Норма заземления заземляющего контура


Норма сопротивления контура заземления | Элкомэлектро

Электролаборатория » Услуги электролаборатории » Норма сопротивления контура заземления

Очень часто энергетики спорят на тему, какие должны быть нормы растекания тока контура заземления? Какова величина сопротивления контура заземления? Какое допустимое сопротивление контура заземления? Как правило, в таких спорах можно услышать разные цифры, одни называют 4 Ом, от других можно услышать 20 Ом, некоторые специалисты говорят, что сопротивление контура заземлителя не нормируется. Так какие же должны быть нормы и почему такая путаница?

Какие бывают испытания?

Начну с того, что поясню, какие бывают испытания.  Электролаборатория проводит приёмо-сдаточные или эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания проводятся после окончания монтирования новой электроустановки, после того как, электроустановка смонтирована и сдана в эксплуатацию, с этого момента начинаются эксплуатационные испытания. Соответственно приёмо-сдаточные испытания проводятся только один раз, после окончания электромонтажных работ, а эксплуатационные испытания проводятся периодически, в процессе эксплуатации.

И так, существуют приёмо-сдаточные и эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания регламентируются Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ), а эксплуатационные Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

Почему спорят специалисты?

Наконец, мы подошли к самому главному. Почему спорят специалисты, почему такие разные цифры они называют?

Во первых, нужно понять о каких испытаниях идёт речь. Если разговор идёт о приёмо-сдаточных испытаниях, то ответ нужно смотреть в ПУЭ, Глава 1.8, Нормы приёмо-сдаточных испытаний, а если об эксплуатационных, то ответ ищем в ПТЭЭП, Приложение 3, Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей.

Во вторых нужно понять предназначение контура заземления. Контур заземления бывает для подстанций и распределительных пунктов выше 1000 Вольт, воздушных линий электропередач до 1000 Вольт и выше 1000 Вольт и электроустановок до 1000 Вольт.

Какие нормы?

1. Контур заземления для электроустановки напряжением до 1000 Вольт:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 3 гласит: при измерении в непосредственной близости к трансформаторной подстанции, сопротивление контура заземления должно быть: 15, 30 или 60 Ом, при измерении с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий: 2, 4 или 8 Ом соответственно для напряжений 660, 380 и 220 Вольт.

ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: сопротивление контура заземления - 15, 30 или 60 Ом для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт соответственно (трёхфазная/однофазная сеть), а при измерении с учётом присоединённых повторных заземлений должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при напряжениях соответственно 660, 380 и 220 Вольт источника трехфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 Вольт источника однофазного тока.

2. Контур заземления для трансформаторной подстанции и распредпунктов напряжением больше 1000 Вольт:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 1 гласит: при измерении в электроустановке с глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью, должно быть не более 0,5 Ом.

ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: при измерении в электроустановке напряжением 110 кВ и выше, в сетях с эффективным заземлением нейтрали, сопротивление контура должно быть не более 0,5 Ом.

В электроустановке 3 - 35 кВ сетей с изолированной нейтралью - 250/Ip, но не более 10 Ом, где Ip - расчетный ток замыкания на землю.

3. Контур заземления воздушной линии электропередачи напряжением выше 1 кВ:

ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 2 гласит: Заземляющие устройства опор высоковольтной линии (ВЛ) при удельном сопротивлении грунта, ρ, Ом·м: 100/100-500/500-1000/1000-5000 – 10, 15, 20 и 30 Ом соответственно.

ПТЭЭП, Приложение № 31, таблица 35, п. 4 гласит:

А. Для воздушных линий электропередач на напряжение выше 1000 В: Опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства грозозащиты, металлические и железобетонные опоры ВЛ 35 кВ и такие же опоры ВЛ 3 - 20 кВ в
населенной местности, заземлители оборудования на опорах 110 кВ и выше: 10, 15, 20 или 30 Ом при удельном сопротивлении грунта, соответственно: 100, 100-500, 500-1000, 1000-5000 Ом·м.

Б. Для воздушных линий электропередач на напряжение до 1000 Вольт: Опора ВЛ с грозозащитой – 30 Ом, Опоры с повторными заземлителями нулевого провода – 15, 30 и 60 Ом для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Подведём итог

Для электромонтажников, работающих в сетях напряжением ниже 1000 Вольт:

Сопротивление растекания контура заземления на вновь построенной электроустановке должно быть 15, 30 или 60 Ом или 2, 4 и 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными заземлителями и повторными заземлителями отходящих линий для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 или 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Сопротивление растекания контура заземления на уже эксплуатирующейся электроустановке, тоже 15, 30 и 60 Ом или 2, 4, 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными и повторными заземлителями для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

Как видим, значения сопротивления контура заземления одинаковы, не зависимо от вида испытаний, но разные в зависимости от назначения контура заземления!

контуров заземления

контуров заземления

[Начало] [ Вверх]

Ground Loops Radio Оборудование

Контуры заземления Транспортные средства

Контуры заземления Аудио Системы

Как заземлить Возникают петли (технические)

Автопарк и Заземление

Примечание: это обсуждение применяется только к основаниям внутри платформы или системы.Оно делает не применяется к кабелям или проводке вне здания, где повреждение светом или другие скачки напряжения вызывают беспокойство.

Проблемы контура заземления обычно возникают, когда соединительные порты заземлены к пунктам, работающим с перепады напряжения. Разница в напряжениях обычно возникает из-за высоких токов. на другом заземленном пути. Проблемные перепады напряжения обычно создаются падение напряжения вдоль Сильноточный провод, заземленный с обоих концов на общую землю.Это может создают разность потенциалов вдоль пути заземления сигнального провода, и это напряжение передается в чувствительную схему.

Нежелательное взаимодействие, которое мы называем «контур заземления», обычно является непреднамеренным в результате плохой техники подключения, плохого планирования порта источника или нагрузки или комбинация всего.


Примечание: "Порт" по определению подключение входа или выхода сигнала, обычно через гнездо, соединитель или терминал полоса. «Порты» - это точка соединения, в которой соединительный провод или кабель входит или выходит Устройство.

Использование шины заземления вдоль стола не вызывает "заземления". петля ». Замена проводов на звезду или прокладка отдельных заземляющих проводов на дальние общая точка, как и стержень, не исправляет контуры заземления. Несколько заземляющих проводов в далекую точку не исправьте контуры заземления или радиопомехи, за исключением случая чистой случайности Длинные изолированные заземляющие провода от оборудования на столе до общего места вне рабочего стола, например, стержень не годится наука.

Низкая частота оборудования или контуры заземления постоянного тока вызваны мощностью падение напряжения на кабеле и отсутствие использования одноточечного заземления на одном конце пути.RFI вызваны синфазным RF на антенных кабелях или нарушение целостности экрана. Более короткий и более низкий путь заземления сопротивление между оборудованием в одной точке, тем лучше! Исключение составляет как правило, любой сильноточный источник питания или нагрузка. Источники или нагрузки сильного тока в целом НЕ должен быть привязан к наземная шина более чем в одной точке. Что-то вроде сильноточной мощности Отрицательный провод источника питания должен быть заземлен только со стороны оборудования. В идеале отрицательная шина должна плавать на источнике питания, но должна иметь предохранительный зажим, который это высокий импеданс при нормальных условиях при ограничении отрицательной клеммы поднимаются при неисправностях.

С за исключением сильноточного источника питания с заземленным отрицательным полюсом шасси, который должно быть заземлено непосредственно на сильноточное оборудование, которое оно обслуживает, и только на том оборудовании, которое оно обслуживает. Самый короткий путь с наименьшим сопротивлением между оборудованием всегда лучше. это обычно требует наличия тяжелой заземляющей шины с низким сопротивлением и короткими гибкими плетеные провода, соединяющие настольное оборудование с этой настольной шиной.

Отрицательный вывод предохранители на оборудовании - тоже вообще плохая идея, но мы видим это повсюду.Из-за плохих инструкций по подключению потребовались предохранители с отрицательным выводом!

Современные автомобили используют микропроцессорную систему для изучения многих аспекты состояния двигателя. Процессор считывает внешние датчики и, используя эти данные, вычисляет время зажигания, топливо форсунка открывает окна, включает насосы и вентиляторы, управляет системой рециркуляции отработавших газов, регулирует двигатель холостой ход и множество других функций. Несколько датчиков сообщают компьютеру множество различных параметров в том числе положение дроссельной заслонки, втекающая в двигатель воздушная масса, охлаждающая жидкость температура, барометрическое давление, содержание кислорода в выхлопных газах, положение коленчатого вала, и другие параметры.Разница между подачей топлива на 15 лошадиных сил или подача топлива на 500 лошадиных сил может быть менее 3 вольт, на некоторых датчики! Десятые доли вольта могут существенно изменить критические параметры двигателя, а изменения датчика в сотых долях вольта могут заметно изменить смесь. количество. Эта чувствительность к относительно небольшим изменениям напряжения датчика является корнем Проблемы с контуром заземления системы управления двигателем. ключ к правильному управлению сложными функциями. читает датчики низкого напряжения с высоким сопротивлением, обычно работающие в диапазоне от нуля до пять вольт, точно.Шум может особенно повлиять на точность чувствительной синхронизации функции.

Повреждение оборудования может произойти в результате проблемы с контуром заземления. Из-за плотного Упаковка и миниатюрная конструкция, современная электроника использует небольшие проводники (следы фольги) и компоненты. Контур заземления может расплавить следы фольги, повредить полупроводники или микросхемы или разрушить малые резисторы. Контур заземления может вывести из строя дорогую электронную систему за доли секунды. второй. Хуже того, контур заземления, влияющий на дозирование топлива или время зажигания, может разрушить двигатель.

Мои проблемы с Послепродажная система EFI - хороший пример угрозы контура заземления. ресурс двигателя.

Высокая чувствительность к малым уровням напряжения лежит в основе шум или гудение контура заземления звука.

Второстепенная проблема - повреждение оборудования. Из-за плотного упаковка, современная аудиоэлектроника часто использует небольшие проводники из фольги и текущие чувствительные компоненты. Полупроводники малой мощности могут быть непоправимо повреждены несколькими вольтами или несколькими тысячными долями напряжения. амперный ток.Как и в случае с домашними компьютерами и автомобилями, контур заземления может расплавить следы фольги, повредить полупроводники или микросхемы или разрушить небольшие резисторы или конденсаторы. Дорогой аудиокомпонент может быть испорчен доли секунды.

