на проводку и последующий ремонт. Поэтому занулять источники в жилых помещениях нельзя.

Лучше в электрощите установить устройство защитного отключения и спокойно пользоваться бытовыми приборами. Каждое защитное устройство выполняет свое предназначение, при правильном расчете, монтаже и его использовании.

Отличия зануления от заземления: инструкция + фото

В этой статье вы найдете отличия зануления от заземления. Наверное, каждый человек слышал о таком способе защиты, как заземление электроприборов. При строительстве современного дома монтаж трехпроводной сети считается обязательным. Многие могут подумать, что делать, если в квартире установлена старая проводка.

В этом случае вам потребуется выполнить зануление электропроводки. В этой статье вы узнаете, в чем разница зануления и заземления.

Отличия зануления от заземления

Обе системы предназначаются для выполнения одинаковых функций. Они защищают человека от поражения электрическим током. Разница заключается в том, что зануление провоцирует моментальное отключение электроэнергии при опасном контакте человека с проводом. Заземление будет мгновенно отводить электрический ток в землю. Для системы заземления TN-C-S вам потребуется заземление. Это и есть отличия зануления от заземления.

Если более подробно рассмотреть этот вопрос, тогда необходимо изучить какой принцип действия у каждого варианта защиты. На основании этого вы легко можете выделить разницу альтернативных вариантов. Заземление работает следующим образом: к корпусу электроприборов подключают специальный провод, который ведет на соответствующую шину. Оттуда заземляющий провод должен выходить к главному заземляющему контуру, который находится рядом с домом. Увидеть контур заземления можно на фото ниже. Если в доме произойдет сбой электроприбора, тогда опасность сможет миновать человека.

Система зануления представляет собой соединение корпуса электроприбора с нейтральным проводом сети. В результате этого образуется замкнутый контур, как показано на схеме ниже. Система TN-S может иметь подобный контур заземления. При возникновении опасной ситуации произойдет короткое замыкание, и автоматические выключатели на вводном щитке смогут отключить электроэнергию.

Наглядно увидеть разницу между занулением и заземлением вы сможете на схеме ниже:

Надеемся, что вы теперь поняли основные отличия зануления от заземления. Посмотреть их разницу наглядно можно на видео:

Какая система лучше?

Для того чтобы вы лучше могли понять все основные отличия мы предоставили вашему вниманию отличия в использовании каждой системы. На основании этого материала вы самостоятельно сможете сделать вывод.

• Заземления дома можно сделать своими руками. Для этого вам потребуется только сварочный аппарат. Для того чтобы создать зануление могут потребоваться определенные знания, которые связаны с выбором оптимальной точки для подключения провода к нейтрали.
• Если произойдет обрыв провода в распределительном щитке, тогда система зануления не будет работать. В результате этого вы сможете стать жертвой поражения электрическим током. С системой защитного заземления этого не случиться. Если вы будете выполнять плановый осмотр всех проводов и соединений, тогда подобная ситуация не возникнет.

Как видите, сделать правильное заземление в частном доме достаточно просто. Эта система будет не только долговечной, но и безопасной. Для создания зануления вам потребуется вызов мастера, который самостоятельно выполнить установку. Также вам потребуется проводить регулярный осмотр своей системы. Использовать зануление необходимо только в том случае если вы проживаете в «хрущевке». Надеемся, что теперь вы поняли, в чем разница зануления и заземления. Теперь вы сможете увидеть отличия зануления от заземления на видео.

Читайте также: что такое защита IP.

LearnEMC — Заземление

Правильное заземление — важный аспект проектирования электронной системы как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Земля играет решающую роль в определении того, что происходит в случае непреднамеренных неисправностей, электрических переходных процессов или электромагнитных помех. Правильные стратегии заземления также позволяют инженерам более эффективно контролировать нежелательные излучаемые излучения.

С другой стороны, неправильное заземление может подорвать безопасность и электромагнитную совместимость продукта или системы.В последние несколько десятилетий плохое заземление стало основной причиной сбоев системы, связанных с электромагнитной совместимостью.

Разработка хорошей стратегии заземления — довольно простой процесс. Итак, можно задаться вопросом, почему так много систем неправильно заземлены. Ответ прост: инженеры часто путают понятие заземления с другим важным понятием — текущей отдачей. Тот факт, что возвратные токопроводы в цифровой электронике часто обозначаются заземлением или GND, может сбивать с толку. Когда токопроводящие обратные токопроводы рассматриваются как заземляющие (или когда заземляющие проводники используются для обратных токов), результатом часто становится конструкция со значительными проблемами ЭМС.

Определение земли

Хорошая стратегия заземления начинается с четкого понимания цели заземления. Прежде всего, заземление служит опорным нулевым напряжением цепи или системы. Это хорошо понимали несколько десятилетий назад. В 1992 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил такое заземление [1],

4.152 — заземление. (1) Прикрепление корпуса оборудования, рамы или шасси к объекту или конструкции транспортного средства для обеспечения общего потенциала.(2) Подключение электрической цепи или оборудования к земле или к некоторому проводящему телу относительно большой протяженности, который служит вместо земли.

Было хорошо известно, что заземление является опорным потенциалом, а заземляющие проводники обычно не токоведущие.

Рисунок 1: Розетка на 110 В в США

В США розетки с заземлением на 110 В имеют три клеммы, как показано на рисунке 1. Горячий вывод имеет номинальный потенциал 110 В среднеквадратического значения и обеспечивает ток питания.Клемма нейтрали имеет номинальный потенциал 0 В среднеквадратического значения и действует как возврат силового тока. Клемма заземления также имеет номинальный потенциал 0 Vrms, но не пропускает ток при нормальных условиях. Клеммы нейтрали и заземления подключены к проводам, идущим обратно к одной и той же точке в электрической сервисной коробке (точке, которая электрически соединена с землей вне здания).

Поскольку нейтральный и заземляющий провода идут в одно и то же место, они электрически взаимозаменяемы.Фактически, если бы они были электрически закорочены в розетке с однопроводным подключением обратно к сервисной коробке, было бы трудно обнаружить какую-либо разницу. Так зачем же прокладывать два провода вместо одного? Простой ответ заключается в том, что заземление и возврат тока — это две отдельные функции, которые обычно несовместимы. Значительные токи, протекающие в проводнике, могут помешать тому, чтобы он был надежным опорным потенциалом.

Возможно, наиболее важным моментом, который следует учитывать при заземлении для обеспечения безопасности и ЭМС, является то, что заземление не является током возврата.Земля и ток — это очень важные концепции, но это не одно и то же. Земля НЕ ЯВЛЯЕТСЯ путем для возврата токов к их источнику. Земля — ​​это, по сути, эталон нулевого напряжения для цепей и систем продукта. Концепция заземления играет решающую роль при проектировании с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости.

Важность заземления для безопасности

Важной частью разработки безопасных электрических продуктов и систем является знание того, где и когда небезопасные напряжения могут появляться на различных проводящих поверхностях.С точки зрения безопасности, заземление является опорным нулевым напряжением, а напряжение на каждом другом проводе — это разница между его напряжением и землей. Для зданий ориентиром на землю обычно является земля под зданием (или буквально «земля» под зданием). Это удобно, потому что земля относительно велика, и все большие металлические конструкции (например, водопровод и кабели, проходящие через границу здания) легко соединяются или привязаны к заземлению.

Строительная площадка — это обычно металлические прутья, вбитые в землю возле входа в электроснабжение.Эти стержни подключены к коробке выключателя, от которой заземление распределяется на все электрические розетки через нетоковедущие провода. Они также соединяются с любым металлом, который распространяется по всему зданию, например с водопроводными трубами или строительной сталью.

Приборы или электрические изделия со значительной открытой металлической поверхностью обычно требуются для заземления металла на провод заземления, чтобы гарантировать, что он не может достичь опасного потенциала по сравнению с любым другим заземленным металлом в здании.Если происходит неисправность, которая вызывает короткое замыкание между проводом питания и оголенным металлом, заземление коробки выключателя обеспечивает протекание большого количества тока. Это заставляет выключатель размыкаться и обесточивает прибор.

Рисунок 2. Схема, иллюстрирующая базовую работу GFCI.

Важно отметить, что этот метод обеспечения безопасности продуктов основан на хорошем соединении заземления розетки с блоком выключателя.В старых розетках может отсутствовать клемма заземления, и даже в новых розетках с неправильным подключением может отсутствовать заземление. По этой причине во многих продуктах используются конструкции, в которых для безопасной работы не требуется заземление. Изделия с двойной изоляцией спроектированы таким образом, чтобы исключить возможность короткого замыкания силового соединения на оголенный металл, за счет исключения оголенного металла и / или обеспечения срабатывания автоматического выключателя в случае короткого замыкания.

Также растет количество электротехнической продукции со встроенными устройствами прерывания цепи замыкания на землю (GFCI).GFCI работают, определяя дисбаланс тока между проводами подачи и возврата питания. При первом признаке того, что дисбаланс тока превышает безопасный порог, GFCI отключает питание.

Заземление безопасности может совпадать с заземлением ЭМС, а может и не совпадать, но заземление для обеспечения безопасности может быть важным фактором, который следует учитывать при проектировании с учетом ЭМС. Например, в медицинских изделиях и промышленных средствах управления заземление цепей часто требуется изолировать от заземления шасси по соображениям безопасности.Это представляет собой уникальную конструктивную проблему для инженеров EMC, которые обычно хотят видеть все большие металлические объекты, хорошо соединенные на высоких частотах.

Важность заземления для электромагнитной совместимости

Проблемы ЭМС часто возникают из-за того, что два больших металлических объекта находятся под разным потенциалом. Потенциальная разница всего в несколько сотен микровольт между любыми двумя резонансными проводниками может привести к превышению допустимого уровня излучаемого излучения. Точно так же напряжения, индуцированные между двумя плохо соединенными проводниками, могут привести к проблемам с помехоустойчивостью.

Заземления в основном искусство, определяющие нулевой опорные напряжения и склеивание металлических предметов или схемы с этой ссылкой через низкий импеданс, не токопроводящую соединение. Правильная стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не могут двигаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным излучениям или проблемам с помехоустойчивостью. Склеивание металлических предметов для поддержания на них одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же нулевому заземлению — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные сооружения

Практически все электронные устройства и системы имеют наземную структуру. В зданиях это заземляющие провода, водопровод и металлоконструкции. В автомобилях и самолетах это металлический каркас или шасси. В большинстве компьютеров это металлическая опорная конструкция и / или корпус.

Структура заземления служит в качестве локальной ссылки нулевой вольт. Нельзя допускать, чтобы что-либо крупное и металлическое приобретало потенциал, значительно отличающийся от потенциала земли.Обычно это достигается путем прикрепления всех крупных металлических объектов к заземляющей конструкции на интересующих частотах. Этого также можно достичь, достаточно изолировав большие металлические объекты и убедившись, что нет возможных источников, которые могут вызвать развитие потенциала между ними.

Рисунок 3. Спутник с двумя солнечными батареями.

Например, рассмотрим спутник, показанный на рисунке 3. Его наземная структура представляет собой металлический корпус, в котором находится большая часть электроники.Чтобы передать значительную электромагнитную мощность на спутник или из него, необходимо установить напряжение между наземной структурой и чем-то еще значительного электрического размера. На частотах ниже нескольких сотен мегагерц единственными проводниками значительного электрического размера (кроме наземной конструкции) являются две группы солнечных панелей и, возможно, любые провода, соединяющие эти массивы с цепями внутри спутника.

Прикрепление массивов солнечных панелей к корпусу в точках, где они находятся в непосредственной близости, гарантирует, что между большими проводниками не возникнет значительного напряжения, которое может служить непреднамеренно передающими или приемными антеннами для шума.Соединительные провода также необходимо прикрепить к заземляющей конструкции. Обычно это достигается с помощью шунтирующих конденсаторов, чтобы установить связь на частотах шума, в то же время позволяя токам мощности и сигнала течь без ослабления.

Стратегия заземления, примененная к спутнику в этом примере, может использоваться практически с любым другим устройством или системой, имеющей наземную структуру. Основная философия заключается в том, что сама наземная конструкция представляет собой половину непреднамеренной антенны.Излучаемая связь может возникать только в том случае, если между конструкцией заземления и другим проводящим объектом значительных электрических размеров возникает напряжение. Прикрепление всех объектов значительного электрического размера к заземляющей конструкции предотвращает их превращение в другую половину непреднамеренной антенны.

Эта стратегия заземления важна не только для удовлетворения требований к излучению и помехоустойчивости, она также играет ключевую роль в соблюдении требований к кондуктивным помехам и помехоустойчивости, когда конструкция заземления является как опорным нулевым напряжением, так и предпочтительным путем для потенциально мешающих шумовых токов.

Три важных момента относительно наземных сооружений:

1. Конструкция заземления должна быть хорошим проводником на интересующих частотах, но не должна быть электрически малогабаритной. Иногда вы можете услышать, как кто-то утверждает, что земли не существует на высоких частотах, потому что земля является эквипотенциальной поверхностью, а потенциал в двух точках на расстоянии четверти длины волны на поверхности неодинаков. Этот аргумент необоснован, потому что наземные конструкции не обязательно являются эквипотенциальными поверхностями в этом смысле.Фактически, вся концепция однозначно определяемой разности потенциалов между двумя удаленными точками разваливается на высоких частотах.

   Земля служит защитным заземлением для большинства систем распределения электроэнергии, даже если земля определенно не является электрически малой при 50 или 60 Гц. Неважно, что потенциал Земли в Лос-Анджелесе не такой, как в Нью-Йорке. Наземные конструкции служат в качестве местных источников нулевого напряжения. Они не должны быть электрически маленькими.

2. Конструкция заземления не должна закрывать электронику.Наземная конструкция не является защитным ограждением. Это просто что-то большое и металлическое, которое служит локальным источником нулевого напряжения для всего остального, большого и металлического.

3. Конструкция заземления не может пропускать преднамеренные токи (по крайней мере, с интересующими амплитудами и частотами). Токи, протекающие по проводнику или внутри него, заставляют магнитный поток наматывать проводник. Магнитный поток, охватывающий проводник, индуцирует на нем напряжение. На высоких частотах это напряжение потенциально может управлять одной частью конструкции заземления относительно другой части.

Наземные конструкции могут проводить токи с частотами и амплитудами, которые не влияют на их эффективность как наземные конструкции. Например, в большинстве автомобилей рама используется в качестве пути обратного тока для огней и некритичных датчиков, работающих на очень низких частотах. Это не ухудшает способность рамы служить заземляющей структурой на более высоких частотах.

Важно отметить, что, хотя конструкция заземления не может пропускать преднамеренные токи, ожидается, что она будет пропускать токи короткого замыкания и токи индуцированного шума.Фактически, правильное использование конструкции заземления зависит от ее способности переносить непреднамеренные токи с достаточно низким импедансом, чтобы контролировать непреднамеренные напряжения.

Заземляющие провода

Заземляющие проводники — это соединения (например, винты, болты, прокладки, провода или металлические ленты), которые прикрепляют большие металлические предметы к заземляющей конструкции. Подобно наземным сооружениям, заземляющие проводники не проводят преднамеренных токов. Их функция — поддерживать напряжение между двумя металлическими конструкциями ниже критического значения.

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. Е. Сопротивление плюс индуктивное реактивное сопротивление), чтобы их полное сопротивление, умноженное на максимальный ток, который они могли бы нести, было ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС. Например, предположим, что экран экранированной витой пары проводов подключен к заземляющей конструкции через 1-сантиметровый контактный разъем, как показано на рисунке 4. Витая пара проводов передает псевдодифференциальный сигнал 100 Мбит / с с синфазным шумом. ток 0.3 мА при 100 МГц. Напряжение, управляющее экраном кабеля относительно платы, приблизительно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет приблизительно 10 нГн (т.е. 1 нГн / мм), напряжение, управляющее экраном кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет приблизительно 2 милливольта. Во многих ситуациях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и потребуется предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

Рисунок 4. Витая пара с экраном, подключенным к заземляющей конструкции.

Гальваническая коррозия

Когда заземляющее соединение выполняется путем скрепления болтами двух плоских металлических поверхностей, сопротивление соединения может быть более важным, чем индуктивность. Это особенно верно, когда поверхность раздела между ними подвергается коррозии.

Потенциал гальванической коррозии — это мера того, насколько быстро разнородные металлы будут корродировать при контакте.Коррозия зависит от наличия электролита, например воды; а скорость коррозии зависит от многих факторов, включая свойства электролита.

Рисунок 5. Анодные индексы для обычных металлов.

На диаграмме на Рисунке 5 указаны анодные индексы нескольких распространенных металлов рядом с их названиями. Этот параметр является мерой электрохимического напряжения, которое возникает между металлом и золотом. Чтобы найти относительное напряжение пары металлов, их анодные индексы вычитаются, как указано в таблице.В зависимости от окружающей среды соединения между материалами с разницей напряжений более 0,95 В обычно требуют покрытия или прокладок для сохранения целостности соединения с течением времени.

Земля против обратного тока

Как указано в начале этой главы, заземление и возврат тока — это две очень разные функции. К сожалению, в реальных изделиях многие токопроводы имеют маркировку «заземление». Это создает большую путаницу, поскольку правила, относящиеся к земле, применяются к текущим доходам и наоборот.

Например, схематическая часть платы на рисунке 6 имеет четыре разных заземления. Один компонент работает с сигналами или мощностью, которые относятся к трем из этих заземлений. Маловероятно, что разработчик этой схемы хотел четыре разных источника нулевого напряжения. Фактически, четыре заземления соединены перемычками, что указывает на то, что разработчик намеревался иметь одну опорную цепь нулевого напряжения.

Рисунок 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

Схема платы, показанная на Рисунке 7, показывает слой с двумя изолированными цепями, помеченными «GND» и «AGND».Изоляция заземления затрудняет поддержание одинакового потенциала всех крупных металлических объектов в системе. Как правило, это следует делать только в случае необходимости из соображений безопасности. Так почему же эти «земли» изолированы?

Рисунок 7. Один слой разводки платы с двумя основаниями.

