Сзи сигнализатор заземления


Приборы контроля сопротивления изоляции электрических цепей железнодорожной автоматики и телемеханики

Библиографическое описание:

Козина, А. М. Приборы контроля сопротивления изоляции электрических цепей железнодорожной автоматики и телемеханики / А. М. Козина, Д. И. Селиверов. — Текст : непосредственный // Технические науки: традиции и инновации : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). — Челябинск : Два комсомольца, 2012. — С. 62-64. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/6/1490/ (дата обращения: 14.09.2020).

Электрическая централизация это станционная система централизованного контроля и управления стрелками и сигналами с обеспечением установленных требований безопасности движения железнодорожных поездов и заданной пропускной способности [1]. В электрических схемах управления станционными объектами будь то стрелка, светофор, рельсовая цепь используются разные полюса питания, отличающиеся друг от друга по величине напряжения и роду тока. Связь между аппаратурой автоматики и устройствами, находящимися в горловинах станции и на перегонах осуществляется по подземным кабелям. Нарушение изоляции между жилами в кабеле и монтажными проводами может привести к подпиткам одних устройств от полюсов питания других, что в свою очередь может повлечь за собой появление разрешающего показания на светофоре вместо запрещающего, вызвать перевод стрелки под составом, а это уже прямая угроза безопасности движения поездов.

В системах железнодорожной автоматики и телемеханики для непрерывного контроля сопротивления изоляции относительно «земли» источников питания постоянного и переменного тока постовых и напольных устройств электрической централизации на станциях используется сигнализаторы заземления. При понижении сопротивления изоляции контролируемой сети меньше установленной нормы автоматически включается световая и звуковая сигнализация. Срабатывание сигнализатора означает, что контролируемая электрическая цепь имеет или имела в какой-то момент сопротивление изоляции ниже нормы. Приведение сигнализатора в исходное состояние после срабатывания осуществляется специальной кнопкой «сброс». С начала производства первых типов сигнализаторов и по настоящее время их конструкция, и электрическая схема модернизируется, становясь всё более надёжной и многофункциональной. [2, с. 325]

До 1981 года в зависимости от напря­жения контролируемой сети рабочей батареи (160 или 220 В) выпускались сигнализаторы заземления двух типов. Сигнализатор типа 1 позволял контролировать изоляцию электрических сетей постоянного и переменного тока 220В, 24В, а сигнализатор типа 2 - изоляцию электрических сетей постоянного тока 160 В, 24В и переменного тока 220В, 24В. Кроме автоматического контроля такой сигнализатор давал возможность про­изводить измерения сопротивления изоляции контролируемых сетей как относительно «земли», так и относительно друг друга.

Затем было налажено производство сигнализаторов заземления на магнитных усилителях сетей переменного и постоянного тока устройств СЦБ. Такие сигнализаторы заземления так же предназначены для не­прерывного контроля за сопротивлением изоляции действующих устройств сигнализации, централизации и блокировки СЦБ. Они также давали возможность произво­дить измерение сопротивления изоляции каждой контролируемой сети относительно земли. Выпускались трех типов СЗ1, СЗ2, СЗ3 каждый из которых позволял одновре­менно контролировать изоляцию шести электрических сетей, не имеющих гальванической связи. Сигнализаторы имели крупные габаритные размеры, а масса их составляла 18 кг.

Начиная с 1981 года по 1994 год выпускались сигнализаторы заземления СЗИ1 и СЗИ2. Сигнализаторы заземления СЗИ1 и СЗИ2 в отличии от своих предшественников имеют несколько конструктивных особенностей. Конструктивно они оформлены в корпусе нейтрального малогабаритного реле типа НМШ и имеют аналогичную нумерацию контактов с монтажной стороны.

Сигнализаторы заземления СЗИ1 и СЗИ2 являются индивидуальными и каждый прибор контролирует свой источник электропитания. Индивидуальные сигнализаторы рассчитаны для эксплуатации в диапазоне рабочих температур от минус 45 до плюс 60 градусов. Это позволяет устанавливать их в панелях питания, на релейных стативах в помещении постов электрической централизации, а также в релейных шкафах автоблокировки на перегонах и переездной сигнализации. Сигнализаторы располагают в таком месте, чтобы было хорошо видно свечение светодиодов, которые сигнализируют о неисправности изоляции, и удобно было пользоваться кнопкой выключения.

