Как устроено и работает заземление: Как работает заземление. Принцип работы заземления

Как работает заземление. Принцип работы заземления

Всем известно, что электричество – это неотъемлемый атрибут современного человека. Без использования электроэнергии невозможно включить чайник, чтобы попить чая или кофе, разогреть еду в микроволновке или посмотреть телевизор. Несмотря на незаменимость электричества, не стоит забывать и о его коварстве. Очень много неприятных случаев бывает при ударе током, бывают даже летальные ситуации.

Приветствую дорогие друзья и читатели сайта «Электрик в доме». Многие ощущали на себе неприятный удар током, когда случайно касались оголенного провода. Но в быту встречаются ситуации, когда человека может ударить током, даже если он дотрагивается к безобидному с виду бытовому прибору. Почему так происходит?

Как правило, такое случается, когда повреждается внутренняя изоляция и прибор не имеет заземления. В этом материале постараемся простым языком объяснить читателю, что такое заземление, как работает заземление и для чего оно необходимо.

От чего защищает заземление?

Основное предназначение заземления в электрической сети – это защита. Для работы электрических приборов в электропроводке предусмотрено два провода: фазный и нулевой.

Защита, которую обеспечивает заземление заключается в подключении третьего проводника, соединенного непосредственно с заземлителем который в свою очередь соединен с контуром заземления. Благодаря заземлению можно не беспокоиться о том, что возникшая по вине неисправности бытового прибора аварийная ситуация приведет к удару электрическим током кого либо из окружающих.

Друзья давайте разберемся, какие аварийные ситуации могут возникнуть и в чем заключается принцип работы защитного заземления?

Опасность поломки электрического прибора заключается в том, что его корпус может оказаться под напряжением, тем самым сделав его опасным. Такое обстоятельство может возникнуть в том случае, если повреждается внутренняя изоляция. Например, когда провода прибора со временем ссыхаются или плавятся, и соприкасается с металлическим корпусом бытового прибора.

Визуально заметить такую аварийную поломку невозможно, однако достаточно дотронуться к электроплите или стиральной машинке, удар током пройдет незамедлительно.

У многих после таких ситуаций возникает вопрос: как работает заземление, и может ли оно эффективно защитить. Сила такого удара может быть разной в зависимости от состояния человека и окружающих условий.

Что произойдет, если корпус не соединен с заземлением? Сама по себе такая поломка ничего собой не представляет. Стиральная машинка с пробитым корпусом как работала, так и будет работать. Она будет отлично выполнять свои функции, пока вы к ней не дотронетесь.

Все дело в том, что человек больше чем на 70% состоит из воды и является прекрасным проводником электричества. Когда вы стоите на полу или прикасаетесь к стене, то ваше тело может послужить проводником. При прикосновении к поврежденному корпусу ток начнет протекать через ваше тело в землю.

Конечно, можно избежать удара током, если одеть резиновые перчатки или обувь, но в доме так никто не ходит. Если у вас в доме нет заземления, и прибор бьется током, следует помнить, что даже невысокое напряжение может привести к плачевным обстоятельствам.

Величина в 50 мА уже является опасной для человека. Такое маленькое значение тока может привести к фибрилляции сердца и даже к смертельному случаю.

Для того чтобы не беспокоиться за свою жизнь и здоровье семьи важно, чтобы в доме было подключено заземление. В этом случае опасный потенциал, имеющийся на корпусе прибора, будет уходить в землю, защищая вас от удара. В этом заключается принцип работы заземления. К тому же дополнительно заземлению рекомендуется устанавливать УЗО, которое отключит поврежденное оборудование при малейших утечках.

Принцип работы заземления

После того как приборы будут заземлены пробой внутренней изоляции нам не страшен. Если по каким-то причинам корпус прибора окажется под напряжением, возникнет короткое замыкание между фазой и заземлением. В результате чего сработает автоматический выключатель. Благодаря правильно установленному заземлению и срабатыванию автомата, человека не ударит током.

Однако здесь есть некоторые нюансы электротехники. Не всегда при пробое напряжения на корпус может выбить автомат и в таких случаях прекрасным помощником станет устройство защитного отключения.

Также хочется отметить тот факт, что при качественном монтаже заземляющего контура его сопротивление должно составлять 4 Ом, и если по каким-то причинам произойдет задержка в отключении автомата или он вовсе не отключится, потенциал на корпусе поврежденного прибора будет равен потенциалу заземлителя. В этом случае человека при касании током не ударит, так как разность потенциалов отсутствует.

Как работает заземление электрооборудования

Что касается жителей частного сектора, то в основном, на этих районах электричество на участки подводится воздушными линиями электропередач. Как правило, это двухпроводные линии, которые состоят из фазного и нулевого провода. В нашей стране линии электропередач оставляют желать лучшего, ведь на одном кабеле, идущем по основной линии, может быть много скруток.

Порывы ветра, падающие ветки и осадки могут в любой момент оборвать силовой кабель и если у вас в доме не установлена система защиты в виде заземления и устройства УЗО, то пострадать может не только владелец дома, но и вся его техника. Здесь установка заземления особенно актуальный вопрос.

Сегодня можно самостоятельно создать хорошую защиту для дома и создать заземление собственными руками, обеспечивая сохранность приборов и здоровья домочадцев.

Правильно изготовленная и установленная система защиты сможет уберечь электроприборы даже в момент обрыва линии идущей к дому. В настоящее время индивидуальная работа заземления дома в совокупности с УЗО считается популярными средствами защиты от удара током в собственном доме.

Работа заземления в частном секторе

В данном разделе разберем, как работает заземление на примере частного дома. Схема питания дома, изображенная на рисунке состоит из воздушной линии. Воздушная линия – двухпроводная, наиболее часто встречающаяся в частном секторе. Состоит из двух проводов фазного (на рисунке обозначен красным цветом) и нулевого (синего цвета). Нулевой провод является нулевым рабочим и защитным одновременно. То есть совмещенным проводником. В электротехнической литературе обозначается как PEN проводник.

Для того чтобы разделить этот проводник на два независимых рабочий и защитный, во вводном щите дома делается специальное ответвление на заземляющий контур. После этого с вводного щита выходит два нулевых проводника которые имеют разное назначение. Один из них рабочий ноль, который служит для работы приборов. Другой защитный ноль — заземляющий проводник, должен иметь желто-зеленую маркировку и обозначение PE.

В «Правилах Устройства Электроустановок» такая система заземления обозначается как TN-C-S. Внутренняя электропроводка дома должна быть трехпроводной, то есть фаза, ноль и заземление. Все розетки в доме должны быть соответственно с заземляющим контактом. В этом случае корпус потенциально опасного прибора будет подключен к защитному проводнику через заземляющий контакт розетки. В зону риска особенно входит так называемая мокрая техника это водонагреватели, насосы, посудомоечные и стиральные машинки.

Если в ходе эксплуатации фазный провод в результате пробоя изоляции соприкасается с корпусом прибора (для примера это корпус холодильника), то между фазным проводом (красным) и заземляющим (желто-зеленым) произойдет замыкание, в результате чего отключится силовой автомат.

Мнимая защита или неправильное заземление

Бывают ситуации, когда заземление может быть опасным. Это при условии НЕПРАВИЛЬНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ. Друзья сейчас рассмотрим случай неправильного подключения заземления и сравним его со случаем рассмотренным выше.

На рисунке изображена схема неправильного заземления. Суть его заключается в подключении заземляющего проводника (провода заземления в электропроводке) к нулевому рабочему. Нулевой провод же заземлен на подстанции, почему же от него не заземлиться? К сожалению, встречаются специалисты в нашей отрасли, которые совершают такие ошибки.

В чем заключается опасность? В исправном состоянии техника будет работать без нареканий, все электрические приборы будут выполнять свою работу. Друзья давайте теперь рассмотрим другую ситуацию когда нулевой провод на линии был оборван в результате сильного ветра, при этом красный все еще остался целым.

При замыкании фазного провода на корпус в этом случае короткого замыкания не возникнет, так как заземляющий провод, который одновременно является и нулевым рабочим оборван по пути к дому, разности потенциалов между фазным и заземляющим проводом нет, и короткого замыкания не произойдет. Отсюда не сложно догадаться, что автоматический выключатель не отключится, так как ему просто не на что реагировать (нет тока короткого замыкания).

Из этого следует, что корпус холодильника, находясь под опасным напряжением, будет ждать свою жертву. Сила удара током в этой ситуации будет напрямую зависеть от того какая соприкосаемость человека с землей. Чем лучше контакт, тем сильнее ударит.

В некоторых случаях удар током через корпус прибора может быть фатальным, чтобы не случилось неприятностей нужно знать, как работает заземление в доме.

К примеру, вы прикасаетесь к пробиваемой электрической водогрейке и одновременно беретесь за водопроводную трубу. Также опасно браться за корпус прибора, который находится под напряжением при этом стоять босым на бетонных полах. Такой пол может служить проводником.

Как работает узо с заземлением

Чувствительность системы заземления, а соответственно и электробезопасность можно повысить установив в электрощите устройство защитного отключения (УЗО). Данный прибор реагирует на утечку тока и отключается при ее появлении тем самым обестачивая технику с поврежденной изоляцией. УЗО срабатывает даже в тех случаях если происходит малейшая утечка тока.

В реальности утечка тока может происходить как через заземленный корпус прибора, так и через тело человека (если заземления в доме отсутствует), что менее приятно. На рисунке показана ситуация когда ток проходит через тело человека.

К примеру, человек касается корпуса неисправного прибора, корпус которого не заземлен. В момент прикосновения через человека начинает протекать ток, и УЗО реагируя на него мгновенно отключится. Продолжительность удара током для человека в этом случае будет равна времени отключения УЗО. Обычно она равняется десятым долям секунды.

Незначительное и кратковременное воздействие тока в большинстве случаев приносить незначительный вред, человек получает болевые неприятные ощущения и испуг, который проходит уже через несколько минут.

Казалось бы идеальный вариант защиты, но не все так гладко. Даже такая система защиты имеет свои недостатки:

  • если прибор не имеет заземления, то, следовательно, УЗО не сможет зафиксировать утечку, а понять поломку можно будет только после пусть небольшого, но удара током;
  • по сути УЗО — это сложный электронный прибор, который не может сработать моментально, для отключения требуется время, следовательно, защита только с помощью УЗО может оказаться слишком медленной.
  • за счет высокой стоимости на УЗО домовладельцы, как правило, экономят и покупают устройства низкого качества либо устанавливают одно УЗО на весь дом, а в этом случае сложно гарантировать своевременное срабатывание.

Не стоит использовать устройства УЗО сомнительного качества и малоизвестных брендов. Ответственность за свою защиту, каждый человек несет самостоятельно, поэтому покупать нужно только оригинальный и сертифицированный товар. В настоящий момент рынок переполнен электрооборудованием различных производителей и нужно ответственно относиться, к такой покупке.

Друзья мы с вами рассмотрели принцип работы заземления, и что может произойти при неправильном способе заземления. Основное преимущество такой схемы подключения заключается в том, что у нее имеется свой индивидуальный контур заземления и в случае обрыва провода на линии электропередач он не сможет никак повлиять на работоспособность.

Важно! Не стоит думать, что если у дома есть заземление, то не нужно использовать УЗО. Даже при малейшей утечке прибор может зафиксировать проблему и отключить поврежденный участок сети, обеспечив безопасность и здоровье человека.

Электричество – это друг и враг человека, поэтому чтобы не произошло чего-то непредвиденного необходимо правильно делать электропроводку, и знать, как работает заземление в доме. Если нет знаний и опыта работы с электричеством, то такую работу лучше доверить профессионалам, которые все сделают, не только быстро, но и качественно с учетом всех норм и требований.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Контур заземления. Заземление и зануление на объектах.

Открыв для себя электричество, первое что испытало человечество — это то, какие опасности оно в себе несет. Со временем, изобретая все новые электрические приборы люди понимали, что нужно ещё и продумывать защиту от негативных воздействий и опасностей связанных с использованием электричества в своих целях. Самым простым, но при этом надежным оказался способ заземления, который стал повсеместно использоваться при строительстве жилищных и промышленных объектов, а ещё чаще встречается в загородных домах. О том, как сделать самостоятельно контур заземления для загородного дома, читайте в нашей статье Заземление дома. Монтаж контура заземления!

Вторым способом является зануление которое позволяет отключить электрический прибор от сети напряжения с помощью нулевого защитного проводника. И если дома и промышленные здания оборудуются системой заземления и для подключения к ней нужен подходящий трех-жильный кабель для соединения его с электрощитом, то в загородных домах это необходимо сделать для собственной безопасности и сохранения своего имущества. 

Защитное заземление и зануление в электроустановках

Заземление электроустановки — преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение — защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу электроустановки или других ее частей, которые оказались под напряжением.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности. Предназначено для защиты человека от прикосновения к корпусу электроустановки или других ее частей, оказавшихся под напряжением. Чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше. Чтобы воспользоваться преимуществами заземления, надо купить розетки с заземляющим контактом.

В случае возникновения пробоя изоляции между фазой и корпусом электроустановки корпус ее может оказаться под напряжением. Если к корпусу в это время прикоснулся человек — ток, проходящий через человека, не представляет опасности, потому что его основная часть потечет по защитному заземлению, которое обладает очень низким сопротивлением.

Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

Есть два вида заземлителей – естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой. В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы и пр..

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество  искусственных заземлителей.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования — основное назначение зануления.

Различают нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник.

Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок и имеет одинаковую с другими проводами изоляцию и достаточное сечение для прохождения рабочего тока.

Нулевой защитный проводник служит для создания кратковременного тока короткого замыкания для срабатывания защиты и быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети. В качестве нулевого защитного провода могут быть использованы стальные трубы электропроводок и нулевые провода, не имеющие предохранителей и выключателей.

Обозначения системы заземления

Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:
T — непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй.
I — все токоведущие части изолированы от земли.
Вторая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
T — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй.
N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.
S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

Основные системы заземления

1. Система заземления TN-C

  Контур заземления по системе TN-C

К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN- проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников) и однофазные двухпроводные (фазный и нулевой рабочий проводники) сети зданий старой постройки. Эта система простая и дешевая, но она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

2. Система заземления TN-C-S

   Контур заземления по системе TN-C-S

В настоящее время применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, предназначенном для размещения компьютерной техники и телекоммуникаций, необходимо обеспечить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S).

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах.

3. Система заземления TN-S

  Контур заземления по системе TN-S

В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. С подстанции приходит пяти жильный кабель. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех.

Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе.

4. Система заземления TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

5. Система заземления IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Такая система используется, как правило, в электроустановках зданий, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности.

Схема контурного заземления

  1. Заземлители
  2. Заземляющие проводники
  3. Заземляемое оборудование
  4. Производственное здание (контур заземления необходим во всех производственных зданиях).

Пример схемы заземления дома

   Контур заземления дома
  • Водонагреватель
  • Заземлитель молниезащиты 
  • Металлические трубы водопровода, канализации, газа
  • Главная заземляющая шина
  • Естественный заземлитель (арматура фундамента здания)

Меры для защиты от поражения электрическим током

Для защиты человека от поражения электрическим током применяют защитные средства:

  • резиновые перчатки
  • инструмент с изолированными ручками
  • резиновые боты
  • резиновые коврики
  • предупредительные плакаты

Контроль изоляции проводов

Для предупреждения несчастных случаев от поражения электрическим током необходимо контролировать состояние изоляции проводов электроустановок. Состояние изоляции проводов проверяют в новых установках, после реконструкции, модернизации, длительного перерыва в работе. Профилактический контроль изоляции проводов проводят не реже 1 раза в 3 года. Сопротивление изоляции проводов измеряют мегаомметрами на номинальное напряжение 1000 В на участках при снятых плавких вставках и при выключенных токоприемниках между каждым фазным проводом и нулевым рабочим проводом и между каждыми двумя проводами. Сопротивление изоляции должно быть не меньше 0,5 мОм.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Расстояние заземления от дома. Каким должно быть расстояние в частном доме до контура заземления

Контур заземления для частного дома вполне можно сделать собственными руками, но для этого нужно четко знать все нормативы. Расстояние заземления от дома является одним из важных параметров, которые необходимо соблюсти при выполнении монтажных работ с контуром заземления.

Как устроено и как работает заземление

Главная функция заземления – соединить всех потребителей электричества с контуром защиты при помощи специального заземляющего провода. Всего существует 3 различный системы заземления, но для частного дома или дачи чаще всего применяется вариант системы с маркировкой TN – 5. В такой ситуации ноль и земля проводятся разными проводами.

В результате при утечке тока или пробое изоляции в электроприборах опасное для человека напряжение передается по проводу на защитный контур

Норма монтажа и обустройства контура заземления зависят от показателей сопротивления. На количественный показатель данного параметра влияют:

  • разновидность почвы;
  • параметры влажности почвы;
  • глубина, на которую погружаются заземлители;
  • сколько заземлителей в контуре;
  • из чего сделаны электроды и все комплектующие.

Согласно нормам СНиПа контур должен делать в форме равностороннего треугольника. Расчет контура заземления производится на основании глубины залегания электродов и параметров почвы.

От типа грунта зависит уровень сопротивления растекания токов  контура замыкания. Оптимальным вариантом является торфяник, суглинистая почва и глинистый грунт с близким расположением грунтовых вод. Каменистый грунт и монолитные скалы обладают худшими параметрами.