В двух приведенных выше примерах причина того, что «наземные» сети были изолированы, заключается в том, что они на самом деле не были заземлением. Они были обратными проводниками для силовых или сигнальных токов.Разработчикам не нужны были изолированные источники нулевого напряжения. Они изолируют обратные токопроводы, пытаясь избежать связи по общему сопротивлению.

Около 50 лет назад, когда цифровые схемы только начинали внедряться в такие продукты, как радиоприемники и высококачественное аудиооборудование, разработчики электроники быстро поняли, что цифровой шум может быть связан со звуковыми цепями, если они используют одни и те же возвратные проводники. . Например, рассмотрим простую доску, показанную на рисунке 8a.Он состоит из двух цифровых компонентов: цифро-аналогового (ЦАП) преобразователя и усилителя для усиления аналогового сигнала перед его отправкой с платы через разъем. Несимметричный цифровой сигнал между двумя цифровыми компонентами использует землю в качестве обратного пути. На частотах килогерц и ниже возвратный по плоскости ток распространяется с распределением, примерно представленным зелеными линиями на рисунке 8b. Низкочастотный ток, возвращающийся от усилителя к цифро-аналоговому преобразователю, следует по пути, примерно представленному синими линиями на рисунке 8b.

Рис. 8. Простая плата смешанного сигнала слева (а) и примерное распределение обратного тока на заземляющем слое (b).

В текущем распределении явно много общего. Это приводит к общему сопротивлению, поскольку токи в одной цепи имеют общее сопротивление заземляющей поверхности с токами в другой цепи. Если бы общее сопротивление заземляющей поверхности было порядка 1 мОм, а цифровые токи были порядка 100 мА, то индуцированное напряжение в аналоговых цепях было бы порядка 100 мкВ.

Пятьдесят лет назад инженеры, проектирующие аудиосхемы, заметили, что напряжения, наведенные в аудиосхемах из-за связи общего импеданса с цифровыми схемами, часто были неприемлемыми. В акустическом сигнале люди слышали цифровой шум.

Очевидным решением было изолировать обратные токи цифрового сигнала от обратных токов аналогового сигнала. В то время платы с более чем двумя слоями не были распространены, поэтому популярным подходом было разделение текущей возвратной плоскости.Пример этого показан на рисунке 9.

Рис. 9. Плата смешанного сигнала с зазором в плоскости обратного тока слева (а) и приблизительным распределением обратного тока на плоскости заземления (b).

Поскольку низкочастотные токи не могут проходить через зазор, токи перенаправляются по обе стороны от зазора. Это снижает плотность цифрового обратного тока в области плоскости, используемой в основном для аналоговых токов, и значительно снижает связь по общему импедансу.

На относительно простых двухслойных платах 1960-х и 1970-х годов зазор между аналоговыми и цифровыми схемами часто был эффективным способом устранения недопустимых перекрестных помех из-за связи общего импеданса. К сожалению, это сработало настолько хорошо, что люди в конце концов пришли к мысли, что плоскости заземления всегда должны быть разделены между цифровыми и аналоговыми цепями. Так родилось правило дизайна, и дизайнеры досок любят правила дизайна. Пятьдесят лет спустя многие дизайнеры плат по-прежнему придерживаются этого правила дизайна, хотя оно больше не имеет смысла.Фактически, лучшее правило проектирования современных плат — никогда не допускать зазоров между аналоговыми и цифровыми схемами заземления.

Чтобы проиллюстрировать, почему это так, рассмотрим схему платы на рисунке 10. Она имеет те же компоненты, что и в предыдущем примере, и, как и в предыдущем примере, имеет зазор между аналоговой и цифровой схемами. Однако в этом случае зазор окружает аналоговую схему с трех сторон.

Рис. 10. Ужасно смешанная компоновка сигнальной платы слева (а) и гораздо лучшая альтернативная компоновка справа (b).

График обратных токов, как это было сделано в предыдущем примере, проиллюстрирует отличную развязку между цифровым и аналоговым обратным токами. Но предыдущие графики обратного тока не учитывали все токи в плоскости. Обратите внимание, что есть четыре цифровых дорожки, соединяющих цифро-аналоговый преобразователь с одним из цифровых компонентов. Для этих сигналов также требуются обратные токи. Эти токи должны поступать от контакта заземления ЦАП на контакт заземления цифрового компонента.Раньше этот путь был коротким и несущественным, но теперь зазор заставляет эти токи разделять ту же область плоскости, что и аналоговые токи. Вместо того, чтобы улучшить ситуацию, этот пробел потенциально усугубляет ситуацию.

Правильное определение зазора между аналоговой и цифровой цепями имеет решающее значение. Пятьдесят лет назад часто было трудно определить правильное место для разрыва. В современных платах с высокой плотностью зазоры между плоскостями, как правило, нереально и совершенно ненужно для решения несуществующей проблемы.

Существует по крайней мере три причины, по которым в современных конструкциях плат нет необходимости в зазоре в заземляющем слое:

1. Цифровые и аналоговые сигналы, как правило, работают на гораздо более высоких частотах, чем 50 лет назад. На частотах выше примерно 100 кГц обратные токи на заземляющем слое ограничиваются областями непосредственно под дорожками сигнала. Поскольку они не распространяются по плоскости, зазоры между плоскостями не улучшают изоляцию между цепями.

2. Даже на частотах кГц и ниже сопротивление заземляющих поверхностей печатной платы составляет менее 1 мОм / квадрат . Это означает, что «шумные» схемы, сбрасывающие ток в амперах на заземляющую пластину, способны вызывать только милливольты (наихудший случай) напряжения в других схемах, находящихся в той же плоскости. Существует относительно немного ситуаций, когда такой уровень шумовой связи может стать проблемой.

3. В тех ситуациях, когда миллиом соединения недопустим, гораздо лучше изолировать возврат на другом слое .Например, лучшим решением проблемы сцепления в нашем предыдущем примере было отсутствие зазора между плоскостью. На рисунке 10b показано, как возврат аналогового тока с помощью дорожки на верхнем слое полностью позволяет избежать общей проблемы связи импеданса. В платах с большим количеством аналоговых и цифровых возвратов, которые должны быть изолированы на низких частотах, обычно необходимо соединять их на высоких частотах, чтобы предотвратить проблемы с излучением. Маршрутизация изолированных возвратных сигналов на соседних слоях значительно упрощает установление между ними хорошего высокочастотного соединения.

Обратите внимание, что аналоговая линия возврата тока на рис. 10b подключена к плоскости цифрового возврата тока с помощью одного переходного отверстия, расположенного рядом с выводом заземления ЦАП. Переходное отверстие не несет аналоговых или цифровых обратных токов. Его единственная функция заключается в обеспечении, что аналоговые и цифровые схемы имеют тот же опорный нуль вольт. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются токопроводящими проводниками.

Одноточечное и многоточечное заземление

Предположим, что аналоговая трасса возврата тока на рисунке 10b имеет два сквозных соединения с цифровой плоскостью возврата тока, как показано на рисунке 11.Теперь аналоговый обратный ток имеет два возможных пути. Он может вернуться по следу или может вернуться в самолете. Ток будет разделен в соответствии с сопротивлением каждого пути, позволяя значительному количеству аналогового тока возвращаться в плоскость. Аналогичным образом, некоторый цифровой ток будет течь по обратной линии аналогового тока. Изоляция разрушается, и снова вводится связь по общему импедансу.

Рисунок 11. Добавление второго соединения между двумя изолированными возвратными токами может означать, что они больше не изолированы на низких частотах.

Вообще говоря, два пути возврата тока не изолированы на низких частотах, если они соединены более чем в одной точке. Сквозное соединение на рисунке 10b является примером одноточечного заземления. Одноточечное заземление является важным понятием в ЭМС, хотя его часто неправильно понимают проектировщики, которые не проводят должного различия между проводниками с возвратным током и заземляющими проводниками.

Рисунок 12. Одноточечное заземление.

Рисунок 12 иллюстрирует концепцию одноточечного заземления.Изолированные цепи или системы связаны с одной точкой через нетоковедущие заземляющие проводники. На рисунке 13 показана другая реализация, в которой заземляющие проводники подключаются более чем в одной точке, но все они по-прежнему привязаны к одной точке. Одним из примеров этого является заземление в зданиях. Каждое заземленное устройство имеет выделенный проводной путь к электросети здания, но параллельные пути создаются водопроводными соединениями или изделиями, внешние металлические поверхности которых находятся в электрическом контакте.Подключение заземляющих проводов более чем в одной точке не снижает эффективности схемы заземления.

Рис. 13. Еще одна реализация с одноточечным заземлением.

В то время как в одной точке заземления является важным понятием для обеспечения того, чтобы отдельные цепи имеют ту же ссылку ноль вольт, он не работает, если заземлители нести сигнал или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.У токов, возвращающихся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь есть возможность вернуться через намеченный синий провод или пройти по дополнительному соединению в правую цепь и обратно в среднюю цепь через «одноточечную» землю.

Рисунок 14. Это НЕ одноточечное заземление.

Путь на Рисунке 14 от одноточечного соединения к средней цепи к правой цепи и обратно к одноточечному соединению иногда называют контуром заземления.Контуры заземления часто считаются несовместимыми с одноточечным заземлением и часто упоминаются как источник связи общего сопротивления; но это неверно. На рисунке 13 показан контур заземления, и он по-прежнему является хорошей реализацией одноточечного заземления. Контур заземления на Рисунке 14 включает в себя сегмент, который вообще не заземлен. Синий провод в средней цепи может называться «землей» на схеме платы, но это проводник обратного тока.

Как правило, с контурами заземления все в порядке, если все проводники в контуре действительно являются проводниками заземления.Если один или несколько проводников в петле представляют собой низкочастотный обратный проводник, то все проводники в петле будут нести часть этого обратного тока. Это может облегчить связь по общему сопротивлению.

На рисунке 15 показан еще один пример неправильного применения концепции единой точки заземления. Этот пример взят из инструкции производителя по применению, в которой покупателям предлагается, как расположить драйвер трехфазного двигателя. Идея состояла в том, чтобы убедиться, что все три фазы имели ту же ссылку нулевой вольт в качестве двигателя.Реализация призвала вернуть все токи переключения и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рисунок 15. Одноточечный возврат по току (плохая идея).

Конечно, это не одноточечное заземление. Это одноточечный текущий возврат. Хотя все проводники помечены как заземление на схеме и на плате, они не являются заземлением. Это токопроводы с обратным током.

Отправка всех коммутируемых токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем в противном случае.Это обеспечивает высокий общий импеданс, а также взаимную индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигатель будет иметь ту же ссылку ноль вольт.

В принципе, это важно помнить, что одна точка заземления является важной стратегией для обеспечения того, чтобы выделенные схемы и устройства имеют ту же ссылку нулевой вольт. С другой стороны, одноточечные возвратные токи часто являются основной причиной серьезных проблем электромагнитной связи.

Рисунок 16.Многоточечная земля.

Альтернативой стратегии одноточечного заземления является стратегия многоточечного заземления. Пример этого показан на рисунке 16. Вместо одной точки земля определяется локально. По сути, это концепция наземной конструкции, описанная ранее.

Обычно системы, использующие структуру заземления, подключают цепи и модули, которые не изолированы от конструкции заземления более чем в одной точке. Простой пример этого показан на рисунке 17.

Рисунок 17. Гибридная стратегия заземления.

В этом случае соединение между средней и правой цепями позволяет низкочастотным обратным токам течь по заземляющей конструкции. На этих частотах структуру правильнее было бы описать как структуру с обратным током. При разработке стратегии заземления важно понимать, что проводящая конструкция может выполнять функцию заземления на одних частотах и ​​функцию возврата тока на других.

Например, в автомобиле средняя и правая цепи на рисунке 17 могут представлять модуль управления тормозами и датчик скорости вращения колеса соответственно. Каждый из них заземлен на раму автомобиля, чтобы соответствовать требованиям по излучению и эмиссии на высоких частотах, но ни один модуль не позволяет токам высокой частоты возвращаться на раму. Таким образом, на высоких частотах рама представляет собой многоточечную наземную структуру.

На более низких частотах критическая связь будет осуществляться с использованием дифференциальных сигналов, чтобы токи сигналов не попадали в кадр (и токи кадра не попадали в сигналы).Тем не менее, основания власти не обязательно будут изолированы. Силовые токи, поступающие в модули по 12-вольтовым проводам питания, возвращаются в аккумулятор по всем доступным путям. Таким образом, на низких частотах (например, постоянный ток — кГц) рама не является наземной структурой, это структура с током возврата. Силовой ток, протекающий по корпусу из-за одного модуля, может вызвать сотню милливольт на заземляющих соединениях других модулей, но большинство модулей не будут подвержены влиянию сотен милливольт на очень низких частотах.

Предположим, что схема слева на рисунке 17 представляет распределение мощности на стартер для двигателя внутреннего сгорания. Эта схема может потреблять сотни ампер тока при запуске двигателя. Если позволить этим токам вернуться на раму транспортного средства, это может привести к недопустимому уровню шума в модулях, использующих раму в качестве обратного проводника силового тока. В этом случае можно было бы принять решение изолировать возврат от стартера и подключить его к раме в одной точке.

Стратегии заземления

Возможно, наиболее важным моментом, который следует отметить в отношении стратегий заземления, будь то для электромагнитной совместимости или безопасности, является то, что разрабатываемый продукт должен иметь его. Проблемы обычно возникают, когда с заземляющим проводом обращаются как с токоотводящим проводником или с токоотводящими проводниками как с заземляющими проводниками.

Правильные стратегии возврата тока обычно сосредоточены на обеспечении путей с низкой индуктивностью для высокочастотных токов и поддержании контроля над путями низкочастотных токов.

Собственные стратегии заземления фокус на выявлении и защиты ссылку нулевой вольт для каждого контура и системы.

Один из способов отследить, выполняют ли проводники в первую очередь функцию заземления или функцию возврата тока, — это соответствующим образом пометить их. Например, назовите соединение с заземляющей структурой «заземление шасси» или «шасси-GND», но используйте термин «цифровой возврат» или «D-RTN» для обозначения плоскости на печатной плате, основная функция которой — возврат цифровых токов. к их источнику.Половина успеха при разработке хорошей стратегии заземления — это правильное признание и сохранение целостности истинных оснований.

Еще одним важным аспектом любой стратегии заземления является определение конструкции грунта. На уровне системы наземная конструкция всегда представляет собой металлический корпус или каркас, если таковой имеется. На уровне платы, если плата подключается к раме, то заземление платы должно быть там, где это соединение происходит. Если рамы нет или нет близости к раме, заземление платы обычно должно быть определено на одном из контактов разъема (часто вход питания 0 В).

Вообще говоря, все большие металлические предметы (например, кабели, большие радиаторы, металлические опоры и т. Д.) Должны быть прикреплены к заземляющей конструкции. Если это невозможно, они должны быть достаточно изолированы от наземной конструкции, чтобы гарантировать отсутствие значительного нежелательного сцепления. Медицинские изделия и многие высоковольтные системы требуют строгой изоляции между корпусом или шасси и любыми токоведущими цепями. К сожалению, для близлежащих высокочастотных цепей относительно легко навести в этих структурах ток в микроамперах, которого достаточно, чтобы вызвать проблемы излучаемого излучения.Предотвращение этого без привязки к корпусу обычно требует ограничения полосы пропускания схемы, экранирования схемы и / или увеличения расстояния между схемой и рамой.

Список литературы

[1] Американский национальный стандартный словарь технологий электромагнитной совместимости (EMC), электромагнитного импульса (EMP) и электростатического разряда (ESD), ANSI C63.14-1992.

Проектирование электронных систем для электромагнитной совместимости: заземление для контроля электромагнитных помех

Есть две основные причины для заземления устройств, кабелей, оборудования и систем.Первая причина — предотвратить поражение электрическим током и опасность возгорания в случае, если в раме или корпусе оборудования возникает высокое напряжение из-за удара молнии или случайного выхода из строя проводки или компонентов. Вторая причина — уменьшить эффекты электромагнитных помех, возникающие из-за электромагнитных полей, общего импеданса или других форм интерференционной связи.

Рисунок 1. Многочисленные функции заземления.

Исторически требования к заземлению возникли из-за необходимости обеспечить защиту от электрических повреждений, молний и статического электричества промышленного происхождения.Поскольку в большинстве случаев управление авариями и грозами основано на пути к земле с низким импедансом, все основные компоненты системы генерации и передачи электроэнергии были заземлены, чтобы обеспечить требуемый путь с низким сопротивлением. В результате сильный упор был сделан на заземление электрического оборудования, и общая философия была «заземление, заземление, заземление» без учета других проблем, таких как электромагнитные помехи, которые могут возникнуть при таком подходе.

С появлением электронного оборудования проблемы с заземлением стали более очевидными.Эти проблемы возникли из-за того, что заземление схемы и оборудования часто являлось механизмом для нежелательной связи электромагнитных помех. Кроме того, в электронных системах земля может одновременно выполнять две или более функций, и эти многочисленные функции могут вступать в конфликт либо с точки зрения эксплуатационных требований, либо с точки зрения методов реализации. Например, как показано на рисунке 1, наземная сеть для электронного оборудования может использоваться как возврат сигнала, обеспечивать безопасность, обеспечивать контроль электромагнитных помех, а также работать как часть антенной системы.

Следовательно, во избежание возникновения проблем с электромагнитными помехами важно понимать, что эффективная система заземления, как и любая другая часть оборудования или системы, должна быть тщательно спроектирована и внедрена. Заземление — это системная проблема, и для того, чтобы устройство заземления работало хорошо, оно должно быть хорошо продумано, точно спроектировано и реализовано. Конфигурации заземления должны быть взвешены с учетом размеров и частоты, как и любая функциональная цепь.

Цель этой главы — помочь инженерам, проектировщикам и техническим специалистам оптимизировать функциональность и надежность своего оборудования, обеспечивая упорядоченный системный подход к заземлению.Такой подход предпочтительнее эмпирических, а иногда и противоречивых подходов, которые часто используются.

