Сигнальное заземление

Сигнальное заземление

Сигнальное заземление — раздел Связь, Шумы — электроника Сигнальное Заземление. Провода Заземления И Заземленные Экраны Могут Доставит.

Сигнальное заземление. Провода заземления и заземленные экраны могут доставить много неприятностей. Сущность проблемы таковаток, протекая по линии заземления, может возбудить сигнал, который воспринимает другая часть схемы, сидящая на том же проводе заземления.

Часто используют решение в лоб все линии заземления сходятся в одной точке схемная Мекка заземления но это не всегда самое верное решение.

Обычные ошибки заземления. Общая ситуация представлена на рис.1.В одном приборе находятся усилитель низкого уровня и мощный усилитель с большим потребляемым током. Первая схема сделана правильнооба усилителя присоединены непосредствено к измерительным выводам стабилизатора напряжения питания, поэтому падение напряжения IR на проводах, идущих к мощному каскаду, не оказывает влияние на напряжения питания усилителя низкого уровня. К тому же ток нагрузки, проходя на землю, не появляется на входе низкого уровнявообще, никакой ток не идет по проводу заземления входа усилителя низкого уровня к схемной Мекке. Во-второй схеме имеются две грубые ошибки. Флуктуации напряжения питания, поожденные токами нагрузки каскада высокого уровня, отражаются на напряжении питания каскада низкого уровня. Если входной каскад имеет недостаточно высокий коэффициент ослабления флуктуаций питания, то это может привести к возникновению автоколебаний. Далее, ток нагрузки, возвращаясь к источнику питания, вызывает флуктуации потенциала на земле корпуса по отношению к заземлению источника питания. Входной каскад оказывается привязанным к этой переменной земле, а это, очевидно, плохо.

Т.е. надо следить, где протекают большие токи сигнала и смотреть, чтобы они не влияли на вход. В некоторых случаях разумно отделить источник питания от каскада низкого уровня небольшой RC-цепьюрис.2. 3.Межприборное заземление. Идея главной точки заземления внутри одного приборра хороша, но не годится, если сигнал идет из одного прибора в другой и у каждого свое представление о земле. В таких случаях можно использовать одно из следующих предложений. Сигналы выского уровня. Если сигналы имеют напряжение несколько вольт или это логические сигналы, то можно просто соединить то, что нужно, и зыбыть об этом.рис.3.Источник напряженияобозначен между 2мя заземлениямипредставляет собой разность потенциалов между 2мя выводами линий питания в одной и той же или в разных комнатах здания. Эта разность потенциалов состоит частично из напряжения, наведенного от сети, гармоник частоты сети, радиочастотных сигналов силовые линии питания-хорошая антенна, разных всплесков и прочего мусора.

Если наши сигналы достаточно велики, то все это, в общем-то, не важно.

Малые сигналы и длинные линии. Для малых сигналов такая ситуация нетерпима. Несколько идей для этой цели содержит рис.4.На первой схеме коаксиальный экранированный кабель присоединен к корпусу и схемному заземлению источника сигнала, но изолирован от корпуса приемника. Благодаря дифференциальному усилителю для буферизации входного сигнала подавляется синфазный сигнал в цепи заземления, выделяющийся на экране. Также полезно подключить резистор с малым сопротивлением и шунтирующий конденсатор на землю для ограничения сдвига напряжения заземления и предупреждений входного каскада. Еще одна схема демонстрирует использование псевдодифференциального входного включения для усилительного каскада с одним выходом это может быть, например, стандартный неинвертирующий ОУ,как показано на схеме Сопротивление 10 Ом включенного между общей точкой усилителя и схемной землей резистора достаточно великово много раз больше полного сопротивления заземления источника, так что потенцал в этой точке задает опорная земля источника сигнала. Разумеется, любой шум, присутствующий в этом узле схемы, появится также на выходе, однако это становится неважным, если каскад имеет достаточно высокий коэффициент усиления Ku, поскольку отношение полезного сигнала к шумам заземления увеличивается в Ku раз. Таким образом, хотя данная схема не является подлинно дифференциальнойКОСС ,тем не менее работает она достаточно хорошос эффективным КОССKu. Такой прием псевдодифференциального включения с отслеживанием потенциала земли можно использовать также для сигналов низкого уровня внутри самого прибора, когда возникают проблемы с шумами заземления.