Когда я начал заниматься радиовещанием, наземные пути между различными частями звукового оборудования были изолированы. Инженеры заземлили щиты на симметричных линиях в одной точке пути, обычно на терминалах входного порта. Экраны на несимметричных линиях, если оборудование не было смонтировано в одной стойке, были с одной стороны плавает изолирующий трансформатор.

Единственными общими соединениями шасси были провода питания, радио частотные основания и основания безопасности. Заземляющие экраны звуковых сигналов или сигналов низкого уровня были всегда изолирован от шасси или заземления на одном конце. Это верно для всех низкоуровневых сигнальные линии. Изоляция предотвратила нежелательные сигналы контура заземления, обычно проявляющиеся в виде гула или шума, из-за фоновый мусор. Было очень плохой практикой балансировать и заземлять шасси постоянного тока. несбалансированные линии, особенно линии с экраном толщиной менее нескольких толщин кожи или чрезмерно резистивные экраны более чем в одной точке кабельной трассы.

Низкоуровневые аналоговые измерения и сигнальные заземления также нарушены землей петли. Как правило, по крайней мере один конец участка должен быть независимым от земли или земля изолирована. Это предотвратит нарушение критического сигнала контурами заземления. напряжения и выдача ложных показаний.

Самый простой контур заземления показан ниже:

Если мы рассмотрим систему постоянного тока с "A" как источник и «B» в качестве нагрузки, напряжение «C» подтолкнет «B -» вверх на.5 вольт. Это означает, что разница между плюсом и минусом "B" будет 2,5 вольта.

И наоборот, если "B" был источником 2,5 В, а "A" нагрузка, "C" подтолкнет "A -" к более отрицательному значению, а разница "A" между + и - будут 3 вольта.

Вот почему мы должны быть уверены, что ничто не заставляет внешнее напряжение на заземляющем проводе. Единственный способ исключить возможность заземления петля, нарушающая чувствительное напряжение или даже вызывающая повреждение, будет плавать один или оба конца системы полностью от земли.Хотя бы один конец, либо конец источника или конец нагрузки должен быть в дифференциальном режиме. «Дифференциальный» означает, что касается только разницы напряжений между + и -, а не внешнего источник. Если поместить один конец в дифференциал, он будет выглядеть так:

В приведенном выше случае "B -" будет иметь единственный точка заземления. В точке «А -» не могло быть земли. Не заземляя любой конец отрицательный и создание дифференциала нагрузки или источника устраняет контур заземления.

Решение проблемы с контуром заземления с помощью заземляющего проводника больше, как правило, не лучший способ что-то делать, хотя, безусловно, помочь за счет уменьшения падения напряжения (уменьшения сопротивления тракта).Проблема в том, что проводники, какими бы большими они ни были, всегда есть неизбежное падение напряжения с током. Это падение напряжения определяется законом Ома, где ток, умноженный на сопротивление, - это падение напряжения на пути тока. Если проводник передает высокочастотные сигналы, вопрос осложняется сопротивлением и эффекты стоячей волны. Для большинства систем аудио, питания и управления мы можем просто рассмотреть сопротивление. Для более высоких частот или резко возрастающих форм волны (например, зажигания системные импульсы), мы должны учитывать реактивные части импеданса проводки.

Системы со смесью больших токов и чувствительных линии нижнего уровня доставляют гораздо больше хлопот, чем другие системы. Сильные токи могут легко создавать перепады напряжения, которые составляют значительную часть низкого сигнала уровни. Когда системы высокого и низкого уровня имеют общую основу, текущее падение напряжения по заземляющей или нейтральной проводке может передаваться на другие наземные пути. Это передает часть высокого тока в низкий система уровней.

В схемах ниже, даже с тысячными долями Ом сопротивление проводника и соединения, сильноточная цепь заземления Падение на 1/10 вольт.Сигнальный провод, даже с гораздо меньшим проводом, имеет только падение на несколько милливольт. Это потому, что ток нагрузки очень низкий.

Давайте рассмотрим несколько основных несбалансированных систем. В этих схемах:

R1 - R4 сигнальный провод и сопротивления соединений
R5 индикатор или сопротивление нагрузки
R6 Сильноточная нагрузка
R7-R10 Сопротивление проводника сильноточной нагрузки
VS1 Источник сигнала
VS2 Источник для сильноточной нагрузки

В системе ниже мы видим напряжение сигнала, на которое ничего не влияет, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках.Нет тока нагрузки большой мощности и нет контура заземления.

В системе ниже общий провод заземления между верхней и нижней нейтралью. был добавлен в левом конце. Мы видим, что на напряжение сигнала ничего не влияет, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках. Нет контура заземления и нет высокого сила тока нагрузки. Датчик низкого уровня считывает только 0,004 В от источник.

В системе ниже мы видим напряжение сигнала, на которое ничего не влияет, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках.В R6 ток нагрузки 118 ампер, но ток не влияет на напряжение сигнала, потому что заземление сигнала у свинца только одна земля точка. Нет контура заземления.

В системе ниже мы видим, что напряжение сигнала сильно зависит от высокого текущая нагрузка. Это связано с тем, что в вышеупомянутой системе есть контур заземления. Сигнал провод заземлен с каждого конца.

В системе ниже тяжелая заземляющая шина с очень низким сопротивлением была добавлена ​​в попытаться уменьшить сопротивление шасси или нейтрального тракта.Хотя снижается, напряжение сигнала остается под влиянием падения напряжения в верхнем токопроводы. Этот пример демонстрирует, почему лучшее решение - избегать контуров заземления, вместо того, чтобы пытаться ослабить контуры заземления за счет лучшего заземления между точками заземления системы.

Автостоянка в Типичные легковые автомобили unibody - это особая ситуация. Механический строительные методы, которые делают платформу жесткой, также работают для формирования большого тракт заземления шасси большой площади с очень низким сопротивлением.Сварная оболочка образует заземляющий провод с очень низким сопротивлением и является отличным местом для заземление для сигнального и силового заземления. Хотя сопротивление не нулевое, Оболочка тела - самое близкое к нему. Использование четырехпроводного измерения сопротивления Мой Мустанг 1989 года измеряет менее 0,002 Ом от заземления заднего аккумулятора. к земле рельса рамы переднего внутреннего крыла. Это приблизительный эквивалент 15 футов медного провода и разъемов AWG № 0. Большая часть этого сопротивления концентрируется вокруг клемм заземления (до того, как ток сможет распространение), а не по пути тела.Если я улучшил точки подключения, я может значительно уменьшить небольшое сопротивление моей системы сейчас. Это не совсем необходимо, так что я не заморачивался.

Нет смысла запускать тяжелый медный минус от двигатель к батарее, когда шасси уже есть и корпус, включая потери при случайном подключении, имеет меньшее сопротивление, чем хорошо сделанный кабель.

Пример заземления сопротивление:

Сопротивление любого однородного проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения и прямо пропорционально к удельному сопротивлению и длине.Проще говоря, если мы удвоим крест площадь сечения проводника мы сокращаем сопротивление (и падение напряжения) в половина. Если мы удвоим длину, мы удвоим сопротивление и удвоим падение напряжения.

Медный провод номер 1 AWG имеет эффективный диаметр около 0,3. дюймов. Площадь круга равна пи * р в квадрате. У этого провода был бы крест площадь сечения около пи * 0,15 * 0,15 = 0,071 квадратных дюйма.

Предположим, что толщина стального корпуса составляет около 16 калибра, или около 0,06. дюймов толщиной.Площадь в один фут будет иметь 12 * 0,06 = 0,72 кв. дюймы площади поперечного сечения. Физическое сечение около десяти раз больше, чем площадь поперечного сечения медного провода.

Удельное сопротивление стали около 15 Ом на 10-6 см. В удельное сопротивление меди 1,7 Ом на 10-6 см. Мы можем разумно предположить сталь имеет примерно 15 / 1,7 = 8,8-кратное сопротивление меди для того же длина и одинаковая площадь поперечного сечения. Пока корпус корпуса выше материал удельного сопротивления, тело также имеет гораздо большее поперечное сечение площадь.

Это означает стальной корпус шириной в один фут, если этот корпус толщиной всего 0,06 дюйма, сопротивление примерно на 10% меньше, чем у аналогичного длина пути через медный провод. Легко понять, почему наземный путь через кузов автомобиля, который, вероятно, несколько футов шириной и намного толще во многих областях это малая часть сопротивления медного провода.

Поверхность пола шириной четыре фута и толщиной всего 0,06 дюйма, будет иметь поперечное сечение около 2.88 квадратных дюймов. Эквивалент медный проводник должен быть 2,88 / 8,8 = 0,327 квадратных дюйма, или диаметр = 2 * квадрат A / pi, или диаметр 0,645 дюйма! Сопротивление тонкой стальной напольной поддона шириной 4 фута с медный кабель требует кабеля больше 4/0, и у нас даже нет рассчитывал на помощь каркасных реек, рокеров или дорожек на крыше!

Давайте посмотрим, почему Ford сделал систему определенным образом и как схемы могут вводить в заблуждение.Это схема отрицательного вывода аккумуляторного кабеля на Фокс Мустанги:

Правильная схема вышеуказанного:

В системе, описанной выше, отрицательный вывод EEC не заземлен на отрицательный полюс аккумулятора. Отрицательный EEC фактически подключается к шасси автомобиля рядом с пусковым реле, где он имеет общую точку заземления шасси с отрицательной клеммой аккумулятора. Основания как это работает только тогда, когда аккумулятор установлен спереди и сделан точно так, как изначально сделано.Эта система приемлема, потому что:

1.) Мустанг изначально имел довольно низкое потребление тока от система зарядки.

2.) Заземлил блок от головы до файрволла.

3.) Очень короткий и тяжелый провод аккумулятора был надежно подключен. к блоку.

Схема альтернативного метода для передней батареи во избежание контуров заземления:

Задний аккумулятор для предотвращения опасности возгорания контура заземления и заземляющего провода:

Соединения отрицательного полюса батареи:

С аккумулятором на задней панели нет причин долго работать отрицательные выводы от ничего к аккумулятору.Исключение составляют некоторые устройства зоны багажника с плавающей площадкой, например, топливные насосы или другие электродвигатели. Это предполагает цельный автомобиль или раму большой площади. со сварной конструкцией в качестве шины заземления. В Европе основания для отрицательные клеммы аккумулятора для оборудования связи запрещены из-за пожара и угрозы безопасности.