С 1995 года по настоящее время выпускаются усовершенствованные сигнализаторы заземления СЗИ1У и СЗИ2У. По своим входным и выходным параметрам эти сигнализаторы заземления и ранее выпускавшиеся СЗИ1 и СЗИ2 одинаковы, за исключением того, что несколько изменена схема и комплектующие изделия. Область применения сигнализаторов заземления СЗИ1У и СЗИ2У аналогична СЗИ1 и СЗИ2. [3, с. 951]

Последняя промышленная разработка индивидуальных сигнализаторов заземления это модернизированные приборы типа СЗИ-1М и СЗИ-2М. По принципу действия они также не отличаются от индивидуальных сигнализаторов выпускаемых ранее и нашли широкое применение в системах автоматики и телемеханики вместо морально устаревших сигнализаторов типов СЗИ1 и СЗИ2, СЗИ1У и СЗИ2У. Единственное отличие новых типов сигнализаторов заключалось в применении закрытого металлического корпуса [4]

В тоже время с 1991 года начало производство модернизированного принципиально нового сигнализационного типа СЗМ.

Сигнализатор заземления СЗМ, конструктивно выполнен в виде моноблока в корпусе реле типа ДСШ и может устанавливаться в панелях питания, на релейных стативах постов электрической централизации и в релейных металлических шкафах наружной установки. Современный сигнализатор заземления СЗМ позволяет одновременно контролировать изоляцию и измерение токов утечки восьми электрических сетей, не имеющих гальванической связи обеспечивая световую сигнализацию срабатывания по каждому из контролируемых источников. Он также позволяет производить измерения сопротивления изоляции контролируемых сетей как относительно земли, так и относительно друг друга. Такие измерения токов утечки позволяет производить амперметр, встроенный в конструкцию сигнализатора СЗМ с лицевой стороны [5]

Технический процесс не стоит на месте, повсеместно внедряется микропроцессорное оборудование, вместе с тем в настоящее время появляются новые цифровые типы сигнализаторов заземления.

Первым таким прибором стал сигнализатор заземления индивидуальный цифровой типа СЗИЦ. В его состав входят микропроцессор со встроенным АЦП и элементы токовой и тепловой защиты, благодаря которым обеспечивается пожаробезопасность прибора. Он предназначен для оценки уровня изоляции с помощью цифрового индикатора и контроля критического сопротивления изоляции электрической сети, питаемой от одного источника электропитания.

Современный сигнализатор СЗИЦ рассчитан на применение в действующих взамен сигнализаторов СЗИ, СЗИУ, СЗИ-М и вновь строящихся устройствах автоматики и телемеханики. В нём с помощью перемычек обеспечивается настройка на различные напряжения и характер тока контролируемого источника электропитания цепей. Схема исключает ложное срабатывание СЗИЦ и сброс памяти о срабатывании при переключении фидеров питания и запуске дизель-генератора ДГА.

Следующими разработками цифровых сигнализаторов заземления стали приборы: индивидуальный цифровой с дополнительным диапазоном и диспетчерским контролем СЗИЦ-Д и линейный сигнализатор СЗИЦ-Д-Л.

Отличительными особенностями сигнализатора СЗИЦ-Д от СЗИЦ является наличие дополнительного диапазона напряжений контролируемого источника питания постоянного тока в пределах 280+40В, возможность передачи информации, о состоянии сопротивления изоляции контролируемой сети в систему автоматизированного диспетчерского контроля.

Сигнализаторы СЗИЦ-Д-Л предназначены для контроля сопротивления изоляции электрической сети, питаемой от одного источника электропитания. СЗИЦ-Д-Л обладают повышенной помехоустойчивостью и, вследствие этого, могут применяться для контроля сопротивления изоляции линейных цепей и контроля цепей управления огнями светофоров автоблокировки при централизованном размещении аппаратуры, наиболее подверженных воздействию разного рода помех. В конструкции сигнализатора СЗИЦ-Д-Л изменены номера контактов для подачи напряжения питания, контролируемого напряжения и временем срабатывания. Данные меры приняты для исключения возможности работы сигнализатора СЗИЦ-Д-Л в посадочном месте сигнализатора СЗИЦ-Д. [6]

Все рассмотренные типы находящихся в эксплуатации сигнализаторов заземления устройств железнодорожной автоматики и телемеханики надёжно фиксируют факт занижения сопротивления изоляции контролируемой сети меньше установленной нормы, тем самым давая возможность обслуживающему персоналу принять своевременные меры по устранению неисправностей угрожающих безопасности движения поездов.