Характеристики систем заземления

В идеале система заземления должна обеспечивать путь с нулевым импедансом для всех сигналов, для которых она служит эталоном. В такой ситуации сигнальные токи от различных цепей или оборудования, подключенного к земле, могли бы вернуться к своим источникам, не создавая нежелательной связи между цепями или оборудованием.Многие проблемы с помехами возникают из-за того, что проектировщики рассматривают землю как идеальную и не уделяют должного внимания фактическим характеристикам системы заземления. Одна из основных причин, по которой разработчики рассматривают систему заземления как идеальную, заключается в том, что это предположение часто справедливо с точки зрения конструктивных параметров схемы или оборудования (т. Е. Полное сопротивление при мощности или частотах сигнала невелико и практически не влияет на схему или производительность оборудования). Однако необходимо учитывать неидеальные свойства грунта, чтобы избежать проблем с электромагнитными помехами.

Рис. 2. Термин «земля» может вводить в заблуждение и вводить в заблуждение, если не учитывать его электрические параметры. Таблица 1. Импеданс прямых круглых медных проводов.

Характеристики импеданса

Каждый элемент (проводник) системы заземления, будь то заземление питания, заземление сигналов или молниезащита, имеет свойства сопротивления, емкости и индуктивности. Экраны и заземляющие провода сигнальных кабелей, защитное заземление питания зеленого провода, молниеотводы, шины трансформаторных хранилищ, конструкционные стальные элементы — все проводники обладают этими свойствами.Свойство сопротивления проявляют все металлы. Сопротивление заземляющего проводника зависит от материала, его длины и площади поперечного сечения. Емкость заземляющего проводника определяется его геометрической формой, близостью к другим проводникам и природой промежуточного диэлектрика. Индуктивность является функцией его размера, геометрии, длины и, в ограниченной степени, относительной проницаемости металла. Импеданс системы заземления зависит от сопротивления, индуктивности, емкости и частоты.

Поскольку индуктивные свойства проводника уменьшаются с увеличением ширины и увеличиваются с увеличением длины, для заземляющих лент часто рекомендуется использовать отношение длины к ширине 5: 1. Это соотношение длины к ширине 5: 1 обеспечивает реактивное сопротивление, которое составляет примерно 45 процентов от реактивного сопротивления прямого круглого провода.

Рисунок 3. Идеальное заземление оборудования. Рисунок 4. Эквивалентная схема заземляющего кабеля, параллельного плоскости заземления.

Полное сопротивление прямых круглых проводов как функция частоты представлено в таблице 5.1 для нескольких размеров и длин проводов. Типичные импедансы заземляющей поверхности для сравнения приведены в таблице 5.2. Обратите внимание, что для проводов стандартной длины полное сопротивление заземляющей поверхности на несколько порядков меньше, чем у круглого провода. Также обратите внимание, что импеданс как круглых проводов, так и заземляющих плоскостей увеличивается с увеличением частоты и становится весьма значительным на более высоких частотах.

Часто встречающаяся ситуация — это когда кабель заземления (силовой или сигнальный) проходит рядом с пластиной заземления.Эта ситуация проиллюстрирована на рисунке 3 для заземления оборудования. На рисунке 4 показана типичная схема этого простого пути заземления. Влияние резистивных элементов схемы будет преобладать на очень низких частотах.

Относительное влияние реактивных элементов будет увеличиваться с увеличением частоты. На некоторой частоте величина индуктивного реактивного сопротивления (jωL) равна величине емкостного реактивного сопротивления (1 / jωC), и цепь становится резонансной. Частоту первичного (или первого) резонанса можно определить по следующей формуле:

(1)

, где L — общая индуктивность кабеля, а C — полезная емкость между кабелем и заземляющим слоем.При резонансе полное сопротивление заземляющего контура будет либо высоким, либо низким, в зависимости от того, является ли он параллельным или последовательным резонансом, соответственно. При параллельном резонансе импеданс, видимый на одном конце кабеля, будет намного выше, чем ожидалось от R + jωL. (Для хороших проводников, например, из меди и алюминия, R «ωL; таким образом, jωL обычно обеспечивает точную оценку импеданса заземляющего проводника на частотах выше нескольких сотен герц). При параллельном резонансе:

(2)

где Q, добротность, определяется как:

(3)

где R _(ac) — сопротивление кабеля на частоте резонанс.Тогда:

(4)

Выше основного резонанса будут возникать последующие резонансы (как параллельные, так и последовательные) между различными возможными комбинациями индуктивностей и емкостей (включая паразитные) на пути. цепь также будет возникать между индуктивностями сегментов провода и одной или несколькими шунтирующими емкостями. Полное сопротивление (Z _s ) последовательного резонансного пути составляет:

(5)

Следовательно,

(6)

Таким образом, последовательное резонансное сопротивление определяется следующим образом: и равно последовательному сопротивлению переменному току конкретной индуктивности и емкости в резонансе.(При резонансах более высокого порядка, где резонансная частота устанавливается сегментами провода, а не всей длиной пути, последовательное сопротивление пути к земле может быть меньше, чем прогнозируется с учетом всей длины заземляющего проводника).

Таблица 2. Сопротивление металлической заземляющей поверхности в Ом / Квадрат.

Понимание высокочастотных характеристик заземляющего проводника упрощается, если рассматривать его как линию передачи. Если тракт заземления считается однородным на всем протяжении, напряжения и токи вдоль линии можно описать как функцию времени и расстояния.Если элементы сопротивления на рисунке 4 малы по сравнению с индуктивностями и емкостями, путь заземления имеет характеристический импеданс Z ₀ , равный √L / C, где L и C — значения индуктивности и емкости на единицу длины. .

Ситуация, показанная на Рисунке 3, представляет особый интерес при заземлении оборудования. Входное сопротивление заземляющего тракта, т. Е. Полное сопротивление относительно земли, видимое корпусом оборудования, составляет:

(7)

, где ß = ω√LC = фазовая постоянная линии передачи
x = длина пути от коробки до короткого

, где ßx меньше π / 2 радиан, т.е.е., когда длина электрического пути меньше четверти длины волны (λ / 4), входное сопротивление короткозамкнутой линии является индуктивным со значением в диапазоне от 0 (ßx = 0) до ∞ (ßx = p / 2). радианы). Когда значение ßx = превышает значение π / 2 радиан, сопротивление заземляющего контура попеременно меняется между значениями разомкнутого и короткого замыкания.

Таким образом, с точки зрения заземленного устройства или компонента импеданс аналогичен сопротивлению короткозамкнутой линии передачи.Когда ßx = π / 2, сопротивление заземляющего проводника ведет себя как параллельный LC-резонансный контур без потерь. Чуть ниже резонанса импеданс является индуктивным; чуть выше резонанса — емкостный; в то время как в резонансе импеданс реальный и довольно высокий (бесконечный в случае без потерь). Резонанс возникает при значениях x, равных целым числам, кратным четверти длины волны, таким как половина длины волны, три четверти длины волны и т. Д.

Рисунок 5. Типичное поведение сопротивления заземляющего проводника в зависимости от частоты.Рис. 6. Фотография характеристики заземляющего браслета при качании частоты.

Типовые сети заземления представляют собой сложные цепи из R, L и C с частотно-зависимыми свойствами, включая параллельные и последовательные резонансы. Эти резонансы важны для работы наземной сети. Эффекты резонанса в заземляющем тракте проиллюстрированы на рисунке 5. Относительная эффективность заземляющего проводника как функция частоты напрямую связана с его характеристикой импеданса (рисунок 6).

Из рисунков 5 и 6 очевидно, что для максимальной эффективности длина заземляющего проводника должна составлять небольшую часть длины волны на частоте рассматриваемого сигнала. Наиболее эффективная работа достигается на частотах значительно ниже первого резонанса.

Характеристики антенны

Эффекты антенны также связаны с резонансным поведением контура. Заземляющие проводники будут действовать как антенны, чтобы излучать или принимать потенциальную энергию помех, в зависимости от их длины относительно длины волны, т.е.е., их эффективность. Этот факт позволяет определить отношение длины волны к физической длине для заземляющих проводов.

Эффективность проводника как антенны зависит от его радиационной стойкости. Радиационная стойкость — это прямая мера энергии, излучаемой антенной. Хорошим показателем характеристик провода является четвертьволновой монополь, который имеет сопротивление излучения 36,5 Вт. Антенна, которая передает или принимает на 10 процентов или меньше, чем монополь, может считаться неэффективной.Чтобы быть эффективным, заземляющий провод должен быть неэффективной антенной. Удобным критерием плохой антенны, т. Е. Хорошего заземляющего провода, является длина его 1/10 или меньше. Таким образом, рекомендуемая цель при разработке эффективной системы заземления — поддерживать заземляющие провода, подверженные воздействию потенциально мешающих сигналов на длине менее 1/10 длины волны мешающего сигнала.

ЗАЗЕМЛЕННЫЕ ПОМЕХИ

Помехи — это любые посторонние электрические или электромагнитные помехи, которые имеют тенденцию нарушать прием полезных сигналов или вызывают нежелательные реакции в цепи или системе.Помехи могут создаваться как естественными, так и искусственными источниками, как внешними, так и внутренними по отношению к цепи. Правильная работа сложного электронного оборудования и средств по своей сути зависит от частот и амплитуд как сигналов, используемых в системе, так и возможных присутствующих помеховых излучений. Если частота нежелательного сигнала находится в пределах рабочего диапазона частот схемы, схема может отреагировать на нежелательный сигнал (это может даже произойти вне диапазона).Сила помех зависит от амплитуды и частоты нежелательного сигнала по сравнению с частотой полезного сигнала в точке обнаружения.

Рисунок 7. Синфазная связь импеданса между цепями. Рисунок 8. Кондуктивная связь посторонних шумов в соединительных кабелях оборудования. Рисунок 9. Синфазное излучение в контуры заземления и из них.

Помехи, связанные с землей, часто связаны с одним из двух основных механизмов связи. Первый механизм является результатом того факта, что сигнальные цепи электронного оборудования делят землю с другими цепями или оборудованием.Этот механизм называется импедансной связью с общей землей. Любой общий импеданс может обеспечить механизм интерференционной связи. На рисунке 7 показан механизм, с помощью которого помехи связаны между цепями виновника и жертвы через полное сопротивление заземления. В этом случае ток помехи I, протекающий через полное сопротивление заземления Z, создаст в цепи помехи напряжение сигнала помехи V _c . Следует подчеркнуть, что ток помех, протекающий в общем импедансе, может быть либо током, который связан с нормальной работой цепи-виновника, либо прерывистым током, который возникает из-за аномальных событий (молнии, сбоев питания, изменения нагрузки, линии электропередачи). переходные процессы и т. д.).

Даже если пары оборудования не используют заземление сигнала в качестве возврата сигнала, заземление сигнала все же может быть причиной связи между ними. На рисунке 8 показано влияние паразитного тока I _R , протекающего в сигнальной земле. Ток I _R может быть результатом прямого подключения другой пары оборудования к сигнальной земле. Это может быть результатом внешней связи с сигнальной землей или индуцированным в земле падающим полем. В любом случае I _R создает напряжение V _N на полном сопротивлении заземления Z _R .Это напряжение создает ток в соединительном контуре, который, в свою очередь, развивает напряжение на Z _L в оборудовании B. Таким образом, очевидно, что помехи могут передаваться через сигнальную землю со всеми цепями и оборудованием, подключенными через ненулевое соединение. элементы сопротивления этой земли.

Второй механизм связи электромагнитных помех, связанный с землей, представляет собой механизм излучения, посредством которого контур заземления, как показано на рисунке 9, действует как приемная или передающая антенна. Для этого механизма связи EMI характеристики земли (сопротивление или импеданс) не играют важной роли, потому что индуцированное напряжение EMI ​​(для случая восприимчивости) или излучаемое поле EMI ​​(для случая излучения) в основном являются функцией функция возбуждения электромагнитных помех (напряженность поля, напряжение или ток), геометрия и размеры контура заземления и частота сигнала электромагнитных помех.Следует отметить, что указанные выше механизмы связи проводимых и излучаемых электромагнитных помех включают в себя «контур заземления». Однако следует понимать, что проблемы электромагнитных помех контура заземления могут существовать без физического подключения к земле. В частности, на радиочастотах распределенная емкость относительно земли может создать состояние контура заземления, даже если цепи или оборудование плавают относительно земли.

Также следует отметить, что для обоих механизмов связи EMI, включающих контур заземления, токи EMI в сигнальном проводе и обратном канале протекают в одном направлении.Это состояние электромагнитных помех (когда токи в сигнальном выводе и обратном сигнале совпадают по фазе) называется синфазным EMI . Методы управления электромагнитными помехами, которые будут эффективны при проблемах контура заземления, — это те, которые либо уменьшают влияние электромагнитных помех на контур заземления, либо обеспечивают подавление синфазных электромагнитных помех, связанных с контуром заземления.

Заземление цепи, оборудования и системы

В предыдущем разделе были определены и обсуждены механизмы связи электромагнитных помех, возникающие в результате заземления цепи, оборудования и системы.На этом этапе должно быть очевидно, что заземление очень важно с точки зрения минимизации и контроля электромагнитных помех. Однако заземление является одним из наименее понятных и наиболее серьезных виновников многих проблем EMI на системном уровне. Схема заземления системы должна выполнять следующие функции:

• Аналоговые, низкоуровневые и низкочастотные цепи должны иметь бесшумные выделенные возвратные линии. Из-за задействованных низких частот обычно используются провода (более или менее требующие одноточечной или звездообразной системы заземления).
• Аналоговые высокочастотные цепи {радио, видео и т. Д.} Должны иметь бесшумные обратные цепи с низким импедансом, как правило, в виде плоских или коаксиальных кабелей.
• Возвраты логических схем, особенно высокоскоростной логики, должны иметь низкие импедансы по всей полосе пропускания (обусловленные самым быстрым временем нарастания), поскольку пути питания и возврата сигнала используются по одним и тем же путям.
• Возвраты мощных нагрузок (соленоидов, двигателей, ламп и т. Д.) Должны отличаться от любых из вышеперечисленных, даже если они могут оказаться на одном и том же выводе регулятора источника питания.
• Обратные пути к корпусу экранов кабелей, экранов трансформаторов, фильтров и т. Д. Не должны мешать функциональному возврату.
• Когда электрическая ссылка отличается от заземлению, обеспечение доступности и должны существовать, чтобы подключать и отключать один от другого.
• В более общем смысле, для сигналов, которые передаются внутри оборудования или между частями системы, схема заземления должна обеспечивать общий опорный сигнал с минимальным сдвигом земли (если эти линии не сбалансированы, оптически изолированы и т. Д.)). Минимальный сдвиг заземления означает, что синфазное напряжение должно оставаться ниже порога чувствительности наиболее восприимчивого устройства в линии.

Рисунок 10. Иерархия заземления. Рисунок 11. Одноточечное или звездообразное заземление.

Все вышеупомянутые ограничения могут быть устранены, если их функциональная отдача и защитное заземление интегрированы в иерархию системы заземления, как показано на рисунке 10.Применение этой концепции является предметом следующего обсуждения.

Современные электронные системы редко имеют только одно заземление. Для уменьшения помех, например, из-за связи по синфазному сопротивлению, используется как можно больше отдельных заземлений. Отдельные заземления в каждой подсистеме для структурных заземлений, сигнальных заземлений, защитных заземлений, а также основного и дополнительного заземления питания желательны, если это экономически и логистически целесообразно. Эти отдельные заземления от каждой подсистемы, наконец, соединяются кратчайшим путем обратно к точке заземления системы, где они образуют общий потенциал системы отсчета.Этот метод известен как одноточечное заземление и показан на рисунке 11.

Схема одноточечного заземления

Схема одноточечного или звездообразного заземления, показанная на рисунке, позволяет избежать проблем, связанных с синфазным импедансом. обсуждалось в предыдущем разделе. Единственный общий путь лежит в земле (для наземных конструкций), но обычно он состоит из прочного проводника с очень низким импедансом. Таким образом, до тех пор, как отсутствие или низкие наземные тока протекают в любых общих путях с низким сопротивлением, все подсистемы или оборудования поддерживают, по существу, одной и тот же опорный потенциал.

Проблема реализации вышеуказанной схемы одноточечного заземления возникает, когда (1) используются соединительные кабели, особенно те, которые имеют экраны кабелей, длина которых составляет порядка 1/20 длины волны или больше, и (2) паразитные емкость существует между подсистемой или корпусами оборудования или между подсистемами и землей других подсистем. Эта ситуация проиллюстрирована на Рисунке 12.

Рисунок 12. Вырождение одноточечного заземления из-за соединения кабелей и паразитной емкости.

Здесь экраны кабелей соединяют некоторые подсистемы вместе, так что существует более одного пути заземления от конкретной подсистемы к точке заземления. Если не будут приняты меры предосторожности, могут протекать заземляющие токи с общим сопротивлением. На высоких частотах паразитное емкостное реактивное сопротивление представляет собой пути с низким импедансом, а индуктивность связи между точкой подсистемы и землей приводит к более высоким импедансам. Таким образом, опять же, могут протекать токи синфазного режима или между подсистемами могут возникать неравные потенциалы.

Схема многоточечного заземления

Вместо неконтролируемой ситуации, как показано на рисунке 12, другой альтернативой заземления является многоточечное заземление, как показано на рисунке 13. В примере, показанном на рисунке 13, каждое оборудование или подсистема подключается напрямую по возможности к общей заземляющей пластине с низким сопротивлением, чтобы сформировать однородный тракт с низким сопротивлением. Таким образом, синфазные токи и другие проблемы EMI будут сведены к минимуму. Затем заземляющая пластина заземляется в целях безопасности.

Рисунок 13. Многоточечная система заземления.

Выбор схемы заземления

Факты таковы, что схема одноточечного заземления лучше работает на низких частотах, а многоточечное заземление лучше всего ведет себя на высоких частотах. Если вся система, например, представляет собой сеть звукового оборудования со многими датчиками низкого уровня и цепями управления, ведущими себя как источники широкополосного переходного шума, то высокочастотные характеристики не имеют значения, поскольку ни один приемник не реагирует выше звуковой частоты.

В этой ситуации подойдет одноточечное заземление. И наоборот, если бы вся система представляла собой приемный комплекс, состоящий из тюнеров, усилителей и дисплеев от 30 до 1000 МГц, то низкоуровневые низкочастотные характеристики не имеют значения. Здесь применяется многоточечное заземление и следует использовать соединительные коаксиальные кабели.