Устройство с аккумулятором сзади Всегда допустимо до нег пост Допустимо, но часто нежелательно Никогда не допустимо до отрицательного сообщение
Усилитель с общим минусом на корпус и домкраты Х
Усилитель с минусом с плавающей запятой шкаф и домкраты Х * Х **
Электродвигатель или насос с изолированным земля Х * Х **
Блок зажигания с минусовой общей к корпус или другие провода х
Инвертор мощности с отрицательным общим выводом до жилья и торговых точек Х
Инвертор мощности с отрицательным изолирован от шкафа и домкратов х
Радиосистема, включая стереосистемы и системы двусторонней связи с общим минусом шкаф и домкраты х
Радиосистема, включая стереосистемы и системы двусторонней связи с минусом изолированным от шкафа и розеток Х * х *

* если рядом с аккумулятором ** если далеко от аккумулятор

С аккумулятором на передней панели, надежные заземленные устройства вообще может быть подключен к минусовой батарее практически любым способом.

Устройство, с аккумулятором спереди Всегда допустимо до нег пост Допустимо, но обычно нежелательно Никогда не допустимо до отрицательного сообщение
Усилитель с общим минусом к шкафу и домкраты Х
Усилитель с минусом с плавающей запятой шкаф и домкраты Х * Х **
Электродвигатель или насос с изолированным земля Х
Блок зажигания с минусовой общей к корпусу или другим проводам Х
Инвертор мощности с отрицательным общим выводом к шкафу и розеткам Х
Инвертор мощности с отрицательным изолирован от шкафа и домкратов Х
Радиосистема, включая стерео и двустороннюю с общим минусом к корпусу и гнездам х
Радиосистема, включая стерео и двустороннюю с минусом изолированным от шкафа и розеток Х

.

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Введение в сеть заземления подстанции

In высокого и среднего напряжения [1] Подстанции с воздушной изоляцией ( AIS ) электромагнитное поле , , которое вызывает статические заряды оголенных кабелей и проводов, а также атмосферные условия ( скачков ), индуцируют напряжения на обесточенных частях установки, которые создают разности потенциалов между металлическими частями и землей, а также между разными точками земли .

Подобные ситуации могут возникать при коротких замыканиях между токоведущими частями установки и токоведущими частями , например, в коротком замыкании фазы на землю .

Эти разности потенциалов дают начало ступенчатому потенциалу и потенциал касания или комбинации обоих , которые могут привести к циркуляции электрического тока через тело человека , что может причиняют вред людям .

Напряжение прикосновения ( E t ) можно определить как максимальную разность потенциалов, которая существует между заземленной металлической конструкцией, к которой можно прикоснуться рукой, и любой точкой земли при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между металлической конструкцией и точкой на земле составляет 1 м.

Напряжение ступени ( E s ) определяется как максимальная разность потенциалов, которая существует между ножками при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между ножками составляет 1 м.

Частным случаем ступенчатого напряжения является передаваемое напряжение ( E trrd ) : когда напряжение передается на подстанцию ​​или с подстанции от или к удаленной точке, внешней по отношению к месту подстанции.

Другие концепции: :

  • Повышение потенциала земли ( GPR ): Максимальный электрический потенциал, который может получить сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, предположительно находящейся под потенциалом удаленной земли.Это напряжение, GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети.
  • Напряжение сети ( E м ): Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления.
  • Напряжение прикосновения металл к металлу ( E мм ): Разница потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которые могут быть перекрыты прямым путем из рук в руки или из рук в руки контакт.

На диаграмме на Рисунке 1 показаны явления, упомянутые выше .

Рисунок 1 - Напряжение прикосновения, шага и передаваемое напряжение

Для минимизации допустимых значений от до из токов, проходящих через человеческое тело , до обеспечения электробезопасности для человек, работающих в пределах или вблизи установка , а также ограничить любые возможные электрические помехи стороннему оборудованию. , AIS должен быть снабжен заземлением (или заземлением ) системой , к которой все металлические не находящиеся под напряжением части к установке должны быть подключены , такие как металлические конструкции , заземлители, разрядники для защиты от перенапряжения, корпуса распределительных щитов и двигателей, рельсы трансформаторов и металлические ограждения .

Так как заземление влияет на уровни перенапряжения энергосистемы и ток короткого замыкания , а также на определение систем защиты, система заземления должна быть спроектирована так, чтобы гарантировать правильную работу защитных устройств, таких как реле защиты и перенапряжения. разрядники .

Проектирование и конструкция системы заземления должны гарантировать, что система будет работать в течение ожидаемого срока службы установки, и поэтому должны учитывать будущие дополнения и максимальный ток короткого замыкания для окончательной конфигурации.

Система заземления состоит из ячеек скрытого под землей голого медного кабеля , с дополнительных заземляющих стержней , и должна быть рассчитана, рекомендуется использовать IEEE Std. 80-2000 .

Важные формулы для проектирования системы заземления сети подстанции

Поперечное сечение подземного кабеля следует рассчитывать в соответствии со значением тока короткого замыкания фазы на землю , но это обычно использовать для этой цели трехфазный ток короткого замыкания .

Для этого расчета необходимо использовать следующую формулу : Где:

  • I ” K1 - ток короткого замыкания между фазой и землей [ A ]
  • t с - продолжительность неисправности [ с ]
  • Δθ - максимально допустимое повышение температуры [ ° C ] - для неизолированной меди Δθ = 150 ° C

Согласно упомянутому стандарту IEEE максимально допустимого шага и потенциала прикосновения и максимально допустимого тока через тело человека ( I hb ) и сопротивления сети заземления ( R g ) рассчитываются по формулам:

Максимально допустимый потенциал шага

Максимально допустимый потенциал прикосновения

Максимально допустимый ток через человека body

Сопротивление земной сети

Где:

  • C s - коэффициент снижения характеристик поверхностного слоя, рассчитываемый по формуле:
  • t s - продолжительность разлом [ с ]
  • ρ с - удельное сопротивление материала поверхности [ Ом. м ] типичное значение для мокрого щебня / гравия: 2,500 Ом м
  • ρ - удельное сопротивление земли под материалом поверхности [ Ом . м ]
  • h с - толщина материала поверхности [ м ]
  • A - площадь, занимаемая наземной сеткой [ м 2 ]
  • l T - общая скрытая длина проводника, включая заземляющие стержни [ м ]

Если не используется защитный поверхностный слой, то C s = 1 и ρ s = ρ

Эти расчеты обычно выполняются с использованием специального программного обеспечения .

Сеть заземления подстанции

На Рисунке 2 показан пример сети заземления.

Рисунок 2 - Сеть заземления

Наиболее подходящие методы для соединения соединений сети заземления: :

a.) Экзотермическая сварка

Рисунок 3 - Экзотермическая сварка

Экзотермическая сварка - это процесс постоянного соединения проводников , в котором используется расплавленного металла и литейные формы , который основан на химической реакции между оксидами металла ( проводник ) и воспламененным алюминиевым порошком , который выступает в роли топлива , с выделением тепловой энергии .Эта химическая реакция представляет собой пиротехнический состав , известный как термит .

Необходимо гарантировать, что количество экзотермических сварок, выполненных с каждой формой, не будет превышать указаний производителя.

b .) C разъем :

с использованием гидравлического обжимного инструмента и матриц с размером , подходящим для размера разъемов .

Рисунок 4 - Соединитель C и обжимной инструмент

Рядом с блоками управления автоматических выключателей, переключателей и разъединителей необходимо установить металлический эквипотенциальный мат , подключенный к системе заземления , аналогично показанный на рисунке 5.

Рисунок 5 - Металлический эквипотенциальный мат

Полезно знать:

[1] При U n номинальное напряжение сети: HV - U n ≥ 60 кВ ; MV - 1 кВ n ≤ 49,5 кВ .

Об авторе: Мануэль Болотинья
-лицензент в области электротехники - энергия и энергетические системы (1974 - Instituto Superior Técnico / Лиссабонский университет)
- степень магистра в области электротехники и вычислительной техники (2017 - Faculdade de Ciências e Tecnologia / Nova University of Lisbon)
- Старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор

Похожие сообщения:

.

Электрическое заземление - методы и типы заземления

Электрическое заземление - компоненты, методы и типы заземления - Установка электрического заземления

Электрическое заземление, заземление, методы заземления, типы заземления, компоненты заземления и его характеристики Что касается электрического заземления для электрических установок.

Что такое электрическое заземление или заземление?

Для соединения металлических (проводящих) частей электрического прибора или установок с землей (землей) называется Заземление или Заземление .

Другими словами, соединение металлических частей электрических машин и устройств с пластиной заземления или заземляющим электродом (который находится во влажной земле) через толстый проводник (который имеет очень низкое сопротивление) в целях безопасности известен как Заземление .

«Заземление», скорее, означает подключение части электрического устройства, такой как металлическое покрытие, клемма заземления розеток, опорные провода, которые не проводят ток на землю.Заземление можно назвать соединением нейтральной точки системы электроснабжения с землей, чтобы избежать или минимизировать опасность при разряде электрической энергии.

Полезно знать

Разница между заземлением, заземлением и соединением

Позвольте мне устранить путаницу между заземлением, заземлением и соединением.

Заземление и Заземление - это те же термины, которые используются для заземления. Заземление - это обычно слово , используемое для заземления в стандартах Северной Америки , таких как IEEE, NEC, ANSI и UL и т. Д., В то время как Заземление используется в европейских стандартах , странах Содружества и Великобритании, таких как IS и IEC и т. Д.

Слово Соединение используется для соединения двух проводов (а также проводов, труб или приборов вместе. Соединение известно как соединение металлических частей различных машин, которые, как считается, не пропускают электрический ток при нормальной работе. машин, чтобы вывести их на одинаковый уровень электрического потенциала.

Почему важно заземление?

Основная цель заземления состоит в том, чтобы избежать или минимизировать опасность поражения электрическим током, пожара из-за утечки тока на землю по нежелательному пути и гарантировать, что потенциал токоведущего проводника не поднимется относительно земли, чем это предусмотрено. изоляция.