Литература:

  1. Электрическая централизация стрелок и сигналов. wikipedia.org

  2. Устройства СЦБ. Технология обслуживания. Москва. Транспорт 1999 год.

  3. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. В.И. Сороко, Е.Н. Розенберг, 3-е издание, том 2

  4. Модернизированные сигнализаторы заземления СЗИ-1М, СЗИ-2М. universalgroupe.com

  5. Сигнализатор заземления СЗМ. zhelsat.ru

  6. Цифровые сигнализаторы заземления типа СЗИЦ. ooo-pribor.ru

Основные термины (генерируются автоматически): сигнализатор заземления, контролируемая сеть, электрическая централизация, измерение сопротивления изоляции, источник электропитания, гальваническая связь, друг друга, железнодорожная автоматика, переменный ток, электрическая сеть.

Похожие статьи

Способы защиты устройств СЦБ от перенапряжения

В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники и выравниватели.

Он предназначен для защиты изоляции переменного тока с напряжением от 0 до 250В и постоянного тока с напряжением от 0 до 120В в устройствах автоматики от...

Умные системы защиты устройств автоблокировки от грозовых...

Приборы контроля сопротивления изоляции электрических цепей... До 1981 года в зависимости от напряжения контролируемой сети рабочей батареи (160 или 220 В) выпускались сигнализаторы заземления двух типов.

План реконструкции кабельных сетей электрической...

электрическая централизация, станция, сеть, понижение сопротивления изоляции, цепь, муфта, кабельная муфта, неисправность кабелей, хозяйство автоматики, устройство.

Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 — 220 кВ

‒ непрерывный автоматический контроль сопротивления изоляции сети постоянного тока относительно земли с формированием сигнала о падении сопротивления изоляции ниже допустимого

измерение аналоговыми или цифровыми приборами основных параметров АБ

Современные приборы бесконтактного кодирования рельсовых...

Приборы контроля сопротивления изоляции электрических цепей... ...централизации, а также в релейных шкафах автоблокировки на перегонах и переездной сигнализации. По принципу действия они также не отличаются от индивидуальных сигнализаторов.

Влияние состояния кабельных сетей СЦБ на безопасность...

Разветвлённые кабельные сети систем сигнализации, централизации и блокировки представляют собой комплекс конструкций и устройств

С повышением температуры снижается сопротивление изоляции жил кабеля постоянному току, увеличивается сопротивление жил.

Методы измерения наведенного напряжения в сетях 0,38/10 кВ...

Задачи работы: Выбор методики измерения наведенного напряжения в сетях 10/0,38кВ

– в точках, где изменяется расположение воздушных линий относительно друг друга

Утроение сопротивления заземления генератора и двигателя в схеме на рис.5,е для нулевой...

Влияние неисправностей кабельных сетей СЦБ на безопасность...

Разветвлённые кабельные сети систем сигнализации, централизации и блокировки СЦБ представляют собой комплекс конструкций и устройств

С повышением температуры снижается сопротивление изоляции жил кабеля постоянному току, увеличивается сопротивление жил.

Современные методы восстановления кабельных линий...

Кабельные линии и сети железнодорожной автоматики и телемеханики представляют собой комплекс конструкций и оборудования, предназначенных для обеспечения передачи сигналов, функционирования устройств электрической централизации управляющих движением поездов.

Земля, шасси и сигнальное заземление

В аналоговой конструкции связь сигнала с землей является фундаментальной проблемой (и может создавать проблемы и в цифровых проектах). Однако понятие «земля» может сбивать с толку, поскольку оно относится к трем различным ситуациям: заземление шасси, сигнальное заземление или заземление. Все три указывают на подключение к точке (теоретически) нулевого напряжения , но в другом контексте: заземление шасси для устройства, сигнальное заземление для сигналов очень низкого напряжения внутри устройства и заземление для энергосистемы.

Рис. 1. Есть три разных электрических символа для заземления, обозначающих контекст в схеме. Источник: Википедия.