Во-второй схеме используется экранированная витая пара, экран которой присоединен к корпусу на обоих концах. Это не опасно, т.к. по экрану сигнал не идет. Дифференциальный усилитель используется, как и раньше, на приемном конце. Если передается логический сигнал, то имеет смысл передавать дифференциальный сигналсигнал и его инверсию, как показано на рисунке.

На радиочастотах подходящий способ подавления синфазного сигнала на приемном конце дает трансформаторная связьона также облегчает получение дифференциального биполярного сигнала на передающем конце. Трансформаторы также популярны в звуковой аппаратуре, хотя они громоздки и ведут к некоторому искажению сигнала.

Для очень длинных кабельных линийизмеряемых километрами полезно принять меры против больших токов в экранах на радиочастотах. Способ достижения этого показан на рис.5.Как было показано выше, дифференциальный усилитель работает с витой парой и на него не влияет напряжение экрана. Путем связи экрана через небольшую катушку индуктивности с корпусом удается сохранить малое напряжение постоянного тока, а большие радиочастотные токи исключить. На .той схеме также показана защита от выхода синфазного напряжения за пределы В. Хорошая схема защиты многопроводного кабеля, в котором требуется исключить синфазные наводки, показана на рис.6.Так как у всех сигналов наводка одна и та же, то единственный провод, подключенный к земле на передающем конце, служит для компенсации синфазных сигналов во всех n проводах сигнала. Просто этот сигнал считывается по отношению к земле на приемном конце и используется как опорный входной сигнал для всех n дифференциальных усилителей, работающих с остальными сигналами.

Приведенные схемы хорошо подавляют синфазные помехи на низких и средних частотах, но против РЧ-помех они могут оказаться неэффективными из-за низкого КОСС в приемном дифференциальном усилителе.

Плавающий источник сигнала.

Та же несогласованность напряжений заземления в разных местах проявляется еще более серьезно на входах низкого уровня, поскольку там сигналы очень малы примером является головка магнитофона или другой источник сигнала, для которого нужна экранированная сигнальная линия Если заземлить экран на обоих концах, то разность напряжений заземления появится в качестве сигнала на входе усилителя. Лучше всего отделить экран от заземления в источникерис.7. Изолирующие усилители. Другим решением связанных с заземлением проблем является использование изолирующего усилителя. Изолирующие усилители-готовые устройства, предназначенные для передачи аналогового сигналас полосой частот, начинающейся от постоянного токаот схемы с одним опорным уровнем заземления к другой схеме, имеющей совершенно другую землюрис.8.На практике в некоторых экзотических ситуациях потенциалы этих земель могут отличаться на много киловольт. Применение изолирующих усилителей обязательно в медицинской электронике-там, где электроды прикладываются к телу человека, с тем, чтобы полностью изолировать такие контакты от измерительных схем, питающихся непосредственно от сети переменного тока. Защита сигнала. Это также способ уменьшения эффектов входной емкости и утечек при малых сигналах и большом полном сопротивлении. Если мы работаем с сигналами от микроэлектродов или емкостных датчиков с внутренним полным сопротивлением в сотни мегаом, то даже входная емкость в несколько пикпфарад может в этом случае совместно с этим сопротивлением обрразовать фильтр нижних частот со спадом, начинающимся с нескольких герц. К тому же конечное значение сопротивления изоляции в соединительном кабеле легко может на порядки ухудшить рабочие параметры усилителя со сверхнизким током входного сигналаток смещения меньше пикоампера за счет утечек. Обе эти проблемы решаются путем использования защитного электродарис.9. Внутренний экран соединен с повторителемэто эффективно исключает токи и резистивных, и емкостных утечек за счет нулевой разности потенциалов между сигнальным прроводом и его окружением. Внешний заземленный экран предохраняет от помех защитный электродне доставляет хлопот работа повторителя на емкость и утечку между экранами, т.к. у повторителя малое полное выходное сопротивление.