Когда металлическая часть электроприборов (части, которые могут проводить или пропускать электрический ток) вступает в контакт с токоведущим проводом, возможно, из-за сбоя в установке или повреждения изоляции кабеля, металл заряжается, и статический заряд накапливается на это .Если человек прикоснется к такому заряженному металлу , получится сильный шок.

Чтобы избежать таких случаев, системы электропитания и части приборов должны быть заземлены так, чтобы переносить заряд непосредственно на землю. Вот почему нам необходимо электрическое заземление или заземление в электрических установках.

Ниже приведены основные потребности заземления.

  • Для защиты жизни людей, а также для обеспечения безопасности электрических устройств и приборов от тока утечки.
  • Для поддержания постоянного напряжения в исправной фазе (при отказе какой-либо одной фазы).
  • Для защиты электрических систем и зданий от освещения.
  • Для выполнения функций обратного проводника в системе электрической тяги и связи.
  • Во избежание риска возгорания в электрических установках.
Различные термины, используемые в электрическом заземлении
  • Земля: Надлежащее соединение между электрическими установками через проводник с заглубленной пластиной в земле известно как Земля.
  • Заземленный: Когда электрическое устройство, прибор или системы проводки соединены с землей через заземляющий электрод, это называется заземленным устройством или просто «заземленным».
  • С глухим заземлением: Когда электрическое устройство, прибор или электрическая установка подключены к заземляющему электроду без предохранителя, прерывателя цепи или сопротивления / сопротивления, это называется «глухозаземленным».
  • Заземляющий электрод: Когда проводник (или токопроводящая пластина) закопан в землю для системы электрического заземления.Известно, что это электрод земли. Заземляющие электроды бывают различной формы, например, токопроводящая пластина, токопроводящий стержень, металлическая водопроводная труба или любой другой проводник с низким сопротивлением.
  • Провод заземления : Провод заземления или токопроводящая полоса, соединяющая электрод заземления и электрическую систему и устройства, называемые проводом заземления.
  • Заземляющий проводник: Проводник, который подключается между различными электрическими устройствами и приборами, такими как распределительный щит, различные вилки и приборы и т. Д.Другими словами, провод между заземляющим проводом и электрическим устройством или прибором называется проводником заземления. Он может иметь форму металлической трубы (полностью или частично), металлической оболочки кабеля или гибкого провода.
  • Дополнительный главный заземляющий провод : Провод, подключенный между распределительным щитом и распределительным щитом, т.е. этот провод относится к вспомогательным основным цепям.
  • Сопротивление заземления: Это полное сопротивление между заземляющим электродом и землей в Ом (Ом).Сопротивление заземления - это алгебраическая сумма сопротивлений проводника заземления, провода заземления, заземляющего электрода и земли.
Точки для заземления

Заземление все равно не выполняется. Согласно правилам IE и нормам IEE (Института инженеров-электриков),

  • Штырь заземления 3-контактных розеток осветительных и 4-контактных вилок питания должен быть надежно и постоянно заземлен.
  • Все металлические корпуса или металлические покрытия, содержащие или защищающие любые линии электропитания или устройства, такие как трубы GI и кабелепроводы, закрывающие кабели VIR или ПВХ, выключатели в железной оболочке, распределительные щиты с предохранителями и т. Д., Должны быть заземлены (заземлены).
  • Рама каждого генератора, стационарных двигателей и металлических частей всех трансформаторов, используемых для управления энергией, должна быть заземлена двумя отдельными, но разными соединениями с землей.
  • В трехпроводной системе постоянного тока средние проводники должны быть заземлены на электростанции.
  • Стойки, предназначенные для воздушных линий, необходимо заземлить, подключив к заземляющим проводам хотя бы одну жилу.

Связанное сообщение: Тестирование электрических и электронных компонентов и устройств с помощью мультиметра

Компоненты системы заземления

Полная система электрического заземления состоит из следующих основных компонентов.

  • Провод заземления
  • Вывод заземления
  • Электрод заземления
Компоненты системы электрического заземления
Этот провод заземления
или провод заземления 9000 система заземления, которая соединяет все металлические части электроустановки, например кабелепровод, каналы, коробки, металлические корпуса переключателей, распределительных щитов, переключателей, предохранителей, регулирующие и управляющие устройства, металлические части электрических машин, такие как двигатели, генераторы, трансформаторы и металлический каркас, на котором установлены электрические устройства и компоненты. как заземляющий провод или провод заземления, как показано на рис.

Сопротивление заземляющего проводника очень низкое. Согласно правилам IEEE, сопротивление между клеммой заземления потребителя и проводом непрерывности заземления (на конце) не должно превышать 1 Ом. Проще говоря, сопротивление заземляющего провода должно быть меньше 1 Ом .

Размер заземляющего проводника или провода заземления зависит от размера кабеля , используемого в электрической цепи .

Размер проводника непрерывного заземления

Площадь поперечного сечения непрерывного заземляющего проводника не должна быть меньше половины площади поперечного сечения самого толстого провода, используемого в установке электропроводки .

Обычно размер неизолированного медного провода, используемого в качестве проводника заземления, составляет 3SWG. Но имейте в виду, что не используйте менее 14SWG в качестве заземляющего провода. Медная полоса также может использоваться в качестве заземляющего проводника вместо неизолированного медного провода, но не используйте ее, пока производитель не порекомендует ее.

Провод заземления или заземляющее соединение

Провод, соединяющий провод заземления и заземляющий электрод или заземляющую пластину, называется заземляющим стыком или «заземляющим проводом».Точка, где встречаются провод заземления и заземляющий электрод, называется «точкой соединения», как показано на рисунке выше.

Заземляющий провод - это последняя часть системы заземления, которая подключается к заземляющему электроду (который находится под землей) через точку заземления.

В заземляющем проводе должно быть минимальное количество стыков, а также они должны быть меньше по размеру и прямые по направлению.

Как правило, медный провод можно использовать в качестве заземляющего провода, но медная полоса также используется для установки на высоких площадях, и она может выдерживать высокий ток короткого замыкания из-за большей площади, чем у медного провода.

Жестко вытянутый неизолированный медный провод также используется в качестве заземляющего провода. В этом методе все заземляющие проводники подключаются к общим (одной или нескольким) точкам подключения, а затем заземляющий провод используется для подключения заземляющего электрода (заземляющей пластины) к точке подключения.

Для увеличения запаса прочности при установке в качестве заземляющего провода используются два медных провода для соединения металлического корпуса устройства с заземляющим электродом или пластиной заземления. Т.е. если мы используем два заземляющих электрода или заземляющие пластины, то будет четыре заземляющих провода.Не следует учитывать, что два заземляющих провода используются как параллельные пути для протекания токов повреждения, но оба пути должны работать должным образом, чтобы пропускать ток повреждения, поскольку это важно для большей безопасности.

Размер провода заземления

Размер или площадь провода заземления не должны быть меньше половины самого толстого провода, используемого в установке.

Наибольший размер провода заземления - 3SWG , минимальный - не менее 8SWG .Если используется провод 37 / .083 или ток нагрузки составляет 200 А от напряжения питания, то рекомендуется использовать медную ленту вместо двойного заземляющего провода. Способы подключения заземляющего провода показаны на рис.

Примечание: мы опубликуем дополнительную статью о размере Земной плиты с простыми вычислениями ... Оставайтесь на связи.

Электрод заземления или пластина заземления

Металлический электрод или пластина, закапываемая в землю (под землей) и являющаяся последней частью системы электрического заземления.Проще говоря, последняя подземная металлическая (пластинчатая) часть системы заземления, которая связана с заземляющим проводом, называется заземляющей пластиной или заземляющим электродом.

В качестве заземляющего электрода можно использовать металлическую пластину, трубу или стержень, который имеет очень низкое сопротивление и безопасно переносит ток короткого замыкания на землю.

Размер заземляющего электрода

В качестве заземляющего электрода можно использовать как медь, так и железо.

Размер заземляющего электрода (в случае меди)

2 × 2 (два фута шириной и длиной) и толщиной 1/8 дюйма.. Т.е. 2 ’x 2’ x 1/8 ″ . ( 600x600x300 мм )

В случае железа

2 ′ x2 ′ x ¼ ” = 600x600x6 мм

Рекомендуется закапывать заземляющий электрод во влажную землю. Если это невозможно, налейте воду в трубу GI (оцинкованное железо), чтобы обеспечить влажность.

В системе заземления установите заземляющий электрод в вертикальное положение (под землей), как показано на рис. Кроме того, нанесите слой порошкообразного угля и извести толщиной 1 фут (около 30 см) вокруг пластины заземления (не путайте с электродом заземления и пластиной заземления, поскольку они оба являются одним и тем же).

Это действие позволяет увеличить размер заземляющего электрода, что приводит к лучшей непрерывности заземления (система заземления), а также помогает поддерживать влажность вокруг пластины заземления.

P.S: Мы опубликуем пример расчета размеров заземляющего электрода… Оставайтесь на связи.

Полезно знать:

Не используйте кокс (после сжигания угля в печи для выделения всех газов и других компонентов оставшиеся 88% углерода называют коксом) или каменный уголь вместо древесного угля (древесный уголь), потому что это вызывает коррозию пластины заземления.

Т.к. уровень воды в разных районах разный; поэтому глубина установки заземляющего электрода также различается в разных областях. Но глубина для установки заземляющего электрода должна быть не менее 10 футов (3 метра) и должна быть ниже 1 фут ( 304,8 мм ) от постоянного уровня воды.

Двигатели , Генератор , Трансформаторы и т. Д. Должны быть подключены к заземляющему электроду в двух разных местах.

Размер пластины заземления или электрода заземления для небольшой установки

При небольшой установке используйте металлический стержень (диаметр = 25 мм (1 дюйм) и длина = 2 м (6 футов) вместо пластины заземления для системы заземления. Металлическая труба должна быть На 2 метра ниже поверхности земли. Для поддержания влажности поместите 25 мм (1 дюйм) угольно-известковую смесь вокруг пластины заземления.

Для эффективности и удобства вы можете использовать медные стержни от 12,5 мм (0,5 дюйма) до 25 мм. (1 дюйм) в диаметре и 4 м (12 футов) в длину.Обсудим способ установки стержневого заземления.