Но земля как нулевое напряжение теоретически; только провод с нулевым сопротивлением будет иметь нулевое напряжение. В действительности, заземляющая пластина или шина обычно будут иметь переменные напряжения на незначительных уровнях. В необычных случаях возникают проблемы из-за того, что «нулевое» напряжение земли совсем не близко к нулю. Это наиболее вероятно, если схема или устройство работают с высоким потреблением тока, или в случаях, когда заземляющая пластина, проводник или шина имеет высокий импеданс (т.е.е., «заземляющий» материал или «заземляющий провод / шина» - это , а не , хороший проводник электричества.) Закон Ома действует независимо от того, что: V = IR. Ток (I) через любой материал с сопротивлением (R) будет иметь напряжение (В), отличное от нуля. Провода и дорожки имеют сопротивление в реальном мире и влияют, например, на обратный путь («земля») для обратных направляющих. Здравый смысл говорит, что такие соединительные провода, при которых сопротивление проводки аддитивно (последовательно) на обратном пути для одного устройства, но не для других, создают другое напряжение на «земле» для этого одного устройства (V = IR).

Заземление шасси - это точка сбора земли, которая подключается к металлическому корпусу электрического устройства. Заземление корпуса может использоваться для экранирования и заземления во избежание поражения электрическим током. Заземление сети и (теоретически) шины питания 0 В связаны вместе и подключены к шасси в одной точке. Например, в многослойных печатных платах один или несколько проводящих слоев могут использоваться в качестве заземления шасси. Заземление шасси обычно выполняется только в одной точке.Это предотвращает обратный ток через доступные, но нежелательные средства и предотвращает ток, циркулирующий через шасси. Ток, циркулирующий через шасси, может вызвать «контур заземления». Но если шасси заземлено только в одной точке, ток не может течь через шасси, и связь между магнитным потоком и электричеством не может быть реализована. Контуры заземления, которые вызывают наведенную ЭДС (шум), особенно проблематичны для чувствительных к шуму приложений, таких как приборы и аудио.

Контуры заземления часто возникают при соединении нескольких электронных устройств вместе, потому что никакие два заземления никогда не имеют одинакового потенциала, что вызывает поток. Даже очень низкая (по напряжению) разность потенциалов заставляет ток течь от земли одного блока к другому блоку и обратно к первому блоку через дополнительное заземление, обеспечиваемое распределительной сетью. Хотя импеданс контура заземления составляет лишь очень небольшую долю Ом, этого достаточно, чтобы вызвать такие проблемы, как шум и помехи.Распространенным решением для контуров заземления является распределение по схеме «звезда», где выбирается произвольная точка «заземление с самым низким потенциалом напряжения». В звездообразном распределении все взаимосвязанные компоненты соединены по схеме излучения наружу от «земли». Если звездное распределение выполнено аккуратно, сигнальная проводка между оборудованием, заземленным на звезду, будет иметь нулевой потенциал, что позволит избежать контуров заземления.

Рис. 2: В идеальном мире все точки, помеченные как «земля», имеют ровно ноль вольт. По пути будет течь электричество.Электричество и магнетизм взаимосвязаны, что хорошо, так как двигатели зависят от этого отношения для работы, но не хорошо, когда поток тока нежелателен. Источник: Питер Уилсон, компаньон проектировщика схем.

Сигнальная земля - ​​это контрольная точка, от которой измеряется сигнал. Там может быть более одного опорного заземления в данной схеме. Чистое сигнальное заземление или заземление без инжектируемого шума важно для электрического оборудования, которое должно точно определять очень небольшие уровни или перепады напряжения, например, в медицинском оборудовании.Когда существует несколько путей прохождения электричества к земле, дублированные пути заземления улавливают токи помех и преобразуют токи в колебания напряжения. Опорный уровень земли в системе больше не является стабильным потенциалом, и шум становится частью сигнала.

Печатные платы (PCB) могут унаследовать проблемы с заземлением от программ автоматической компоновки. Сигнальная земля или опорное напряжение 0В сигнала, должна быть на печатной плате и не заземлена от печатной платы, где он может забрать внешние шумы.