Приведенное выше сравнение звуковых систем с системами VHF / UHF ясно показывает выбор правильного подхода. Затем проблема сводится к определению того, где существует кроссовер низких и высоких частот для любой данной подсистемы или оборудования.Частично ответ здесь включает в себя наивысшую значимую рабочую частоту низкоуровневых цепей по сравнению с физическим расстоянием между наиболее удаленными устройствами. Определение области частот кроссовера включает рассмотрение (1) проблем связи между магнитным и электрическим полями и (2) Проблемы с сопротивлением заземляющей поверхности из-за разделения. Гибридные одно- и многоточечные системы заземления часто являются лучшим подходом для применения в кроссоверных регионах.

Когда используются печатные схемы и ИС, сетевая близость значительно ближе.Таким образом, многоточечное заземление более экономично и практично для каждой карты, пластины или кристалла. Для соединения этих компонентов через переходные платы, материнские платы и т. Д. Следует использовать схему заземления, как показано на рисунках в предыдущих параграфах.

Это, вероятно, будет по-прежнему представлять собой подход к многоточечному или гибридному заземлению, в котором любое одноточечное заземление (для гибридного заземления), если оно используется, будет направлено на предотвращение низкочастотных контуров тока заземления и / или синфазного импедансного соединения.Таким образом, многих проблем с электромагнитными помехами на системном уровне можно избежать, если уделить особое внимание используемой схеме заземления. Проблемы с синфазным импедансом и общим заземлением могут быть уменьшены путем применения одного или нескольких из следующих методов.

• По возможности устраните общий импеданс, используя одноточечное заземление (Рисунок 11). Эта конфигурация обычно оптимальна для частот мощности и частот сигналов ниже 300 кГц.
• Разделяйте и изолируйте заземления в зависимости от типа, уровня и частоты сигнала, как показано на рисунке 10.
• Сведите к минимуму полное сопротивление заземления, как показано на Рисунке 14, используя шину заземления, пластину заземления или сетку заземления.

Рис. 14. Средства уменьшения связи по общему импедансу за счет уменьшения полного сопротивления пути заземления. От плохой практики гирляндной цепи (вверху) улучшение развивается в сторону плоскости (слева) или сетки (справа).

• Плавающие цепи или оборудование, если это целесообразно с точки зрения безопасности, как показано на рисунке 15. Эффективность плавающих цепей или оборудования зависит от их физической изоляции от других проводников.На крупных объектах сложно добиться плавающей системы.

Рис. 15. Поплавковые цепи или оборудование.

• Используйте катушку индуктивности или конденсатор в заземлении, чтобы обеспечить изоляцию высоких или низких частот соответственно, как показано на рисунках 16 и 17.

Рисунок 16. Емкостное заземление. Рисунок 17. Индуктивное заземление.

• Используйте фильтры или ферриты в контурах заземления для ограничения синфазных токов или обеспечения синфазного падения напряжения.
• Используйте синфазный дроссель, как показано на рисунке 18, или изолирующий трансформатор синфазного режима, как показано на рисунке 19, для подавления электромагнитных помех контура заземления.Эти устройства могут обеспечивать подавление синфазного сигнала порядка 60 дБ на частотах до нескольких сотен килогерц.

Рисунок 18. Синфазные дроссели. Рисунок 19. Синфазный разделительный трансформатор.

• Используйте оптические изоляторы и / или волоконную оптику для блокировки эффектов синфазных электромагнитных помех, как показано на рисунке 20. Оптические изоляторы обеспечивают высокую степень подавления синфазных помех на частотах вплоть до диапазона ВЧ (т. Е. От 3 до 30 МГц). ). Оптические изоляторы обычно ограничиваются цифровыми приложениями (они не применимы к аналоговым схемам низкого уровня).

Рис. 20. Использование оптической развязки для борьбы с синфазным импедансом.

• Используйте симметричные схемы, чтобы минимизировать влияние синфазных электромагнитных помех в контуре заземления, как показано на рисунке 21. В идеально сбалансированной схеме токи, протекающие в двух частях цепи, будут создавать равные и противоположные напряжения на нагрузке, поэтому результирующее напряжение на нагрузке равно нулю. Симметричные схемы могут обеспечить значительное (более 20 дБ) снижение синфазного сигнала в условиях низких частот.Однако на более высоких частотах (выше 30 МГц) начинают преобладать другие эффекты, и эффективность балансных схем снижается.

Рисунок 21. Сбалансированная конфигурация по синфазному напряжению.

Синфазные излучаемые электромагнитные помехи, возникающие в результате излучений, которые излучаются или улавливаются контуром заземления, могут быть уменьшены путем применения одного или нескольких из следующих методов:

• Минимизация площади синфазного контура заземления путем прокладки соединительных проводов или кабель близко к земле.
• Уменьшите синфазные токи контура заземления с помощью цепей с плавающей запятой или оборудования; с использованием оптических изоляторов; или установка синфазных фильтров, дросселей или изолирующих трансформаторов.
• Используйте симметричные схемы или симметричные драйверы и приемники.

Конфигурации системы заземления

Система заземления для совокупности цепей внутри системы или объекта может принимать любую из нескольких различных конфигураций. Каждая из этих конфигураций имеет тенденцию быть оптимальной при определенных условиях и может способствовать возникновению проблем электромагнитных помех при других условиях.В общем, конфигурации заземления будут включать либо плавающее заземление, либо одноточечное заземление, либо многоточечное заземление, либо некоторую их гибридную комбинацию.

Конфигурация плавающего заземления показана на рисунке 22. Этот тип сигнальной системы заземления электрически изолирован от земли и других проводящих объектов. Следовательно, шумовые токи, присутствующие в системе заземления, не будут иметь проводящей связи с сигнальными цепями. Концепция системы плавающего заземления также используется в конструкции оборудования для изоляции возвратных сигналов от аппаратных шкафов и, таким образом, предотвращения нежелательных токов в шкафах от непосредственного соединения с сигнальными цепями.

Рисунок 22. Заземление плавающего сигнала.

Эффективность систем плавающего заземления зависит от их истинной изоляции от других близлежащих проводников; системы плавающего грунта должны действительно плавать. На крупных объектах часто бывает трудно создать и поддерживать эффективную плавучую систему. Такая плавающая система наиболее практична, если задействовано несколько цепей или несколько единиц оборудования и питание подается либо от батарей, либо от преобразователей постоянного тока в постоянный.

Одноточечное заземление для комплекса оборудования показано на рисунке 23.В этой конфигурации сигнальные цепи привязаны к одной точке, и эта единственная точка затем подключается к заземлению объекта. Идеальная одноточечная сигнальная сеть заземления — это сеть, в которой отдельные заземляющие проводники проходят от одной точки заземления объекта до обратной стороны каждой из многочисленных цепей, расположенных по всему объекту. Этот тип сети заземления требует чрезвычайно большого количества проводников и, как правило, экономически нецелесообразен. Вместо идеального используются различные степени приближения к одноточечному заземлению.

Рисунок 23. Одноточечная сигнальная земля.

Конфигурация, показанная на рисунке 24, представляет собой схему заземляющей шины, которая часто используется для обеспечения приближения к концепции одноточечного заземления. Система шины заземления, показанная на рисунке 24, принимает форму дерева. Внутри каждой системы отдельные подсистемы имеют одноточечное заземление. Затем каждая из точек заземления системы подключается к шине заземления дерева одним изолированным проводом.

Рис. 24. Одноточечная система шины заземления с использованием общей шины.

Одноточечное заземление выполняет каждую из трех функций заземления сигнальной цепи. То есть ссылка сигнала устанавливается в каждом блоке или элементе оборудования, и эти отдельные ссылки соединяются вместе. Они, в свою очередь, подключаются к заземлению объекта по крайней мере в одной точке, что обеспечивает защиту цепей от короткого замыкания и контроль над накоплением статического заряда.

Важным преимуществом одноточечной конфигурации является то, что она помогает контролировать проводящие помехи.Как показано на рисунке 23, избегаются замкнутые пути для шумовых токов в сети сигнального заземления, а токи помех или напряжения в системе заземления объекта не передаются токопроводящим способом в сигнальные цепи через сигнальную сеть заземления. Следовательно, одноточечная сигнальная сеть заземления сводит к минимуму влияние любых шумовых токов, которые могут протекать в заземлении объекта.

В большой установке основным недостатком одноточечного заземления является необходимость использования длинных проводов.Помимо того, что длинные проводники являются дорогостоящими, они не позволяют получить удовлетворительный эталон для более высоких частот из-за большого собственного сопротивления. Кроме того, из-за паразитной емкости между проводниками одноточечное заземление по существу перестает существовать при увеличении частоты сигнала. В общем, для типичного оборудования, систем или средств одноточечное заземление обычно является оптимальным для частот ниже примерно 300 кГц.

Многоточечное заземление, показанное на рисунке 25, является третьей конфигурацией, часто используемой для сетей сигнального заземления.Эта конфигурация устанавливает множество токопроводящих путей к различным электронным системам или подсистемам внутри объекта. Внутри каждой подсистемы цепи и сети имеют несколько подключений к этой наземной сети. Таким образом, на объекте существует множество параллельных путей между любыми двумя точками в многоточечной наземной сети.

Рис. 25. Конфигурация многоточечного заземления.

Многоточечное заземление часто упрощает построение цепей внутри сложного оборудования. Это позволяет упростить сопряжение оборудования, использующего коаксиальные кабели, поскольку внешний проводник коаксиального кабеля не должен плавно перемещаться относительно шкафа или корпуса оборудования.

Однако многоточечное заземление страдает важным недостатком. Силовые токи и другие низкочастотные токи большой амплитуды, протекающие через систему заземления объекта, могут передаваться в сигнальные цепи, создавая недопустимые помехи в восприимчивых низкочастотных цепях. Кроме того, создаются несколько контуров заземления, что затрудняет контроль излучаемого излучения или восприимчивости в результате эффектов синфазного контура заземления. Кроме того, для эффективного многоточечного заземления все заземляющие проводники между отдельными точками должны быть меньше нуля.1 длина волны интерференционного сигнала. В противном случае влияние общего сопротивления заземления и излучения земли станет значительным. Как правило, конфигурации с многоточечным заземлением имеют тенденцию быть оптимальными на более высоких частотах (то есть выше 30 МГц).

Рисунок 26. Заземление в стойках шкафа.

Чтобы проиллюстрировать одну из форм гибридной системы заземления, на рис. 26 показана 19-дюймовая стойка для шкафа, содержащая пять отдельных выдвижных ящиков. Каждый ящик содержит часть системы (сверху вниз): (1) схемы предусилителя ВЧ и ПЧ для приема микроволновых сигналов, (2) усилители ПЧ и видеосигнала, (3) драйверы дисплея, дисплеи и схемы управления, ( 4) низкоуровневые аудиосхемы и записывающие устройства для документирования чувствительных многоканальных выходов жестких телеметрических датчиков и (5) вторичные и регулируемые источники питания.Гибридный аспект получается из:

• Видеокамеры RF и IF похожи. Здесь блоки или ступени на уровне блока (соединительные коаксиальные кабели заземлены с обоих концов) имеют многоточечное заземление на пластину заземления ящика и шасси. Затем шасси заземляют на штифт кинжала, шину заземления шасси, как показано на Рисунке 27. С другой стороны, для заземления этих ящиков используется одноточечное заземление от его шины, как и у аудио-ящика.

Рисунок 27.Деталь блок-схемы гибридного заземления.

• Каждая из шасси или сигнальной шины и шины заземления питания составляет схему многоточечного заземления на уровне ящиков. Отдельные шины заземления одноточечно заземлены на нижнем распределительном блоке заземления. Это позволяет избежать циркуляции синфазного тока между шасси или сигнальной землей и заземлением питания, поскольку ток заземления питания может изменяться из-за переходных скачков в определенных режимах работы оборудования.
• Соединительные кабели между разными уровнями ящиков прокладываются отдельно, а их экраны, когда они используются, обрабатываются так же, как и на уровне ящиков.
• Ящики для аудио и дисплея, показанные на Рис. 27, используют одноточечное заземление повсюду как для своих блочных коробок (соединительный скрученный кабель заземлен на одном конце с его устройством), так и для силовых проводов. Все экраны кабеля и устройства заземлены вместе на общей шине штифтов. Точно так же отходящие силовые выводы и скрученные возвратные провода отдельно подключаются к своим шинам ножевых штифтов.

Чтобы просмотреть приведенную выше схему, необходимо учитывать следующее:

• Ящики аудиосистемы и дисплея имеют нулевое заземление.6 м и верхней рабочей частотой около 1 МГц (схемы драйвера и развертки). Таким образом, указывается одноточечное заземление на ударные штифты.
• Выдвижные блоки ВЧ и ПЧ обрабатывают сигналы УВЧ и 30 МГц на расстоянии одного метра, так что отображается многоточечное заземление.
• Регулируемые источники питания поставляют оборудование, требующее импульсных перенапряжений. Самая большая длина составляет около 1,5 м, и значительные переходные частотные составляющие могут распространяться вверх в области ВЧ. Здесь указано гибридное заземление: одноточечное внутри ящика и многоточечное от шины питания ко всем ящикам.

Устройства и методы управления электромагнитными помехами

Заземление может существенно повлиять на эффективность некоторых методов или устройств управления электромагнитными помехами. В частности, кабельные экраны; разделительные трансформаторы; Фильтры EMI; Методы защиты от электростатических разрядов, молний и ЭМП; и экраны Фарадея должны быть правильно заземлены, чтобы обеспечить максимальную защиту от электромагнитных помех. Подробное обсуждение конкретных соображений по заземлению, связанных с этими методами или устройствами контроля электромагнитных помех, выходит за рамки этой книги.Тем не менее, важно подчеркнуть важность обоснования производительности этих методов или устройств, и подробности можно найти в справочных материалах.

Предлагаемая литература

[1] Моррисон, Ральф и У. Льюис, Заземление и экранирование на объектах , Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 1990.
[2] Моррисон, Ральф, Заземление и защита Методы приборостроения , 3-е изд., Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 1990.
[3] Денни, Хью У., Заземление для управления EMI , Гейнсвилл, Вирджиния, Interference Control Technologies, Inc.
[4] Заземление, соединение и экранирование электронного оборудования и устройств, MIL-HDBK-419.

Консультации — Инженер по подбору | Заземление и соединение в коммерческих зданиях

Автор: Сэм Р. Александер, PE, LEED AP BD + C, exp, Maitland, Fla. 15 августа 2012 г.

Существуют различные преимущества для заземления и соединения систем передачи и распределения переменного тока.Основание для выбора того или иного типа системы заземления зависит от ее способности обеспечивать безопасность персонала и защиту оборудования. В первую очередь, электроэнергетика занимается снижением опасности поражения электрическим током и вспышкой для персонала, работающего с электрическими системами, ограничением повреждений компонентов электрической системы из-за переходных перенапряжений и сведением к минимуму прерывания коммерческих или промышленных процессов, которые поддерживает электрическая система.

Основываясь на этих критериях, преобладающая философия проектирования заземления заключается в предоставлении заземленной системы вместо незаземленной для достижения этих целей.Тем не менее, понимание основных принципов работы каждого типа системы необходимо для согласования соответствующей топологии заземления с характеристиками электрической системы. Коммерческие здания, большая часть оборудования которых работает при напряжении 600 В и ниже, похоже, стандартизированы на основе надежного заземления и заземления. Правильное применение этого подхода осуществляется через призму Национального электротехнического кодекса.

Причины для заземленных и незаземленных систем

Согласно NEC, заземление электрической системы переменного тока преследует две основные цели: первая — стабилизировать напряжение системы относительно земли в нормальных рабочих условиях, обеспечивая систему отсчета земли для системы; другой — поддержание в допустимых пределах избыточных напряжений в системе из-за молний, ​​скачков напряжения в сети и случайного контакта с более высокими напряжениями.Эти две причины позволяют инженеру-проектировщику достичь двух основных целей — защиты оборудования и безопасности персонала для электрической системы. Третья цель заземления — позволить процессам, поддерживаемым электрической системой, продолжаться при наличии неисправного состояния. Обычно это достигается либо с помощью незаземленной системы, либо путем применения специальной формы заземления (заземления с высоким сопротивлением).

Энергетические системы в 1950-х годах, как правило, были незаземленными, трехфазными, трехпроводными, с дельта-трансформатором и дельта-генератором.Основное преимущество этой конфигурации заземления заключается в том, что она позволяет одному замыканию фазы на землю с болтовым соединением работать бесконечно без повреждений в месте повреждения и без срабатывания устройства защиты от сверхтоков. Это обеспечивает непрерывность работы, пока находится неисправный проводник, хотя и с риском поражения электрическим током для персонала. Тем не менее, большинство замыканий на землю имеют не болтовое соединение, а дуговое искрение низкого уровня (повторное зажигание). Эти повторные замыкания на землю из-за их относительно низких токов замыкания могут оставаться незамеченными оборудованием для контроля замыканий на землю.Опасность здесь заключается в том, что повторные замыкания на землю вызывают возрастающие переходные перенапряжения на изоляцию проводящей системы. Если не контролировать, напряжение на изоляцию системы может привести к двойному замыканию линии на землю, что приведет к нежелательному срабатыванию устройств защиты от сверхтоков. Еще худший сценарий — это последствия опасности разрушительной дуги. По этой причине сейчас меньше шансов построить незаземленные системы, и они с большей вероятностью будут модернизированы с помощью системы с заземленным сопротивлением какого-либо типа.

В электрической системе есть различные точки, доступные для заземления, например, средняя точка однофазного трансформатора, угол обмоток треугольником или центр обмоток звезды. Точки, которые считаются нейтральной точкой системы, чаще всего используются для заземления. Нейтральная точка влияет и, в свою очередь, одинаково влияет на три другие фазы в сбалансированной трехфазной системе. По своей природе эта точка представляет собой лучшую возможность реализовать две основные цели заземления электроэнергетической системы.Описанные ниже методы заземления включают подключение к нейтральной точке звездообразной системы (генератора или трансформатора). Как правило, там, где отсутствуют нейтральные точки для заземления на обмотках генератора или трансформатора, как при соединении треугольником, используются заземляющие трансформаторы, такие как трансформаторы зигзагообразной или треугольной формы. Эти заземляющие трансформаторы эффективно создают нейтральное соединение, которое затем можно заземлить.