Расчет контура заземления

Перед монтажом следует провести грамотный расчет контура заземления, высчитав по нормативам все необходимые параметры. Наиболее важным значением  при расчете пользуются следующие факторы:

  • определить удельное сопротивление грунта на конкретном участке;
  • параметры влажности почвы;
  • уровень солености воды;
  • средние показатели температуры в регионе;
  • расстояние от фундамента до контура;
  • размеры как самого заземлителя, так и всех комплектующих.

Расчет должен выполнять специалист с инженерным образованием, который знает множество формул. Чаще всего применяется типовой проект, а изменения вносятся в зависимости от расстояния здания,  от которого расположен контур.

Расстояние заземления от фундамента частного дома

При создании контура заземления расстояние между электродами должно быть не меньше, чем их длины. Расстояние  от дома до контура заземления должно быть не меньше 1 метра. При этом максимальное значение, на котором от фундамента должен располагаться контур – 10 метров. Это также регламентируется специальными документами. Стороны треугольника контура должны быть в среднем 2-3 метра длиной.

Очень важно, чтобы контур располагался где-то сзади дома или на территории, которая будет недоступна для детей и домашних животных.

Монтаж защитного заземляющего устройства

В первую очередь после всех расчетов необходимо провести земляные работы. Для этого на выбранном от фундамента дома расстоянии нужно выкопать траншею. Ее глубины должна быть около метра, а ширина – штык лопаты. В углах получившегося равностороннего треугольника забиваются заземлители на необходимую глубину. Заземлитель забивается кувалдой для чего обязательно использовать прямые удары, без раскачки, чтобы он вошел строго и без зазоров. Чтобы заземлитель зашел оптимально, его края рекомендуется предварительно заострить болгаркой. В грунт колья не должны погрузиться полностью – на поверхности рекомендовано оставить до 200 мм.

На следующем этапе потребуется костюм  сварщика и нужное оборудование. К вертикальным заземлителям следует приварить горизонтальные электроды, которые по  ширине должны быть не менее 40 мм. От полосы к стене здания по выкопанной траншее требуется провести отрезок кабеля достаточного сечения . Затем все это завести в здание и провести к электрощитку. Уже от щитка должно выполняться заземление внутридомовой системы.

Работа по проведению заземляющего проводника выполняется следующим образом: с помощью болта и гайки на вертикальный тип заземлителя крепится силовой кабель, который запакован в концевой контакт. Чтобы произвести данную работу  потребуются комплектующие:

  • медная шина с сечением от 10 кв. мм;
  • алюминиевая шина с сечением от 16 кв. мм;
  • металлический проводник от 75 кв.мм.

После проведения сварочных работ требуется в первую очередь проверить все швы, они должны быть высокого качества и затем покрыть места сварки грунтовкой. После завершения всех работ требуется засыпать траншею сначала это делается песком, а затем вынутым из этой же траншеи грунтом.

Контур заземления нормы и правила согласно ПУЭ

Грамотно проложенный контур заземления позволяет уберечь здание от удара молнии и обезопасить всех жителей. Нормы ПУЭ являются собирательными правилами по устройству энергоустановок. Здесь подробно указаны нормы проведения электропроводки в зданиях, условия прокладывания коммуникаций и требования к определенным системам. Есть в данном нормативе и отдельные выписки по стандартам контура заземления, а также как правильно установить защитное устройство электросети. 

Чаще всего данные нормы соблюдаются лишь поверхностно, с учетом основных указаний, поскольку точное соблюдение норм ПУЭ сделает прокладку контура заземления возле частного дома очень дорогим мероприятием.

Проверка контура заземления

Чтобы точно быть уверенным в грамотном монтаже и нормальном функционировании контура заземления, его необходимо проверить. Для этого существуют специализированные приборы, но в частном доме, если контур прокладывали своими руками достаточно и просто лампочки 150-200 Вт. Достаточно один вывод  патрона подключить к проводу фазы, который обычно имеет коричневый цвет, а второй  собственно к проверяемому контуру заземления. Если лампочка светит ярко – контур заземления работает в полном объеме, если лампочка светит тускло – есть проблемы в монтаже контура. Иногда лампочка в таком случае и вовсе не горит.

Если измерять сопротивления контура, то следует помнить, какие должны быть показатели:

  • для установок в 1000 В – до 4 Ом;
  • не больше 10 Ом при суммарных показателях генераторов в 100 кВа;
  • до 0.5 Ом, если  электроустановки выше 1000 В с крупными токами замыкания на землю.

Контур заземления должен проверяться специалистами перед вводом в эксплуатацию. Тогда же выдается документ на это оборудование. Затем согласно правилам его следует проверять раз в 12 месяцев, но это уже можно делать самостоятельно. Заземление в частном доме позволит защитить всех жильцов от внезапного поражения электрическим током. Также грамотно проведенное заземление требуется при капитальном ремонте, вводе дома в эксплуатацию, чтобы была возможность заключить договор с электроснабжающей организацией. Заземление в частном доме расстояние от дома и все нормы указаны в ПУЭ. Сам контур должен пролегать не менее, чем в 1 метре от стен здания и желательно в недоступном для людей и животных месте.

Правильное заземление своими руками в частном доме и квартире

Жизнь насыщается электроприборами. «Хрущевская» норма энергопотребления в 1,3 кВт на квартиру (220 В; пробки – 6 А) ныне вызывает смех. Электроприборы дают комфорт и экономят немало денег, но есть оборотная сторона медали: возрастает опасность электрошока. Поэтому без защитного заземления (а для стиральной машины – и рабочего) теперь не обойтись. Но в старых домах его нет, а частнику нужно делать самому; цены же в специализированных организациях соответствуют объему работы. Чем платить такие деньги, проще сделать заземление в доме своими руками – работа не легкая, но и не сложная.

Можно ли делать заземление самому?

Но не будет ли проблем с электриками? Штрафовать они любят.

Если заземление сделано правильно, а измерения показали сопротивление растекания тока не более 4 Ом, формального повода для придирок не возникнет. Устройство заземления дома подробно регламентируется следующими нормативными документами:

  • ПТБЭ – Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.
  • ПУЭ – Правила устройства электроустановок потребителей.
  • ПТЭЭ – Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Однако ни в одной из этих книжек ни сном, ни духом, ни прямым текстом не сказано, что заземление должна делать специализированная организация. Сделано по правилам, нормам соответствует – защищайтесь на здоровье, претензий быть не может. В настоящей статье описывается, как правильно сделать заземление частного дома и устроить заземление в квартире, если дом не заземлен.

Но! Если заземление сделано специализированной организацией по проекту, проверено и принято энергослужбой, и все-таки случилась авария, вы имеете полное право требовать возмещения ущерба. При самодельном заземлении такая возможность, разумеется, исключается. Можно заказать у энергетиков проект, оплатить приемку готового, получить на руки акт ввода в эксплуатацию. Однако практика показывает, что, если «шарахнуло», судиться с энергетиками бесполезно. А в договоре с коммерческой фирмой возмещение ущерба прописывается. Но и работа выходит очень дорогая.

Защитное и рабочее заземления

Защитное заземление спасает людей от электрошока, а включенную в сеть аппаратуру от выхода из строя при пробое какого-либо электроприбора на корпус. При наличии молниеотвода – также при ударе молнии.

Рабочее заземление при электрическом ЧП выполняет роль защитного, но оно же обеспечивает нормальную работу электрооборудования. Постоянное рабочее заземление применяется только в промышленном оборудовании. Для бытовой техники считается достаточным заземление через евророзетку. Но в реальных условиях кое-что из «бытовухи» полезно все же заземлить наглухо:

  1. Стиральную машину. У нее большая собственная электрическая емкость, и во влажном помещении вполне исправная машина, даже включенная в надежно заземленную евророзетку, может безвредно, но ощутимо «щипаться».
  2. Микроволновая печь. В ней, как известно, работает источник СВЧ – магнетрон большой мощности. При плохом контакте в розетке микроволновка может «сифонить» на опасном для здоровья уровне. На многих микроволновках сзади можно увидеть винтовую клемму под отдельный заземлитель, причем инструкция об этом стыдливо умалчивает: наличие такой клеммы переводит устройство из разряда бытовой техники в промышленное оборудование. А так – ну, это такой декоративный элемент.
  3. Электродуховка и индукционная плита (варочная поверхность). Внутренняя проводка в них работает в тяжелых условиях, мощность же велика, так что высока и вероятность пробоя.
  4. Настольный компьютер. Его импульсный блок питания (ИБП) компактности ради устроен так, что нормальную рабочую утечку дает побольше стиралки. От таких плавающих потенциалов на корпусе и производительность снижается, и «глюков» добавляется, и скорость интернета падает. Наглухо заземлить компьютер можно за любой крепежный винт сзади.

У автора этих строк скорость беспроводного интернета после правильного заземления компьютера возросла с 17,8 кбит/с до 310 кбит/с (!).

Части заземления

Заземлители – вбитые или врытые в землю металлические проводники. Не менее полуметра заземлителя должно находиться ниже максимального горизонта промерзания; в местах с плюсовой зимой – ниже горизонта просыхания, т.е. в слое почвы со стабильной влажностью. Чаще всего это обеспечивается при длине заземлителя в 2-3 м. Точные данные о необходимой длине и количестве заземлителей можно получить в местной энергослужбе.

Металлосвязь – сварная металлическая конструкция, соединяющая между собой верхние концы заземлителей и заведенная в дом в виде шины заземления. Вводов шин заземления в доме может быть несколько, но одна непременно должна заземлять вводный щит (ВЩ, или вводно-распределительное устройство – ВРУ). Заземлители с металлосвязью образуют жесткий цельный контур заземления.

Заземляющие проводники соединяют заземлительные клеммы электроустановок с шиной заземления. Они могут быть как голыми жесткими, так и гибкими многожильными в изоляции. В последнем случае их сечение должно быть не менее 4 кв.мм, а расцветка оболочки – желтая с продольной зеленой полосой. Допустим перенос заземляющего проводника с шины на шину заземления.

К шине заземления заземляющие проводники подключаются на специальные контактные площадки: зачищенные до блеска и смазанные консистентной смазкой ее участки с резьбовыми отверстиями не менее М4 под болты. Смазка, помимо защиты от окисления, нужна для предотвращение электрокоррозии (см. след. разд).

Ряд контактных площадок обозначается с одной или с двух сторон, если он на транзитном участке шины, парами косых, под углом 45 градусов, черными полосами. Сплошное окрашивание шины заземления недопустимо, но допустимо ее замоноличивание, кроме контактных рядов, в стену.

Электрическое сопротивление металлосвязи измеряется от ЗАЗЕМЛИТЕЛЬНОЙ КЛЕММЫ электроустановки до наиболее удаленной от нее наземной части контура заземления. То есть, заземляющий проводник электрически считается частью металлосвязи. Сопротивление любой металлосвязи не должно превышать 0,1 Ом.

Зачем несколько заземлителей?

Одним заземлителем нельзя обойтись, потому что земля – проводник нелинейный. Ее сопротивление сильно зависит от приложенного напряжения и площади контакта с заземлителем. У одного заземлителя площадь поверхности слишком мала, чтобы обеспечить надежную защиту. Между двумя заземлителями, разнесенными на 1-2 м, возникает потенциальная поверхность, и эффективная площадь контакта с землей возрастает в сотни раз. Но разносить заземлители слишко далеко нельзя: потенциальная поверхность разорвется, и останется просто два заземлителя. Оптимальное расстояние между заземлителями в рыхлом грунте вне зоны вечной мерзлоты – 1,2 м.

Как нельзя заземлять

Непригодное по ПУЭ заземление

П. 1.7.110 ПУЭ категорически запрещает заземлять электроустановки на любые трубопроводы. «Радиолюбительское» заземление на водяную трубу теперь также недопустимо: любой кусок пластиковой трубы в домовой разводке многократно увеличивает поражающее действие тока пробоя. А что будет, и по закону и по-свойски, если пробой у вас убьет принимающую душ жену соседа, объяснять не нужно.

Также запрещено выводить наружу заземляющие проводники и подключать их к шине заземления на неподготовленные контактные площадки. На рисунке справа – дважды непригодное к использованию заземление.

Дело тут в том, что каждый металл имеет свой электрохимический потенциал. При неизбежном снаружи увлажнении образуется гальваническая пара и начинается электрокоррозия; смазка спасает от нее только в сухом помещении. Коррозионный процесс распространяется под оболочку заземляющего проводника. Хозяин пребывает в полной уверенности, что «его заземление его бережет», но при аварии заземляющий проводник мгновенно отгорает.

Также запрещено заземлять электроустановки последовательно, друг через друга, и подключать более одного заземляющего проводника на одну контактную площадку шины заземления (рис. ниже). В первом случае одна аварийная установка «потянет» за собой другие, и все они будут создавать помехи друг другу; это называется – электромагнитная несовместимость. В обоих случаях работы по устранению аварии связаны с риском для жизни.

Правльное (справа) и неправильное (слева и в центре) подключения к заземлению

О молниеотводах

По ПУЭ объект, снабженный контуром заземления, обязательно должен оборудоваться и молниеотводом. Особенно необходим молниеотвод на даче. Дачные поселки и так места, предпочтительные для ударов молний: ведь дачники, стараясь снабдить себя водой, копают колодцы, забивают скважины на воду, прокладывают водопроводные трубы неглубоко или вообще по поверхности почвы. Дачные же строения большей частью возводятся из горючих материалов, а пожарная охрана далеко, и грозу всегда сопровождает сильный ветер.

Известны случаи, когда целые дачные поселки выгорали от удара молнии. И если на пожарище обнаружится контур заземления, но не найдется остатков молниеотвода, и властям, и соседям виновника долго искать не нужно.

Простейший молниеотвод – две заостренных арматурины, торчащие вверх от концов конька крыши на 1,2–1,5 м. С контуром они соединяются стальной проволокой не менее 6 мм, или стальной же шиной 15х3 мм, или полосой из нескольких слоев оцинковки, набранной до нужного сечения – 45 кв.мм.

Шина молниеовода не должна быть шире 60 мм, иначе при ударе молнии произойдет разбрызгивание плазмы, последствия которого разрушительны. Попросту говоря, слишком широкая шина сработает как своего рода антенна, не отводящая молнию в землю, а распространяющая ее в стороны.

Все детали молниеотвода соединяются только сваркой. Слоеную шину нужно по краям проварить прихватами с шагом 50-60 см с захватом всех слоев.

Заземление частного дома

Контур заземления частного дома может быть выполнен различными способами в зависимости от особенностей строения и свойств грунта. Три наиболее распространенных показаны на рисунке. Во всех случаях заземлители лучше делать из труб со сплющенным в острие концом. На нижнем полуметре трубы насверливают вразброс десяток-полтора отверстий 5-8 мм. Летом, в жару и сушь, в такой заземлитель можно заливать раствор соли (полпачки на ведро воды), чтобы сопротивление растекания держалось в норме.

Также во всех случаях шина заземления такая же, как для молниеотвода. Но использовать для металлосвязи «слойку» из оцинковки нельзя: быстро проржавеет.

Различные виды контуров заземления

Для дачного дома или аналогичного ему жилья, а также в качестве рабочего заземления при наличии защитного зануления строят простейший контур (на рисунке – справа). В постоянно влажном грунте или для рабочего заземления можно обойтись двумя заземлителями; для защитного заземления нужны три, расположенные в ряд или, лучше, треугольником. Размещают заземлители не ближе 1,2 м от края отмостки.

Линейный контур с двумя группами заземлителей (средний рисунок) нужно делать если присутствует хотя бы один из следующих факторов:

  • Электроввод – подземный через ВЩ.
  • В дом заведены коммуникации: вода, канализация, газ, связь, в любом сочетании или хотя бы одна из них.
  • Долговременно (свыше 20 мин.) потребляемая мощность превышает 1 кВт.

И, наконец, полный контур заземления (левый рисунок) необходим при наличии любого из следующего:

  • Электроввод – 220/380 В через ВРУ или ЩВС (щит вводный силовой).
  • Общая площадь помещения – свыше 100 кв. м.
  • Долговременно потребляемая мощность – свыше 3 кВт.
  • Наличие стационарных электроустановок промышленного типа (с клеммой заземления; напр. – сверлильный станок, циркулярка и т.п.).
  • Наличие ДГУ резервного электропитания.

Измерение заземления

Сделали вы себе контур, и вам, разумеется, хочется убедиться, надежно ли он вас защитит. Для этого нужно измерить сопротивление растекания тока в почве и сопротивление металлосвязи. Профессионалы для этого пользуются специальными приборами, как старыми советскими ПКП-3, так и современными электронными.

Вам же измерить заземление бытовым тестером нельзя: данные будут достоверными при подаче измерительного напряжения в 600 В. Вспомним: земля – нелинейный проводник. Поэтому одолжите или возьмите напрокат электронный измеритель заземлений или старый, но надежный электроиндукционный ручной мегомметр – меггер. Меггеры до сих пор в употреблении: в них нет никакой электроники, они не требуют элктропитания, нечувствительны к наводкам в измерительных проводах и не создают шумов в измеряемой цепи. Правда, металлосвязь меггером не промеряешь, но у сварного контура и правильно подключенных заземляющих проводниках она десятилетиями держится в норме.