Напряжения сигналов намного меньше, чем напряжения, поступающие в систему, например, на силовых модулях точки входа (POE). Здравый смысл гласит, что сигнальная земля изолирована от шасси или заземления питания. Сигнальная земля также может быть разделена между цифровыми и аналоговыми частями системы. Сигналы могут страдать от помех, создаваемых землей, когда заземление входного сигнала находится вне печатной платы, на которой находится сигнал. Однако наземные помехи можно игнорировать, если сигнал намного больше, чем вносимый шум.Заземление для обеспечения целостности сигнала на печатных платах является подробным предметом, который, однако, не может быть рассмотрен в этой статье. [I]

Земляное заземление восходит к практике использования заземляющего стержня, вбитого в поверхность земли по соображениям безопасности. Обычный контекст для заземления - в бытовых электрических системах, где ток покидает панель главной цепи через горячий провод и течет к розеткам и источникам света по мере того, как электричество потребляется (или иным образом отводится по жизнеспособному пути), а обратный путь обеспечивается обратно. к панели через нейтральный провод.Заземление добавляет третий провод (провод заземления), чтобы обеспечить путь для тока, который не может замкнуть цепь. Например, оголенный проводящий провод может создать ситуацию, когда ток может протекать через тело человека по пути к земле, если бы не заземляющий провод, который вместо этого безопасно рассеивает ток на землю и, надеюсь, срабатывает предохранитель из-за чрезмерного потребляемый ток на землю.

Особенно важно заземление при высоком напряжении.Если электрическое оборудование имеет неисправный компонент, который приводит к тому, что напряжение под напряжением вступает в контакт с проводящим шасси, например, оборудование может продолжать работать из-за внутренней изоляции систем, но первый человек, который коснется шасси, становится путем землю и понесет серьезные травмы или даже смерть. Даже если предохранитель находится на пути к источнику напряжения, находящемуся под напряжением, все равно требуется микро или миллисекунды, чтобы предохранитель перегорел и разомкнул цепь, предотвращая протекание. Таким образом, прерыватели заземления и защиты от короткого замыкания чаще всего присутствуют там, где присутствует высокое напряжение.

Очевидно, что концепция заземления является фундаментальной для электрических концепций и на практике. Последствия различаются при работе с очень высокими напряжениями по сравнению с небольшими сигналами, контуры заземления могут сработать в любой ситуации, когда заземление имеет установленный путь, и на эту тему были написаны книги. Но только после того, как кто-то проведет поиск и устранение неисправностей в течение нескольких часов, только чтобы найти ослабленный винт (влияющий на заземление шасси) или смещенную дорожку (сигнальное заземление), можно действительно понять, как электрическое заземление считается само собой разумеющимся.

[i] Уилсон, Питер. Спутник проектировщика схем . 3-е изд. Оксфорд: Newnes, 2012. Печать.

.

Заземление устройств со смешанными сигналами | Ежедневная заметка о приложении | ОРЕЛ

Today's Everyday App Note прибывает из компании Analog Devices, лидера в разработке и производстве аналоговых, смешанных сигналов и интегральных схем DSP. Пора отказаться от своей высокопарной теории; это примечание к приложению посвящено заземлению. В идеальном мире был бы один метод заземления, чтобы управлять ими всеми, но это не реальность. В этой заметке по приложению вы узнаете лучшие стратегии для заземления приложений со смешанными сигналами.

Для кого предназначено это приложение?

Это примечание к приложению было сделано специально для разработчиков цифровых и аналоговых устройств, работающих с устройствами со смешанными сигналами. Оба специалиста имеют свой уникальный взгляд на приложение со смешанными сигналами, поэтому в этом примечании к приложению содержатся общие методы заземления, применимые к обоим мирам.

Почему вам следует прочитать эту заметку о приложении?

Заземление может быть простой концепцией, но ее фактическая реализация невероятно сложна и трудна для освоения.В линейных системах заземление служит как обратным каналом для тока источника питания, так и опорным сигналом для сигналов. Использование неправильной стратегии заземления для удовлетворения этих двух требований может снизить производительность системы.

Для устройств со смешанными сигналами с аналоговыми и цифровыми соединениями выбор правильной стратегии заземления становится еще более сложной задачей. Независимо от того, работаете ли вы с низкими цифровыми токами или с высокими цифровыми токами, для обоих потребуется собственный предпочтительный подход к заземлению. В этой заметке по приложению описано достаточно методов, чтобы удовлетворить оба требования к дизайну.