Методы и типы электрического заземления

Заземление можно выполнить разными способами. Ниже описаны различные методы, применяемые для заземления (внутри дома или на заводе и другом подключенном электрическом оборудовании и машинах).

Пластинчатое заземление:

В системе пластинчатого заземления пластина из меди с размерами 60 см x 60 см x 3,18 мм (т.е. 2 фута x 2 фута x 1/8 дюйма ) или оцинкованного железа (GI) размером 60 см x 60 см x 6,35 мм (2 фута x 2 фута x дюйма) закапывают вертикально в землю (земляная яма), высота которой не должна быть меньше 3 м. (10 футов) от уровня земли.

Для правильной системы заземления выполните шаги, указанные выше в (Введение в заземляющую пластину), чтобы поддерживать влажность вокруг заземляющего электрода или пластины заземления.

Заземление трубы:

Гальванизированная сталь и перфорированная труба утвержденной длины и диаметра укладываются вертикально во влажную почву в такой системе заземления.Это самая распространенная система заземления.

Размер используемой трубы зависит от силы тока и типа почвы. Размер трубы обычно составляет 40 мм (1,5 дюйма) в диаметре и 2,75 м (9 футов) в длину для обычной почвы или больше для сухой и каменистой почвы. Влажность почвы будет определять длину трубы, которую предстоит заглубить, но обычно она должна составлять 4,75 м (15,5 футов).

Стержневое заземление

это тот же метод, что и заземление труб.Медный стержень диаметром 12,5 мм (1/2 дюйма) или 16 мм (0,6 дюйма) из оцинкованной стали или полый участок 25 мм (1 дюйм) трубы GI длиной более 2,5 м (8,2 фута) закапывают в землю вертикально вручную или с помощью пневмомолота. Длина электродов, встроенных в почву, снижает сопротивление земли до желаемого значения.

Система заземления с медными стержневыми электродами
Заземление через Waterman

В этом методе заземления трубы водовода (оцинкованные GI) используются для заземления.Обязательно проверьте сопротивление труб GI и используйте зажимы заземления, чтобы минимизировать сопротивление для правильного заземления.

Если в качестве заземляющего провода используется многожильный провод, очистите конец жилы провода и убедитесь, что он находится в прямом и параллельном положении, которое затем можно плотно подсоединить к трубе водяного коллектора.

Заземление из ленты или проволоки:

При этом методе заземления зачищайте электроды сечением не менее 25 мм x 1.6 мм (1 дюйм x 0,06 дюйма) закапывают в горизонтальные траншеи минимальной глубиной 0,5 м. Если используется медь с поперечным сечением 25 мм x 4 мм (1 дюйм x 0,15 дюйма) и размером 3,0 мм, 2 , если это оцинкованное железо или сталь.

Если используются круглые проводники, их поперечное сечение не должно быть слишком маленьким, скажем, менее 6,0 мм 2 , если это оцинкованный чугун или сталь. Длина проводника, закопанного в землю, обеспечит достаточное сопротивление заземления, и эта длина не должна быть меньше 15 м.

Общий метод установки электрического заземления (шаг за шагом)

Обычный метод заземления электрического оборудования, устройств и приборов следующий:

  1. Прежде всего, выкопайте яму 5x5 футов (1,5 × 1,5 м) около 20-30 футов (6-9 метров) в земле. (Обратите внимание, что глубина и ширина зависят от характера и структуры грунта).
  2. Закопайте подходящую медную пластину (обычно 2 x 2 x 1/8 дюйма (600 x 600 x 300 мм) в этой яме в вертикальном положении.
  3. Надежный заземляющий провод через гайки с двух разных мест на пластине заземления.
  4. Используйте два провода заземления с каждой пластиной заземления (в случае двух пластин заземления) и закрепите их.
  5. Для защиты стыков от коррозии нанесите смазку вокруг них.
  6. Собрать все провода в металлическую трубу от заземляющего электрода (ов). Убедитесь, что труба находится на высоте 1 фута (30 см) над поверхностью земли.
  7. Чтобы поддерживать влажность вокруг земной плиты, положите 30-сантиметровый слой порошкообразного древесного угля (порошкообразного древесного угля) и смеси извести вокруг земной плиты вокруг земной плиты.
  8. Используйте болты с наконечником и гайкой, чтобы надежно подсоединить провода к опорным плитам машин. Каждая машина должна быть заземлена в двух разных местах. Минимальное расстояние между двумя заземляющими электродами должно составлять 10 футов (3 м).
  9. Провод заземления, который соединяется с корпусом и металлическими частями всей установки, должен быть плотно подключен к заземляющему проводу. Обязательно используйте непрерывность, используя тест на непрерывность.
  10. Наконец (но не в последнюю очередь) проверьте всю систему заземления с помощью тестера заземления.Если все идет по планировке, то яму засыпьте землей. Максимально допустимое сопротивление заземления составляет 1 Ом. Если оно больше 1 Ом, увеличьте размер (не длину) заземляющего провода и проводов заземления. Держите внешние концы труб открытыми и время от времени поливайте воду, чтобы поддерживать влажность вокруг заземляющего электрода, что важно для лучшей системы заземления.
Спецификация SI для заземления

Ниже приведены различные спецификации относительно заземления, рекомендованные индийскими стандартами.Вот несколько;

  • Заземляющий электрод нельзя располагать (устанавливать) близко к зданию, система заземления которого заземляется, на расстоянии не менее 1,5 м.
  • Сопротивление заземления должно быть достаточно низким, чтобы протекание тока было достаточным для срабатывания защитных реле или срабатывания предохранителей. Это значение непостоянно, так как оно меняется в зависимости от погоды, потому что оно зависит от влажности (но не должно быть меньше 1 Ом).
  • Заземляющий провод и заземляющий электрод будут из одного материала.
  • Заземляющий электрод всегда следует размещать в вертикальном положении внутри земли или ямы, чтобы он мог контактировать со всеми различными слоями земли.

Связанные сообщения:

Опасности незаземления системы питания

Как подчеркивалось ранее, заземление предоставляется в порядке

  • Во избежание поражения электрическим током
  • Во избежание риска пожара в результате тока утечки на землю через нежелательный путь и
  • Чтобы гарантировать, что ни один из проводников с током не поднимется до потенциала по отношению к общей массе земли, чем его проектная изоляция.

Однако, если чрезмерный ток не заземлен, приборы будут повреждены без помощи предохранителя. Следует отметить, что на их генерирующих станциях происходит заземление чрезмерного тока, поэтому по заземляющим проводам ток очень мал или отсутствует вообще. Следовательно, это означает, что нет необходимости заземлять какой-либо из проводов (токоведущий, заземляющий и нейтральный), содержащихся в ПВХ. Заземлить токоведущий провод катастрофически.

Я видел человека, убитого просто потому, что провод под напряжением был отрезан от верхней стойки и упал на землю, пока земля была влажной.Чрезмерный ток заземляется на генерирующих станциях, и если заземление вообще неэффективно из-за короткого замыкания, вам помогут прерыватели замыкания на землю. Предохранитель помогает только тогда, когда передаваемая мощность превышает номинальную мощность наших приборов, он блокирует ток от достижения наших приборов, сгорая и защищая наши приборы в процессе.

В наших электроприборах, если чрезмерные токи не заземлены, мы испытаем сильный ток. Заземление в электроприборах происходит только тогда, когда возникает проблема, и оно должно спасти нас от опасности.Если в электронной установке металлическая часть электроприбора вступает в прямой контакт с проводом под напряжением, что может быть вызвано, возможно, неисправностью установки или иным образом, металл будет заряжен и на нем будет накапливаться статический заряд.

Если вы случайно прикоснетесь к металлической части в этот момент, вас поразит удар. Но если металлическая часть прибора заземлена, заряд будет передаваться на землю, а не накапливаться на металлической части прибора. Ток не проходит через заземляющие провода в электроприборах, он протекает только тогда, когда возникает проблема, и только для того, чтобы направить нежелательный ток на землю, чтобы защитить нас от сильного удара.

Кроме того, если находящийся под напряжением провод случайно (в неисправной системе) касается металлической части машины. Теперь, если человек коснется этой металлической части машины, то через его тело будет протекать ток на землю, следовательно, он получит удар током (удар током), что может привести к серьезным травмам, вплоть до смерти. Вот почему так важно заземление?

Электрическое заземление ... Продолжение следует ...

Пожалуйста, подпишитесь ниже, если вы хотите получить следующий пост о Заземление / заземление , например:

  • Рассчитайте сечение заземляющего проводника, заземления Свинцовые и заземляющие электроды для различных электрических устройств и оборудования, таких как двигатели, трансформаторы, домашняя проводка и т. Д., Путем простых вычислений
  • Цепь заземления и ток замыкания на землю
  • Защита системы заземления и дополнительных устройств, используемых в системе заземления при обеспечении заземления
  • Важные инструкции по правильной системе заземления
  • Правила электроснабжения относительно заземления
  • Как проверить сопротивление заземления с помощью тестера заземления
  • Как проверить сопротивление контура заземления с помощью амперметра и вольтметра
  • Многократное защитное заземление
  • И многое другое….

Похожие сообщения:

.

Заземление Hi-Fi - приемы и приемы

Заземление Hi-Fi - приемы и приемы
Продукты Elliott Sound Заземление Hi-Fi - приемы и приемы

© 1999 - Род Эллиотт (ESP)
Страница создана 30 декабря 1999 г.


Указатель статей
Основной указатель

Содержание
Введение

Нередко можно увидеть оборудование Hi-Fi с заземлением, отсоединенным от того или иного устройства, обычно для предотвращения петли гула, портящей впечатление от прослушивания.Тем не менее, нет ничего лучше, чем удар током , на самом деле испортит впечатление, если что-то пойдет не так!


1 Удар электрическим током

Сначала несколько слов о смерти от электрического тока. Это не весело, а электричество ежегодно убивает множество людей во всем мире. Ток в 50 мА (едва достаточный для того, чтобы лампа с низкой мощностью даже светилась), достаточно, чтобы отправить ваше сердце в состояние, называемое «фибрилляция желудочков», когда сердечные мышцы работают не синхронно друг с другом.Кровь перекачивается мало или совсем не перекачивается, и вы умрете в течение примерно 3 минут, если не окажут немедленную помощь.