Сопротивление же растекания меггером, включенным на омы, измеряют по схеме на рисунке. Расстояние пары измерительных электродов (они справа) до угла или края металлосвязи – 12-15 м. Электроды должны быть голыми и зачищенными до блеска; металл – любой. Электроды погружают в грунт на 0,6-1 м на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга.

Измерение сопротивления растекания заземления меггером

Полярность подключения меггера нужно соблюдать: защитное заземление должно выдерживать удар молнии. Обычные молнии – отрицательные, т.е. представляют собой поток электронов. Отмечены единичные случаи положительных молний: из земли прямо в небо бьет толстенный столб огня. Но разрушительная сила такой природной катастрофы примерно равна взрыву тактического ядерного заряда, только без проникающей радиации и радиоактивного загрязнения местности, так что заземление от положительной молнии не спасает.

Собственно же процедура измерения элементарна: крутят ручку меггера и смотрят, сколько показала стрелка на шкале.

Предупреждение: использовать для измерения заземления сетевое напряжение, гасящий резистор и миллиамперметр смертельно опасно!

Видео: пример монтажа комплекта заземления

Квартирное заземление

В СССР и РФ до 1997 г. электроснабжение многоквартирных домов осуществлялось по схеме с глухозаземленной нейтралью (схема TN–C). В этой схеме домовый проводник защитного заземления (PE) совмещен в нейтралью трехфазного ввода (N). Эта схема дает большую экономию металла, и в огромном СССР, при необходимости интенсивного жилищного строительства и жестком централизованном управлении энергослужбами, во времена слабой насыщенности жилья электроприборами была вполне оправдана. Но у нее есть два существенных недостатка, «во всей красе» проявивших себя в рыночном обществе века электроники:

  1. Схема TN–C мало пригодна в качестве рабочего заземления: ток в нейтрали – сам по себе электропомеха.
  2. В случае отгорания нуля на подстанции происходит тяжелая авария: в розетках дома оказывается фазное напряжение 380 В; электроприборы взрываются и возгораются; в доме возникает пожар. На металлических же корпусах электроустановок появляется линейное напряжение 220 В; отсюда – массовый электротравматизм со смертельными случаями.

Энергетики, нужно отдать им должное, прекрасно, как профессионалы, понимая ситуацию, даже во время ельцинской «демократии» насколько могли, ноль держали. Ныне энергоснабжающие предприятия в достаточной степени обеспечены финансами на зарплату специалистам и материалы для ремонта. Случаев отгорания нуля не отмечено уже несколько лет.

Но проблема электромагнитной совместимости из-за отсутствия рабочего заземления остается. Поэтому с 1997 г. новыми СНиП и ПУЭ предусматривается запитка многоквартирных домов по схеме TN–C–S. При этом каждый дом снабжается контуром заземления, а защитный проводник PE разводится по квартирным евророзеткам.

Как узнать, есть ли заземление в доме? Для этого нужно открыть домовый ЩВС. Этого на полном законном основании может потребовать любой владелец приватизированной квартиры, но открывать должен ДЭЗовский электрик; вы можете только смотреть в его присутствии. Даже если у вас группа допуска к электроустановкам IV или V, дающая право единоличного их осмотра.

Осмотра достаточно: если от подстанции приходят пять жил кабеля, у вас система TN–C–S, и вам эта статья вообще не нужна. Если же жил четыре – у вас TN–C, и нужно думать, как заземлиться.

Скажем сразу: сделать контур заземления для многоэтажки своими силами нереально: нужно разрешение ДЭЗа, нужен утвержденный проект, нужен большой объем земляных работ с применением спецтехники на придомовой территории (а если там детская площадка?) Если вопрос решается поквартирно, то единственный выход: защитное зануление и УЗО.

Защитное зануление

В качестве рабочего заземления защитное зануление пригодно лишь для стиральной машины. Микроволновка от него только больше «засифонит», а компьютер – заглючит. Но при нуле, соответствующем ПТБ и ПУЭ, защиту оно даст надежную.

Устройство защитного зануления сводится к подведению заземляющего проводника от этажного щитка к заземляющим контактам евророзеток. Самому заниматься этим нет смысла: за такую работу охотно и за небольшую плату берутся ДЭЗовские или РЭСовские электрики (РЭС – район электросетей; районное энергоснабжающее предприятие). Но если ноль (нейтраль) слабоват, нужно еще и ставить УЗО.

Как узнать, хороша ли у вас нейтраль? Верный признак плохого нуля – бессистемные колебания напряжения в сети при стабильной погоде. Или внезапное повышение напряжения сети вечером, при максимальной нагрузке. Если это наблюдается сразу во всем доме – ноль плохой, и нужны УЗО.

УЗО

УЗО – устройство защитного отключения. Они бывают трехфазными и однофазными, а по принципу работы – дифференциальными реле (дифреле) и электронными заземлениями.

Дифреле измеряет токи в фазе и нуле. Если утечки нет, то токи равны. Если ток в фазном проводе больше, чем в нейтрали – где-то «течет», и срабатывает аварийный контактор. Выключившее электричество дифреле обесточивает и себя, так что по устранении причины утечки его нужно включать вручную.

Дифреле выполняются либо в виде настенной розетки, либо в виде блочка, размещаемого рядом со встроенной розеткой или распределительной коробкой («дозой») возле счетчика, сразу на всю квартиру, либо в виде включаемой в розетку коробочки, в которую, в свою очередь, включается электроприбор. Первые и последние удобны, но менее надежны: в них размыкатель тиристорный, а не электромеханический.

Электронное заземление, грубо говоря, имитирует электромонтера с индикатором. Чувствительность современной электроники на порядки выше, чем у неонки, и для создания рабочей электроемкости достаточно собственной емкости монтажа. Электронные заземления монтируются непосредственно на корпусе электроустановки.

Однако все УЗО имеют два недостатка:

  • УЗО совершенно непригодны в качестве рабочего заземления: они или не устранят помеху, или будут упрямо выключать и выключать совершенно исправный прибор.
  • УЗО защищают только от пробоя на корпус. При отгорании нуля, когда защита более всего нужна, УЗО сами сгорают быстрее, чем успевают что-либо отключить.

Как все-таки заземлить квартиру

Но как же все-таки сделать заземление в квартире? К счастью, обрыв нуля случается не чаще, чем удар молнии. Поэтому для домов, запитанных по схеме TN–C можно рекомендовать следующий порядок заземления:

  1. Для стиральной машины оборудовать евророзетку с защитным занулением. Это обойдется намного дешевле, чем разводить защитный проводник по всей квартире.
  2. Дорогие устройства запитать через УЗО-дифреле. Для лампочек в нем смысла нет: сгоревшую заменить дешевле.

А затем приступить к радикальным мерам: собраться всем миром, то бишь всем домом, избрать надежного доверенного человека – владельца приватизированной квартиры, и поручить ему выяснить, во что обойдется устройство контура заземления специализированной фирмой, и смогут ли они сделать контур для вашего дома. Если по ПУЭ контур возможен, а расходы в расчете на квартиру окажутся посильными – пусть общественный ходатай, не заходя в ДЭЗ, заключает с ними договор, а все оргвопросы те уж сами уладят – это их хлеб, так что процедура отработана.

Напоследок

Электроснабжение TN–C и дома без контура заземления – не самое легкое из наследий развитого социализма. Но вспомним законы Мэрфи, среди них есть и положительные. Один их них такой: «Из всякого безвыходного положения существует по крайней мере два выхода».

***

© 2012-2022 Вопрос-Ремонт.ру

Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

Как работает розетка с заземлением?

Розетка с заземлением в любых условиях играет не только роль источника электроэнергии, но еще и отвечает за безопасность человека. Похожее устройство способно предупредить удар током, если смонтировано правильно. Кроме того, присутствующий элемент заземления в конструкции обеспечивает максимально стабильную работу бытовых приборов и продлевает их срок службы.

По сути, розетка с заземлением отличается лишь встроенными металлическими усиками в корпусе, а в целом выглядит аналогично традиционному электрооборудованию. Подключая штепсельную вилку в такой источник энергии, возникает соприкосновение контактов вилки прибора с контактами заземления на розетке в первую очередь. На основе чего можно сказать, что приборы заземлены и защищены от короткого замыкания еще до того, как они подключаться к электрической сети.

Розетка с заземлением внутренняя

Назначение розеток с «землей»

Внимание! Обустраивая розетки в домашних условиях с «землей», вы прежде должны проконтролировать присутствие контура заземления. На частной территории даже если такая конструкция отсутствует сделать ее не составит труда, несколько сложнее оборудовать подобную систему в квартире.

Розетки с встроенными контактами заземления отличаются особой функциональностью, так как играют роль энергобезопасности в доме при использовании электрических приборов. Принято устанавливать похожее оборудования в помещениях, где возможен частый контакт с водой. Это характерно для ванной комнаты, кухни, туалета. Также монтируют такие устройства для работы аквариума.

Принцип размещения контактов в розетке с землей

При нормальных условиях с ненарушенными функциями электроприбора и проводки в целом, предложенный вариант оборудования работает без особых отличий от обычной штепсельной розетки. Только при наличии повреждения изоляции или появления влаги осуществляется защита. Утечка высокого напряжения происходит в землю, разумеется, если установлен контур.

В многоквартирных домах можно подключить заземление к электрощиту в подъезде, обычно его заземляют при производстве.

Минусы использования розеток с заземлением

Какими бы не были технические характеристики розеток с контактом заземления, они имеют определенные недостатки:

  • невозможность контролировать дефект изоляции электропроводки, кабелей оборудования и возможность срабатывания УЗО или автоматов;
  • нельзя гарантировать отсутствие пожара и воспламенения проводки. Также очень сложно зафиксировать утечку высокого потенциала;
  • нагреваются места соединений розеток и приборов, вследствие чего нарушается работоспособность оборудования и его поломка;
  • розетка с защитой стоит дороже обычной, но не в значительное количество раз.

Наряду с этими недостатками можно сделать вывод, что помимо розеток с заземлением для каждого электроприбора должны устанавливаться дополнительные электрические защитные элементы: УЗО, автоматические выключатели, дифференциальные автоматы.

Как смонтировать розетку с защитой с существующим контуром?

Подключение розетки с заземлением

С особенностями работы и категорией недостатков розеток с защитными контактами разобрались. Теперь самое время приступить к монтажу, и выполнить его строго по этапам. Чтобы не было ошибок в работе, рекомендуется правильно выбрать розетку (сразу откажитесь от конструкций сомнительного качества, внешнего вида и торговой марки). Существует два типа розеток с «землей»: открытая и встраиваемая, рассмотрим инструкцию для каждой по порядку.

  1. Углубленная розетка с контактами «земли» устанавливается в поверхность стены только в подготовленное отверстие, где имеются подведенные провода.
  2. Если грязная работа еще не сделана, выбирается место расположения, на нем выполняется разметка и высверливаются отверстия под штробы кабелей и непосредственно стакан розетки. Если стена из гипсы, то проводка прокидывается за ней в защитных трубках.
  3. Потом фиксируется подрозетник: в обычной стене его закрепляют раствором цемента, а в гипсокартонной затягивают специальные винты, отвечающие за крепление.
  4. Правильно подводится кабель, зачищается его изоляция. Потом провод пропускается в подготовленный короб, где и будет происходит непосредственное соединение с механизмом розетки.
  5. На следующем этапе, важно вспомнить про технические параметры, а именно количество проводов в кабеле. Для подобной конструкции их должно быть три (ноль-синий, фаза-коричневый, заземление-желто-зеленый). В розетке также есть три контакта.
  6. Подсоединяем проводники, учитывая цвет изоляции к соответствующим контактам на розетке. Для достоверности все проводники лучше проверить тестером.

Теперь можно закрепить верхнюю часть корпуса розетки и проверить работоспособность оборудования. Если не произошло замыкания и не выбило автоматы, следовательно, конструкция совершена без ошибок.

Монтаж розетки с заземлением по схеме

Электрику в копилку! Когда в домашних условиях отсутствует возможность заземлить розетку, можно прибежать к методике зануления. Однако этот способ не всегда считается безопасным.

Монтируем открытую розетку

На самом деле нет ничего сложного в вопросе как заземлить розетку встраиваемого типа. Здесь важно знать о том, что само устройство существует, иначе весь процесс будет бесполезен. Монтаж открытой розетки отличается простотой. Здесь отсутствует надобность долбить стены. Достаточно к открытой проводке просто подключить прибор.

Накладное приспособление имеет на задней крышке специальную планку для фиксации на поверхности. Для крепления ею и воспользуемся. Вскроем механизм и подключим три контакта ноль, фазу и «землю». Фиксируется установка на дюбеля или крючки.

Установка открытых розеток с заземлением

После подключения всех проводников, вы должны убедиться, что провод заземления уходит на специальную планку, которая выходит в стену и соприкасается с контуром заземления на улице. Тогда конструкция будет срабатывать всякий раз при утечке потенциального напряжения.

Несмотря на продолжительную работу при обустройстве контура заземления и необходимость учитывать все технические параметры, оно должно быть в частном доме. Это прежде всего ваша безопасность и безопасность вашей семьи.

 

Вас могут заинтересовать:

Нужно ли заземление в доме

            На сегодняшний день пользы от электричества очень много. Без него трудно в доме, так как современная жизнь тесно связана с различными бытовыми электроприборами. На производстве от электроэнергии работает технологическое оборудование, а в офисе – оргтехника. В то же время все знают, какая опасность для жизни людей таится в электричестве при неправильном его использовании. Поэтому каждому необходимо знать, для чего нужно заземление в доме, а также о том, как сделать заземление в частном доме или в квартире и какая стоимость электромонтажа частного дома.

       Само по себе эл. напряжение не опасно для жизни человека. Большую угрозу приносит электрический ток, который может пройти через тело. Безопасный ток – это ток, который не превышает 1 миллиампера, а сила тока в 50 мА может спровоцировать остановку сердца.

КАК РАБОТАЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

       Предлагаем разобраться подробнее в том, как работает заземление в частном доме или в квартире. Тело человека может сопротивляться электротоку по-разному, т.к. сопротивляемость зависит от разных факторов, даже от эмоционального состояния. Сопротивление человеческого тела колеблется в широком диапазоне – от 2 единиц до нескольких сотен кило-Ом. При соприкосновении с фазой в 220 вольт через тело человека пройдет ток, равный частному от деления напряжения на сопротивление, равное 220 мА.

       На корпусе бытового прибора или оборудования высокое напряжение может возникнуть по следующим причинам:

  • электрический контакт корпуса с фазным проводом из-за повреждения изоляции;
  • пробой элементов схемы или другие причины.

       Обычно опасная ситуация возникает случайно и подвергает человека несомненному риску, например, бьет током при соприкосновении с электроприбором.

       Для исключения роковой случайности все электроприборы оснащаются защитным заземлением. Как правило, заземляющими контактами оснащены все бытовые розетки в современных квартирах и домах. Они обеспечивают гальваническую связь корпусов эл. техники с землей.

       Работает такая защита следующим образом. Корпус домашнего прибора, который подвергается потенциалу с помощью заземляющих контактов розеток, обладает надежным электрическим соединением с защитным заземлением. Электроприборы и оборудование на производстве подключаются с помощью специальных защитных проводников. Незначительное сопротивление заземлителя позволяет току стекать через контуры заземления. В итоге основная сила тока приходится на защитное заземление и человек находится в безопасности.

       Контур заземления должен прокладывать специалист! Только опытный профессионал может выполнить высококачественный монтаж контура заземления, цена за работу при этом с лихвой окупается максимальной безопасностью. Дополнительно специалист может просчитать, сколько стоит монтаж электропроводки в частном доме или в квартире.

КАК УСТРОЕНО ЗАЗЕМЛЕНИЕ

       Устройство системы защитного заземления в Истринском районе состоит из трех основных частей:

  • Контур заземления.
  • Заземляющие шины.
  • Разводка проводов заземления.

       Заземляющий контур – это заглубленная в землю специальная конструкция, состоящая из забитых в почву электродов из металла, которые свариваются друг с другом с помощью металлических полос. Наверх контур выводят с помощью специальных шин, которые в дальнейшем разводятся по всему помещению.

       К электроприборам защитное заземление загородного дома подключают с помощью использования специальных проводников. В доме разводку электричества от распределительного щита к розеткам выполняют, используя трехжильный кабель. Одну из жил изоляции (желто-зеленого цвета) отводят под землю. Все переходные сопротивления защитных устройств не должны превышать величину 0,05 Ом.

       Наличие надёжного заземления в доме – обязательное условие с точки зрения техники безопасности. Услуги по производству электромонтажных работ в Истре предоставляются опытными специалистами.

Сколько стоит сделать заземление в доме всегда можно уточнить у мастеров нашей компании.

 

Что такое защитное заземление и как оно устроено?

Что такое защитное заземление?

Содержание статьи:

Основной целью защитного заземления, является снижение рабочего напряжения до безопасной величины, той, которая не будет угрожать жизни человека. И если даже напряжение каким-то образом попадёт на корпус электроприбора или другой его металлический элемент, при контакте с ним, часть электрического тока пройдёт не через тело человека, что очень и очень опасно, а прямиком уйдёт в землю.

Отсюда следует, что защитное заземление — это преднамеренное соединение металлических частей электроприбора с землей. В качестве проводников электричества в данном случае выступают специальные заземлители, в виде вбитых в землю металлических штырей, труб и кусков арматуры.