Какие проблемы решает это приложение?

Уродливая правда в том, что нет универсального метода заземления, который гарантирует 100% работоспособность для любой конструкции. Вместо того, чтобы использовать универсальный подход, это примечание к приложению охватывает различные стратегии заземления, которые позволят вам взять под контроль такие проблемы, как:

  • Контроль заземления и напряжения возврата сигнала. Нестандартные напряжения заземления и обратного сигнала, вызванные соединением внешних сигналов, общими токами или падением ИК-излучения, могут снизить производительность.Используя стратегии надежной изоляции земли, вы сможете контролировать эти паразитные сети.
  • Правильное заземление сигналов в аналогово-цифровой среде со смешанными сигналами . Микросхемы смешанного сигнала включают как аналоговые, так и цифровые контактные площадки, что затрудняет понимание того, какой метод заземления использовать. В этом примечании к приложению рассматриваются различные стратегии для удовлетворения потребностей устройств со смешанными сигналами как с низкими, так и с высокими цифровыми токами.
  • Минимизация шума и увеличение дальности действия в высокоскоростной среде .Поддержание высокого динамического диапазона и низкого уровня шума в устройствах со смешанными сигналами требует баланса стратегий высокоскоростного проектирования. В этом примечании к приложению будет рассказано о правильной маршрутизации сигнала, развязке и заземлении, чтобы минимизировать шум и увеличить дальность действия.

Одна из многих стратегий заземления в этом примечании к приложению - разделение плоскостей заземления. (Источник изображения)

Пора быть заземленным. Узнайте, как правильно заземлить свои сигналы в устройствах со смешанными сигналами, загрузив это примечание по применению с Analog Devices прямо сейчас!

.

Как работает земля в электронике?

Немногие темы в электронике вызвали столько дезинформации и путаницы, как тема заземления. Цель этой статьи - прояснить, что такое заземление и почему оно так принципиально важно.

Земля для картофеля и моркови

Одна из причин, по которой заземление может быть такой запутанной темой, заключается в чрезмерном злоупотреблении этим термином. В зависимости от контекста это может означать несколько разные, но связанные вещи.По этой причине некоторым инженерам не нравится этот термин, и они придумали фразы, подобные заголовку этого раздела. Чтобы понять заземление, давайте сначала определим обратные пути, когда мы поймем обратные пути, тогда будет легко понять заземление.

Рис. 1. Каждая функционирующая цепь представляет собой замкнутый контур, всегда должен быть обратный путь к источнику

На рисунке 1 показана очень простая схема. Как вы можете видеть, ток, покидающий батарею, проходит через резистор, через светодиод, а затем обратно в батарею.Для функционирования любой электрической цепи она должна быть замкнутой, всегда должен быть путь для возврата тока к источнику. Независимо от того, насколько сложной становится схема, всегда будет либо след (и), либо плоскость, которая служит в качестве обратного пути , для тока, чтобы вернуться к источнику.

Почти во всех цепях эти обратные пути все вместе называются «землей». Проблема состоит в том, что термин «земля» также используется для определения опорной точки для схемы.В большинстве случаев они совпадают (рисунок 2), и все ясно, но это не всегда так (рисунок 3). Контрольная точка необходима, поскольку абсолютного нулевого напряжения не существует. Когда вы измеряете напряжение, оно всегда относительно некоторого эталонного узла в вашей конструкции, и оно не обязательно должно быть на обратном пути. Фактически, с теоретической точки зрения любой узел в вашей схеме может быть опорным узлом, однако по причинам, которые мы рассмотрим позже, некоторые узлы лучше других.Я уверен, что вы начинаете понимать, как это может сбивать с толку, у нас есть один и тот же термин, относящийся к двум различным концепциям.

Рис. 2. Контрольная точка и обратный путь находятся на одном узле, что очень естественно и типично.

Рис. 3. Контрольная точка и обратный путь не совпадают, в сложных схемах может быть сбивающий с толку кошмар.

В сложных схемах у нас может быть много обратных путей, и некоторые из них иногда группируются в РАЗНЫЕ земли.Что это значит? В конце концов, вам может быть интересно, что несколько абзацев назад я сказал, что все пути возврата должны в конечном итоге вернуться к источнику, и здесь мы имеем то, что может показаться противоречием. Посмотрите на рисунок 4, и мы вместе разберемся с этим.