Типы заземления

Высокоомное заземление (HRG) , с возможностью применения в диапазоне напряжений от 480 В до 13.8 кВ, обеспечивает средства для ограничения проблем с переходными перенапряжениями, связанными с незаземленными системами, при этом обеспечивая преимущества непрерывности обслуживания. Идеальный диапазон напряжения — 5 кВ и меньше. Как правило, увеличение тока замыкания на землю улучшает контроль перенапряжения, но повышает точку повреждения при коротком замыкании. И наоборот, уменьшение тока замыкания на землю увеличивает перенапряжение, но снижает повреждение в месте повреждения. Правильное применение HRG в диапазоне среднего напряжения (MV) 2.От 4 до 13,8 кВ потребуется максимальный предел для одиночного тока замыкания на землю между точкой замыкания на землю до значения ниже 7 ампер. Кроме того, собственный емкостный зарядный ток между фазой и землей должен быть меньше или равен току через заземляющий резистор. Математически ток замыкания на землю представляет собой векторную сумму тока заземляющего резистора и тока емкостной зарядки. Емкостной зарядный ток — это функция электрической системы, которую необходимо предварительно оценить.При соблюдении этих величин и условий можно рассчитать диапазон токов замыкания на землю HRG.

Низкоомные схемы заземления (LRG) предназначены для ограничения токов замыкания на землю в диапазоне от 100 до 400 ампер в системах с диапазонами напряжения от 480 В до 15 кВ. При таком увеличении величины тока замыкания на землю цель LRG состоит в том, чтобы исключить переходные процессы перенапряжения за счет увеличения места повреждения и повреждений в результате замыкания на землю. Однако, чтобы минимизировать эти повреждения, система защитных устройств формируется как часть схемы LRG.В идеале неисправность изолирована, а остальная электрическая система продолжает работать. При более высокой величине токов замыкания на землю емкостной зарядный ток относительно земли очень мало влияет на выбор резистора заземления. В этом случае это сопротивление представляет собой просто напряжение между фазой и нейтралью на заземляющем резисторе, деленное на ток замыкания на землю.

Реактивное заземление (RG) — еще одна альтернатива, используемая в системах среднего напряжения в диапазоне от 2,4 до 15 кВ. В этой схеме заземления индуктор используется для ограничения протекания токов замыкания на землю.Было показано, что системы с реактивным заземлением создают переходные перенапряжения при гораздо более высоких токах замыкания на землю, чем системы с резистивным заземлением. Чтобы ограничить переходные перенапряжения до приемлемых пределов, результирующий ток замыкания на землю может составлять до 60% от трехфазного замыкания с болтовым соединением. Поскольку это намного превышает предел в 400 ампер для LRG в том же диапазоне напряжений, реактивное сопротивление не так широко используется в электротехнической промышленности, за исключением заземления с настроенным реактивным сопротивлением.

Нейтрализатор замыкания на землю (GFN) — это еще одна форма заземления реактивного сопротивления, известная как заземление с настроенным реактивным сопротивлением.Как следует из названия, индуктивное сопротивление настраивается на естественный емкостной зарядный ток незаземленной фазы относительно земли. Этот эффект настройки за счет индуктивного реактивного сопротивления по существу нейтрализует (нейтрализует) вклад тока от емкостного зарядного тока. Это оставляет небольшую часть тока замыкания на землю, которая по своей природе является резистивной. Этот резистивный ток нейтрали относительно земли находится в фазе с напряжением нейтрали относительно земли. Преимущество этого согласования фаз состоит в том, что дуговое замыкание на землю с меньшей вероятностью будет поддерживаться напряжением, когда переменный ток и напряжение одновременно достигают нулевого значения.Приложение GFN похоже на приложение HRG в том, что замыкание на землю может сохраняться, так что электрическое обслуживание продолжается. Обнаружение неисправности обеспечивается скоординированным набором реле защиты от замыканий на землю. Недостаток GFN аналогичен RG в том, что реактивное заземление в целом имеет тенденцию к увеличению переходных перенапряжений. Кроме того, цепь заземления должна быть перенастроена после того, как в электрической системе будет выполнено какое-либо переключение.

Сплошное заземление (SG) обычно было решением более 60 лет назад, когда инженеры искали альтернативу решению проблемы переходных перенапряжений из-за дугового замыкания на землю в незаземленных системах.Несмотря на то, что его применение не было столь успешным в диапазоне от 2,4 до 13,8 кВ из-за высокой энергии в точке повреждения, SG даже сегодня постоянно применяется при напряжениях ниже 600 В. Система с глухозаземленной нейтралью будет производить максимальный ток повреждения для данного состояния повреждения. Таким образом, он предоставляет наилучшие возможности для раннего обнаружения опасности возникновения дугового разряда в электрических системах. Координация устройства максимального тока, которая является важной частью системы SG, гарантирует, что только неисправная цепь будет изолирована, а остальная часть системы продолжает функционировать.

Граница (зона заземления) электрической системы

Эффекты замыкания на землю различных схем заземления, описанных выше, ограничены определенными областями электрических систем, известными как зоны заземления или системы заземления. Границы этих систем заземления образуются разграничениями, такими как первичные обмотки треугольником трансформаторов или точка постоянного тока инверторов и преобразователей переменного / постоянного тока. Эти системы, которые связаны друг с другом магнитным полем или электрически изолированы, за исключением некоторой формы соединения оборудования, считаются отдельными системами.

На рисунке 1 трехфазная система на 480 В включает в себя первичные обмотки треугольником систем 2 и 4, двигатель с незаземленной звездой, глухо заземленный трансформатор звездой-звездой, генератор источника с незаземленной обмоткой треугольником и вторичную заземленную звезду трансформатор источника. Система 2 имеет незаземленную вторичную обмотку трансформатора треугольником и незаземленную первичную обмотку однофазного трансформатора. Система 3 имеет незаземленную вторичную обмотку однофазного трансформатора, а Система 4 — заземленную вторичную обмотку трансформатора звездой.

Когда отдельные системы разрабатывают свои собственные соединения и заземления, они называются отдельно производными системами (SDS). Источники питания, такие как трансформаторы и генераторы, обычно конфигурируются как SDS. Однако, когда они электрически подключены к другой системе, они становятся частью этой системы и классифицируются как не относящиеся к SDS. Трансформатор T1 и генератор G в системе заземления 1 (рисунок 1) не относятся к SDS.

Твердое заземление трансформатора коммерческих зданий

Трансформаторы для коммерческих зданий обычно подключаются как SDS.Основной характеристикой SDS является соединение заземленного нейтрального проводника с соединенным корпусом оборудования или с соединенной шиной заземления. Для трансформаторов существует две конфигурации твердого соединения нейтрали с землей. Первая конфигурация имеет это соединение на самом трансформаторе (см. Соединение A на трансформаторе на Рисунке 2).

Вторая конфигурация имеет это соединение нейтрали с землей у первого средства отключения после трансформатора (см. Соединение C на панели 208 В на Рисунке 2).Эта вторая конфигурация заземления и соединения идентична тому, что требуется для служебного входного оборудования коммерческих зданий, которое обслуживается трансформатором электросети. В этом случае соединение нейтрали с землей называется основной перемычкой заземления. Также указано третье соединение B. Три соединения A, B, C нельзя использовать одновременно, так как это создаст параллельный путь для заземленного проводника. Тем не менее, любые два из трех соединений A, B, C будут соответствовать правилам установки на основе 250.30 (А) (1) NEC. В общем, установка заземления и заземления одиночного трансформатора в здании может быть расширена до нескольких трансформаторных схем, где на каждом этаже многоэтажного здания расположено несколько трансформаторов. Это достигается путем протягивания общего заземляющего электрода либо вертикально через полы, либо горизонтально внутри каждого этажа.

Генератор для коммерческих зданий с твердым заземлением

Заземление и заземляющие соединения генераторов для коммерческих зданий могут быть выполнены как SDS, так и без SDS.Выбор конфигурации для использования определяется выбором передающего оборудования, которое будет передавать силовые соединения от энергосистемы к генератору (генераторам) здания при потере электропитания от энергосистемы общего пользования. Если передаточное оборудование (переключатель) позволяет переключать свои нейтральные соединения (т. Е. 4-полюсные), то генератор, подключенный к передаточному переключателю, должен быть подключен как SDS. Такое расположение обеспечит соответствие требованиям безопасности 250.6 (B), NEC (см. Рисунок 3). Если передаточный переключатель не позволяет переключить свои нейтральные соединения (т.е.е., 3-полюсный), то генератор должен быть подключен как без SDS, чтобы снова соответствовать 250.6 (B), NEC (см. рисунок 4). Несмотря на то, что на генераторе G2 нет соединения нейтрали с землей, генератор не считается незаземленным. Это связано с тем, что нейтральное соединение генератора, хотя оно и не связано с землей на самом генераторе, подключено к земле на оборудовании служебного входа MDP через безобрывный переключатель. Также корпус генератора заземлен вспомогательным заземляющим электродом в соответствии с 250.54, NEC. Этот заземляющий электрод обеспечивает для генератора те же преимущества, что и заземление электрической системы.

Несколько генераторов, обслуживающих коммерческое здание, обычно подключаются как SDS. Это связано с требованиями к устройствам защиты от замыканий на землю на объектах, достаточно больших, чтобы требовать наличия нескольких генераторов. Например, для правильного функционирования этих устройств защиты от замыканий на землю необходимо, чтобы генераторы были подключены как SDS. Параллельно подключенные генераторы создают особые проблемы с точки зрения способов заземления и защиты оборудования.Здесь достаточно сказать, что согласование электрических параметров этих параллельно включенных генераторов сводит к минимуму циркулирующие токи третьей гармоники, которые могут повлиять на устройства защиты от замыканий на землю.

Параллельное заземление генераторов может быть реализовано с помощью общей шины нейтрали, подключенной к одной шине заземления, или с помощью отдельных шин нейтрали, подключенных к их соответствующим шинам заземления. Чтобы использовать параллельную схему с общей нейтральной шиной, распределительный щит с устройствами максимального тока генератора должен находиться рядом с самими генераторами.Это связано с тем, что соединение нейтрали с землей на SDS должно быть у генераторов или у первого средства отключения после генераторов (250,30 (A) (1) NEC). Согласно требованиям этого кодекса, если распределительный щит генератора должен быть расположен удаленно от самих генераторов, то соединение нейтрали с землей должно быть на встроенном устройстве максимальной токовой защиты каждого генератора. Здесь необходимо подчеркнуть, что такое применение твердого заземления для генераторов, описанное выше, не является обычной практикой для генераторов с напряжением выше 600 В.Это связано с тем, что одиночные замыкания между фазой и землей при твердом заземлении при таких более высоких напряжениях имеют тенденцию быть больше, чем трехфазные замыкания на болтах, с которыми производители генераторов проектируют свои генераторы.

Независимо от того, заземлены ли генераторы или трансформаторы в виде паспортов безопасности или не-паспорта безопасности, если они обслуживают конкретный коммерческий объект, тогда все заземляющие электроды (250,50 NEC) должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов. Это увеличивает целостность системы заземления здания, не нарушая требований к различным зонам заземления, поскольку токопроводящие проводники не соединены между собой между зонами заземления.

Заключение

Существует несколько схем заземления и соединения трансформаторов и генераторов. К ним относятся незаземленные, заземленные по сопротивлению и надежно заземленные. Системы с заземленным сопротивлением подразделяются на системы с высоким сопротивлением, низким сопротивлением, реактивным сопротивлением и настроенным реактивным сопротивлением. Незаземленные системы, которые когда-то были одной из наиболее широко используемых систем заземления, в настоящее время являются наименее используемым методом заземления. Незаземленная система предназначена для того, чтобы первое замыкание на землю могло существовать бесконечно долго, чтобы обеспечить непрерывность обслуживания при обнаружении места повреждения.К сожалению, система в этом состоянии имела тенденцию к возникновению переходных перенапряжений, которые приводили к нарушениям изоляции оборудования и проводов.

В целях достижения баланса между непрерывностью работы и снижением переходных перенапряжений были разработаны другие схемы импедансного заземления и твердое заземление. При напряжении выше 600 В твердое заземление не так широко используется из-за более высокого уровня энергии в точке повреждения. Однако при напряжении 600 В и менее надежное заземление является стандартом де-факто для трансформаторов и генераторов коммерческих зданий.При таком более низком напряжении сплошное заземление с включенными в него согласованными устройствами защиты от сверхтоков предназначено для быстрой изоляции замыканий на землю. Таким образом, только неисправная часть системы выходит из строя, в то время как остальная часть системы продолжает работать.

Пояснения к терминам

Заземленная электрическая система . — это система, в которой по крайней мере один проводник от системы или точка на проводящей системе соединен либо с землей, либо с другим проводящим телом, которое служит вместо земли.Это соединение может быть с промежуточным устройством импеданса или без него. Считается, что с устройством с очень низким импедансом система надежно или эффективно заземлена. С помощью устройства импеданса система может быть заземлена либо резистивно, либо реактивно.

Связанная электрическая система представляет собой систему, в которой нетоковедущие проводящие материалы электрической системы соединены вместе таким образом, что они представляют собой путь с низким импедансом для токов замыкания на землю.Это связанное соединение позволяет токам замыкания на землю в заземленной системе течь обратно к источнику электроэнергии для последующих мер безопасности со стороны системы. Из-за взаимосвязанности заземленной и связанной системы связанная система также способствует достижению цели заземленной системы.

Незаземленная электрическая система не имеет прямого соединения между проводниками системы и землей или землей, за исключением очень высокого естественного реактивного сопротивления из-за емкостной связи между линией и землей.Независимо от значения названия, NEC по-прежнему требует, чтобы корпуса проводящего оборудования незаземленной системы были заземлены по той же причине, по которой заземленная система должна быть заземлена. Этот код также требует, чтобы незаземленная система была подключена аналогично заземленной системе, чтобы обеспечить путь с низким импедансом для межфазных токов замыкания, которые циркулируют обратно к источнику.

Токи замыкания на землю — это нежелательное протекание электрических токов в электрической системе из-за непреднамеренного соединения между незаземленным проводником электрической цепи и землей.Замыкания на землю в среднем составляют 95% всех неисправностей в электрических системах, причем наиболее распространенным типом замыканий на землю является дуговое замыкание. Все формы заземления и соединения направлены на минимизацию или устранение замыканий на землю. Следовательно, упомянутые различные методы заземления будут рассматриваться в контексте обработки токов замыкания на землю.

---

Александр — старший инженер-электрик с опытом работы. Его опыт в области электротехники для строительных систем, и он работает в основном в коммерческих и правительственных зданиях.

---

Список литературы

Л. Дж. Кингри, Р. Д. Пейнтер, A.S. Локер, «Применение заземления нейтрали с высоким сопротивлением в системах среднего напряжения», IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 47, № 3, май / июнь 2011 г.

Д. Д. Шипп, Ф. Дж. Анджелини, «Характеристики методов заземления нейтрали различных энергосистем: факты и вымысел», Катлер-Хаммер, 1988.

Д. Пол, С. Л. Венугопалан, «Метод заземления с низким сопротивлением для энергосистем среднего напряжения», ICF Kaiser Engineers, 1991.

Б. Бриджер мл., «Заземление с высоким сопротивлением», IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. IA-19, No. 1, январь / февраль 1983 г.

Л. А. Бей, Дж. Айверсон, «Заземление генераторов переменного тока и переключение нейтрали в аварийных и резервных энергосистемах, части 1 и 2», Cummins Power Generation, 2006.

K. J .S. Хунхун, Дж. Л. Кёпфингер, М. В. Хаддад, «Резонансное заземление (нейтрализатор замыкания на землю) подключенного генератора», IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. ПАС-96, № 2, март / апрель 1997 г.

Дж. Р. Дунки-Якобс, «Влияние дугового замыкания на землю на конструкцию низковольтной системы», IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 1A-8, No. 3, май / июнь 1972 г.

Рекомендуемая практика IEEE для заземления промышленных и коммерческих энергосистем, IEEE Std 142, 2007.

Рекомендуемая практика IEEE для систем аварийного и резервного питания для промышленных и коммерческих приложений, IEEE Std 446, 1995.

Справочник национальных правил по электротехнике, Национальная ассоциация противопожарной защиты, 2011 г.

Применение гибридной схемы заземления на бумажной фабрике 13.Генератор 8 кВ

% PDF-1.6 % 764 0 объект > / Метаданные 813 0 R / Страницы 759 0 R / StructTreeRoot 66 0 R / Тип / Каталог / Просмотрщик Настройки >>> эндобдж 813 0 объект > поток False11.08.5122018-09-12T16: 33: 20.764-04: 00 Библиотека Adobe PDF 15.0 -09-11T15: 34: 20.000-04: 00application / pdf2018-09-12T16: 35: 17.229-04: 00

Eaton

Отчет рабочей группы IEEE / IAS, в котором представлены методы защиты промышленных генераторов среднего напряжения от обширных повреждений в результате внутренних замыканий на землю, был представлен на ежегодном собрании IEEE / IAS в 2002 году.