Защитное заземление не только даёт возможность обезопаситься от удара электрическим током, но и существенно снизить риск выхода устройства из строя. Кроме того, для работы некоторой бытовой техники, наличие защитного заземления является обязательным условием по технике безопасности. В первую очередь, это водонагреватель, стиральная машина и электропечь.

Что такое защитное заземление

Как было сказано выше, защитное заземление — это прямое соединение металлических частей электроприбора с землей. Часто заземление путают с занулением. Однако на самом деле, общего у двух данных терминов и понятий, ничего нет.

При защитном заземлении, корпус электроприбора металлической шиной или проводом соединяется с заземлителем, который заглублён глубоко в грунт. В случае с занулением, нет заземлителей и других частей защитного заземления, а металлические части электроприборов соединяются с защитным нулевым проводом, через УЗО.

При попадании фазы на корпус электроприбора или при замыкании, устройство защитного отключения сразу же отреагирует на это, и отсоединит электроприбор от сети. Более подробно про зануление и заземление, а также про отличие этих двух защитных систем, уже рассказывалось ранее в строительном журнале samastroyka.ru.

Как устроено защитное заземление

На всю кажущуюся сложность при изготовлении, и в расчетах, обустройство защитного заземления не представляет особой сложности. Для этих целей используются искусственные и естественные заземлители, которые имеют надежный контакт с землей. От заземлителей проводится металлическая шина, к которой впоследствии и подключаются все металлические части электроприборов и розетки в доме.

В качестве искусственных заземлителей для защитного заземления, можно использовать металлические трубы и штыри, уголок, арматура, и другой металлопрокат. Заглубление заземлителей в грунт может происходить на различные глубины, здесь все во много зависит от плотности грунта, его состава, и однородности. Как правило, вполне достаточно заглубить заземлители защитного заземления в грунт, на глубину 1-1,5 метра.

Следует знать, что самой важной характеристикой защитного заземления, является сопротивление. Чем ниже будет сопротивление, тем лучше и надежнее заземление. В свою очередь, данный параметр, во многом зависит от расстояния между заземлителями, глубины их залегания в грунт, и, типа почвы на участке, там, где будет обустраиваться защитное заземление.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Почему работает одноточечное заземление — предотвращение инцидентов

Плюсы и минусы одноточечного эквипотенциального заземления, в отличие от работы между вашими заземлениями или заземлением скобами, вызвали много дискуссий. Как указано в Руководстве IEEE-1048 по защитному заземлению линий электропередач , одноточечное эквипотенциальное заземление все чаще и точнее называют заземлением на рабочем месте.

В большинстве случаев те, кто не доверяет заземлению на рабочем месте, не понимают, как и почему оно работает.На самом деле, нас всегда учили, как лайнменов, «работать между вашими участками», и это казалось хорошим советом. Но, возможно, это был не лучший совет.*
Это попытка объяснить, почему заземление на рабочем месте работает и почему оно рассматривается и рекомендуется многими органами, включая OSHA и ANSI, как лучший способ предоставить вам лайнсмен с лучшими шансами на выживание в случае наихудшего.

ТРИ ВАЖНЫХ ФУНКЦИИ
Чтобы принять теоретическую логику того, почему работает эквипотенциальное заземление на рабочем месте, вам необходимо запомнить три основных принципа из основ электричества.
Первый фундаментальный : Большинство не все электричество (напряжение и ток) всегда течет по пути наименьшего сопротивления.
Второй фундаментальный принцип : Электричество будет течь только там, где есть путь, и этот путь всегда возвращается к источнику.
Третий основной принцип : При наличии параллельного пути поток всегда проходит по обоим путям, и больший поток будет по пути наименьшего сопротивления.
Вы также должны понимать, что человеческое тело может и часто выдерживает небольшой или не вызывающий возражений ток, протекающий через тело, и что тело имеет значительное сопротивление (сообщается, что оно составляет около 1000 Ом), которое может сопротивляться протеканию тока.

ПОНИМАНИЕ НАИНДУЦИОННЫХ ТОКОВ
В то время как заземление защищает от непреднамеренного включения питания очищенных цепей, не меньшее внимание следует уделять наведенному напряжению (емкостному) или току (индуктивному) в обесточенных линиях. Наведенные напряжения возникают в параллельных цепях под напряжением или в местах пересечения цепей под напряжением с другими цепями. Опасность индуцированного напряжения становится еще более важной в связи с сегодняшними более высокими распределительными напряжениями и добавлением большего количества цепей передачи для обслуживания растущих нагрузок.Наведенный ток также известен как магнитная индукция. Магнитная индукция отличается от наведенного напряжения несколькими способами.
• Наведенное напряжение зависит от расстояния воздушного пространства между цепью источника и линией, на которой присутствует наведенное напряжение, точно так же, как и наведенный ток.
• Индуктивное напряжение, однако, не зависит от длины параллельных двух цепей, тогда как индуцированный ток сильно зависит от длины параллельных линий.
• Наведенное напряжение зависит от уровня напряжения в цепи источника (которое остается практически постоянным в течение рабочего дня).Наведенный ток, с другой стороны, зависит от уровня тока источника и, скорее всего, появится или возрастет по мере увеличения тока в цепи источника.
• Наведенное напряжение может быть безвредно и легко снято с цепи с помощью единственного заземления, создающего небольшой, но не вызывающий возражений ток. Наведенный ток, с другой стороны, будет течь на землю в одной земле, но останется на самом высоком уровне тока, который позволяют условия магнитной индукции.

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК
Это подводит нас к проблеме циркулирующего тока, который может возникнуть в схеме заземления с двухточечной скобой.Имейте в виду, что непредвиденный ток короткого замыкания будет вести себя так же, как индуцированный ток, как описано ниже, при двухточечной схеме заземления.
Наведенный ток будет течь в проводнике в направлении, противоположном цепи источника, если предусмотрен путь тока в наведенной линии. Если между фазой и нейтралью установлено одно заземление с низким импедансом, большая часть полного значения индуцированного тока начнет течь в нейтраль или землю системы. Если на другой стороне рабочей зоны установлено второе заземление между фазой и нейтралью, создается токовая петля.Часть полного значения индуцированного тока будет течь по круговой траектории вниз по первому заземлению, через нейтраль ко второму заземлению, вверх по второму заземлению обратно на фазу и обратно к первому заземлению в токовой петле.
Единственный способ ограничить кровообращение — это шунтировать петлю в центре. Шунт, третья земля, разделит ток. Часть тока на нейтрали поднимется на шунте к фазе. Другая часть тока будет двигаться от фазы вниз к нейтрали в обратном направлении.Этот шунт, с током, пытающимся течь в двух направлениях, будет иметь тенденцию компенсировать друг друга, создавая две меньшие ячейки циркуляции вместо одной более мощной. Без третьего заземления шунта, если возникнет наведенный ток или ток короткого замыкания, может возникнуть ситуация, когда шунтом станет линейный обходчик, помещенный между фазой и полюсом или землей. Тело в этом случае не параллельно ни одному из внешних заземлений, а теперь последовательно с двумя противоположными токами. Сопротивления организма недостаточно, чтобы предотвратить серьезный, если не смертельный, контакт тока.Понимая этот потенциал циркулирующего индуцированного тока, пришло время обсудить метод эквипотенциального рабочего места.

СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКЕ
При наличии магнитной или электрической индукции в заземлении на рабочей площадке по-прежнему протекает ток, но все проводящие компоненты, соединенные вместе, имеют одинаковый потенциал, что сводит к минимуму риск получения травмы. Первое подключение заключается в надежной и прямой установке заземляющей скобы или заземляющей шины непосредственно на столб ниже нейтрали системы.Дуга обеспечивает общую точку соединения для всех заземляющих соединений и создает электрическое соединение между деревянным столбом и заземлением. Следующее соединение – от залога к нейтрали системы. При выполнении соединений в схеме заземления используйте как можно более короткие провода. Третье подключение – от дужки к фазе и, конечно же, фаза к фазам.
Как обычно, для целостности этой схемы защиты необходимо, чтобы все соединения были практически без сопротивления.Это означает утвержденные заземляющие зажимы, достаточное сечение проводника** (не менее медного №2) и должным образом очищенные проволочной щеткой поверхности проводников, а также поверхности заземляющих зажимов с проволочной щеткой.
При таком расположении незапланированный ток, будь то из-за короткого замыкания или индукции, будет проходить на землю вокруг защищаемой зоны между пределами соединения фазы и заземления. Линейный судья на шесте, поставив ноги над поручнем, а руки на фазе, будет находиться параллельно схеме защиты. Но, поскольку по общей подключенной схеме постоянно протекают наведенные напряжения или токи, нет никакой «потенциальной» разницы, создающей опасность.При внезапном повышении напряжения из-за незапланированного включения цепи напряжение повышается на всех подключенных частях зоны, защищающей работающего. Опасность для рабочих на земле все еще существует. Вокруг столба или оборудования, подключенного к земле, по-прежнему будет иметь место высокая разность потенциалов между каждой частью заземленного оборудования И оборудования и землей. Также по-прежнему будут существовать градиенты напряжения на поверхности земли, исходящие от заземляющих соединений. Лица, находящиеся на уровне земли, не защищены заземлением рабочей площадки или скобами и должны принимать соответствующие меры для личной защиты от этих опасностей.(Дополнительную информацию по этой теме см. на изображении.)

ПОТЕНЦИАЛ прикосновения НАД НЕЙТРАЛЬЮ
Часто задаваемый вопрос, касающийся заземления на рабочем месте, касается потенциала прикосновения на деревянном столбе между ногами и руками линейного судьи, если он касается столба во время неисправности. Чтобы потенциал прикосновения существовал, должен быть ток и сопротивление на поверхности прикосновения, чтобы создать разницу потенциалов. От нейтрали до вершины стержня все компоненты, включая деревянный стержень, соединены вместе, поэтому напряжение на всех поверхностях возрастает в один и тот же момент.В результате отсутствует градиент напряжения, создающий потенциальную опасность прикосновения.

СОЕДИНЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ СТОЛБОВ
OSHA требует, чтобы для целей расчета неисправностей и защитного заземления деревянный столб считался проводником, поскольку сопротивление столба меняется изо дня в день в зависимости от атмосферных условий. Раньше столбы обычно соединялись от нейтрали к верхнему штифту. Сегодня это не всегда так для целей с высоким BIL. Склеивание вершины столба помогает уменьшить сопротивление столба, делая его более проводящим.Склеивание деревянного столба, чтобы привести его к равному потенциалу со всеми другими проводящими поверхностями, является одним из ключей к эффективному заземлению на рабочем месте. Соединение полюсов играет важную роль в схеме, и если оно установлено, его не следует удалять.

ПОСЛЕДНЕЕ СООБРАЖЕНИЕ
Любое устройство защитного заземления ставит под угрозу безопасность людей, находящихся на земле. Заземление, будь то кронштейн или рабочее место, размещается для защиты работника наверху. Все вышеупомянутые конфигурации подвергают работника опасности на земле, особенно когда грузовик подключен к нейтрали системы.Нейтраль системы в звездообразной системе является проводником с током. Напряжение на нейтрали ограничивается заземлением проводника. Обычно нейтраль несет ожидаемый ток системы, при этом лишь незначительное количество тока течет по заземлению полюса с более высоким сопротивлением. Грузовик, подключенный к нейтрали системы, с контактирующими с землей выносными опорами или без них, представляет собой путь с высоким сопротивлением к земле от нейтрали системы параллельно соединению полюса. Подсчитано, что 79% всех фазных замыканий являются замыканиями между фазой и нейтралью, а средний ток короткого замыкания составляет около 1500 ампер и длится от 2 циклов до 2 секунд (трудно найти информацию о распределительных системах, Synergetic Design Engineering). Консультанты, 2003).Эта сила тока перегружала бы допустимую нагрузку по току нейтрали, и ток короткого замыкания протекал бы через заземление или любое проводящее оборудование, подключенное параллельно нейтрали и земле, например, грузовик.
Если удаленная неисправность подает ток на грузовик, подключенный к нейтрали, любой человек, касающийся этого оборудования, подвергается контакту. Кроме того, поскольку этот ток вводится в землю через заземляющие стержни или тележку, земля в непосредственной близости от стержней или тележки будет наэлектризована.Поскольку земля имеет разную степень проводимости, даже на протяжении нескольких футов, существуют различия в потенциале, которые могут привести к поражению электрическим током человека, подвергшегося воздействию градиента земли (разницы) между его ногами, известного как ступенька. потенциал. Любой контакт между сотрудником, стоящим на земле, и прикасающимся к оборудованию, заземленному на систему, может привести к травме из-за потенциала прикосновения. Единственный способ защититься от этих условий на земле — окружить все заземленное оборудование эквипотенциальными ковриками (требуется OSHA 1910.269 ​​(p)(4)(iii)[C][4]), где доступ к мату и выход с него осуществляется прыжками, а не шагом, так что ступни никогда не касаются мата и земли одновременно. времени или всем наземным персоналом в диэлектрических ботинках.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ
Основой, которая обеспечивает работу любого защитного заземления от незапланированного включения питания линии, является разность потенциалов в подключенных компонентах. Крайне важно, чтобы соединения заземления были чистыми и без сопротивления.Всегда помните: чем большее сопротивление вы создаете в своем защитном заземлении, тем больше тока будет проходить через ваше тело в случае неисправности. Заземлите его, но заземлите правильно и заземлите хорошо! айпи

*Эта презентация представляет собой попытку в доступной форме объяснить наилучшую имеющуюся информацию о практике защитного заземления для индивидуальной защиты. Необходимо, чтобы читатель понимал, что, хотя автор считает представленную информацию точной и надежной, автор и журнал Incident Prevention Magazine не предъявляют претензий относительно пригодности того или иного метода заземления для личной защиты.Управление по безопасности и гигиене труда требует, чтобы работодатель работника определял и применял соответствующие методы защиты своего работника в соответствии с условиями, существующими в соответствующей электрической системе.

**Коммунальная служба несет ответственность за оценку максимального тока, который может возникнуть в любых условиях, и указание соответствующего размера заземляющего проводника.

видео

Основы заземления подстанции: части системы заземления

Одним из жизненно важных аспектов защиты людей и оборудования на электрических подстанциях является обеспечение адекватной системы заземления.Система заземления соединяет нейтрали оборудования, корпуса оборудования, молниеотводы, ограничители перенапряжения, воздушные заземляющие провода и металлические конструкции, помещая их под потенциал земли.

 

 

Вопрос о системах заземления на подстанциях, состоящих из сети проводников, соединяющих между собой металлические части оборудования и конструкций, и расположения подземных проводников, обеспечивающих электрическую связь с землей, давно изучается..

Многие работники, занимающиеся различными приложениями электричества — освещением, электромеханическим преобразованием, телекоммуникациями, управлением технологическими процессами, информационными технологиями, биомедицинским оборудованием и т. д. — не имеют ясного представления о назначении и процедурах проектирования заземляющей сети.

Цель этой статьи состоит не в том, чтобы представить процедуры проектирования заземляющей сетки, а в том, чтобы обсудить необходимость и назначение системы заземления.Четко определяя эти элементы, можно будет понять процедуры проектирования с должным анализом каждого конкретного случая.

 

Необходимость системы заземления на подстанции

Вопрос систем заземления на подстанциях является жизненно важным. Основные функции системы заземления:

  • Обеспечить заземление нейтралей генераторов, трансформаторов, конденсаторов и реакторов

  • Обеспечьте путь к земле с низким импедансом для токов, исходящих от замыканий на землю, молниеотводов, разрядников перенапряжения, разрывов и связанных с ними устройств

  • Ограничение разности потенциалов, возникающей между металлическими объектами или конструкциями подстанции, и повышением потенциала земли (GPR) из-за протекания токов заземления; они могут представлять опасность для оборудования и персонала

  • Улучшить работу схемы защитного реле для устранения замыкания на землю

  • Повышение надежности и доступности электрической системы

  • Разрешить заземление обесточенного оборудования во время технического обслуживания

 

Части системы заземления подстанции

Безопасность подстанции требует заземления и соединения всех открытых металлических частей.Металлические конструкции, генераторы, баки трансформаторов, автоматические выключатели, распределительные щиты, выключатели, металлические мостки, металлоконструкции зданий, ограждения, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, конденсаторы, разрядники, разрядники и реакторы должны быть заземлены. При надлежащем заземлении предметы, которые соприкасаются с землей или стоят на земле рядом с любым из этого оборудования, не получат удара током, если электрический проводник коснется или коснется их.

Система заземления подстанции состоит из двух четко определенных частей — сети заземления и соединения с землей.

 

Сеть заземления

Сеть заземления содержит проводники, обеспечивающие путь с низким импедансом между рамами оборудования или металлическими конструкциями и соединением с землей. Эта сеть должна иметь высокую надежность, потому что нарушение заземления может привести к тому, что безопасное оборудование станет опасным.

Обычной практикой является соединение рам оборудования и металлических конструкций с заземляющим электродом с помощью медных проводников или хомутов по отдельности:

  • Минимизировать количество оборудования, отсоединяемого от земли при случайном разрыве одного из соединений

  • Пропустить ток замыкания на землю по заданной цепи.Если ток замыкания на землю течет по случайным путям, существует риск того, что им не хватит теплоемкости и механической прочности для прохождения тока, что может привести к риску для людей, повреждению оборудования и возникновению пожаров

 

На рис. 1 показана типичная сеть заземления. На иллюстрации каждая единица оборудования имеет две связи — с землей и заземляющим проводником.