Иногда (но реже) ваше сердце просто останавливается. Если это произойдет, возможно, что при внешнем массаже сердца он может возобновиться, а иногда даже может возобновиться сам по себе - редко, но это может случиться. Результатом смертельного удара током является то, что вы больше не сможете наслаждаться Hi-Fi, на создание которого вы потратили столько времени и денег, и все другие земные действия аналогично сокращаются.

Обратите внимание, что слово «поражать электрическим током» буквально означает «убить электричеством». Вы можете пережить удар электрическим током , но если под рукой нет помощи, , а не , переживете удар током.

Эта статья была вызвана множеством полученных мной электронных писем с вопросами о гудении, заземлении и о том, что нужно сделать, чтобы оборудование было безопасным и не гудело. Существуют и другие причины гула в звуковой системе, помимо проблем с электрическим (безопасным) заземлением, но в этой конкретной статье я расскажу об основных вопросах безопасности и устранении петель гула при сохранении высокой степени безопасности.

Правила относительно безопасного заземления различаются от страны к стране, и у меня нет подробностей для каждого случая. Эта статья носит общий характер, и если вы не уверены, следует проконсультироваться с соответствующим органом электроснабжения в вашей стране, чтобы узнать о правилах, которые применяются к вам.

Я использовал знакомую мне терминологию - токоведущий провод называется «активным», а обратный провод - «нейтральным». Защитный провод называют «землей» или иногда «земля» (особенно в США).Эти термины различаются, поэтому убедитесь, что вы знаете, как они называются там, где вы живете.


2 Как работает безопасная земля

Основная идея электробезопасного заземления (или заземления) практически везде одинакова, но детали могут сильно различаться. Корпус (шасси) оборудования (и, за исключением особых случаев, внутренняя электроника) подключается к заземляющему штырю на сетевой розетке. Затем он подключается через домашнюю проводку и распределительный щит к электрически твердой точке заземления, которая обычно представляет собой медную водопроводную трубу (больше не разрешено в Австралии и Новой Зеландии) или утвержденный заземляющий столб, закопанный глубоко в землю.

В некоторых системах, используемых в другом месте, заземляющий провод отделен от распределительного трансформатора, а в других нейтраль также является землей до бытового распределительного щита. Австралия и Новая Зеландия используют систему «множественная нейтраль на землю» (MEN), в которой существует связь между нейтралью и землей на главном распределительном щите каждого домохозяйства (или комплекса блока). Поддерживает минимально возможное сопротивление защитного заземления. В других странах действуют другие правила и системы - поищите информацию о своем местонахождении или обратитесь к электрику, если вы не уверены.

Если в оборудовании возникнет неисправность, которая приводит к контакту активного (токоведущего) проводника с шасси, ток короткого замыкания потечет на землю, и сработает предохранитель или автоматический выключатель оборудования, главного распределительного щита. Это защищает пользователя от поражения электрическим током, пропуская опасный ток прямо на землю, а не через тело ничего не подозревающего бедного ублюдка, который только что прикоснулся к нему. Если этот опыт не убивает, он неизменно пополняет словарный запас.

Автоматические выключатели утечки на землю (также известные как УЗО - детекторы остаточного тока - см. Ниже) измеряют ток в активном и нейтральном проводниках. Если они отличаются более чем на несколько миллиампер, цепь отключается. Принцип прост - если ток в двух проводах различается, то часть его должна уходить куда-то, что нежелательно, поэтому подача питания прерывается почти мгновенно. Хотя это является обязательным в некоторых странах (или при некоторых обстоятельствах), лучше не полагаться на какие-либо передовые технологии, а предоставить систему, которая на 100% электрически безопасна - в действительности это может быть чрезвычайно сложно.

Существуют исключения из метода защиты основного заземленного оборудования. Некоторое оборудование обозначается как «с двойной изоляцией» и обычно имеет символ двух концентрических квадратов, который указывает на то, что оборудование имеет двойную изоляцию и заземление не требуется (или в некоторых случаях нельзя использовать ). Обычный блок питания (от бородавок) почти всегда имеет двойную изоляцию, и такое оборудование имеет усиленную изоляцию, предназначенную для того, чтобы в любом случае подключение переменного тока под напряжением не могло подключиться к вторичной электронике, включая полный обвал.Испытания на электробезопасность для подтверждения того, что продукт соответствует стандартам двойной изоляции, являются строгими и дорогостоящими, и их очень трудно выполнить с оборудованием высокой мощности, и тем более, когда оборудование имеет металлический корпус. Почти все усилители мощности (например) имеют двойную изоляцию , а не , и требуют заземления.


3 цветовых кода

Общие цветовые коды для сетевой проводки показаны в Таблице 1 ниже. Активный провод (или линия) является «горячим» проводником и несет полное напряжение питания переменного тока.Нейтральный провод не находится под напряжением, но предназначен для возврата всего тока в активном проводе. Нейтраль всегда считается «токоведущим» проводником и должна быть соответствующим образом изолирована, и ее нельзя использовать ни для чего, кроме обратного пути для тока от активного. Хотя это вызвало большую путаницу у очень многих людей, это разумно и логично (я не буду здесь вдаваться в причины). Защитный заземляющий провод (или заземляющий) предназначен для защиты от поражения электрическим током, и, если он установлен, его нельзя отсоединять.

0008 Красный 0008 Синий
Проводник IEC US Альтернатива
Активный (Линия, Живой, Горячий) Коричневый Черный Красный
Белый Черный
Земля Зеленый / желтый Зеленый Зеленый
Таблица 1 - Общие цветовые коды сети

Эти цветовые коды не стандартизированы, и некоторые варианты могут быть найдены в разных странах.Столбец с заголовком «Альтернатива» относится к старому коду, который использовался в Австралии и некоторых других странах до принятия кодов МЭК. Общая идея этих кодов заключается в том, что они разработаны таким образом, чтобы дальтоники не перепутали провода. Использование зеленого цвета с желтыми полосами для земли делает это еще более надежным. У меня нет информации об истории определения используемых цветов, но это не имеет большого значения, поскольку мы не можем его изменить.

Обратите внимание, что в США нейтраль иногда называется заземляющим проводом ED , а земля / земля называется заземлением ING проводником. Эти термины не интуитивно понятны, и их легко перепутать, если вы не понимаете разницы. Убедитесь, что вы полностью, понимаете все термины, которые используются там, где вы живете.


4 контура заземления / контура заземления

На рис. 1 показано типичное соединение двух компонентов Hi-Fi, включая домашнюю проводку и основную точку заземления.Как видно, есть петля (обозначенная пунктирной линией), которая включает в себя соединительный кабель, провода питания и небольшую часть домашней электропроводки. Такие петли являются основной причиной гула в системах, и люди нередко отсоединяют заземляющий провод от одного или другого сетевого разъема, чтобы разорвать петлю и остановить гудение. Ситуация намного хуже, если для разных частей звуковой системы используются разные розетки. В этом случае петля может доходить до главного распределительного щита, что делает ее длиннее и с большей вероятностью будет иметь значительное напряжение между отдельными заземляющими соединениями.


Рисунок 1 - Формирование контура Земли

Также обратите внимание, что нейтральный (обратный) провод заземлен на главном распределительном щите. Это называется системой MEN и является стандартной в Австралии и некоторых других странах, но может не применяться там, где вы живете. Посоветуйтесь с электриком, который расскажет, как это делается (если вы действительно хотите знать).

Что произойдет, если в усилителе возникнет электрическая неисправность, из-за которой токоведущий провод переменного тока войдет в контакт с шасси? Ток будет течь от шасси через заземление, и предохранитель / автоматический выключатель сработает в распределительном щите (или в оборудовании, если установлен сетевой предохранитель).

Если защитное заземление отключено от усилителя мощности (например), если в усилителе возникнет неисправность, теперь единственный возврат на землю происходит через межсоединения (при условии, что источник заземлен). Межкомпонентные соединения не предназначены для того, чтобы выдерживать ток короткого замыкания, который может возникнуть при крупном электрическом отказе, и могут разрушиться до срабатывания предохранителя. Теперь у вас есть работающее шасси на усилителе - вы просто ждете, пока кто-нибудь прикоснется к нему и, возможно, умрет!


5 датчиков остаточного тока

Во многих новых установках используется предохранительный выключатель, в частности детектор утечки на землю или остаточного тока (он же GFI - прерыватель замыкания на землю и т. Д.)), устройство, которое отключит питание переменного тока, если ток, протекающий в активном (токоведущем) проводнике, не будет точно соответствовать току в нейтрали. Любой дисбаланс означает, что ток идет туда, где быть не должно, и устройство отключится.

Эти предохранительные автоматические выключатели очень быстродействующие и спасли множество жизней с момента их появления. 50 мА, который убьет вас, обнаруживает прерыватель, и питание отключается - быстро! Большинство автоматических выключателей этого типа работают при токе всего 20 мА, поэтому вы защищены не только от серьезных неисправностей, но и от чрезмерной утечки переменного тока, вызванной неисправной изоляцией или влажностью.

Это не означает, что теперь вы можете отключать заземляющие соединения, чтобы остановить гудение - предохранительные устройства, которые могут быть установлены на вашей домашней электропроводке, предназначены для срабатывания при отказе до того, как покажется вам трудным. Во многих странах незаконно вмешиваться в электрическую (сетевую) проводку, если у вас нет лицензии, но во всех странах, если будет доказано, что вы отключили землю, что позволило неисправности убить кого-то еще, вы несете ответственность, и может быть привлечено к уголовной ответственности ! Это страшно?


6 Что вызывает замыкание на землю (заземление)?

Обычно считается, что контур заземления проводит ток от одной части оборудования к другой и создает напряжение на соединении.Хороший вопрос: откуда берется ток и почему не срабатывает предохранительный выключатель? Вопреки распространенному мнению, контуры заземления - это , а не , вызванные током утечки или каким-либо другим загадочным током, который течет по земле и возвращается к распределительному щиту. Если бы это было так, это должно было бы исходить от активного соединения через путь утечки, и это мгновенно отключило бы предохранительный выключатель.