Применение гибридной схемы заземления на бумажной фабрике 13.Генератор 8 кВ

xmp.id:3d80914d-b904-45fa-ad3c-90a302640451xmp.did:07801174072068118DBBAB668637C198proof:pdfuuid:39c1004f-b924-46a2-9119-2b475dce6549xmp.iid:0998a1d6-c2bb-4a35-83b5-926afec5337cxmp.did:07801174072068118DBBAB668637C198defaultxmp.did:886738FBB5CEE21192DD8F08ADAD9468

преобразованный Adobe InDesign CC 13.1 (Macintosh) 2018-09-11T14: 34: 20.000-05: 00из приложения / x-indesign в приложение / pdf /

Библиотека Adobe PDF 15.0false

eaton: таксономия продукции / системы распределения-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-15kv-36-wide

eaton: таксономия продукции / системы-распределения-мощности-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-27-kv-42-wide-arc-устойчивое-металлическое-плакированное-распределительное устройство среднего напряжения

eaton: таксономия продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-38-kv-42-wide-arc-устойчивое-металлическое-плакированное-распределительное устройство среднего напряжения

eaton: классификация продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-38-kv-42-wide-metal-clad-mid-voltage-switchgear

eaton: ресурсы / технические ресурсы / заметки по применению

eaton: language / en-us

eaton: таксономия продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-kv-26-широкая-узкая-конструкция-металлическая-оболочка-распределительное устройство среднего напряжения

eaton: вкладки поиска / тип содержимого / ресурсы

eaton: страна / северная америка / сша

eaton: классификация продукции / системы распределения-управления-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-27-kv-36-wide-metal-clad-med-voltage-switchgear

eaton: таксономия продукции / системы-распределения-мощности-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-15-kv-36-wide-arc-устойчивое-металлическое-плакированное-среднего напряжения -распределитель

конечный поток эндобдж 759 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > / A3> / A5> / A8> / Pa0> / Pa1> / Pa10> / Pa11> / Pa12> / Pa13> / Pa14> / Pa15> / Pa18> / Pa2> / Pa3> / Pa4> / Pa5> / Pa6> / Pa7> / Pa8> / Pa9 >>> эндобдж 68 0 объект > эндобдж 69 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 71 0 объект [115 0 R 116 0 R 117 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 758 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 121 0 R 122 0 R 122 0 R 122 0 R 122 0 R 122 0 R 122 0 R 757 0 R 756 0 R 756 0 R 756 0 R 756 0 R 754 0 R 753 0 R 753 0 R 753 0 R 753 0 R 753 0 R 753 0 R 751 0 R 750 0 R 750 0 R 750 0 R 748 0 R 747 0 R 747 0 R 124 0 R 125 0 R 125 0 R 125 0 R 125 0 R 125 0 R 125 0 R 125 0 R 741 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 740 0 R 738 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 737 0 R 97 0 R 112 0 R 97 0 R 113 0 R 97 0 R 114 0 R 97 0 R 98 0 R 98 0 R 110 0 R 98 0 R 111 0 R 98 0 R 99 0 R 108 0 R 99 0 R 109 0 R 99 0 R 100 0 R 105 0 R 100 0 R 106 0 R 100 0 R 107 0 R 100 0 R 101 0 R 102 0 R 101 0 R 103 0 R 101 0 R 104 0 R 101 0 R] эндобдж 72 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 733 0 R 732 0 R 731 0 R 129 0 R 130 0 R 130 0 R 728 0 R 727 0 R 727 0 R 727 0 R 725 0 R 724 0 R 724 0 R 724 0 R 722 0 R 721 0 R 721 0 R 721 0 R 719 0 R 718 0 R 718 0 R 718 0 R 718 0 R 718 0 R 718 0 R 134 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 712 0 R 711 0 R 710 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 справа 138 0 справа 138 0 справа 138 0 справа 138 0 справа 138 0 справа 138 0 справа 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R] эндобдж 73 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 141 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 142 0 R 144 0 R 144 0 R 144 0 R 144 0 R 707 0 R 706 0 R 706 0 R 706 0 R 706 0 R 704 0 703 0 R 703 0 R 703 0 R 701 0 R 700 0 R 698 0 R 697 0 R 697 0 R 695 0 R 694 0 R 694 0 R 146 0 R 146 0 R 687 0 R 686 0 R 685 0 R] эндобдж 74 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 151 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 R 152 0 152 0 R 152 0 R 152 0 R 153 0 R 682 0 R 681 0 R 679 0 R 678 0 R 678 0 R 678 0 R 676 0 R 675 0 R 675 0 R 673 0 R 672 0 R 672 0 R 670 0 R 669 0 R 667 0 R 666 0 R 155 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 156 0 R 157 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 158 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 658 0 R 657 0 R 654 0 R 654 0 R 653 0 R 653 0 R 653 0 R 652 0 R 652 0 R 651 0 R 651 0 R 650 0 R 650 0 R 649 0 R 649 0 R 649 0 R 642 0 R 642 0 R 641 0 R 640 0 R 639 0 R 638 0 R 637 0 R 630 0 R 629 0 R 628 0 R 627 0 R 626 0 R 625 0 R 618 0 R 617 0 616 руб. 0 руб. 615 0 R 614 0 R 613 0 R 606 0 R 606 0 R 605 0 R 604 0 R 603 0 R 602 0 R 601 0 R 594 0 R 593 0 R 592 0 R 591 0 R 590 0 R 589 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 163 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 165 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R] эндобдж 75 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 168 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 170 0 R 171 0 R 17 1 0 R 171 0 R 575 0 R 573 0 R 573 0 R 574 0 R 573 0 R 573 0 R 573 0 R 573 0 R 573 0 R 573 0 R 570 0 R 569 0 R 569 0 R 569 0 R 569 0 569 рэндов 569 рэндов 0 569 рэндов 0 569 рэндов 0 567 рэндов 0 564 рэндов 0 564 рэндов 0 564 рэндов 0 564 рэндов 0 564 р. 564 р. 564 р. 564 р. 564 р. 564 р. 0 564 р. 564 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 565 0 р. 566 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 564 0 р. 560 0 р. 559 0 р. 558 0 р.] эндобдж 76 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 182 0 R 183 0 R 183 0 R 183 0 R 183 0 R 183 0 R 183 0 R 183 0 R 555 0 R 185 0 R 186 0 R 187 0 R 187 0 R 187 0 R 189 0 R 190 0 R 190 0 R 190 0 R 190 0 R 190 0 R 190 0 R 191 0 R 192 0 R 192 0 R 193 0 R 554 0 R 553 0 R 551 0 R 550 0 R 548 0 R 547 0 R 545 0 R 544 0 R 542 0 R 541 0 R 195 0 R 534 0 533 0 R 531 0 R 530 0 R 528 0 R 527 0 R 197 0 R 198 0 R 198 0 R 198 0 R 198 0 R 198 0 R 198 0 R] эндобдж 77 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 199 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 200 0 R 201 0 R 201 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 202 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 203 0 R 204 0 R 205 0 R 205 0 R 206 0 R 206 0 R 207 0 R 207 0 R 207 0 R 207 0 R 207 0 207 0 R 209 0 R 209 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 21 0 0 R 210 0 R 210 0 R 210 0 R 211 0 R 211 0 R 211 0 R 211 0 R 211 0 R 212 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 213 0 R 214 0 R 214 0 R 214 0 R 214 0 R 214 0 R 214 0 R] эндобдж 78 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 217 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 520 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 218 0 R 218 0 R 521 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 522 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 519 0 R 518 0 R 518 0 R 518 0 R 518 0 R 518 0 R 518 0 R 516 0 R 515 0 R 515 0 R 513 0 R 512 0 R 507 0 R 507 0 R 505 0 R 505 0 R 505 0 R 505 0 R 505 0 R 506 0 R 505 0 R 501 0 R 501 0 R 502 0 R 503 0 R 501 0 R 501 0 R 501 0 R 504 0 R 501 0 R 497 0 R 496 0 R 495 0 R 494 0 R 493 0 R 492 0 R 491 0 483 руб. 0 руб. 482 0 руб. 481 0 руб. 480 0 руб. 479 0 руб. 478 0 руб. 477 0 руб. 469 руб. 0 R 452 0 R 451 0 R 450 0 R 449 0 R 441 0 R 440 0 R 439 0 R 438 0 R 437 0 R 436 0 R 435 0 R 427 0 R 426 0 R 425 0 R 424 0 R 423 0 R 422 0 R 421 0 R 413 0 R 412 0 R 411 0 R 410 0 R 409 0 R 408 0 R 407 0 R 221 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 223 р. 223 р. 0 р. 223 0 р. 223 0 р. 390 0 р. 389 0 р. 389 0 р. 389 0 р. 389 0 р. 389 0 р. 389 0 р. 0 R 383 0 R 383 0 R 381 0 R 380 0 R 380 0 R 380 0 R 380 0 R 380 0 227 руб. 0 227 руб. 0 руб. 374 0 руб. 373 0 руб. 373 0 руб. 371 0 руб. 370 0 руб. 370 0 руб. 0 R 229 0 R 229 0 R 229 0 R 229 0 R 230 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 231 0 R 357 0 R 356 0 R 356 0 R 356 0 R 356 0 R 354 0 R 353 0 R 353 0 R 353 0 R 353 0 R 353 0 R 351 0 R 350 0 R 350 0 350 0 R 350 0 R 348 0 R 347 0 R 347 0 R 347 0 R 347 0 R 347 0 R 345 0 R 344 0 R 344 0 R 344 0 R 344 0 R 344 0 R 344 0 R] эндобдж 79 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 337 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 336 0 R 33 6 0 R 336 0 R 235 0 R 235 0 R 235 0 R 235 0 R 235 0 R 235 0 R 235 0 R 236 0 R 236 0 R 236 0 R 236 0 R 333 0 R 332 0 R 330 0 R 329 0 327 0 R 326 0 R 324 0 R 323 0 R 321 0 R 320 0 R 318 0 R 317 0 R 315 0 R 314 0 R 240 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 242 0 R 305 0 R 304 0 R 304 0 R 304 0 R 302 0 R 301 0 R 301 0 R 299 0 R 298 0 R 298 0 R 298 0 R 296 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 293 0 R 292 0 R 292 0 R 290 0 R 289 0 R 289 0 R 287 0 R 286 0 R 286 0 R 286 0 R 284 0 R 283 0 R 283 0 R 283 0 R 281 0 R 280 0 R 280 0 R 278 0 R 277 0 277 рандов 0 275 рандов 0 274 ​​рандов 0 274 ​​рандов] эндобдж 80 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 245 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 R 246 0 246 руб. 0 руб. 246 0 руб. 246 0 руб. 247 0 руб. 247 0 руб. 247 0 руб. 247 0 руб. 247 руб. 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 247 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 248 0 R 252 0 R 253 0 R 253 0 R 253 0 R 253 0 R 253 0 R 253 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 253 руб. 0 253 руб. 0 253 руб. 0 руб.] эндобдж 81 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 82 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 84 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 85 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 86 0 R 87 0 R 87 0 R 87 0 R 87 0 88 0 R 88 0 R 89 0 R 89 0 R 89 0 R 89 0 89 0 R 90 0 R 90 0 R 91 0 R 91 0 R 91 0 R 92 0 R 92 0 R 92 0 R] эндобдж 82 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 27 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / StructParents 10 / TrimBox [0.G? +

4E & ԟ | _ \ ⓱Ol> ħ9 ߿ N O5-OM: /; Fh? VI + — ‹ڦ /> e! RDg5P դ fc2ÞMpP Թ C @ w!: 3M8FFE5y =` lWa 7 o * & ƏCqϚ

hυA? FVTF ~ .`GOrpj% Wa: Ugge | .’a_ugIY, X [԰ ҒD ( E0BԄjs.2U _ ;? x0WҭX6 * k4O || E) GV2 n «n

Схема заземления;

SL-1176-KIT

НАЗЕМНАЯ СХЕМА

Есть ОДИН способ убедиться, что ваш SL-1176-KIT будет как можно более шумоустойчивым, и это позволит вам воспользоваться шасси и сделайте его «брандмауэром».»Выбираете ли вы XLR или четверть дюйма разъемы, убедившись, что сигнальное заземление и заземление шасси ОДИН в пункте въезда сохранит шум, связанный с электропитанием, радио и телевидением. из электронной земли, где он может быть усилен.

За исключением кабелей для динамиков, микрофонный и линейный аудиокабели имеют экран, защитный барьер от посторонние шумы. Эти шумы нужно сбрасывать у дверей на шасси. и НЕ внутри устройства, где шум может загрязнить печатную плату. грунтовые следы.

Хотя мы рекомендуем использовать разъемы XLR, Цельнометаллические разъемы на четверть дюйма делают этот момент более очевидным. При установке их с зубчатой ​​фиксирующей шайбой, положительный контакт с металлическое шасси гарантировано, даже если покрасить, зубья шайбы сломаются через.

На стандартном 3-контактном разъеме XLR, контакт 1 — земля, контакт 2 — это «сигнал-привет», а контакт-3 — «сигнал-низкий». Есть также «четвертый выступ», привязанный к корпусу XLR, который заземляется, когда разъем крепится к металлическому шасси.Опять же, используйте зубчатые стопорные шайбы с монтажное оборудование (винты и гайки) для обеспечения надежного соединения.

Другой момент — иметь низкоомный проводка заземляющих путей и дорожки на печатной плате должны быть как можно короче, так и толщиной (в условия калибровки), насколько это возможно. Даже паяное соединение может добавить сопротивление и повредит помехозащищенность. Держите провод непрерывно, без разрывов, чтобы поддерживать система распределения заземления с низким сопротивлением. Например, поездка из контакт 1 входного разъема XLR, через 4 наконечника , все Путь к точке заземления звезды на шасси должен быть непрерывным центральная точка заземления или «звезда».

Хорошее место, чтобы сделать центральную «звезду» Земля находится как можно ближе к розетке переменного тока. Подключения к этому моменту будет:

• Заземляющие провода XLR
• Провод защитного заземления розеток переменного тока
• Заземление источника питания через открытый разъем на печатная плата блока питания.
• Каждая из досок, за исключением Блок питания имеет два контакта, предназначенных для заземления на разъеме питания.Выбирать неиспользуемый разъем питания и проложите провод от контакта 1 к центральной земле точка.
• Используйте зеленый провод для всех заземляющих соединений

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ
Просверлите отверстие в шасси рядом с Разъем питания IEC, для установки болта 4-40 и гайки для припоя выступы, как показано на Рисунке-1a и Рисунке-1b. Наконечники для пайки доступны повсюду, образцы изображений и их номера деталей взяты из www.unimaxsupply.com / . Если вы еще не узнали объясненный трюк для подключения трансформатора питания, просто отметьте несколько точек контакта по длине заземляющего провода XLR не более дюйма шириной раскатайте острый нож или лезвие бритвы по окружности провода в этих двух местах. Затем прорежьте прямую линию между этими два разреза и снимите изоляцию.

В случае успеха вы сможете запустить непрерывный кусок провода ко всем четырем разъемам XLR, связывающий контакты 1 и 4 вместе в процессе конец провода, заканчивающийся на шасси припаянный наконечник возле входного разъема питания.Если вам это покажется слишком трудным, можно провести отдельный провод от каждого комбинированного разъема XLR pin-1 / pin-4 к разъему центральная точка заземления.

Заземление

Заземление

Что такое «земля»?

Если вы немного прочитаете о схемах усилителя, вы скоро встретите термин «земля» или «земля». «Земля» означает общую точку отсчета или потенциальное напряжение, принимаемое за «ноль вольт».Земля относительна. То есть вы можете выбрать любую точку цепи в качестве «земли» и привязать все другие напряжения к этой точке. Например, если вы решили сделать источник питания + 400 В постоянного тока «заземлением», то соединение на другой стороне источника питания будет на -400 В по отношению к «земле». Обычно заземление выбирается в качестве общей точки возврата для всех источников питания и цепей, а также для «экранированного» соединения входных и выходных разъемов. Также есть «защитное заземление», то есть «третий» или «зеленый» провод сети переменного тока (по крайней мере, в США).Этот провод подключается к шасси из соображений безопасности. Цепь «земля» также подключена к шасси, поэтому весь металлический корпус будет иметь «потенциал земли», что обеспечивает некоторую защиту от радиочастотных и других электромагнитных помех.

Ниже приведены наиболее часто используемые условные обозначения заземления. Первый символ обычно называется «заземление» и обычно используется только для соединения шасси или защитного заземления. Второй и третий символы заземления используются взаимозаменяемо, хотя иногда один используется для «аналогового» заземления, а другой — для «цифрового» заземления, особенно в схемах, которые имеют как аналоговые, так и цифровые компоненты, которые должны иметь отдельные заземления.

Вы также можете встретить термин «земля». Плоскость заземления — это просто область металла под цепью, которая подключена к потенциалу земли. Обычно он относится к области заливки меди на печатной плате, но также может быть областью металлического корпуса. Плоскости заземления используются для обеспечения опорных точек заземления с низким импедансом для минимального шума цепи и для целей экранирования.

Что такое «заземление звездой»?

Одна из лучших схем заземления источника питания усилителя — это система заземления «звезда», где все локальные заземления для каждого каскада соединены вместе в одной точке, а от этой точки к одной точке заземления на шасси проложен провод. , либо обратно в точку заземления источника питания, либо на землю входного гнезда.Тем не менее, полное звездное заземление обычно приводит к беспорядку из крысиного гнезда заземляющих проводов, поэтому, если шасси и компоненты не расположены для этого должным образом, полное звездное заземление не всегда практично. Обычно это лучше всего подходит для конструкций печатных плат, где вы можете контролировать размещение компонентов и заливку меди на слоях заземляющей поверхности.

Еще лучше — двухточечная звезда, где основное заземление питания (центральный отвод PT, заземление первой крышки фильтра) и заземление выходного каскада (катоды выходной лампы для фиксированного смещения или катодные резисторы для катодного смещения и вторичная земля выходного трансформатора ) соединены вместе в одной точке, прямо на земле первого конденсатора фильтра.Земля второго конденсатора фильтра после дросселя или резистора фильтра является точкой заземления звезды для заземления каскада предусилителя. Используйте общую точку для заземления каждого каскада предусилителя и проложите провод от этой общей точки до второй точки звезды. Если две ступени не совпадают по фазе друг с другом, они могут иметь общее местное заземление, но не используйте более двух ступеней на местное общее заземление. Соедините точки заземления звездой вместе с проводом и используйте только одно соединение с шасси.Эту концепцию можно даже развить дальше, добавив несколько точек звезды для различных каскадов усилителя.

В любом случае подключение к шасси должно выполняться только в одной точке.

Почему это используется?

Идея состоит в том, чтобы не допустить протекания сильных токов источника питания и заземления выходного каскада в заземляющем возвратном канале входных каскадов низкого уровня. Эти токи заземления могут модулировать землю чувствительных каскадов предусилителя с высоким коэффициентом усиления и могут вызывать гудение или шум, попадающий в тракт прохождения сигнала.В частности, конденсаторный входной фильтр источника питания может потреблять сильные токи в течение очень коротких периодов времени для подзарядки конденсаторов фильтра в верхней части каждого цикла переменного тока. Эти токи не должны попадать на землю каскада предусилителя.