Рис. 4. Все подсхемы с разными заземлениями в конечном итоге возвращаются к источнику

Здесь, на Рисунке 4, вы можете наблюдать как минимум 3 различных основания. Есть аналоговая земля (AGND), цифровая земля (DGND) и общая земля (GND) [ Первое, что я хочу, чтобы вы знали, это то, что я создал эту схему для образовательных целей, вы не укажете обратный путь к источнику, используя толстые сети, как я сделал здесь.В нынешнем виде это не действительная схема EAGLE, я просто использую EAGLE для создания чертежа ]. Обратите внимание, что три разных заземления действительно возвращаются к источнику, так что это действительная схема. Однако зачем их разделять, если в конце концов они все равно вернутся к источнику? Быстрый ответ: сгруппировав обратные пути по трем землям, мы можем изолировать зашумленные токи в одной цепи от других. Например, токи, проходящие через схему AGND, проходят только через те компоненты, которые подключены к AGND.При такой разработке схем токи взаимодействуют друг с другом только в источнике. Используя наши предыдущие определения, мы можем видеть, что все обратные пути возвращаются к источнику, просто их расположение было тщательно разработано, чтобы обеспечить некоторую помехозащищенность между тремя цепями.

Земля, шасси и сигнальное заземление. Розы с разными названиями.

Вооружившись нашими новыми определениями, давайте проанализируем некоторые часто используемые «основания», и мы поймем, что все они работают одинаково.В контексте приложения они получают разные имена.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Земля (почва под нашими ногами, а не планета) считается бесконечным источником электронов и определяет точку отсчета для всей электропроводки в наших домах (см. Рисунок 5). На практике этот обратный путь «подключается» путем вбивания металлического стержня в землю и проверки того, что вся «заземляющая» проводка в наших домах надежно связана (соединена) с ней.

Рисунок 5. Заземляющий стержень, подключаемый к дому и вбитый в землю. Следовательно, земля земля.

ШАССИ НАЗЕМНОЕ

Этот тип заземления получил свое название, когда металлический корпус устройства определен как точка отсчета для электрической цепи. Это случай автомобиля (см. Рисунок 6), стиральной машины или любого другого устройства, имеющего электропроводящий корпус. Основная причина использования шасси шкафа и земли в качестве опорных точек связана с безопасностью.Наши тела почти всегда имеют потенциал земли (или очень близок к нему). Представьте на мгновение, что вы собираетесь стирать белье, а внутри стиральной машины вся электроника подключена к шасси (заземление шасси), а шасси подключено к заземляющей вилке вашей розетки (заземление). Что произойдет, если линия высокого напряжения внутри стиральной машины замкнет на корпусе? Рисунок 7 дает ответ.

Рисунок 6. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи, подключенной к шасси автомобиля. Определяет эталонный узел для всей электроники в вашем автомобиле.

Рис. 7. Когда земля и заземление шасси соединены, обратный путь тока избегает попадания в тело человека, обеспечивая вашу безопасность.

Как видите, если используются шасси и заземление, то обратный путь гарантированно исключает попадание человеческого тела в случае контакта с корпусом стиральной машины во время неисправности. Опять же, если мы подумаем о обратных путях, вы увидите, что в этом примере заземление шасси и заземление от обратного пути к источнику переменного тока.Это позволяет избежать разницы потенциалов между вашим телом и корпусом стиральной машины, которая может вызвать прохождение тока через ваше тело. Повторим сценарий, что будет, если по какой-то причине корпус стиральной машины не будет заземлен? На рисунке 8 показан болезненный результат.

Рис. 8. Соединение с землей прервано, теперь вы являетесь частью обратного пути.

В этом сценарии вы не являетесь счастливым туристом, потому что соединение с землей было разорвано, есть только один жизнеспособный обратный путь для переменного тока, ВЫ.В этом случае, как только вы коснетесь корпуса стиральной машины, вы получите шок. Что еще хуже, часто тока недостаточно для отключения выключателя, и вы можете получить электрошок в течение длительного периода времени. Благодаря мудрому выбору опорных узлов обратные пути настраиваются таким образом, чтобы обеспечить вашу безопасность. Как вы уже поняли, наименование этих узлов «землей» затрудняет понимание того, как работают эти меры безопасности.