 

Рис. 1 Сеть заземления. Изображение предоставлено проф.Дж. Х. Брисеньо.

 

Два звена обеспечивают надежную цепь возврата тока замыкания на землю. Подключение к заземляющему проводнику необязательно; это снижает риск, когда соединение с землей не гарантирует надлежащих градиентов поверхностного потенциала. При использовании большая часть тока короткого замыкания будет возвращаться через проводник, уменьшая градиенты потенциала на поверхности земли.

Оборудование 4, расположенное на другой подстанции, имеет отдельное соединение с землей.При использовании заземляющего провода заземляющие соединения двух подстанций работают параллельно; обычно это полезно, поскольку уменьшает возврат тока через землю, уменьшая градиенты поверхностного потенциала.

Без заземляющего провода весь ток замыкания на землю от оборудования 4 будет возвращаться через землю. Соединение с землей на обеих подстанциях должно иметь низкий импеданс, чтобы величина тока замыкания на землю была достаточно большой для срабатывания системы защиты от перегрузки по току, устранения неисправности, а генерируемые градиенты поверхностного потенциала были безопасными.

Каркасы оборудования и стальные конструкции могут использоваться в качестве пути к земле, если их проводимость, включая соединения, эквивалентна требуемому проводнику или перемычке. Примерами являются подключение ограничителей перенапряжения к баку трансформатора, а также воздушные заземляющие провода и молниеотводы, идущие вверх сверху, прикрепленные к стальной конструкции подстанции.

Ниже приведены рекомендации по проектированию и строительству сети заземления:

  • Вычислите величину и продолжительность наиболее сильного тока замыкания на землю, чтобы выбрать размер проводников, перемычек и разъемов.Проводники, перемычки и соединители должны иметь достаточную термическую и механическую прочность, чтобы сопротивляться плавлению и выдерживать электромеханические напряжения, возникающие при отказе, на время, пока схема защиты позволяет протекать току. Кроме того, они не должны со временем терять свои электрические свойства.

  • Избегайте создания случайных петель или цепей для возврата тока замыкания на землю. Для этого подключите каждую единицу оборудования к земле или заземляющему проводнику

    .
  • Свести к минимуму расстояние между заземляющими проводами и соответствующими им фазными проводами, чтобы уменьшить реактивное сопротивление цепи заземления

  • Анализ обратных путей тока замыкания на землю при наличии связанного оборудования, расположенного на другой подстанции, с отдельным соединением с землей.Может случиться так, что некоторые обратные пути не смогут проводить ток замыкания на землю, например экран кабеля и броня

    .
  • Расширить сеть заземления на все островные сооружения на подстанции

 

Связь с Землей

Существует три основных метода подключения заземляющей сети подстанции к земле:

 

Радиальная система состоит из одного или нескольких заземляющих электродов с соединениями с каждым устройством на подстанции.Это наиболее экономичный, но наименее удовлетворительный метод, поскольку при замыкании на землю возникают огромные градиенты поверхностного потенциала.

Кольцевая система состоит из проводника, размещенного вокруг площади, занимаемой оборудованием и конструкциями подстанции, и соединенной с каждым из них короткими звеньями. Это экономичная и эффективная система, которая сокращает значительные расстояния радиальной системы. Градиенты поверхностного потенциала уменьшаются, поскольку ток замыкания на землю проходит по нескольким заранее определенным путям.

Система сетки обычная. Он состоит из сетки горизонтально расположенных медных проводников, заложенных немного ниже уровня земли и соединенных с оборудованием подстанции и металлическими конструкциями; Заземляющие стержни могут быть добавлены для достижения слоев с более низким удельным сопротивлением на большей глубине. Эта система самая эффективная, но и самая дорогая.

 

Сеточная система

Основной целью заземляющей сетки является выравнивание градиентов потенциала над сеткой, защита людей и оборудования.

В условиях замыкания на землю часть тока замыкания, протекающего от земли к сети или наоборот, вызывает повышение потенциала земли над сетью по отношению к удаленной земле. Это событие является повышением потенциала земли. Численно повышение потенциала земли равно произведению сопротивления сетки на максимальный ток сетки.

Если люди внутри и вокруг подстанции могут выдержать повышение потенциала земли, заземляющая сетка безопасна.

При сопротивлении заземления 2 Ом ток замыкания на землю силой 5 000 А (может быть и больше) вызовет повышение потенциала земли на 10 000 В во время замыкания на землю.Это падение напряжения может привести к травмам людей и повреждению оборудования на подстанции. Часто получить низкое сопротивление сложно; по этой причине нецелесообразно проектировать только безопасную землю с потенциалом земли на подстанции, в основном при наличии больших токов замыкания на землю.

Сеть способна контролировать градиент поверхностного потенциала в каждой точке внутри подстанции. Хотя сетка не сильно уменьшит сопротивление заземления, все поверхности будут иметь почти такой же потенциал, как оборудование и металлические конструкции.

Практически ни на одной подстанции один заземляющий электрод не может иметь необходимую проводимость и теплоемкость, чтобы справиться с током замыкания на землю. Но если установить несколько электродов и подключить их к металлическим конструкциям, корпусам оборудования, нейтралям электрических машин, то получится заземляющая сетка. Закопав сетку в грунт с хорошим удельным сопротивлением, можно получить подходящую систему заземления.

Заземляющая сетка должна охватывать как можно большую площадь подстанции, включая область за ограждением.Провода будут укладываться параллельно, стараясь соблюдать равномерный шаг вдоль рядов оборудования и конструкций на подстанции. Такое расположение упростит соединения.

Длина проводника, интервалы и общая площадь сетки для достижения приемлемых градиентов поверхностного потенциала будут зависеть от конкретного контекста подстанции.

Места с высокой концентрацией токов короткого замыкания, такие как нейтрали генераторов, силовые трансформаторы и заземляющие трансформаторы, являются критическими, требующими усиления, например большего количества проводников и больших размеров.В местах, часто посещаемых операторами, обычно используются заземляющие коврики. Заземляющие маты представляют собой сплошные металлические пластины или металлические решетки, расположенные над заземляющей сеткой, на которые рабочие кладут ноги при работе с оборудованием. Эта практика будет поддерживать низкие потенциальные градиенты в этих местах.

 

Обзор частей системы заземления

Тема заземления электрических подстанций находится в стадии постоянного исследования.

Многие работники электротехнической области имеют недостаточные знания о заземлении подстанции, хотя это имеет жизненно важное значение, поскольку от этого зависит безопасность людей и оборудования.

Система заземления подстанции состоит из двух основных частей: сети заземления и соединения с землей. Сеть заземления связывает все рамы оборудования и металлические конструкции на подстанции, а соединение с землей является интерфейсом между электрической системой и землей.

Существует три способа подключения подстанции к земле: радиальный, кольцевой и сетевой.

Сетка — самая эффективная система, хотя и самая дорогая. Представляет собой решетку из медных проводников, размещенных ниже уровня земли и соединенных с каркасом и оборудованием подстанции.

Сетка выравнивает градиенты поверхностного потенциала, защищая людей и оборудование.

Как использовать метод заземления «звезда» и почему он вам не нужен | Блог системного анализа

Ключевые выводы

  • Заземление звездой — это старый метод обеспечения заземления, который был адаптирован от настольных источников питания к печатным платам.

  • Это прекрасно работало 50 лет назад, но сегодня в этом нет необходимости, и при неправильном использовании это создаст проблемы с электромагнитными помехами.

  • Использование заземления звездой не дает никаких преимуществ в электронных конструкциях; вместо этого для определения земли всегда следует использовать однородную плоскость заземления.

Заземление в электронных системах может быть очень сложным, даже для очень опытных инженеров. То, как вы определяете и размещаете область заземления на печатной плате, будет влиять на все, от перекрестных помех до контроля импеданса и генерации излучаемых электромагнитных помех. Когда вы начнете читать онлайн-руководства по определению земли на печатной плате, вы найдете несколько хороших и плохих рекомендаций, и их следует тщательно изучить, прежде чем следовать каким-либо советам.

Одним из методов заземления, который иногда неправильно понимают и часто плохо реализуют, является метод заземления по звезде. Этот метод определения заземления для разных областей и сигналов на печатной плате иногда может быть оправдан, но в современных печатных платах он уже не очень полезен. Чтобы понять, почему это так, давайте подробнее рассмотрим, почему это может быть реализовано в обычной электронной системе. Как мы увидим, разработчик может допустить критические ошибки разводки, когда эта 40-50-летняя стратегия заземления реализована на современной печатной плате.Вместо этого для поддержки платы следует использовать однородную заземляющую пластину.

Происхождение заземления звездой

Прежде чем мы рассмотрим, почему заземление звездой не является жизнеспособной стратегией в современных печатных платах, полезно посмотреть, как этот метод работает в электронных системах. На приведенной ниже схеме показан источник питания, подключенный к нескольким модулям. Каждый из этих модулей может быть какой-то частью оборудования, которое должно получать питание от блока питания. В этой топологии обратный ток от каждого модуля объединяется в одном заземлении.Это просто минусовая клемма на блоке питания.

Если модули на изображении выше не соединены друг с другом каким-либо незаземленным соединением, то с таким расположением проблем нет. Помимо возможности передачи излучаемых излучений между модулями, различные модули не будут взаимодействовать друг с другом и не будут создавать никаких шумов, при условии, что у нас есть идеально развязанный, бесшумный источник питания.

Такое параллельное расположение является стандартным способом подключения нескольких модулей к одному источнику питания.Звездообразное заземление распространяет эту топологию на одну подложку печатной платы.

Звездообразное заземление расширено на печатную плату

На приведенном ниже рисунке показано, как заземление звезды обычно распространяется на печатную плату. На этой диаграмме у нас есть несколько областей земли, которые отделены друг от друга, и земли рекомбинируются обратно при возврате источника питания. Форма каждого участка заземления может быть очень сложной, но суть заземления по схеме «звезда» заключается в том, что все участки заземления рекомбинируются в одной точке, а именно там, где печатная плата снова подключается к источнику питания.

Диаграмма области заземления, используемая при заземлении звездой

Именно здесь большинство проектировщиков начинают неправильно реализовывать заземление звездой. Чтобы понять, почему, давайте посмотрим, почему используется заземление звездой.

Зачем использовать метод заземления по звезде?

Основная идея использования заземления по схеме «звезда» состоит в том, чтобы изолировать различные цепи друг от друга, чтобы они не обменивались электромагнитной энергией. Поскольку обратные пути от одной цепи изолированы от всех других цепей, очень сложно связать шум между цепями.В некоторых системах это необходимо, например, в аудиосистемах, просто потому, что может быть очень сложно отслеживать обратные пути на низких частотах, поэтому вполне вероятно, что сигналы будут мешать друг другу, вызывая перекрестные помехи.

При высоких скоростях и высоких частотах, когда обратные токи близко следуют по дорожке сигнала, несущей их, нет необходимости отделять заземляющий слой, если вы понимаете, как отслеживать обратные пути вокруг вашей платы. Это намного проще на высоких частотах, чем на низких частотах.Кроме того, эти системы могут выиграть от очень большой заземляющей пластины под всеми компонентами, так как это обеспечит некоторую защиту от внешних электромагнитных помех, трассировку с контролем импеданса и, при необходимости, внутреннюю полосковую трассировку.

Правильное заземление по схеме «звезда»

Единственный правильный способ использования метода заземления по схеме «звезда» — направлять сигналы только над соответствующими участками земли. Ни при каких обстоятельствах не прокладывайте маршрут через зазор между наземными областями. В тот момент, когда сигнал проходит через зазор между двумя участками земли, вы создаете обратный путь с большой индуктивностью петли, и эта петля будет сильно излучать.

Для успешного заземления по схеме «звезда» требуется только прокладка над плоскостью заземления

Разъемы и кабели через зазор

Прокладка трассы через зазор возможна только в том случае, если вы обеспечиваете свободный обратный путь через зазор, что обычно выполняется с конденсатором, проложенным параллельно дорожке. Однако, как правило, это плохая идея, поскольку она блокирует низкочастотную часть спектра мощности сигнала, так что у вас все еще есть проблема с электромагнитными помехами.Некоторые разработчики будут использовать ферритовую бусину, что является еще худшей идеей, так как это создаст резонанс на обратном пути, который будет очень сильно излучать на средних частотах.

Вот почему кабели, которые используются для перекрытия промежутка между двумя системами, включают в себя заземляющий провод в кабельной сборке. Это делается не только для того, чтобы установить равные опорные потенциалы земли, но и для того, чтобы обеспечить свободный обратный путь для любых сигналов, проходящих по кабелю. Использование заземленных контактов и проводов в разъемах и кабельных сборках также обеспечивает защиту от электромагнитных помех.В некоторых разъемах, таких как разъем объединительной платы для очень высокоскоростных сигналов, более половины разъемов будут заземлены с чередованием, чтобы обеспечить экранирование распространяющихся сигналов.

Отслеживание обратных путей по однородной плоскости заземления

Если вы хотите войти в современную эпоху и избавиться от всей этой глупости с заземлением звездой, используйте однородную плоскость заземления и научитесь отслеживать обратные пути для ваших высокоскоростных сигналов. Лучшее программное обеспечение для компоновки печатных плат будет включать в себя встроенный решатель 3D-поля, который может отслеживать путь обратного тока в заземляющем слое.Это поможет гарантировать, что ваши сигналы не будут мешать, и устранит необходимость использования старых методов, таких как заземление звездой.

Программное обеспечение Cadence для проектирования и анализа печатных плат позволяет реализовать лучшие рекомендации по компоновке современных печатных плат, поэтому вам не нужно использовать метод заземления по схеме «звезда». При использовании набора инструментов проектирования Cadence у вас будет доступ к целому ряду функций моделирования, которые вы можете использовать для анализа импеданса PDN, предоставляя вам все необходимое для оценки функциональности вашей системы и обеспечения надежной целостности сигнала.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений. Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, поговорите с нами и нашей командой экспертов.

Следует ли использовать заземление типа «звезда» для разделения аналогового и цифрового заземления? | Блог

Захария Петерсон

|&nbsp Создано: 24 августа 2017 г. &nbsp|&nbsp Обновлено: 16 декабря 2020 г.

Заземление электрических систем может быть сложной темой, которая ставит в тупик даже самых опытных проектировщиков.Для систем распределения электроэнергии требования, как правило, довольно четкие; не создавайте несколько точек заземления, разделенных достаточным сопротивлением, чтобы вызвать контур заземления. В печатных платах со смешанными сигналами, независимо от того, работают ли они на низкой или высокой скорости, установление четкой точки отсчета потенциала в проекте (что-то, что мы любим называть «землей») — это как определение единственной точки для потенциала 0 В, так и о предотвращении прохождения электромагнитных помех (ЭМП) между различными блоками схемы.

Итак, как реализовать области цифрового заземления и аналогового заземления на печатной плате со смешанными сигналами? На эту тему было создано множество технических статей и вебинаров, и некоторые рекомендации по дизайну легко вырвать из контекста.Кроме того, некоторые рекомендации по проектированию заземления в платах со смешанными сигналами просто устарели и могут быть оправданы только в более медленных/низкочастотных системах. Заземление в современных печатных платах со смешанными сигналами необходимо обсуждать в контексте высокоскоростных цифровых сигналов и аналоговых сигналов со средней и высокой частотой (низкие частоты ГГц и выше).

Однако понимание того, что происходит на более низких скоростях с такими методами заземления, как заземление звездой и разделенными заземляющими пластинами, может помочь вам понять, какие методы подходят, а когда их, вероятно, не следует использовать в современных печатных платах.В этом блоге я хочу рассмотреть, как и почему может быть реализовано что-то вроде заземления по схеме «звезда», и как это связано с правильной стратегией заземления для плат со смешанными сигналами. Как оказалось, простейшее решение с использованием единой заземляющей пластины является наиболее элегантным при правильной реализации.

Проблема заземления смешанного сигнала

Заземление печатных плат со смешанными сигналами — сложная проблема со множеством проблем и решений. Существует три типовых варианта заземления в системе, включающей аналоговую и цифровую части с одной точкой возврата к источнику питания:

  • Используйте схему звездообразного заземления с силовыми и заземляющими шинами/заливками
  • Используйте единую заземляющую пластину для обеспечения единого опорного потенциала во всей системе
  • Используйте несколько физически разделенных заземляющих плоскостей для разных типов сигналов (цифровых и цифровых).аналог)

Только первые две рекомендации по-прежнему актуальны в современной электронике по нескольким причинам. Среди них каждый дизайнер, которого я знаю, порекомендует второй подход. Если вы посмотрите внимательно, вы обнаружите, что первые две точки эквивалентны, если вы не проложите трассу через какие-либо промежутки между наземными областями.

Почему люди до сих пор рекомендуют аналоговое и цифровое разделение земли?

Серьезной проблемой помех в платах смешанных сигналов является переключение цифровых цепей.Цифровые сигналы с высокой частотой фронтов могут сильно излучать при переключении между состояниями. При приближении к аналоговым схемам электромагнитные помехи от цифровых сигналов часто оказывают влияние на чувствительные аналоговые сигналы. Вот почему вы обычно должны стараться разделить эти два раздела вашей системы. Когда кто-то пишет «разделите аналоговое и цифровое заземления», все внезапно предполагают, что это означает «использовать физически разъединенные заземления», но цель рекомендации не в этом.