Хорошая аналогия — подумать о распределении питания усилителя как о реке. Все малые токи от каскада предусилителя попадают в более крупную реку, у которой более тяжелые токи выходного каскада и еще более тяжелые токи источника питания.Вам нужно, чтобы каждая последующая ступень располагалась дальше «вверх по потоку» от источника питания, чтобы большие токи не влияли на меньшие. В случае заземления входного гнезда это самая дальняя точка перед источником питания, поэтому ее следует подключать непосредственно к точке заземления первого катодного резистора. Если вы дадите ему альтернативный путь заземления через шасси, на него могут повлиять токи заземления в шасси. Думайте о первом каскаде как об усилении разницы между сигналом на сетке и сигналом на стороне земли катодного резистора этого каскада.Если у вас есть длинный путь обратно через шасси, чтобы добраться от заземления входного разъема до заземления катодного резистора, он может собирать всевозможные вещи на этом пути. Сделайте его коротким и используйте качественный экранированный кабель с изолированным входным разъемом от шасси и заземлением экрана на стороне заземления катодного резистора для первой ступени.

Как изолированы входные гнезда?

Есть несколько хороших изолированных разъемов от Cliff and Rean, которые использует большинство компаний.Держитесь подальше от устройств с пластиковым носом и приобретите лучшие гнезда с хромированными наконечниками. Теперь их поставляет компания Neutrik, которая купила Rean. Они не такого хорошего качества, как гнезда Switchcraft, но изолированы. Вы можете использовать плечевые шайбы для изоляции домкратов типа Switchcraft, если найдете тот, который подходит для этого отверстия. Их продает Newark Electronics, но они не указаны в каталоге. Номера деталей: 94F8935 (Switchcraft S1028). и 94F8936 (S1029). Они устанавливаются в отверстие диаметром 7/16 дюйма, а не 1/2 дюйма, как старые.

При использовании изолированных разъемов обязательно подключите конденсатор 0,01 мкФ от клеммы заземления разъема к корпусу с помощью как можно более короткого провода, чтобы предотвратить радиочастотные помехи (RFI).

А как насчет выходных разъемов?

Ток во вторичной обмотке выходного трансформатора может быть очень большим. Например, в усилителе мощностью 100 Вт вторичный ток на нагрузке 16 Ом составляет 2,5 А. Это даже больше при нагрузке 4 Ом, при 5А. Это означает, что вам нужно уделить особое внимание заземлению выходных разъемов и выходного трансформатора.Важно не использовать шасси для этого обратного пути.

Вторичная обмотка выходного трансформатора имеет общий провод и один или несколько ответвлений динамика, обычно на 4, 8 и 16 Ом. Отводы динамика обычно идут к переключателю переключения импеданса, а затем один провод идет к соединению наконечника выходного разъема. Общий провод никогда не следует подключать к шасси прямо у выходного трансформатора. Его следует полностью подвести к выходному разъему и подключить к муфте разъема.Это позволяет добиться двух вещей. Во-первых, он поддерживает непрерывность соединения в случае ослабления выходного разъема. Во-вторых, он предотвращает протекание тяжелых обратных токов вторичной земли в корпусе.

Обратите внимание, что все еще должен быть путь заземления к остальной части схемы, если усилитель использует глобальную отрицательную обратную связь. Он должен быть в виде провода от муфты выходного разъема к точке заземления предусилителя, где заземлены общие соединения фазоинвертора, или к земле той части схемы, где общая обратная связь от концевого соединения выходной разъем подключен.Учтите, что в этом проводе не будет сильных токов. Выходные разъемы динамика могут быть изолированными или неизолированными, если вы следуете этому плану, но обычно лучше изолировать их, чтобы поддерживать контроль пути обратного тока для глобальной отрицательной обратной связи, чтобы гарантировать, что он не протекает через деталь. шасси, которые могут содержать токи заземления источника питания.

Иногда полезно заземлить общую (гильзовую) сторону выходного гнезда на шасси, даже если не используется общая отрицательная обратная связь.Иногда усилитель будет иметь высокочастотный колебательный шум или шум другого типа, который исчезнет, ​​если вы заземлите общий провод выходного трансформатора на клемме гильзы гнезда динамика. Кроме того, может существовать вероятность протекания небольшого переменного тока между плавающей муфтой и шасси, если вторичная обмотка не заземлена. Этот ток возникает из-за емкостной связи в выходном трансформаторе и может вызвать легкий шок, если прикасаться к штекерной муфте динамика и шасси (или гитарным струнам) во время прохождения сигнала через усилитель.Несмотря на то, что вероятность возникновения опасных токов мала из-за гальванической развязки выходного трансформатора, удар может раздражать. По этой причине лучше всегда заземлять общую сторону вторичной обмотки, даже если не используется глобальная обратная связь.

Что насчет заземления регулировки громкости и тембра?

Заземляющие соединения регуляторов громкости и тембра не должны подключаться к корпусу потенциометра по двум причинам. Во-первых, он разрушает схему заземления звезды и может способствовать возникновению контуров заземления.Во-вторых, когда гайка, которая удерживает горшок на месте, ослабнет (а в конечном итоге это произойдет), вы получите плохое заземление и шум или прерывистую работу. Вы всегда должны паять провод от соединений заземленного электролизера обратно к общему местному заземлению ступени, в которой используется электролизер. Например, заземленный штифт электролизера, если он расположен на сетке второй секции трубки, должен идти к локальной общей точке для катодного резистора второй секции трубки и байпасного колпачка.Не используйте латунную пластину в стиле Fender и не соединяйте заземления там. Корпуса горшков будут заземлены на шасси с помощью крепежной гайки, поэтому они будут иметь преимущество в виде экранирования, но вы не хотите, чтобы соединение цепи доходило до этой точки.

Куда должны идти «звездочки»?

Первая и вторая точки заземления звезды также важны. Лучше всего расположить корпус так, чтобы первая крышка источника питания была ближе всего к силовому трансформатору, а земля этого конденсатора должна быть первой точкой звезды.Если у вас есть конструкция усилителя с «собачьей будкой», такой как Fender, где крышки находятся сверху, под экраном, это может оказаться непрактичным, и в этом случае вы можете использовать точку заземления шасси HT с центральным отводом трансформатора в качестве первой звезды. точка. Обратите внимание, что нити накала кран (горшок или резистор строка) также должен идти к этому вопросу, если вы не используешь «возвышенную» нить опорное напряжение для гула целей сокращения. В этой центральной точке ответвления нет заземляющих токов, так что это не имеет особого значения, но это делает проводку накала короткой.Вторая точка звезды должна находиться «выше по потоку» от первой или ближе к секциям предусилителя, чтобы любые паразитные токи шасси из-за индукции магнитного поля трансформатора и т. Д. Не проходили через это соединение. Затем обе точки звезды соединяются вместе с помощью провода.

Если используется более двух точек звезды, дополнительные точки должны физически располагаться между точкой звезды выходного каскада и точкой звезды первого предусилителя, а также должны быть расположены на клемме заземления конденсатора источника питания, используемого для развязки этого конкретного каскада. .И снова идея состоит в том, чтобы не допустить протекания заземляющих токов более поздней ступени по заземлению более ранней ступени, поэтому важно физическое размещение заземлений на шасси. Например, если бы вы использовали три точки заземления звездой, первая была бы заземлением источника питания и выходного каскада, и она была бы расположена ближе всего к одному краю шасси, в первой точке заземления конденсатора источника питания. Вторая точка заземления может использоваться для схемы фазоинвертора и должна быть расположена в точке заземления второго конденсатора фильтра (или той, которая питает фазоинвертор), и это заземление конденсатора должно быть физически расположено дальше «вверх по потоку». «от первой точки заземления звезды.Третья точка заземления затем будет использоваться для оставшейся схемы предусилителя и должна быть физически расположена выше по потоку от второй точки заземления звезды. Таким образом, токи заземления более поздних ступеней не могут протекать через точки заземления шасси более ранних ступеней, поэтому не будет создаваться никаких контуров заземления. Это требование будет определять физическое расположение конденсаторов на шасси на этапе проектирования. Лучше всего использовать конденсаторы с прямолинейным потоком, и его следует использовать, если пространство на шасси не является проблемой.Если конденсаторы должны быть расположены в группе из четырех, например, тот, который находится на краю, ближайшем к силовому трансформатору, должен использоваться для первой точки звезды, а тот, который наиболее удален от этого края, должен использоваться для звезды предусилителя первой ступени. земля, с другой звездой посередине. Затем клеммы заземления для конденсаторов могут быть подключены к шасси таким образом, чтобы токи заземления более поздней ступени не взаимодействовали с более ранними ступенями.

Заземление входа сети переменного тока (третий или зеленый провод) не должно подключаться ни к одной из точек звезды.Он должен быть подключен к шасси прямо в точке подключения переменного тока с помощью короткого провода. Он также должен быть хорошо приклеен к шасси, желательно припаян, чтобы не было шансов, что он отсоединится.

Сводка

Важно учитывать порядок подключения заземления. Основная идея состоит в том, чтобы не допускать попадания токов заземления от ступеней высокого тока на землю ступеней с низким током и удерживать токи заземления от более поздних ступеней вне заземления более ранних ступеней.Люди обычно не думают, что «земля» несет ток, и думают, что все земли равны, но это не так.

В выходном каскаде протекают самые высокие токи, поэтому их следует держать подальше от каскадов предусилителя. При компоновке шасси в первую очередь следует обратить внимание на выходной каскад, включая вторичную обмотку выходного трансформатора и катоды силовых ламп. Затем следует тщательно спланировать этапы питания и предусилителя.

Выходной трансформатор:

Величина тока, протекающего во вторичной обмотке, огромна по сравнению с сигнальными токами в остальной части усилителя, поэтому здесь следует проявлять максимальную осторожность.Вторичный ток идет только к динамику; он не используется где-либо еще в усилителе, если нет петли отрицательной обратной связи, и в этом случае небольшая часть вторичного напряжения возвращается обратно, обычно через большой резистор, поэтому ток в этом пути невелик. В любом случае, с обратной связью или нет, вторичная обмотка должна быть подключена непосредственно к выходному разъему. Не заземляйте выходной трансформатор, общий для шасси, а затем заземляйте выходной разъем на шасси. Это создаст сильный путь заземления через шасси, который может проходить через секцию предусилителя, в зависимости от расположения выходных разъемов и выходного трансформатора.Ни в коем случае не заземляйте выходные гнезда на шасси, они должны быть изолированы от шасси. Кроме того, не прокладывайте эти вторичные провода выходного трансформатора где-либо рядом с каскадами предусилителя, их следует прокладывать как можно дальше, по краям шасси к выходным гнездам.

Если усилитель использует глобальную отрицательную обратную связь, должен быть путь заземления от общей вторичной обмотки обратно к заземлению фазоинвертора (или туда, куда возвращается обратная связь).Это должно быть сделано через провод от земли выходного разъема до земли каскада, к которому применяется обратная связь. Идея состоит в том, чтобы усилитель обратной связи усилил разницу между «горячим» проводом обратной связи и заземляющим проводом обратной связи, но не более того. Обратите внимание, что по этому заземляющему проводу протекает очень небольшой ток. Общий вторичный ток течет только в петле вокруг вторичной обмотки и динамика, а не обратно через этот провод, поэтому это только провод измерения напряжения. Даже если глобальная отрицательная обратная связь не используется, иногда необходимо заземлить общую сторону вторичной обмотки, чтобы предотвратить шум или колебания, а также предотвратить любые шансы умеренных ударов при прикосновении к муфте разъема и заземлению во время прохождения сигнала через усилитель.

Блок питания:

Обычно в источнике питания несколько конденсаторов фильтра, каждый с дросселем или резистором между ним и предыдущим. Центральный отвод первичного трансформатора выходного трансформатора обычно идет к первому конденсатору, а выход дросселя и экранов обычно идет ко второму конденсатору, а затем различные каскады предусилителя переходят к другим конденсаторам.

Если вы посмотрите на схему усилителя, вы увидите, что конденсаторы расположены в линейной или последовательной конфигурации, а иногда и в параллельной или «ответвленной» конфигурации.Обычно используется последовательное соединение, поскольку оно обеспечивает лучшую фильтрацию по мере продвижения по линии. Заземление этих крышек является точкой звезды в системах с несколькими звездами. Первое заземление крышки — это первая точка звезды (или единственная звезда в системе заземления с одной звездой). Он должен быть физически расположен как можно ближе к центральному ответвлению силового трансформатора. Провод центрального отвода силового трансформатора следует припаять непосредственно к клемме заземления этой крышки, а оттуда к заземляющему соединению шасси (если таковой имеется) должен идти очень короткий толстый провод.Не подключайте центральный ответвитель силового трансформатора к шасси, а заземление первого колпачка — к шасси в другом месте; это вызовет сильный ток заземления в шасси. Кроме того, не привязывайте к этой точке защитное заземление сети переменного тока; он должен быть подключен к шасси очень коротким проводом прямо в точке входа в шасси.

Катодное заземление выходной лампы должно быть подключено к этой первой точке звезды. Не подключайте их напрямую к заземлению корпуса.Точку заземления вторичной обмотки фазоинвертора / выходного трансформатора, возможно, потребуется подключить к этой первой звезде для получения наименьшего шума, но обычно ко второй звезде, если используется система с несколькими звездами. Попробуйте оба способа и используйте тот, который производит самый низкий уровень шума.

Заземление другой крышки фильтра может быть подключено или не подключено к шасси. В противном случае они должны иметь провод обратно к заземлению основной точки звезды, но отдельные местные заземления должны быть подключены к клемме заземления крышки для крышки, которая питает их линию B +, а не обратно к основной точке звезды.Только основание крышки должно возвращаться к главной звезде для системы с одной звездой. Это не позволит токам зарядки конденсаторов модулировать питание ступени относительно его местного заземления. Если крышки подключены к корпусу, необходимо позаботиться о физическом расположении крышек, чтобы правильно направить токи заземления. Помните, что важно не допускать протекания токов заземления более поздних ступеней по пути заземления более ранних ступеней. Колпачки лучше всего располагать по прямой линии, при этом главный колпачок источника питания или первая точка звезды находится ближе всего к краю шасси, а колпачки должны располагаться в порядке их протекания по схеме, чтобы токи заземления проходили через шасси позже. стадии не проходят через наземные пути более ранних стадий.Отдельные заземления звезды по-прежнему должны быть подключены к заземлениям конденсаторов.

Секции предусилителя:

Отдельные каскады лампового предусилителя имеют свои собственные «местные» земли, к которым подключаются стороны катодного резистора и заземления конденсатора. «Местное» заземление каждой ступени должно быть подключено к точке звезды по отдельному проводу. В качестве альтернативы, если две последовательные ступени не совпадают по фазе, иногда их можно соединить вместе на местном заземлении второй ступени, и оттуда можно проложить один провод обратно к главной звезде, если токи ступеней почти уравновешены.

Не используйте кожухи горшков в качестве точек заземления. Любые заземленные клеммы потенциометра должны подключаться к местной точке заземления этого каскада. Не заземляйте входные гнезда и обязательно используйте изолированные входные гнезда. Подключите заземление входного разъема к местной земле первой ступени, которая затем перейдет в точку звезды.

Важное примечание: Хотя заземление по схеме «звезда» отлично подходит для устранения шума контура заземления, это не всегда лучшая схема для предотвращения радиочастотных помех (RFI).К счастью, есть простое дополнение к схеме заземления по схеме «звезда», которая сделает усилитель очень тихим без радиопомех. Просто добавьте конденсатор 0,01 мкФ от шасси к клемме заземления изолированного входного гнезда, используя очень короткие провода. Это приведет к шунтированию всех ВЧ-сигналов, «движущихся» по экрану кабеля, прямо на землю шасси, прежде чем они попадут в усилитель и вызовут проблемы. Для подключения конденсатора к шасси можно использовать любой наконечник заземления. Возможно, вам удастся найти наконечник для пайки, который скользит по валу изолированного входного гнезда для удобного наконечника заземления.Для этих типов соединений рекомендуется использовать пружинную шайбу с внутренними зубьями, чтобы обеспечить хорошее «врезание» в шасси и хорошее заземление.

Вы можете экспериментировать с вариациями этой системы. Все вышеперечисленные предложения не всегда необходимы, особенно если вы готовы мириться с остаточным гудением. Заземление звездой не всегда необходимо, и некоторые очень тихие усилители были построены с использованием шинного заземления или других схем заземления. Небольшое планирование на ранних стадиях может избавить вас от лишних хлопот при попытке устранить гул после сборки усилителя.

Заземление шины

Правильно реализованное заземление шины может быть таким же тихим, как заземление звезды, и обычно выглядит аккуратнее. Точно так же неправильно реализованное заземление шины может быть жужжащим, колеблющимся кошмаром (точно так же, как неправильно реализованное заземление звезды может вызвать проблемы).

Хорошо, а что такое шина заземления? Заземление шины — это просто шина (или провод), которая идет от одного конца цепи к другому и заземлена на шасси на одном конце.Если вы используете заземление шины, вы должны убедиться, что компоновка вашей схемы в порядке — если у вас есть выходные лампы, подключенные к шине где-то посередине, а предусилитель или другие земли каскада подключены в другом месте, они могут колебаться.

Как правило, лучший подход для заземления шины — это подвести центральный отвод вторичной обмотки силового трансформатора непосредственно к земле первого конденсатора фильтра (НЕ подключайте его где-нибудь еще к шине, иначе вы получите гул 120 Гц). Это сохраняет все сильноточные зарядные импульсы в замкнутом контуре от вторичной обмотки трансформатора до первой крышки фильтра и обратно, поэтому они не попадают на чувствительные заземления предусилителя.Вы также должны подключить к этой точке катоды выходных ламп (что-то вроде «заземления мини-звезды» для силового и сильноточного выходного каскада).

Остальные колпачки фильтров следует размещать на тех ступенях, где они используются. Например, крышка фильтра первого предусилителя должна быть физически расположена рядом с компонентами первой лампы. Все остальные крышки фильтров расположены рядом с цепями, которые они развязывают. Не рекомендуется складывать все крышки фильтров в одну точку, как это сделал Fender под «собачьей будкой».Хотя это будет работать большую часть времени, гораздо лучше локально отделить каждую стадию с помощью заглушки в этом месте.