Шлейф в основном является локальным, и (опять же), вопреки некоторым заявлениям, подключение оборудования к отдельным розеткам почти наверняка значительно ухудшит ситуацию.Ток в локальной сети создается паразитным магнитным полем трансформаторов в подключенном оборудовании. Традиционные слоистые трансформаторы (EI) почти всегда хуже в этом отношении, чем тороидальные трансформаторы, но все трансформаторы частоты сети способны генерировать циркулирующий ток, если есть возможность. Эти токи усиливаются, если металлическое шасси находится в непосредственной близости от пластин трансформатора. Толстые панели просто означают более низкое сопротивление, поэтому при заданном наведенном напряжении протекает более высокий ток.

Другой источник - сигнальный провод, идущий параллельно сетевому проводу. Хотя проводники сетевых проводов скручены, скрутка обычно довольно проста, поэтому балансировка магнитного поля довольно плохая по сравнению, например, с тугой скруткой кабеля связи Cat-5. Магнитная связь плохая, и самые большие проблемы могут быть вызваны емкостной связью. Поскольку это способствует высокочастотному шуму, звук полностью отличается от контура заземления, и рекомендуется попытаться ознакомиться с различными звуками, издаваемыми различными проблемами, которые могут мешать настройкам Hi-Fi.Если сигнальные кабели и сетевые провода должны пересекаться друг с другом, убедитесь, что они пересекаются под прямым углом, и, если возможно, разделите их, насколько это возможно. Емкостная связь также может быть проблемой с обмотками трансформатора, где сетевой шум передается во вторичную обмотку посредством межобмоточной емкости, или от конденсаторов Y-класса от сети к шасси.

Совсем не редко может существовать несколько контуров заземления, но в подавляющем большинстве случаев основной причиной проблемы является трансформатор.Петля, создаваемая защитным заземлением сети и различными межсоединениями, может быть довольно большой, и может показаться невозможным, чтобы кабели, расположенные так далеко от трансформатора, могли генерировать достаточно тока, чтобы вызвать проблему. Однако кабели вполне могут быть разделены, но как насчет шасси оборудования? Любая металлическая панель, проходящая близко к трансформатору, тоже становится частью проблемы, в зависимости от того, как устроено внутреннее заземляющее соединение. Нередко можно увидеть, что защитное заземление сети подключено рядом с входом сети, а сигнальное заземление подключено где-то еще на шасси.По отдельности это никогда не вызовет проблемы. Как только оборудование подключается к чему-то еще, что также заземлено, мгновенно создается контур заземления.

Хотя отключение заземления от одной из неисправных частей комплекта может привести к разрыву цепи, это также делает установку небезопасной в случае внутренней неисправности. В некоторых странах отключение защитного заземления может быть незаконным, и в случае гибели или ранения вы можете понести ответственность.


Рисунок 2 - Форма кривой тока контура заземления, индуцированного трансформатором

Показанный выше сигнал не моделировался.Он был снят на осциллографе на базе ПК с использованием одиночной петли из тонкого провода (свободно) вокруг внешней стороны трансформатора с сердечником E-I. Специальных попыток оптимизировать сигнал не было, и контур был ограничен резистором 0,22 Ом. Напряжение изменилось очень незначительно, независимо от того, был ли резистор подключен или нет, показывая, что вполне разумно ожидать, что ток действительно может быть очень большим, если полное сопротивление контура достаточно низкое. Обратите внимание, что первичная частота составляет 50 Гц, но форма волны показывает, что это очень высокий уровень 150 Гц... третья гармоника.

Помните, что любые металлические конструкции, в том числе и другие части оборудования, расположенные над тем, в котором используется трансформатор, становятся частью этого контура. Увеличение размера (эффективного диаметра) петли немного уменьшает проблему, но петля большего размера также может быть более чувствительной и требует меньшего магнитного потока для создания потенциально опасного напряжения и тока.

Хотя измеренное напряжение формы волны на Рисунке 2 составляет всего около 20 мВ, сравните это с напряжением сигнала на типичном уровне прослушивания.Предполагая, что громкоговорители имеют около 90 дБ / Вт / м и усиление усилителя мощности 27 дБ, гул будет всего на 15,7 дБ ниже уровня прослушивания 1 Вт (90 дБ SPL на 1 метре). Это действительно будет очень слышно.


7 Основное заземление

Для тех, кто создает усилители (как и многие из читателей этих страниц), часто задают вопрос: «Как мне подключить защитное заземление сети к шасси?». Как я уже говорил выше, правила меняются от одной страны к другой, но принципы остаются теми же.На рис. 3 показано базовое соединение, которое очень безопасно. Используемый наконечник должен быть одобренным заземляющим наконечником (или соответствовать всем стандартам, существующим в месте вашего проживания). Большинство из них обжимаются, но пайка обеспечивает наиболее надежное соединение для безопасности.


Рисунок 3 - Безопасный способ подключения защитного заземления

Любую краску (или анодирование на алюминиевом шасси) необходимо соскрести, чтобы обнажить оголенный металл, а зубная шайба гарантирует, что металл хорошо «прикусит».Настоятельно рекомендуется использовать две гайки, поскольку вторая работает как контргайка и предотвращает ослабление первой гайки. Показанные плоские шайбы не являются обязательными, но настоятельно рекомендуются. Они могут быть обязательными в некоторых странах.

Не используйте заземление в качестве крепления для какой-либо другой панели или компонента - оно должно быть предназначено для обеспечения точки безопасного заземления. Если используется крепежный болт компонента, на каком-то этапе он может быть отключен обслуживающим (или другим) лицом, что означает, что устройство небезопасно, пока все (надеюсь) не будет возвращено на место - это не всегда происходит.

Убедитесь, что электрическое соединение между металлическими панелями также очень хорошо выполнено. Некоторые шасси доступны в виде комплектов, и при их скручивании могут не быть хорошего электрического контакта друг с другом. Если электросеть вступает в контакт с панелью, которая имеет ненадежное соединение с панелью, которая заземлена должным образом, такая же вероятность аварии сохраняется. Весь оголенный металл должен быть правильно и надежно заземлен.

Внутренняя электроника усилителя также должна быть заземлена, но теперь у нас снова есть проблема с петлей шума.Здесь есть две возможности ...

  • Не заземляйте внутреннюю электронику и не используйте простую схему «прерыватель контура», чтобы корпус мог действовать как экран от радиочастотных помех, но надежное соединение не выполняется (это общий подход). Это обеспечивает защиту в случае отказа питающей сети от шасси, но не обеспечивает никакой защиты, если в трансформаторе возникнет неисправность. между первичной и вторичной обмотками. Такие сбои случаются редко, но могут (и случаются).
  • Используйте силовой выключатель контура, гарантирующий, что даже большие токи короткого замыкания будут шунтироваться на защитный заземляющий провод. Такая схема описывалась как часть 100Вт. Проект Guitar Amp, но снова показан ниже. Имейте в виду, что эта схема (хотя и безопасная) может быть незаконной там, где вы живете.

8 Заземление источника питания

Источники питания обычно заземляются на шасси, но в некоторых случаях сторона постоянного тока может оставаться плавающей или заземленной с помощью прерывателя контура (см. Следующий раздел).Важной частью является именно , где вы выбираете для подключения точки нулевого напряжения питания (земля / земля) к шасси. При любом источнике питания центральный отвод трансформатора (при условии разделения (положительного и отрицательного) источника питания) присоединяется к батарее конденсаторов фильтра. Во всех случаях конечная точка заземления находится от центрального отвода конденсаторов или от конца выхода стабилизированного источника питания с использованием печатных плат P05 или P05-Mini (например).

Если вы присоедините центральный ответвитель трансформатора к шасси, вы почти всегда будете слышать гудение или гудение.Даже самое маленькое количество дорожек на печатной плате или проводка большого диаметра вносит некоторое сопротивление и / или импеданс, а из-за высокого пикового тока это может иметь удивительно большое влияние на результат. Это не проблема с контуром заземления, это просто вызвано неправильным подключением к шасси.

Итак, не все гудение / гудение является результатом контура заземления - даже 50 мм провода или дорожки на печатной плате может быть более чем достаточно, чтобы вызвать (иногда) серьезные проблемы. Важно понимать, что только то, что точка на схеме обозначена как земля / земля, это никогда не означает, что все такие точки на схеме действительно равны.Когда у вас есть сравнительно высокие пиковые токи с физическим сопротивлением / импедансом между источником (трансформатором) и выходом (конденсаторы фильтра или регуляторы), между этими двумя точками будет будет напряжение . Если заземлением является шумный конец (трансформатор), тогда у вас будут проблемы.


Рисунок 4 - Правильная точка заземления для источников питания

Важно понимать, что точки «A» и «B» - это , а не .Схема показывает, что они эквивалентны (как и все схемы), но между двумя точками есть сопротивление и индуктивность. Даже при весьма незначительных 10 мОм (это 10 мОм) и 1 мкГн индуктивности между двумя конденсаторами в регулируемой цепи вы можете получить 42 мкВ шума в двух показанных точках. Это при нагрузке менее 50 мА. С источником питания усилителя мощности ситуация становится намного хуже, потому что пиковый ток очень высок, а нагрузка постоянно меняется. Правильная точка заземления - это точка, обозначенная буквой «B» в обоих случаях.


9 Использование цепей прерывателя контура

Хотя такая схема очень эффективна (и безопасна), как упоминалось выше, такая схема может быть незаконной там, где вы живете. Если это так, и гул вызывает у вас горе, использование балансных межсоединений может решить проблему - но за определенную плату и потребует балансировки схем на каждом конце всех межсоединений. Хотя это не панацея, это подход, применяемый ко всему профессиональному оборудованию, и, как правило, он очень эффективен, позволяя сохранить все защитные заземляющие соединения в точности так, как они есть, чтобы предотвратить поражение электрическим током артистов или участников дорожного движения.Схемы, подходящие для домашнего (или профессионального) использования, показаны в разделе проектов.

Обратите внимание, что продолжаются споры о правильном подключении контакта 1 всех разъемов XLR, и, если это не сделать надлежащим образом для оборудования, «проблема контакта 1» может либо свести на нет выгоду от балансировки, либо даже ухудшить ситуацию. Почти во всех случаях трансформаторы более эффективны, чем электронно-симметричные схемы, но хорошие стоят дорого, а дешевые могут серьезно повлиять на частотную характеристику оборудования.