ЗЕМЛЯ ДЛЯ СИГНАЛА

Это наиболее распространенное обозначение и, по сути, определение эталонного узла для схем на наших печатных платах.Обычно это физически реализуется с использованием заземляющей пластины, поэтому в нашей конструкции есть обратный путь с низким импедансом к источнику питания (см. Рисунок 9). Это важно, иначе разные «земли» на плате могут иметь разные потенциалы (эталонный узел не везде имеет одинаковое значение), и это может привести к неисправности схемы или просто к неработоспособности.

Рис. 9. Видите сплошной красный цвет на этой компоновке печатной платы? Это обратный путь медной плоскости (сигнальная земля) для всех ваших компонентов.

Вам действительно нужна земля?

Как мы узнали, каждая электрическая система нуждается по крайней мере в одном обратном пути к источнику, поэтому в этом смысле все цепи нуждаются в «заземлении». Как правило, это «земля» также будет использоваться в качестве опорного узла, против которого все напряжения в цепи может быть измерена. Однако не все цепи подключаются к линейному напряжению (то есть устройствам с батарейным питанием), поэтому не всем им потребуется заземление или, вернее, обратный путь через землю.Точно так же устройства в непроводящих корпусах не нуждаются в обратном пути корпуса для безопасности. Что нам нужно, так это иметь возможность называть эти пути как-то иначе, чтобы не путать их с землей, но это проблема, выходящая за рамки данной статьи.

Теперь, когда вы знаете, что такое каждый из этих типов «заземления», важно уметь распознать их на схеме, чтобы ваша электроника могла работать правильно и безопасно. Ниже вы найдете наиболее часто используемые символы для обозначения сигнала, шасси и заземления.Хотя это стандартные символы, вы можете столкнуться со схемой, которая от них отличается. Если это произойдет, обязательно проверьте. Это обеспечит вашу безопасность.

Мы надеемся, что эта статья помогла прояснить некоторую путаницу относительно того, что такое «земля». Термин загружается и в зависимости от контекста может относиться к пути возврата, ссылочному узлу или к обоим. Имейте в виду, что это только верхушка айсберга, о «основаниях» и о том, как следует реализовать обратные пути в различных приложениях, написаны целые книги.Возможно, вы захотите посетить недавний вебинар, который мы провели: Введение в целостность сигнала для проектирования печатных плат.

Теперь у вас есть основа для понимания этих книг и принятия правильных проектных решений в ваших схемах. Тщательно спроектировав пути возврата, вы можете свести к минимуму перекрестные помехи между различными частями вашей цепи и обеспечить безопасность пользователей ваших продуктов, что поможет вам спать по ночам. Получайте удовольствие от конструирования и помните, что земля предназначена для картофеля и моркови!

.

Что такое короткое замыкание на землю?

Обычно одиночное замыкание на землю в линии передачи происходит, когда один проводник падает на землю или входит в контакт с нейтральным проводником. Подобные отказы могут возникнуть в энергосистеме по многим причинам, например, сильному ветру, падению с дерева, молнии и т. Д.

Принципиальная схема одиночного замыкания на землю

Предположим, что фаза и подключена к земле в точке повреждения F, как показано на рисунке ниже.I a , I b и I c - это ток, а V a , V b и V c - напряжение на трехфазной линии a, b и c соответственно. Полное сопротивление короткого замыкания линии составляет Z f .

Поскольку только фаза a подключена к земле в месте повреждения, фазы b и c разомкнуты и не пропускают ток; то есть ток повреждения равен I a и I b = 0, I c = 0. Напряжение в точке повреждения F равно V a = Z f I a .

Симметричная составляющая тока короткого замыкания в фазе «а» в точке замыкания может быть записана как

Это соотношение также можно найти матричным методом: -

В случае одиночного замыкания на землю токи последовательности равны. Напряжение последовательности в точке повреждения определяется уравнениями: -

Где E a0 , E a1 и E a2 - напряжения последовательности фазы a, а Z a0 , Z a1 и Z a2 - импедансы последовательности для потока токов. I a0 , I a1 и I a2 соответственно.Для сбалансированной системы

Мы знаем, что

При замене I a0 = I a1 = I a2 = I a в приведенном выше уравнении мы получаем

Ток последовательности определяется уравнением

.

Смотрите также