Проложите шинный провод (толстый провод заземления) от первого колпачка фильтра по линии до земли каждого колпачка фильтра в линии до последнего на первом этапе предусилителя. «Местное» заземление каждого каскада (состоящее из всех частей, которые подключаются к земле для этого каскада, таких как катодный резистор и катодный байпасный колпачок) должно быть подключено к шине максимально коротким проводом.Обратите внимание, что лучше всего соединить компоненты каждого каскада вместе в «мини-звезду», которая затем подключается к шине, если только провод шины физически не расположен на плате или рядом с компонентами. Это сводит к минимуму количество проводов, необходимых для подключения к шине — вы можете просто соединить вместе соседние револьверные головки или проушины и провести один заземляющий провод от каждой ступени к шине.

Последнее, что нужно учитывать, — это заземление шасси. Вам нужно, чтобы ваша шина подключалась к заземлению шасси только в одной точке, либо на первой крышке фильтра источника питания, либо на другом конце шины во входном гнезде.

Если вы подключаете шину к земле в источнике питания, вам нужно будет использовать изолированное входное гнездо (проложите соединение экрана до точки заземления катодных компонентов первой ступени). Затем вам нужно будет добавить конденсатор 0,01 мкФ (для этого подходят керамические крышки для дисков, как и пленочные) от клеммы экрана входного разъема непосредственно к шасси с максимально короткими проводами. Это предотвратит попадание радиочастот в усилитель. Не оставляйте этот конденсатор в стороне, иначе вы обнаружите, что играете вместе с радиостанцией на своем самом важном концерте!

Если вместо этого вы заземлите шину на входном разъеме, что обычно лучше всего для EMI / RFI, вам не нужно использовать изолированный разъем, и вам не нужен конденсатор.Однако вы * должны * припаять входную сторону шины к шасси прямо у входного гнезда. Ни при каких обстоятельствах не полагайтесь на то, что натяжная гайка и стопорная шайба обеспечивают заземление. Со временем они расшатываются или разъедаются, и вы получаете сильный гул. Не подключайте одновременно входной разъем и заземление первого источника питания к корпусу (или любой другой точке, если на то пошло), иначе вы получите низкоуровневый гул контура заземления.

При некоторых обстоятельствах вы можете обойтись без использования шасси в качестве шинного заземления (вместо изолированного, толстого шинного провода), но это почти всегда приводит к проблемам с низким уровнем шума контура заземления и должно быть избегали.

Еще один момент — «общая» вторичная обмотка выходного трансформатора должна быть подключена непосредственно к соединению экрана выходного разъема (желательно с помощью изолированного разъема), а не к шине. Затем протяните второй провод от соединения экрана выходного разъема к шине в точке, где реализована глобальная отрицательная обратная связь (обычно это точка заземления фазоинвертора). Если усилитель не использует глобальную отрицательную обратную связь, просто протяните провод к заземлению крышки первого фильтра. Это удерживает сильные токи выходного каскада, протекающие по контуру от вторичной обмотки выходного трансформатора к динамику и обратно, удерживая их от чувствительных цепей заземления предусилителя или шины и от шасси.Провод обратно к фазоинвертор не несет значительный тока, но обеспечивает «эталонную» землю для контура обратной связи для правильной работы.

Наконец, «защитное» заземление сети переменного тока должно подключаться к шасси с помощью короткого провода. Его ни в коем случае нельзя привязывать к шине.

Дополнение для пояснения

С тех пор, как я впервые опубликовал эту статью в 1999 году, возникло много вопросов, поэтому вот краткое изложение для пояснения:

(1) Вы можете подключить заземляющую шину или звезду к шасси (и вам следует ), но только на одном конце, либо на конце источника питания (главная звезда), либо прямо у входного гнезда.

(2) В этой статье предполагается, что вы используете изолированные гнезда и подключаете заземление к источнику питания. Если вы это сделаете, вы * должны * иметь низкоомный тракт для сигналов переменного тока (в основном высокочастотных сигналов переменного тока) на стороне заземления входного гнезда, в противном случае ваш усилитель будет восприимчив к радиочастотным помехам. Способ сделать это — поставить конденсатор (обычно 0,01 мкФ) непосредственно со стороны экрана входного разъема (который должен быть изолирован) на шасси с как можно более короткими выводами.

(3) Если вы используете неизолированные входные гнезда, вы можете вместо этого подключить их экран к шасси напрямую с помощью короткого провода (не полагайтесь на гайку для контакта, потому что они со временем корродируют). Если вы сделаете это, вам не следует также заземлять звездообразный узел основного источника питания на шасси, иначе вы, вероятно, разовьете сильный гул. Если вы хотите подключить к источнику питания «защитное заземление» в дополнение к заземлению входного разъема, используйте пару соединенных друг с другом сильноточных диодов, обойденных с помощью 0.Конденсатор емкостью 1 мкФ в качестве «прерывателя контура» для предотвращения шума контура заземления.

В своих усилителях я предпочитаю сочетание звезды и заземления. Я всегда включаю основной источник питания — вы должны подвести центральный ответвитель обмотки силового трансформатора B + (или нижнюю часть обмотки B +, если вы используете мостовой выпрямитель) непосредственно к первому колпачку фильтра, не проходя через корпус. или любой другой части шины заземления, иначе вы получите гудящие шумы из-за высокого тока в обратном пути. Также проложите общий провод выходного трансформатора непосредственно к соединению экрана выходного разъема, чтобы не допустить протекания высоких токов в шасси.

Если используется дроссель, я устанавливаю второй колпачок фильтра рядом с первым, соединяя его заземление с точкой звезды. Этот узел также может иметь некоторые большие токи заземления (но не такие высокие, как возврат заземления первого конденсатора фильтра), поэтому мы хотим, чтобы он не причинял вреда цепи. Обратите внимание, что сами провода дросселя могут излучать много шума, поэтому держите их подальше от чувствительных участков предусилителя.

Заземление предусилителя я либо полностью подключу, либо у меня будут небольшие «островки» земли для каждой ступени, а затем во время компоновки я решу, как острова соединяются обратно с главной точкой звезды.Иногда я использую целую пластину заземления сверху или разрезаю ее на несколько медных заливок для отдельных «звездообразных» возвратов. Вы должны применить знания о схемах и потоках сигналов, чтобы выяснить, что является критическим, и соответствующим образом составить схему, поэтому не существует единого способа, который всегда был бы правильным, потому что пути схемы могут быть переплетены. Правильная компоновка цепи может свести к минимуму риск и упростить заземление.

Я также стараюсь вставлять конденсаторы фильтра предусилителя в схему, в которой они используются («местный» обход).Например, колпачок фильтра первой лампы предусилителя будет физически размещен в области первой лампы предусилителя, с заземлением и соединениями B +, выполненными прямо в нижней части катодного резистора / крышки и в верхней части резистора трубки предусилителя. Если я решу вместо этого сгруппировать все крышки фильтра вместе, я обязательно также локально разъединю каждый узел крышки фильтра меньшим конденсатором, обычно 0,1 мкФ / 400 В) непосредственно от верхнего узла B + этого каскада к узлу заземления. внизу катодного резистора.Вы будете удивлены, сколько новых фильтров имеют очень высокие реактивные сопротивления на частотах в диапазоне искаженной гитары. Иногда можно взять «плохой» колпачок фильтра и обойти его колпачком 0,1 мкФ, и звук будет нормально. Хорошая высокочастотная развязка на всех узлах никогда не помешает.

---

Copyright 1999-2016 Randall Aiken. Воспроизведение в любой форме без письменного разрешения Aiken Amplification запрещено.

Пересмотрено 29.11.16

4 основных схемы защиты от замыканий на землю, о которых вы должны знать

Релейные защиты от замыканий на землю

Хотя схемы защиты от замыканий на землю могут быть тщательно разработаны, в зависимости от изобретательности инженера по релейной защите, почти все схемы, обычно используемые на практике, основаны на об одном или нескольких методах обнаружения замыкания на землю, обсуждаемых в этой статье.

4 основных схемы защиты от замыканий на землю, которые вы должны знать о

Распределительные цепи, которые надежно заземлены или заземлены через низкий импеданс, требуют быстрого устранения замыканий на землю. Эта потребность в скорости особенно актуальна для низковольтных заземленных звездообразных цепей, которые подключены к шинопроводам или длинным металлическим трубопроводам.

Проблема связана с чувствительностью при обнаружении малых токов замыкания на землю, а также с координацией между устройствами защиты главной и фидерной цепи.

Эта статья в первую очередь предназначена для защиты от замыканий на землю основных частей цепей и оборудования .

Обсуждения относятся к различным формам защиты от замыканий на землю для предотвращения чрезмерного повреждения электрооборудования с чувствительностью по току от ампер до сотен ампер.

Теперь давайте немного поговорим об этих методах обнаружения замыкания на землю:

1. Остаточно подключенные реле максимального тока
2. Измерение баланса сердечника фидерных проводов
3. Обнаружение обратного тока на землю в цепи заземления оборудования
4. Дифференциальный ретрансляция

1.Остаточное соединение

Остаточно подключенное реле заземления широко используется для защиты систем среднего напряжения . Фактический ток заземления измеряется трансформаторами тока, которые соединены между собой таким образом, что реле заземления реагирует на ток, пропорциональный току замыкания на землю.

Эта схема, использующая отдельные реле и трансформаторы тока, не часто применяется в низковольтных системах. Однако доступны низковольтные системы с тремя встроенными трансформаторами тока , остаточно связанными с твердотельными расцепителями для обеспечения защиты от замыканий на землю.

Термин «остаточный» в общем использовании обычно зарезервирован для трехфазных системных соединений и редко применяется к однофазному или многосигнальному смешиванию.

Основная остаточная схема показана на рисунке 1. Каждое фазное реле подключено в выходной цепи соответствующего ТТ, а реле заземления, подключенное в общей цепи или цепи нулевой последовательности, измеряет ток замыкания на землю.

Рисунок 1 — Остаточно подключенное реле заземления

В трехфазных трехпроводных системах ток в остаточной ветви при нормальных условиях не течет, поскольку результирующий ток трех ТТ равен нулю .

Это верно и для межфазных коротких замыканий. Когда происходит замыкание на землю, ток короткого замыкания, возвращаясь через землю, проходит в обход фазных проводов и их трансформаторов тока, и результирующий ток течет в остаточной ветви и приводит в действие ее реле.

В четырехпроводных цепях четвертый ТТ должен быть подключен к нейтральной цепи, как показано пунктирной линией тока. Нейтральный проводник переносит как ток несимметрии однофазной нагрузки 60 Гц, так и токи гармоник нулевой последовательности, вызванные нелинейной индуктивностью однофазных нагрузок, таких как люминесцентное освещение.

Без ТТ нейтрального проводника ток в этом проводе будет казаться реле заземления как ток замыкания на землю, и реле заземления должно быть достаточно ослаблено, чтобы предотвратить размыкание в условиях несимметричной нагрузки.

Селективность реле с остаточным включением определяется коэффициентом ТТ и настройкой срабатывания реле. Коэффициент трансформации трансформатора тока должен быть достаточно высоким для цепей с нормальной нагрузкой.

Также следует учитывать несбалансированные первичные токи в каждой фазе, сумма которых может содержать достаточный асимметричный ток, чтобы вызвать отключение во время запуска двигателя.

По этой причине в схемах чувствительной защиты от замыканий на землю не используются мгновенные отключения, когда задействована остаточно подключенная цепь . Если требуется защита от замыканий на землю с большей чувствительностью, следует рассмотреть метод балансировки сердечника (см. Следующие параграфы).

Вернуться к содержанию ↑

2. Баланс сердечника

Метод баланса сердечника основан на суммировании вектора первичного тока или суммировании потоков. Оставшийся компонент нулевой последовательности, если он есть, затем преобразуется во вторичный.

ТТ или датчик с балансировкой сердечника является основой нескольких низковольтных систем защиты от замыканий на землю.

ТТ балансировки керна часто называют датчиком нулевой последовательности или оконным ТТ , но термин «балансировка керна» предпочтительнее, поскольку он более конкретно описывает функцию ТТ.

Принцип схемы ТТ с балансировкой сердечника показан на рисунке 2.

Рисунок 2 — ТТ с балансировкой сердечника, охватывающий все фазные и нулевые проводники

Все несущие проводники проходят через одно и то же отверстие в ТТ и окружены такой же магнитопровод.

ТТ с балансировкой сердечника доступны в нескольких удобных формах и размерах, включая прямоугольные конструкции для использования над сборными шинами.

Этот метод может быть более чувствительным, чем остаточный метод , потому что номинал датчика достаточно велик для возможного дисбаланса, а не для тока нагрузки отдельного проводника.

ТТ с балансировкой сердечника различных размеров (фото: newelec.co.za) весь ток течет и возвращается через трансформатор тока.Чистый магнитный поток, создаваемый в сердечнике ТТ, равен нулю, и в реле заземления ток не течет.

Когда происходит замыкание на землю, ток замыкания на землю возвращается через провод цепи заземления оборудования (и, возможно, другие пути заземления) и проходит в обход трансформатора тока. Поток, создаваемый в сердечнике ТТ, пропорционален току замыкания на землю, и пропорциональный ток течет от вторичной обмотки ТТ к цепи реле.

Реле, подключенные к ТТ с балансировкой сердечника, можно сделать довольно чувствительными. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить ложное размыкание из-за несбалансированных пусковых токов, которые могут вызвать насыщение сердечника ТТ, или из-за замыканий, не связанных с землей.

Если включены только фазные проводники и ток нейтрали не равен нулю, преобразованный ток пропорционален нагрузке нулевой последовательности или току нейтрали.

В системах с заземленными проводниками, такими как экран кабеля, трансформатор тока должен окружать только фазный и нейтральный проводники, если применимо, а не заземленный провод.

При правильном согласовании ТТ и реле, обнаружение замыкания на землю может быть настолько чувствительным, насколько требует приложение .

Скорость реле ограничивает повреждение и может регулироваться (по току или времени, или и того, и другого) для обеспечения селективности. Многие системы защиты заземления теперь имеют твердотельные реле, специально разработанные для работы с трансформаторами тока с балансировкой сердечника. Реле, в свою очередь, размыкают защитное устройство цепи.Могут использоваться силовые выключатели, автоматические выключатели с независимыми расцепителями или электрические предохранители.

Последняя категория включает служебные устройства защиты, которые используют контакты и механизмы выключателя, но зависят от токоограничивающих предохранителей для прерывания высоких доступных токов короткого замыкания.

Контакторы с предохранителями и комбинированные пускатели двигателей могут использоваться, если отключающая способность устройства равна или превышает доступный ток замыкания на землю.

Рисунок 3 — Физическая установка трансформатора тока со сбалансированной жилой для заделки экранированного кабеля

На рисунке 3 показана типовая заделка экранированного кабеля среднего напряжения .После того, как кабель протянут через трансформатор тока с балансировкой жил, оболочка кабеля снимается, чтобы обнажить экранирующую ленту или оплетку. Соединяя экраны вместе, соединение с землей выполняется после того, как этот вывод экрана будет возвращен через трансформатор тока.

Эта мера предосторожности была бы необходима только в том случае, если бы экран был протянут через трансформатор тока.

Между несколькими соединениями заземления экрана на одножильном кабеле существует потенциал, который вызывает циркулирующий ток, часто такой величины, как , что требует снижения допустимой нагрузки кабеля .

При применении ТТ с балансировкой сердечника влияние этого циркулирующего тока должно быть вычтено из измерительной цепи.

Вернуться к содержанию ↑

3. Возврат на землю

Реле заземления показано на рисунке 4. Ток замыкания на землю возвращается через трансформатор тока в шине нейтрали на соединение шины заземления .

Для фидерных цепей изолирующий сегмент может быть введен в шинопровод или кабелепровод, как показано на рисунке 4, и соединительная перемычка, подключенная через изолятор, для пропускания тока замыкания на землю.Затем трансформатор тока с этой перемычкой обнаруживает замыкание на землю.

Этот метод не рекомендуется для фидерных цепей из-за вероятности множественных обратных путей заземления и сложности поддержания изолированного соединения .

Рисунок 4 — Схема реле заземления

Вернуться к содержанию ↑

4. Дифференциал заземления

Общий термин, дифференциал заземления используется для множества схем , которые используют векторное или алгебраическое вычитание или сложение сигналов .Токи могут создаваться любым из методов, обсуждаемых в разделах с 1 по 3.

На рисунке 5, например, показана дифференциальная защита заземления для однофазных нагрузок с центральным отводом, аналогичная остаточному методу.

Рисунок 5 — Дифференциальная защита нагрузки с центральным ответвлением

Один датчик баланса сердечника может обнаруживать замыкания на землю во множестве нагрузок (см. Рисунок 6). Дифференциальное реле заземления эффективно для защиты главной шины, потому что оно имеет присущую селективность.

Рисунок 6 — Дифференциальная защита нескольких нагрузок

При дифференциальной схеме (см. Рисунок 7) на каждом из отходящих фидеров устанавливаются трансформаторы тока с балансировкой сердечника , а другой трансформатор с более низким коэффициентом передачи помещается в соединение нейтрали трансформатора с землей.

Эту схему можно сделать чувствительной к низким токам замыкания на землю без ложного размыкания при замыканиях на землю за пределами трансформаторов тока фидера.

Все трансформаторы тока должны быть тщательно согласованы, чтобы предотвратить неправильное размыкание из-за серьезных повреждений, возникающих за пределами дифференциальной зоны.

Рисунок 7 — Шина и трансформатор по дифференциальной схеме заземления

Дифференциальная защита шины защищает только зону между трансформаторами тока и не обеспечивает резервной защиты от повреждений фидера.

Вернуться к содержанию ↑

Чувствительность цепи

К факторам, влияющим на чувствительность определения замыкания на землю, относятся следующие:

1. Ток зарядки цепи, потребляемый ограничителями перенапряжения, экранированными кабелями и обмотками двигателя
2. Число шагов координации между ответвленной цепью и источником питания
3. Первичный номинал и точность самого большого ТТ, используемого для питания реле с нулевым подключением в координации
4. Насколько хорошо согласованы ТТ, используемые для реле с нулевым включением цепи
5. Нагрузка на ТТ , в частности нагрузка остаточно подключенного реле (твердотельные реле и некоторые индукционные дисковые реле имеют нагрузку 40 ВА для 0.

   No related posts.