Рисунок 5 - Сильноточная цепь предохранительного выключателя

Я просто показал всю внутреннюю электронику в виде коробки, с единственным подключением к прерывателю контура, являющимся линией нулевого напряжения. Чаще всего он берется непосредственно от центрального отвода конденсаторов фильтра основного усилителя, но всегда должен быть подключен к точке, где есть сильноточная проводка обратно к трансформатору. Именно трансформатор обеспечивает изоляцию от сети, поэтому необходимо учитывать возможность внутренней неисправности трансформатора.В идеале заземление сети и конец заземления прерывателя цепи должны подключаться к одной и той же точке на шасси (как показано). В зависимости от установленного трансформатора внутри самого шасси может быть значительный циркулирующий ток.

Единственное исключение - если используется сетевой трансформатор с двойной изоляцией, но это бывает редко. Если трансформатор имеет «обычную» конструкцию (не тороидальную), то корпус трансформатора - стальной сердечник - должен быть подключен к шасси напрямую. Не используйте цепи автоматического выключателя для изоляции сердечника трансформатора, поскольку в этом нет необходимости и опасно. .

Прерыватель контура работает путем добавления сопротивления в цепь заземления. Это снижает циркулирующие токи в контуре до очень небольшого значения и, таким образом, «разрывает» контур. Параллельно подключенный конденсатор обеспечивает подключение электроники к шасси для передачи радиочастотных сигналов и помогает предотвратить радиочастотные помехи. Наконец, диодный мост обеспечивает путь для токов короткого замыкания.Предлагается использовать большой тип монтажа на шасси (35A), так как он сможет выдерживать очень высокие токи короткого замыкания, которые могут возникнуть, без разрыва цепи. Обратите внимание на способ подключения моста: две клеммы переменного тока закорочены, а две клеммы постоянного тока закорочены. Другие возможности подключения опасны, и их следует избегать.

В случае серьезной неисправности, возможно, выйдет из строя один (или несколько) диодов в мосте. Полупроводники (почти) всегда выходят из строя из-за короткого замыкания и размыкаются только в том случае, если ток короткого замыкания продолжается и «сдувает» соединительные провода.Сильноточные мостовые выпрямители имеют очень твердые проводники, а диоды с разомкнутой цепью встречаются очень редко (я никогда не видел, чтобы мост большой мощности выходил на разрыв - по крайней мере, пока). Использование моста означает, что два диода включены параллельно для тока короткого замыкания любой полярности, поэтому вероятность отказа (защиты) очень мала.

При использовании прерывателя контура жизненно важно, чтобы все входные и выходные разъемы были изолированы от корпуса. В противном случае они мгновенно отключат прерыватель контура, обеспечив прямое соединение от точки нулевого напряжения к шасси, и никакой выгоды не будет.(Электричество имеет раздражающую - но вполне логичную - тенденцию двигаться по пути наименьшего сопротивления, а прямое короткое замыкание всегда будет иметь меньшее сопротивление, чем прерыватель контура.)

Нередко бывает индуцированное напряжение около 1 В (среднеквадратичное значение) между заземляющими соединениями розеток, которые подключены отдельно к распределительному щиту. Это небольшое напряжение с общим сопротивлением примерно 0,2-0,5 Ом вызовет контурный ток от 2 до 5 А, который протекает через экран межсоединения.Этого достаточно, чтобы вызвать разность напряжений на межсоединении, которую усилитель не может отличить от полезного сигнала. При разрыве петли с помощью резистора 10 Ом ток теперь меньше 200 мА, а напряжение на межсоединении будет намного меньше, уменьшая шум до точки, при которой он больше не должен быть слышен.

Никогда не прокладывайте заземляющий провод к главной точке заземления (звезда) на шасси таким образом, чтобы он образовывал частичный (или полный) виток вокруг трансформатора.Лучше переместить точку заземления звезды или трансформатор, чтобы ни один провод заземления не мог создать частичный виток. Часто могут быть противоречащие друг другу требования, но обычно нет причин, по которым правильное заземление для минимального шума и максимальной безопасности должно быть взаимоисключающим. Оба важны, и оба должны быть учтены в окончательном дизайне.

Контур заземления обычно вносит в сигнал фон 50 Гц или 60 Гц, или, в (общем) случае тока, индуцированного трансформатором, несколько искаженную сеть. частота, как показано на рисунке 2 - если у вас гудение 100 Гц или 120 Гц (которое обычно имеет резкую границу для звука), вы сделали что-то не так в проводке источника питания, и описанные здесь методы не помогут.См. Статью о проводке блока питания.

10 сетевых фильтров

Сердечник трансформатора (только для типов C-core или EI - он недоступен для тороидальных трансформаторов) также должен быть подключен к шасси и заземлению сети. В маловероятном случае утечки первичной обмотки на сердечник или короткого замыкания ток будет перенаправлен на защитное заземление и отключит предохранительный выключатель или автоматический выключатель. В некоторых случаях трансформатор может быть оснащен электростатическим экраном, но это, к сожалению, редкость в трансформаторах Hi-Fi.Там, где это предусмотрено, они также должны быть подключены непосредственно к основной точке заземления, а не через прерыватель контура (если он используется).

Назначение электростатического экрана - улавливать (и заземлять) любые помехи во входящей сети. Это достигается за счет предотвращения емкостной связи любого сигнала от первичной до вторичной обмоток, поэтому единственная форма связи в трансформаторе - это магнитное поле в сердечнике трансформатора. Большинство сетевых трансформаторов имеют относительно плохую высокочастотную характеристику, что помогает еще больше уменьшить мешающие сигналы.

Это может значительно снизить посторонние шумы (щелчки, треск, жужжание и т. Д.), Которые могут попасть в систему через домашнюю проводку и проводку компании-поставщика. Это имеет большой потенциал для улавливания шума, поскольку между усилителем и генераторной установкой может быть от 50 до 100 км (или более) кабеля (включая высоковольтные фидеры и подстанции).

В некоторых случаях сетевой фильтр может быть установлен на усилителях или другом оборудовании (например, специально разработанных сетевых проводах или «черных ящиках»), чтобы уменьшить любые помехи.Если предусмотрено заземление, оно должно быть подключено к защитному заземлению и шасси - никогда к нулевой линии усилителя. Типичные фильтры будут использовать металлооксидные варисторы (MOV) для отсечения любых скачков высокого напряжения, а также конденсаторную и индуктивную сеть для фильтрации всего, что не соответствует частоте сети.

Настоящий настроенный фильтр на 50 Гц (или 60 Гц) будет действительно большим блоком, поэтому большинство сетевых фильтров работают только на частотах выше нескольких кГц. Обычно этого достаточно, чтобы избавиться от большинства помех, поскольку хорошо спроектированный источник питания должен уметь отфильтровывать большую часть шума от сети.Сетевые фильтры обычно используют заземление сети в качестве эталона, поэтому оно должно присутствовать для правильной работы устройств. Не использовать защитное заземление в качестве эталона чрезвычайно опасно, так как в фильтрах могут быть конденсаторы, которые замыкаются накоротко, если скачок высокого напряжения проходит через изоляцию.


Заключение

Электробезопасность невозможно переоценить. Гул чертовски раздражает, и все хотят, чтобы он ушел. Нет веских причин жертвовать одним ради другого, поскольку безопасность и бесшумная работа могут мирно сосуществовать с осторожностью и правильными методами.Использование отдельного заземляющего стержня только для Hi-Fi оборудования, вероятно, незаконно в большинстве стран, так как целостность защитного заземления может быть в лучшем случае подозрительной, а в худшем - бесполезной.

Как я уже говорил несколько раз, убедитесь, что вы ознакомились с законодательными требованиями в вашей стране и не делаете ничего, что подвергает вас опасности - будь то смерть от электрического тока или юридическая ответственность. Ни то, ни другое вряд ли будет приятным занятием.

Если сеть шумная (очевидно, обычное явление в США), использование специального сетевого фильтра может быть полезным для предотвращения попадания сетевых шумов в систему.Как правило, в этом нет необходимости, если источник питания хорошо спроектирован (особенно, если на трансформаторе используется электростатический экран), но это часто является исключением, а не правилом.

Использование «специальных» сетевых кабелей (если они не оснащены надлежащим фильтром, который будет иметь форму коробки, соединенной с кабелем) вряд ли решит проблему - независимо от заявлений производителей или обозревателей (см. Правда о кабелях, межкомпонентных соединениях и аудио в целом за мои комментарии к ним - эта статья очень расстроила многих аудиофилов, но рекламная шумиха не отменяет законы физики , а не ).

Относительно недавняя тенденция использования импульсных источников питания в потребительском оборудовании наряду с двойной изоляцией создала новые проблемы. Все SMPS используют небольшие (и якобы) «отказоустойчивые» конденсаторы Y-класса для шасси, которое не заземлено. Использование этих колпачков означает, что напряжение питания шасси составляет примерно половину напряжения сети, но сопротивление очень велико. Это создает два риска ...

  1. Входные цепи оборудования могут быть повреждены, если приборы с двойной изоляцией с ИИП подключаются во включенном состоянии.Это описано в другом месте Сайт ESP. Такие сбои являются результатом (обычно) половины сетевого напряжения, присутствующего на шасси (и, следовательно, на внутренних схемах). Подключение к заземленному оборудование может вызвать протекание большого мгновенного тока.
  2. Шум питания в режиме переключения и любой высокочастотный шум в сети теперь проходит через экран межсоединения. На самом деле это не земная петля как таковая, и результатом, скорее всего, будет резкий (скрипучий) шипящий звук.Он очень сильно отличается от обычного теплового шума, а также более навязчив.

Можно снизить этот шум, установив прочный заземляющий браслет, соединяющий каждое шасси. Строго говоря, это может быть совершенно незаконным, но правила для приборов с двойной изоляцией во многих странах часто глупы и не соответствуют действительности. Почти все современные системы будут иметь как заземленное оборудование, так и оборудование с двойной изоляцией, и любое правило, которое гласит (например), что «приборы с двойной изоляцией нельзя заземлять», сразу же нарушается при установке межсоединений.Излишне говорить, что без межкомпонентных соединений нет никакого смысла иметь редуктор, потому что часто нет другого способа передать сигнал от одного устройства к другому. Оптоволокно - это, конечно, один из методов, который полностью исключает любую возможность замыкания на землю. Это не всегда жизнеспособный вариант.



Основной индекс
Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторскими правами © 1999.Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © 30 декабря 1999 г. / Обновлено декабрь 2014 г.


.

Смотрите также