Я считаю, что именно здесь возникают первоначальные рекомендации для физически отдельных наземных плоскостей, и это одна из причин, по которой они сохраняются и сегодня.

Когда я пишу «физически отдельные заземляющие плоскости» или «физически разъединенные заземляющие плоскости», я имею в виду две секции заземления, между которыми нет абсолютно никакого физического электрического соединения. Я могу придумать один крайний случай, когда это приемлемо, но это равнозначно размещению двух физически разделенных, электрически изолированных устройств на одной и той же подложке печатной платы, что является совершенно бессмысленным занятием.Я думаю, что это продолжает всплывать, потому что все забывают, как работают обратные токи и паразиты.

Все дело в электромагнитных помехах и обратных путях

Во-первых, давайте подумаем о том, что происходит на печатной плате со смешанными сигналами, где цифровая и аналоговая секции обычно должны передавать сигналы и данные между собой. Вам необходимо разделить аналоговые и цифровые сигналы и компоненты, чтобы уменьшить помехи. Однако вашим аналоговым и цифровым секциям может потребоваться связь друг с другом, поэтому у вас не может быть физического разделения между их основаниями.Если вы разделите их заземление, вы в конечном итоге получите трассировку через зазор между двумя эталонными плоскостями, создав неопределенный обратный путь с большой паразитной индуктивностью контура. Эта область становится сильным источником/приемником электромагнитных помех.

Эта ситуация показана на изображении ниже. Красная стрелка показывает сигнал нашего источника, проходящий между цифровой ИС и аналоговой ИС по двум разным заземляющим слоям. Светло-голубая стрелка показывает, куда обратный ток может попытаться пройти как ток смещения.Зазор между плоскостями создает большую рамочную индуктивную антенну, излучающую сильные электромагнитные помехи.

Если обратный путь не определен четко, вы создаете полностью случайный обратный путь с большой паразитной индуктивностью и сильным электромагнитным излучением.

Давным-давно можно было обойтись без физически разделенных наземных плоскостей и с маршрутизацией трасс в разные стороны через несколько наземных плоскостей. В современной электронике, где обычные цифровые и аналоговые сигналы работают с полосой пропускания до ~ ГГц, это прямой путь к катастрофе с электромагнитными помехами.Причина в том, что в проекте не определен четкий обратный путь, и в конечном итоге вы будете прокладывать маршрут по промежутку, чтобы создать любой тип функциональности смешанных сигналов.

Менее плохое решение

Как дизайнеры обычно решают эту проблему? Они помещали конденсатор, резистор 0 Ом или даже ферритовую бусину через зазор рядом с дорожкой, проложенной по разделяемым плоскостям. Идея состоит в том, что он обеспечивает обратный путь для сигнала, проходящего через эту область. Хотя это может быть верно для одного сигнала, это не решает других проблем для любых других сигналов.Недавно я переделывал плату клиента, где они использовали ферритовую бусину для обеспечения этого обратного пути, мотивируя это тем, что они беспокоились только о низкочастотном шуме. Внезапно, как только мы удалили бусину и использовали один заземляющий слой, проблемы с электромагнитными помехами клиента были решены. Опять же, чистый обратный путь в вашей опорной плоскости является решением многих проблем с излучением и приемом электромагнитных помех.

Как насчет заземления шасси?

Если вы используете шасси в качестве дополнительного эталона, будьте осторожны, так как емкостная связь между током смещения в шасси и другими заземлениями на вашей плате создаст синфазные токи, которые проявляются как шум на компонентах.Это одно из возражений против использования грунтовой заливки в Ethernet, области, в которой многие примечания по применению предлагают разные (и противоречивые) точки зрения.

Наведенный здесь «шум» на самом деле является флуктуацией потенциала земли на печатной плате, а не каким-то ложным сигналом, введенным платой, которая ведет себя как антенна. Опять же, здесь необходима единая ссылка, чтобы гарантировать отсутствие потенциала между шасси и любым другим заземлением системы. Эти отдельные земли имеют между собой некоторую паразитную емкость.Когда потенциал между этими двумя секциями равен 0 В, не будет тока смещения (синфазного), индуцируемого обратно в систему из шасси.

Физически отдельные площадки = плавучие площадки

Разделение аналоговых и цифровых цепей на физически отдельных плоскостях заземления может создать еще одну проблему — плавающее заземление. При наличии плавающего заземления две секции могут питаться от одного и того же источника, но этот источник может не иметь один и тот же потенциал земли.Думайте об этом с точки зрения закона напряжения Кирхгофа; это оставляет некоторый потенциал между плоскостями.

Все ваши аналоговые и цифровые микросхемы должны быть связаны с одним и тем же опорным потенциалом для правильной работы, но разделение аналогового и цифрового заземления может оставить после себя разность потенциалов между двумя областями. Теперь цифровые и аналоговые сигналы не будут сравниваться с одним и тем же эталоном, что приведет к ошибкам измерения и преобразования данных между аналоговой и цифровой секциями.

Зачем нужен единый потенциал

«0 В», который вы используете для измерения между цифровой частью вашей платы и землей, должен быть таким же 0 В для аналоговой части. Когда две секции не подтянуты к одному и тому же опорному потенциалу, обратный путь от одного компонента может создать флуктуацию опорного потенциала для другого компонента. Если это происходит, когда, скажем, цифровой обратный ток с высокой скоростью фронта проходит рядом с аналоговым компонентом или межсоединением, небольшое колебание напряжения может вызвать шум в аналоговом сигнале.Даже при отсутствии внешних источников шума, мешающих работе системы, в аналоговом сигнале будет появляться шум.

Это приводит нас к двум вариантам, которые могут быть рекомендованы для заземления смешанного сигнала: заземление звездой или однородные плоскости заземления. Каждый из них имеет свои преимущества в различных ситуациях, но их необходимо правильно спроектировать, чтобы предотвратить проблемы с шумом.

Что такое звездное заземление?

 Звезда заземления — это единая точка, соединяющая аналоговые и цифровые заземляющие плоскости или дорожки.Звездное основание не имеет буквально форму звезды, но идея состоит в том, что каждое соединение осуществляется в одной центральной точке. Это показано на изображении ниже, где заземление находится в центральной точке.

 
При заземлении по схеме «звезда» все аналоговые и цифровые заземляющие соединения должны заканчиваться на заземлении по схеме «звезда».

Топология заземления по схеме «звезда» проста: соедините различные цифровые и аналоговые заземляющие плоскости или обратные линии к одной точке (возврат источника питания).Идея здесь состоит в том, чтобы физически изолировать различные области земли. Схема звездообразного заземления пытается бороться с этим на печатной плате со смешанными сигналами, объединяя аналоговые и цифровые схемы в одной точке. Это может снизить вероятность возникновения контуров заземления и излучения электромагнитных помех, но требует тщательного отслеживания обратного пути.

Будьте осторожны с заземлением звездой; в ту секунду, когда вы проходите через зазор в ваших наземных областях, вы создаете электромагнитные помехи, как и в случае, когда у вас есть физически отдельные наземные плоскости. Вы должны трассировать только по секции заземления, которая физически соединяет различные регионы в схеме «звезда». Не перекрывайте зазор между аналоговой и цифровой секциями.

Таким образом, у вас получается однородная заземляющая плоскость очень странной формы. Вместо того, чтобы проходить через эту глупость с заземлением звездой, предпочтительнее просто использовать единую однородную заземляющую пластину и тщательно отслеживать обратные пути для сигналов на вашей печатной плате.

Использование аналоговых и цифровых секций в одной плоскости заземления

В многослойной печатной плате или на обратной стороне однослойной печатной платы большие медные области можно разместить на слое и заземлить.Цель состоит в том, чтобы предоставить большую область с постоянным потенциалом заземления, который затем можно использовать для обеспечения узкого пути возврата заземления для ваших компонентов. Это также обеспечивает дополнительную защиту от внешних электромагнитных помех. Типичная стратегия заключается в том, чтобы не разделять наземную плоскость на две физически разделенные плоскости. Вместо этого вы должны попытаться расположить цифровую землю в одной области, а аналоговую землю в другой области, обе из которых занимают одну и ту же плоскость (см. ниже):

. Аналоговые и цифровые заземляющие области

По сути, большая плоскость заземления действует точно так же, как действительно большая звездная земля, когда на плате есть только одна точка питания! Так в чем именно разница между ними?

Разница заключается в том, как проходят обратные токи в печатной плате смешанных сигналов.Как было сказано выше, обратный ток из цифровой части может наводить помехи в аналоговой части, и наоборот. Когда цифровые и аналоговые сигналы работают соответственно на высоких скоростях (время нарастания менее ~ нс) или на высоких частотах (выше частот ~ МГц), обратный путь следует ближе к пути наименьшего реактивного сопротивления, который имеет тенденцию быть ближе к компонентам и следы. На более низких скоростях/частотах обратный путь проходит ближе к прямой линии обратно к точке (точкам) возврата мощности.

Это означает, что на более низких частотах цифровые обратные токи от цифровой части заземляющего слоя рискуют пройти вблизи аналоговых компонентов. Это может привести к появлению шума в аналоговой секции. Чтобы узнать больше об обратном пути на разных частотах, ознакомьтесь с этой статьей.

Когда использовать звездную землю

Поскольку обратные токи от низкоскоростных/низкочастотных сигналов следуют по путям с меньшим сопротивлением и их труднее отследить, возможно, они будут проходить между цифровыми и аналоговыми секциями большой заземляющей пластины.Эти сигналы должны быть изолированы друг от друга, таким образом, метод заземления звезды. Идея состоит в том, чтобы разделить плоскость заземления и соединить секции вместе в одной точке. Вы также можете полностью удалить плоскость земли и просто проложить участки с большими дорожками или участками насыпи. У вас будет гораздо больше контроля над путями обратного тока для низкочастотных сигналов, поскольку вы определяете области, в которых им разрешено существовать непосредственно на плате. С помощью этой стратегии легко добиться аналогового и цифрового разделения земли между компонентами и сигналами в разных областях.

При проектировании заземления по схеме «звезда» ваши аналоговые и цифровые схемы должны как можно меньше взаимодействовать. Вот несколько советов, которые помогут вам:

  • Используйте отдельные шины питания:  Проложите эти шины отдельно и соедините их только в точке звезды.
  • Используйте одну точку заземления: Это гарантирует минимизацию площади контура заземления и отсутствие помех аналоговых и цифровых сигналов друг другу.
  • По возможности прокладывайте разные обратные пути далеко друг от друга:  Креативная маршрутизация — ключ к звездному заземлению.Вы даже можете использовать области заливки грунта на поверхностном слое рядом с вашими компонентами, если хотите.

И, наконец, не хочу повторяться, но:

  • Не прокладывайте трассу через зазор между областями земли в схеме звездообразной земли.
Независимо от того, как вы расположите области земли на вашей опорной плоскости, не прокладывайте трассу через промежутки между ними.

Что насчет АЦП?

Приемлемым примером использования заземления звездой помимо типа заземления, используемого в энергосистемах, является ситуация, когда у вас есть одна печатная плата с одним АЦП/ЦАП, соединяющим разрыв между цифровой и аналоговой секциями.В такой системе заземляющий слой полупроводникового кристалла и любые близлежащие крышки обеспечивают путь для вашего обратного тока. Будьте осторожны с этим, потому что потенциал (и импеданс) на этих элементах должен быть фактически равен нулю в интересующем диапазоне частот; это фактически то же самое, что и соединение двух сторон АЦП, что рекомендуется некоторыми производителями АЦП.

Если вы проектируете систему с несколькими платами или используете более одного АЦП, звездное заземление может вам не подойти.Проблема в том, что у вас будет более одной точки звезды, что может создать множество контуров заземления. Вся идея звездной земли заключается в том, что все связано в одной точке. Если не получается соединить все в одну точку, даже не пытайтесь.


Заземлите цепь.

В заключение…

Консенсус в сообществе разработчиков ясен: не используйте физически разъединенные заземляющие плоскости, а применяйте звездообразное расположение только в очень специфических ситуациях.Если вы используете единую заземляющую плоскость, вам не нужно беспокоиться о «проектировании» заземляющей плоскости, но вам нужно отслеживать пути возврата, чтобы цифровые и аналоговые сигналы не мешали друг другу. Если вы неправильно заземлите цепь смешанного сигнала на заземляющую пластину, возникнут шумы. По иронии судьбы легко разделить высокоскоростные и более высокочастотные сигналы, если вы используете однородную заземляющую пластину.

Итого:

  • Заземление звездой подходит для низкоскоростных/частотных систем, поскольку оно может обеспечить некоторую изоляцию между различными секциями платы.Это даже предпочтительнее для таких вещей, как аудиосистемы, где сигналы с низкой скоростью / частотой могут легко мешать друг другу в плоскости земли. На звуковых частотах вам нужна физическая изоляция для управления обратным путем.
  • Плоскости заземления являются стандартными в высокоскоростных/частотных системах для обеспечения изоляции между различными уровнями, подавления перекрестных помех и, что наиболее важно, для определения четкого обратного пути и опорного измерения 0 В в системе.
  • В обоих случаях тщательно спланируйте расположение и обратные пути, чтобы свести к минимуму помехи между аналоговыми и цифровыми областями заземления.
  • Когда вы попадаете в более сложные системы, создание точки заземления с одной звездой становится почти невозможным, и вам придется работать с однородными пластинами заземления на многослойной печатной плате.

Если вы хотите реализовать стратегию заземления по схеме «звезда» или современную стратегию заземления для платы смешанного сигнала, используйте полный набор инструментов проектирования печатных плат в Altium Designer ® . Для более сложного моделирования, включающего кондуктивные или излучаемые электромагнитные помехи, пользователи Altium Designer могут использовать расширение EDB Exporter для импорта своего проекта в полевые решатели Ansys.Эта пара полевого решателя и приложения для проектирования поможет вам проверить макет перед началом запуска прототипа.

Когда вы закончили проектирование и хотите передать файлы своему производителю, платформа Altium 365 упрощает совместную работу и совместное использование ваших проектов. Мы лишь немного коснулись того, что можно сделать с помощью Altium Designer в Altium 365. Вы можете посетить страницу продукта, чтобы получить более подробное описание функций, или посетить один из вебинаров по запросу.

 

Ознакомьтесь с Altium Designer

® в действии…

Мощная конструкция печатной платы

Заземление вала — Catwell

Заземление гребного вала на корпус судна предотвращает коррозию и искровую эрозию подшипников вала и редукторов. Заземление обеспечивается подпружиненными серебряно-графитовыми щетками и контролируется компактным мВ-метром.

Зачем заземлять карданный вал?

Когда гребной вал вращается, он более или менее электрически изолирован от остальной части корпуса.Это может привести к искровой эрозии подшипников вала и шестерни.

Заземление гребного вала обеспечивает очень низкое электрическое сопротивление корпуса, предотвращая эрозионное повреждение. Он также включает гребной винт в систему катодной защиты лодки.

Серебряное токосъемное кольцо

Серебряное контактное кольцо для вала.

Система состоит из токосъемного кольца с инкрустированной серебряной дорожкой. Кольцо изготавливается под определенный диаметр вала.

Низкоомное соединение с корпусом судна обеспечивается подпружиненными серебристо-графитовыми щетками.

Эффективность системы можно контролировать с помощью дисплея, отслеживающего разность потенциалов между валом и корпусом корабля.

Система токосъемных колец удобна, когда предполагается частое протягивание вала. Также рекомендуется в «жирной» среде.

Серебряная скользящая лента

Модель системы серебряных скользящих лент.

Серебряные ленты крепятся к валу зажимами из нержавеющей стали.

Низкоомное соединение с корпусом судна обеспечивается подпружиненными серебристо-графитовыми щетками.

Эффективность системы можно контролировать с помощью дисплея, отслеживающего разность потенциалов между валом и корпусом корабля.

Обе системы могут поставляться с мВ-монитором или без него. Разность потенциалов также легко считывается мультиметром.

Серебряные щетки и держатели кистей доступны в нашем интернет-магазине.

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

Существует две основные причины для заземления устройств, кабелей, оборудования и систем.Первая причина заключается в предотвращении поражения электрическим током и возгорания в случае возникновения высокого напряжения на раме или корпусе оборудования из-за молнии или случайного выхода из строя проводки или компонентов. Вторая причина заключается в уменьшении эффектов электромагнитных помех, возникающих из-за электромагнитных полей, общего импеданса или других форм интерференционной связи.

Рисунок 1. Множественные функции оснований.

Исторически сложилось так, что требования к заземлению возникли из-за необходимости обеспечить защиту от электрических неисправностей, молнии и промышленного статического электричества.Поскольку в большинстве случаев управление сбоями в подаче электроэнергии и молнией зависит от пути к земле с низким импедансом, все основные компоненты системы производства и передачи электроэнергии были заземлены, чтобы обеспечить требуемый путь с низким импедансом. В результате большое внимание уделялось заземлению электрического оборудования, и общая философия заключалась в том, чтобы «заземлить, заземлить, заземлить» без учета других проблем, таких как электромагнитные помехи, которые могут быть созданы таким подходом.

Когда появилось электронное оборудование, проблемы с заземлением стали более очевидными.Эти проблемы возникли из-за того, что цепь и заземление оборудования часто обеспечивали механизм нежелательной связи с электромагнитными помехами. Кроме того, при использовании электронных систем наземная служба может одновременно выполнять две или более функций, и эти многочисленные функции могут противоречить друг другу 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 в качестве обратного сигнала, обеспечивать безопасность, обеспечивать контроль электромагнитных помех, а также работать как часть антенной системы.

Поэтому, чтобы избежать 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 система заземления работала должным образом, она должна быть хорошо продумана, точно спроектирована и реализована. Конфигурации заземления должны быть взвешены с точки зрения размеров и частоты, как и любая функциональная цепь.

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

Характеристики систем заземления

В идеале система заземления должна обеспечивать путь с нулевым импедансом для всех сигналов, для которых она служит эталоном. Если бы это было так, то сигнальные токи от различных цепей или оборудования, которые подключены к земле, могли бы вернуться к своим соответствующим 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 допущение часто справедливо с точки зрения параметров схемы или конструкции оборудования (т. е. импеданс на частоте мощности или сигнала невелик и практически не влияет на схему). или производительность оборудования). Однако необходимо учитывать неидеальные свойства земли, если нужно избежать проблем с электромагнитными помехами.

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

Характеристики импеданса

Каждый элемент (проводник) системы заземления, будь то силовое заземление, сигнальное заземление или молниезащита, обладает свойствами сопротивления, емкости и индуктивности. Экраны и заземляющие провода сигнальных кабелей, зеленый провод силового защитного заземления, молниеотводы, шины трансформаторного подвала, элементы конструкционной стали — все проводники обладают этими свойствами.Свойство сопротивления проявляют все металлы. Сопротивление заземляющего проводника зависит от материала, его длины и площади поперечного сечения. Емкость, связанная с заземляющим проводником, определяется его геометрической формой, его близостью к другим проводникам и природой промежуточного диэлектрика. Индуктивность зависит от его размера, геометрии, длины и, в ограниченной степени, относительной проницаемости металла. Полное сопротивление системы заземления зависит от сопротивления, индуктивности, емкости и частоты.

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

Рис. 3. Идеализированное заземление оборудования. Рис. 4. Эквивалентная схема заземляющего кабеля, параллельного плоскости заземления.

 

 

 

 

 

Полное сопротивление прямых круглых проводов представлено в зависимости от частоты в таблице 5.1 для нескольких калибров и длин проводов. Типичные импедансы заземляющего слоя приведены в таблице 5.2 для сравнения. Обратите внимание, что для проводов стандартной длины импеданс заземления 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.

Обычно встречается ситуация, когда заземляющий кабель (силовой или сигнальный) проходит вблизи заземляющего слоя.Эта ситуация проиллюстрирована на рисунке 3 для заземления оборудования. На рис. 4 показана репрезентативная схема этого простого пути заземления. Влияние резистивных элементов схемы будет преобладать на очень низких частотах.

Относительное влияние реактивных элементов будет увеличиваться при увеличении частоты. На некоторой частоте величина индуктивного сопротивления (jωL) равна величине емкостного сопротивления (1/jωC), и контур становится резонансным. Частоту основного (или первого) резонанса можно определить из:

(1)

 

, где L — общая индуктивность кабеля, а C — чистая емкость между кабелем и плоскостью заземления.При резонансе импеданс 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 ожидаемого при R + jωL. (Для хороших проводников, например меди и алюминия, R < ωL; таким образом, jωL обычно дает 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 резонанса.Тогда:

(4)

 

 

Выше первичного резонанса будут возникать последующие резонансы (как параллельные, так и последовательные) между различными возможными комбинациями индуктивностей и емкостей (включая паразитные) на пути. или более шунтирующих емкостей. Полное сопротивление (Z s ) последовательного резонансного пути:

(5)

 

 

Следовательно,

  (6)

 

 

Таким образом, последовательное резонансное сопротивление определяется и равно последовательному сопротивлению переменного тока конкретной индуктивности и емкости в резонансе.(При резонансах более высокого порядка, где резонансная частота определяется сегментами провода, а не всем путем, последовательное сопротивление пути к земле может быть меньше, чем можно предсказать, учитывая всю длину заземляющего проводника).

Таблица 2. Импеданс металлической заземляющей пластины в Ом/квадрат.

Понимание поведения заземляющего проводника на высоких частотах упрощается, если рассматривать его как линию передачи. Если заземляющий путь считается однородным на всем его 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 волновое сопротивление Z 0 , равное √L/C, где L и C — значения индуктивности и емкости на единицу длины. .

Ситуация, показанная на рис. 3, представляет особый интерес для заземления оборудования. Входной импеданс пути заземления, т. е. импеданс относительно земли, видимый корпусом оборудования, составляет:

(7)

 

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

, где ßx меньше π/2 радиан, т.е.т. 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). По мере того, как значение ßx= превышает значение π/2 радиан, импеданс заземляющего контура попеременно колеблется между значениями разомкнутого и короткого замыкания.

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

Рис. 5. Типичное поведение импеданса заземляющего проводника в зависимости от частоты.Рис. 6. Фотография поведения качающейся частоты заземляющей ленты.

Типичные заземляющие сети представляют собой сложные цепи Rs, Ls и Cs с частотно-зависимыми свойствами, включая как параллельные, так и последовательные резонансы. Эти резонансы важны для работы наземной сети. Эффекты резонанса в заземляющем тракте показаны на рис. 5. Относительная эффективность заземляющего проводника в зависимости от частоты напрямую связана с поведением его импеданса (рис. 6).

Из рисунков 5 и 6 видно, что для максимальной эффективности длина заземляющего проводника должна составлять небольшую часть длины волны на частоте рассматриваемого сигнала. Наиболее эффективные характеристики достигаются на частотах значительно ниже первого резонанса.

Характеристики антенны

Антенные эффекты также связаны с поведением цепи при резонансе. Заземляющие проводники будут действовать как антенны для излучения или приема потенциальной энергии помех, в зависимости от их длины по отношению к длине волны, т.е.д., их эффективность. Этот факт позволяет определить отношение длины волны к физической длине для заземляющих проводников.

Эффективность проводника как антенны связана с его сопротивлением излучению. Радиационное сопротивление является прямым показателем энергии, излучаемой антенной. Хорошей мерой производительности для провода является четвертьволновый несимметричный вибратор с сопротивлением излучения 36,5 Вт. Антенну, которая передает или принимает на 10 процентов или меньше, чем несимметричный вибратор, можно считать неэффективной.Чтобы быть эффективным, заземляющий провод должен быть неэффективной антенной. Удобным критерием плохой антенны, т. е. хорошего заземляющего провода, является длина ее 1/10 или меньше. Таким образом, рекомендуемая цель при проектировании эффективной системы заземления состоит в том, чтобы поддерживать заземляющие провода, подверженные воздействию потенциально мешающих сигналов, на длине менее 1/10 длины волны мешающего сигнала.

НАЗЕМНЫЕ ПОМЕХИ

Помехи — это любые посторонние электрические или электромагнитные помехи, которые имеют тенденцию нарушать прием полезных сигналов или вызывают нежелательные отклики в цепи или системе.Помехи могут создаваться как естественными, так и искусственными источниками, внешними или 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 от присутствующих потенциальных помех. Если частота нежелательного сигнала находится в пределах рабочего диапазона частот цепи, цепь может отреагировать на нежелательный сигнал (это может произойти даже за пределами полосы частот).Интенсивность помех зависит от амплитуды и частоты нежелательного сигнала по отношению к полезному сигналу в точке обнаружения.

Рис. 7. Синфазная связь импеданса между цепями. Рис. 8. Кондуктивная связь посторонних шумов с кабелями, соединяющими оборудование.

Помехи, связанные с землей, часто связаны с одним из двух основных механизмов связи. Первый механизм возникает из-за того, что сигнальные цепи электронного оборудования делят землю с другими цепями или оборудованием.Этот механизм называется связью импеданса с общей землей. Любой общий импеданс может обеспечить механизм интерференционной связи. На рис. 7 показан механизм, с помощью которого помехи связаны между цепями виновника и жертвы через полное сопротивление общего заземления. В этом случае ток помех I, протекающий через импеданс общего заземления Z, создаст напряжение мешающего сигнала V c в цепи помехи. Следует подчеркнуть, что ток помех, протекающий в общем импедансе, может быть либо током, связанным с нормальной работой виновной цепи, либо прерывистым током, возникающим из-за аномальных событий (молния, перебои в подаче электроэнергии, изменения нагрузки, переходные процессы и др.).

Даже если пары оборудования не используют сигнальную землю в качестве обратного сигнала, сигнальная земля все равно может быть причиной связи между ними. На рис. 8 показано влияние блуждающего тока I R , протекающего через сигнальную землю. Ток I R может быть результатом прямого подключения другой пары оборудования к сигнальной земле. Это может быть результатом внешней связи с сигнальной землей или индуцированной в земле падающим полем. В любом случае I R создает напряжение V N при полном сопротивлении земли Z R .Это напряжение создает ток в соединительном контуре, который, в свою очередь, создает напряжение на Z L в оборудовании B. Таким образом, очевидно, что помехи могут кондуктивно передаваться через сигнальную землю на все цепи и оборудование, подключенные через ненулевой провод. элементы импеданса этой земли.

Второй механизм связи электромагнитных помех с участием земли представляет собой механизм излучения, при котором контур заземления, как показано на рис. 9, действует как приемная или передающая антенна. Для этого механизма связи ЭМП характеристики земли (сопротивление или импеданс) не играют важной роли, потому что наведенное напряжение ЭМП (для случая восприимчивости) или излучаемое поле ЭМП (для случая излучения) в основном является функцией функция возбуждения электромагнитных помех (напряженность поля, напряжение или ток), геометрия и размеры контура заземления, а также частота сигнала электромагнитных помех.Следует отметить, что как кондуктивные, так и излучаемые механизмы связи электромагнитных помех, описанные выше, включают «контур заземления». Однако следует признать, что проблемы электромагнитных помех контура заземления могут существовать без физического соединения с землей. В частности, на радиочастотах распределенная емкость по отношению к земле может создать состояние контура заземления, даже если цепи или оборудование не подключены к земле.

Также следует отметить, что для обоих механизмов связи ЭМП, включающих контур заземления, токи ЭМП в сигнальном проводе и обратном проводе текут в одном и том же направлении.Это состояние электромагнитных помех (где токи в сигнальном проводе и обратном проводе совпадают по фазе) обозначается как синфазных электромагнитных помех . Методы управления электромагнитными помехами, которые будут эффективны для проблем с контуром заземления, — это те, которые либо уменьшают связь электромагнитных помех с контуром заземления, либо обеспечивают подавление синфазных электромагнитных помех, связанных с контуром заземления.

Цепь, оборудование и заземление системы

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

  • Аналоговые, низкоуровневые и низкочастотные цепи должны иметь выделенные возвраты без помех. Из-за задействованных низких частот обычно используются провода (более или менее диктующие одноточечную или звездную систему заземления).
  • Аналоговые высокочастотные цепи {радио, видео и т. д.} должны иметь низкоомные, бесшумные обратные цепи, как правило, в виде плоскостей или коаксиальных кабелей.
  • Возвратные сигналы логических цепей, особенно высокоскоростных логических цепей, должны иметь низкий импеданс по всей полосе пропускания (что обусловлено максимальным временем нарастания), поскольку обратные пути питания и сигнала проходят по одним и тем же путям.
  • Обратки 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 питания.
  • Обратные пути к шасси экранов кабелей, экранов трансформаторов, фильтров и т. д. не должны мешать функциональным обратным путям.
  • Если электрическая опорная точка отличается от заземления шасси, должны быть предусмотрены условия и доступ для соединения и отключения одного из них от другого.
  • В более общем плане для сигналов, которые передаются внутри оборудования или между частями системы, схема заземления должна обеспечивать общую опорную точку с минимальным сдвигом заземления (если только эти линии не сбалансированы, оптически не изолированы и т. д.). Минимальный сдвиг земли означает, что синфазное напряжение должно оставаться ниже порога чувствительности наиболее восприимчивого устройства в линии связи.
Рис. 10. Иерархия заземления. Рис. 11. Схема заземления по одной точке или по схеме «звезда».

 

 

 

 

 

 

 

 

Все вышеуказанные ограничения могут быть учтены, если их функциональные возвраты 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. Чтобы уменьшить помехи, например, из-за синфазной связи импеданса, используется как можно больше отдельных заземлений. Отдельные заземления в каждой подсистеме для структурных заземлений, сигнальных заземлений, заземления экранов, а также основных и вторичных заземлений питания желательны, если это целесообразно с экономической и логистической точки зрения. Эти отдельные заземления от каждой подсистемы, наконец, соединяются кратчайшим путем обратно с точкой заземления системы, где они формируют общее опорное напряжение системы.Этот метод известен как одноточечное заземление и показан на рис. 11.

Схема одноточечного заземления

Показанная на рисунке одноточечная или звездообразная схема заземления позволяет избежать проблем синфазной связи импеданса, описанных в предыдущем разделе. Единственный общий путь находится в земле (для наземных сооружений), но обычно он состоит из прочного проводника с очень низким импедансом. Таким образом, до тех пор, пока по каким-либо общим путям с низким импедансом не протекают токи заземления или они малы, все подсистемы или оборудование поддерживаются по существу с одним и тем же опорным потенциалом.

Проблема реализации описанной выше схемы одноточечного заземления возникает, когда (1) используются соединительные кабели, особенно те, которые имеют кабельные экраны, длина которых составляет порядка 1/20 длины волны или больше, и (2) паразитная емкость существует между подсистемами или корпусами оборудования или между подсистемами и основаниями других подсистем. Эта ситуация показана на рисунке 12.

Рис. 12. Дегенерация одноточечного заземления из-за соединительных кабелей и паразитной емкости.

Здесь экраны кабелей соединяют некоторые подсистемы вместе, так что существует более одного пути заземления от конкретной подсистемы до точки заземления. Если не принять мер предосторожности, могут протекать токи заземления с общим сопротивлением. На высоких частотах паразитное емкостное сопротивление представляет пути с низким импедансом, а индуктивность соединения подсистемы с землей приводит к более высокому импедансу. Таким образом, опять же, между подсистемами могут протекать синфазные токи или возникать неравные потенциалы.

Схема многоточечного заземления

Вместо неконтролируемой ситуации, как показано на рис. 12, другой альтернативой заземления является многоточечное заземление, как показано на рис. 13. В примере, показанном на рис. заземляющий слой для формирования однородного пути с низким импедансом. Таким образом, синфазные токи и другие проблемы с электромагнитными помехами будут сведены к минимуму. Плоскость заземления затем заземляется в целях безопасности.

Рисунок 13. Система многоточечного заземления.

Выбор схемы заземления

Факты таковы, что одноточечная схема 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 с множеством низкоуровневых датчиков и схем управления, ведущих себя как широкополосные переходные шумовые источники, то высокочастотные характеристики не имеют значения, поскольку ни один приемник не реагирует выше звуковой частоты.

В этой ситуации будет эффективным одноточечное заземление. И наоборот, если бы вся система представляла собой приемный комплекс из тюнеров, усилителей и дисплеев с полосой пропускания от 30 до 1000 МГц, то характеристики низкого уровня на низких частотах не имели бы значения. Здесь применяется многоточечное заземление и следует использовать соединительные коаксиальные кабели.

Приведенное выше сравнение аудиосистем с системами ОВЧ/УВЧ ясно показывает выбор правильного подхода. Затем проблема сводится к определению того, где существует кроссовер низких и высоких частот для любой данной подсистемы или оборудования.Ответ здесь частично включает в себя самую высокую значимую рабочую частоту низкоуровневых цепей по отношению к физическому расстоянию между наиболее удаленными устройствами. Определение области частот кроссовера включает рассмотрение (1) проблем связи магнитного и электрического полей и (2) проблемы с импедансом заземления из-за разделения. Гибридные одноточечные и многоточечные системы заземления часто являются лучшим подходом для перекрестных областей применения.

Когда используются печатные схемы и ИС, близость к сети становится значительно ближе.Таким образом, многоточечное заземление более экономично и практично для каждой карты, пластины или чипа. При соединении этих компонентов через межфланцевые переходники, материнские платы и т. д. следует использовать схему заземления, соответствующую иллюстрациям в предыдущих параграфах.

Это, вероятно, по-прежнему будет представлять собой многоточечный или гибридный подход к заземлению, в котором любое одноточечное заземление (для гибридных заземлений), если оно используется, будет позволять избежать низкочастотных контуров тока заземления и/или связи синфазного импеданса.Таким образом, многих проблем электромагнитных помех на системном уровне можно избежать, уделяя особое внимание используемой схеме заземления. Проблемы синфазного импеданса с общей землей могут быть уменьшены путем применения одного или нескольких из следующих методов.

  • Устраните общий импеданс, используя заземление в одной точке (рис. 11), если это возможно. Эта конфигурация обычно оптимальна для частот мощности и частот сигнала ниже 300 кГц.
  • Разделите и изолируйте заземление на основе типа сигнала, уровня и частоты, как показано на рис. 10.
  • Минимизируйте полное сопротивление земли, как показано на рис. 14, используя шину заземления, плоскость заземления или сетку заземления.
Рис. 14. Средства уменьшения общего импеданса за счет уменьшения импеданса пути заземления. От плохой практики гирляндной цепочки (вверху) улучшение переходит к плоскости (слева) или сетке (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 больших объектах сложно реализовать плавающую систему.
Рисунок 15. Поплавковые контуры 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 рис. 18, или синфазный изолирующий трансформатор, как показано на рис. 19, для подавления электромагнитных помех контура заземления.Эти устройства могут обеспечить подавление синфазных сигналов 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 ЭМП синфазного сигнала, как показано на рис. 20. Оптические изоляторы обеспечивают высокую степень подавления синфазного сигнала на частотах вплоть до диапазона ВЧ (т. е. от 3 до 30 МГц) ). Оптические изоляторы обычно ограничиваются цифровыми приложениями (они не применимы к низкоуровневым аналоговым цепям).
Рис. 20. Использование оптической развязки для борьбы с синфазным сопротивлением.
  • Используйте сбалансированные цепи, чтобы свести к минимуму влияние синфазных электромагнитных помех в контуре заземления, как показано на рис. 21. В идеально сбалансированной цепи токи, протекающие в двух частях цепи, будут создавать равные и противоположные напряжения на нагрузке, поэтому результирующее напряжение на нагрузке равно нулю. Сбалансированные схемы могут обеспечить значительное (более 20 дБ) подавление синфазных помех для низкочастотных условий.Однако на более высоких частотах (выше 30 МГц) начинают преобладать другие эффекты, и эффективность балансных схем снижается.
Рис. 21. Сбалансированная конфигурация по отношению к синфазному напряжению.

Эффекты ЭМП синфазного излучения, возникающие в результате излучений, которые излучаются или воспринимаются контуром заземления, могут быть уменьшены путем применения одного или нескольких из следующих методов:

  • Минимизируйте площадь синфазного контура заземления, прокладывая соединительные провода или кабели близко к земле.
  • Уменьшить синфазные токи контура заземления за счет плавающих цепей или оборудования; использование оптических изоляторов; или установка синфазных фильтров, дросселей или изолирующих трансформаторов.
  • Используйте симметричные схемы или симметричные драйверы и приемники.

Конфигурации наземной системы

Наземная система для набора цепей в системе или объекте может принимать любую из нескольких различных конфигураций. Каждая из этих конфигураций имеет тенденцию быть оптимальной при определенных условиях и может способствовать возникновению проблем с электромагнитными помехами при других условиях.Как правило, конфигурации заземления включают плавающее заземление, одноточечное заземление, многоточечное заземление или некоторую их гибридную комбинацию.

Конфигурация с плавающим заземлением показана на рис. 22. Этот тип системы сигнального заземления электрически изолирован от земли и других проводящих объектов. Следовательно, шумовые токи, присутствующие в системе заземления, не будут кондуктивно связаны с сигнальными цепями. Концепция системы с плавающим заземлением также используется в конструкции оборудования, чтобы изолировать возврат сигналов от шкафов оборудования и, таким образом, предотвратить попадание нежелательных токов в шкафах непосредственно в сигнальные цепи.

Рисунок 22. Плавающая сигнальная земля.

Эффективность систем с плавающим заземлением зависит от их реальной изоляции от других близлежащих проводников; плавучие наземные системы должны действительно плавать. На крупных объектах часто бывает трудно создать и поддерживать эффективную плавающую систему. Такая плавающая система наиболее практична, если задействовано несколько цепей или несколько единиц оборудования, а питание подается либо от батарей, либо от преобразователей постоянного тока.

Одноточечное заземление 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 заземляющая сеть — это сеть, в которой отдельные заземляющие проводники проходят от одной точки заземления объекта к обратной стороне каждой из многочисленных цепей, расположенных по всему объекту. Этот тип наземной сети требует чрезвычайно большого количества проводников и, как правило, экономически нецелесообразен. Вместо идеального используются различные степени приближения к заземлению в одной точке.

Рис. 23. Одноточечная сигнальная земля.

Конфигурация, показанная на рис. 24, представляет собой расположение заземляющей шины, которое часто используется для приближения к концепции одноточечного заземления. Система наземных шин, показанная на рис. 24, имеет форму дерева. В каждой системе отдельные подсистемы заземлены в одной точке. Затем каждая из точек заземления системы подключается к шине заземления дерева с помощью одного изолированного проводника.

Рис. 24. Система одноточечной наземной шины с использованием общей шины.

Одноточечное заземление выполняет каждую из трех функций заземления сигнальной цепи. То есть в каждом блоке или единице оборудования устанавливается эталон сигнала, и эти отдельные эталоны соединяются вместе. Они, в свою очередь, подключены к заземлению объекта хотя бы в одной точке, что обеспечивает защиту цепей от замыканий и контроль накопления статического заряда.

Важным преимуществом одноточечной конфигурации является то, что она помогает контролировать помехи с кондуктивной связью.Как показано на Рисунке 23, закрытые пути для шумовых токов в сети заземления сигнала исключены, а токи помех или напряжения в системе заземления объекта не связаны кондуктивным образом с сигнальными цепями через сеть заземления сигнала. Следовательно, одноточечная сигнальная заземляющая сеть сводит к минимуму влияние любых шумовых токов, которые могут протекать в заземлении объекта.

В большой установке основным недостатком одноточечной конфигурации заземления является необходимость использования длинных проводников.Помимо дороговизны, длинные проводники препятствуют реализации удовлетворительного эталона для более высоких частот из-за большого собственного импеданса. 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 объектов одноточечное заземление, как правило, является оптимальным для частот ниже примерно 300 кГц.

Многоточечное заземление, показанное на рис. 25, является третьей конфигурацией, часто используемой для сигнальных наземных сетей.Эта конфигурация устанавливает множество токопроводящих путей к различным электронным системам или подсистемам на объекте. В каждой подсистеме цепи и сети имеют несколько соединений с этой наземной сетью. Таким образом, на объекте существует множество параллельных путей между любыми двумя точками многоточечной наземной сети.

Рис. 25. Многоточечная конфигурация заземления.

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

Однако многоточечное заземление имеет существенный недостаток. Силовые токи и другие высокоамплитудные низкочастотные токи, протекающие через систему заземления объекта, могут кондуктивно соединяться с сигнальными цепями, создавая недопустимые помехи в восприимчивых низкочастотных цепях. Кроме того, создается несколько контуров заземления, что затрудняет контроль излучаемого излучения или восприимчивости, возникающих в результате эффектов синфазного контура заземления. Кроме того, чтобы многоточечное заземление было эффективным, все заземляющие проводники между отдельными точками должны быть меньше 0.1 длина волны интерференционного сигнала. В противном случае импеданс общего заземления и эффекты излучения земли станут значительными. Как правило, конфигурации с многоточечным заземлением оптимальны при более высоких частотах (например, выше 30 МГц).

Рис. 26. Устройство заземления, используемое в шкафных стойках.

Для иллюстрации одной из форм гибридной системы заземления на рис. 26 показана 19-дюймовая стойка 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:

  • Выдвижные ящики RF и IF аналогичны. Здесь блоки или ступени на уровне устройства (соединяющие коаксиальные кабели заземлены с обоих концов) заземляются в многоточечной плоскости на плоскость заземления выдвижного шасси. Затем шасси заземляется на крестообразный штифт, шину заземления шасси, как показано на рис. 27. С другой стороны, для заземления этих блоков используется одноточечное заземление от их шины способом, идентичным аудиоблоку.
Рис. 27.Деталь блок-схемы гибридного устройства заземления.
  • Шасси или сигнальная земля и шина заземления питания составляют схему многоточечного заземления до уровня ящика. Отдельные шины заземления заземлены в одной точке 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 бросков в определенных режимах работы оборудования.
  • Соединительные кабели между разными уровнями ящиков прокладываются отдельно, а их экраны, если они используются, заземляются так же, как и на уровне ящиков.
  • Блоки аудиосистемы и дисплея, показанные на рис. 27, используют одноточечное заземление как для блоков на уровне блока (соединяющий витой кабель заземлен на одном конце по отношению к блоку), так и для проводов питания. Экраны кабелей и блоков заземляются вместе на общую шину с крестообразным штифтом. Точно так же отходящие силовые провода и витые обратки отдельно подсоединяются к своим шинам с крестообразными штифтами.

При рассмотрении вышеуказанной схемы наблюдается следующее:

  • Ящики для аудио и дисплея имеют нулевой пробег около 0.6 м и верхней рабочей частотой около 1 МГц (цепи драйвера и развертки). Таким образом, показано одноточечное заземление на ударные штифты.
  • Ящики RF и IF обрабатывают сигналы УВЧ и 30 МГц на расстоянии метра, чтобы указать многоточечное заземление.
  • Регулируемые источники питания обеспечивают оборудование, требующее кратковременных перенапряжений. Наибольшая длина составляет около 1,5 м, и значительные составляющие переходной частоты могут распространяться вверх в ВЧ-диапазоне. Здесь указано гибридное заземление: одноточечное внутри ящика и многоточечное от шины питания ко всем ящикам.

Устройства и методы контроля электромагнитных помех

Заземление может существенно повлиять на работу некоторых методов или устройств управления электромагнитными помехами. В частности, экраны кабелей; разделительные трансформаторы; фильтры электромагнитных помех; Методы защиты от электростатического разряда, молнии и электромагнитного поля; и экраны Фарадея должны быть должным образом заземлены, чтобы обеспечить максимальную защиту от электромагнитных помех. Подробное обсуждение конкретных соображений заземления, связанных с этими методами или устройствами контроля электромагнитных помех, выходит за рамки этой книги.Однако важно подчеркнуть важность обоснования характеристик этих методов или устройств, и подробности можно найти в справочных материалах.

Рекомендуемая литература

[1] Моррисон, Ральф и У. Х. Льюис, Заземление и экранирование на объектах , Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 1990.
[2] Моррисон, Ральф, Методы заземления и экранирования в приборостроении , 3-е изд. ., Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 1990.
[3] Денни, Хью В., Заземление для контроля электромагнитных помех , Гейнсвилл, Вирджиния, Interference Control Technologies, Inc.
[4] Заземление, соединение и экранирование электронного оборудования и средств, MIL-HDBK-419.

5 методов заземления печатных плат и 6 типов заземления в цепях

Что такое заземление? Провод заземления или цепь заземления — это обратный путь к электрическому или электронному источнику питания. В цепи он действует как эталон или плоскость 0 В. Обычно все остальные напряжения измеряются относительно земли.Объем заземления не ограничивается только текущим обратным путем. В электроэнергетических системах правильное заземление важно для защиты людей и имущества. А печатная плата (PCB), имеющая заземляющий слой, блокирует электромагнитные помехи (EMI) и улучшает рассеивание тепла в электронике. Для правильной работы систем молниезащиты и защиты от перенапряжения требуется надлежащее заземление.

Методы заземления могут различаться в зависимости от области применения, местоположения и даже страны.Здесь мы собираемся обсудить методы заземления, используемые в электронной и электротехнической промышленности, а также все основные типы заземления.

Какие методы используются для заземления печатных плат?

Существует несколько методов заземления печатных плат (PCB). Эти методы зависят от применения схемы и практики проектирования инженеров-конструкторов печатных плат.

  • Метод первый: следы грунта

Все компоненты, которые подключаются к земле, соединяются общими проводами.Это характерно для старых печатных плат и простых печатных плат.

  • Второй метод: общая плоскость заземления

Это наиболее распространенная практика проектирования печатных плат. Свободное пространство печатной платы, не занятое дорожками или компонентами, закрывается с земли. Этот метод значительно улучшает тепловые характеристики печатной платы, а также помогает уменьшить электромагнитные помехи (ЭМП).

  • Третий метод: выделенный наземный уровень

Этот метод используется в многослойных печатных платах.Компоненты подключаются к заземляющей пластине с помощью заземляющих переходных отверстий. Встречается в плотных сложных печатных платах с 3 и более слоями.

  • Метод четвертый: заземление систем электроснабжения

В установках энергосистемы все соединения заземления подключаются к шине заземления. Эта шина соединена с заземляющим проводником, который соединяется с заземляющим стержнем или сеткой.

Шина заземления собирает все провода заземления всех установок в общую точку.Сопротивление заземления в этой точке должно быть ниже 5 Ом, чтобы обеспечить лучшее заземление. Для соединения шины заземления с устройством заземления используется провод большого сечения. (Заземляющий стержень и заземляющая сетка)

  • Метод пятый: эквипотенциальное заземление или заземление

Эквипотенциальное заземление означает, что каждый проводящий элемент в защищаемой зоне должен иметь одинаковый потенциал заземления. Это достигается за счет электрического соединения шасси оборудования, металлических труб и всех заземляющих устройств.Это гарантирует отсутствие значительной разности потенциалов между какой-либо токопроводящей частью в зоне и предотвращает поражение электрическим током при неисправности.

Типы различных оснований

Это заземление является общим как для переменного, так и для постоянного напряжения. Это текущий обратный путь электронной схемы. Без земли петля цепи не завершена. Электронные схемы обозначают эту землю следующим символом.

Компоненты, имеющие отношение к земле (0 В), обозначаются подключением их контрольного контакта к указанному выше символу.И в реализации все клеммы, которые подключены к земле (GND), соединены вместе. Так как заземления много. Обычно на печатных платах (PCB) есть целая плоскость, посвященная земле, которую мы обсудим позже в этой статье.

Приведенный выше символ используется в электронике и крупных системах электроснабжения для обозначения заземления. На изображении ниже вы можете видеть, что большие трансформаторы привязаны к земле. Разница в том, что эти заземляющие соединения часто заземляются заземляющим стержнем или сеткой.Подробнее об этих типах заземления мы расскажем в разделе «Методы заземления энергосистемы».

Сигнальная земля — это ссылка на любой аналоговый или цифровой сигнал, который используется в цепи. В большинстве случаев заземление сигнала равно заземлению питания. Но в некоторых случаях сигналы в цепи используют другое изолированное заземление для возврата сигнальных токов. Что приводит к определению отдельной земли для сигналов. Их можно найти в чувствительном оборудовании и измерительных приборах.

Этот тип заземления обычно встречается в операционных усилителях (ОУ). Точка виртуального заземления (узла) не соединяется напрямую с обратным путем тока заземления (GND), но поддерживается для соответствия опорному потенциалу заземления. Виртуальная земля используется для анализа функциональности операционных усилителей.

Принимая во внимание потенциал виртуального заземления и предполагая, что операционный усилитель не поглощает ток, получается следующее соотношение.

  • Заземление для защиты от перенапряжений и молний

Системы молниезащиты (LPS) и системы защиты от перенапряжений требуют надежного заземления для безопасного рассеяния больших токов. Эти заземляющие дорожки имеют очень низкое сопротивление и часто привариваются к конструкционной стали здания и заглубляются в землю с помощью нескольких заземляющих стержней или земляной сетки. Выравнивание потенциалов используется между заземлением электропитания и заземлением LPS, чтобы избежать любой разницы в напряжении между клеммами заземления.

  • Заземление в системе электроснабжения

Заземление в системе электроснабжения различается в зависимости от страны. Эти различные типы регулируются Международной электротехнической комиссией (IEC). Но в каждой стране свои правила и правила. Основной целью заземления в системе электроснабжения является обеспечение безопасности. Здесь мы говорим о заземлении систем низкого напряжения или системы распределения электроэнергии.

Эти различные схемы заземления имеют двухбуквенные коды.

Первая буква указывает на схему заземления источника питания. (Распределительный трансформатор)

  • T — Прямое соединение с землей
  • I — Нет прямого соединения с землей
  • T — Прямое соединение с землей. (обычно заземляющий стержень или сетка)
  • N — Земля питается от электросети.

Существуют 3 основные категории, сформированные из вышеуказанных механизмов. Это ТТ, ТН и ИТ.

Системы

TN имеют 3 подкатегории, которые определяются расположением заземляющего проводника (PE) и нейтрального проводника.

  • TN-S — проводник заземления и нейтрали представляют собой отдельные проводники и соединяются рядом с источником питания.
  • TN-C — Земля и нейтраль объединены в один проводник, называемый PEN.
  • TN-C-S — Земля и Нейтраль объединяются от источников питания в виде PEN и, когда он достигает здания потребителя, разделяется на два отдельных проводника Земли и Нейтрали.

Плавающее заземление возникает, когда система не имеет надежного заземления. И, следовательно, напряжение в заземляющих клеммах и проводниках не определено. Непреднамеренное плавающее заземление считается неисправностью в системе (потенциальный разрыв в системе заземления). Но есть приложения, в которых плавающий грунт используется намеренно.

В низковольтных источниках питания и испытательных приборах изолирующие трансформаторы используются для изоляции заземления низкого напряжения от основной системы заземления для повышения безопасности.Заземляя землю на стороне низкого напряжения, он избегает пути тока заземления от основного источника питания. Это обеспечивает электрическую безопасность в случае неисправности на стороне низкого напряжения.

Ищете надежного производителя печатных плат? — ПКБОНЛАЙН

Когда вы закончите проектирование печатной платы, вы можете задать PCBONLINE для производства вашей печатной платы. Когда они получат ваш запрос предложения, они проверят ваши файлы Gerber, чтобы избежать таких проблем, как неправильное заземление.Это бесплатно. Причинами выбора PCBONLINE являются их высококачественные печатные платы и сборки, универсальные услуги по производству электроники и быстрая доставка.

0 comments on “Как устроено и работает заземление: Как работает заземление. Принцип работы заземления

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.