Этот прием не следует применять чаще, чем это необходимо имеет смысл ставить повторитель как можно ближе к источнику сигнала, защищая лишь небольшой отрезок кабеля, соединяющий сигнал после повторителя с его низким полным выходным сопротивлением к отдаленному усилителю можно и по обычному экранированному кабелю.

Методы сужения полосы пропускания.

Эти меры принимаются для улучшения отношения сигналшум.

Мы сужаем ширину полосы пропускания и сохраняем тем самым нужный сигнал, сократив одновременно общее количество принимаемых шумовых сигналов.

Известно несколько методов сужения полосы пропускания, получивших широкое распространение на практике -усреднение сигнала, -переходное усреднение, -метод интегрирования, -многоканальное уплотнение, -амплитудный анализ импульсов, -детектирование с захватом, -фазовое детектирование.

Смотрите так же:  Подключение трансформатора омп

Все эти методы предполагают, что сигнал является периодическим условие легко выполнимо, т.к. почти всегда сигнал можно сделать периодическим Мы не будем рассматривать эти методы.

Классификация помех в устройствах ЭВМ. Борьба с помехами приобретае все большую актуальность по многим причинам, вот некоторые из них -рост доли задержек сигналов в линиях связи по сравнению с задержками собственно логических элементов, обусловливаемых конечностью скорости распространения сигналов в линиях связи и переходными поцессами в них возрастающая зависимость быстродействия ЭВМ,правильности ее функционирования от оптимальности выбора конструктивного исполнения линий связи и принятия соответствующих схемотехнических мер, -возрастание взаимного влияния между элементами и линиями связи из-за увеличения плотности размещения элементов компонентов. 1.Линии связи. Линии связиЛС заметно влияют на процессы передачи информации. Влияние ЛС определяется ее типом. В зависимости от соотношения длительности фронта передаваемого сигнала и времени распространения его по ЛС последние подразделяют в случае анализа помех на электрически короткие и электрически длинные линии.

Линия связи считается электрически короткой линией, если, где и -время спада и нарастания передаваемого сигнала соответственно l-длина линии связи vp-скорость распространения сигнала в линии связи.

На практике принимают, где -диэлектрическая постоянная среды С030 кмс. Линия связи считается электрически длинной линией, если. Уточним понятие помехи для вычислительного устройстваэто внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки и передачи. 2. По характеру воздействия на дискретную информацию помехи в устройствах ЭВМ,выполняемых на ИС,проявляются как задержки передачи импульсов, искажения фронтов импульсов, искажения уровней передаваемых потенциалов, уменьшение амплитуд передаваемых импульсов, постоянные смещения уровней напряжения питания. 3.По источнику создания помех их целесообразно разделять на помехи внешние, как правили, наводки, создаваемые внешними по отношению к рассматриваемому устройству аппаратами, устройствами, условиями эксплуатации, и помехи внутренние, обусловливаемые конкретным выполнением линий связи в рассматриваемом устройстве. 4.По месту проявления помехи могут быть подразделены на помехи в сигнальных линиях связи и в цепях питания. Видом проявления внутренних помех в электрически коротких ЛС являются задержки сигналов из-за емкостного или индуктивного характера линии связи, емкостные и индуктивные взаимные наводки между сигнальными проводниками, а внутренних помех в электрически длинных ЛС-задержки передачи сигналов, искажения формы передаваемых сигналов из-за отражений, взаимные наводки между линиями связи, затухания сигналов.

Помехи в цепях питания и меры по их уменьшению. 1.К проявлениям помех в цепях питания относятпостоянные смещения уровня шины земля, обусловливаемые ее активным сопротивлениемимпульсные ЭДС,вызываемые динамическими токами потребления ИС в индуктивности шин земля и питание, динамическими токами перезаряда паразитных емкостей линий связипериодические колебания напряжения питания, вызываемые реактивным характером цепей питания. 2.

реферат Шумы

Шумы усилителей, происхождение и виды шумов. Помехи:экранирование и заземление. Сигнальное, межприборное заземление. Методы сужения полосы пропускания. Классификация помех в устройствах ЭВМ. Помехи в цепях питания и меры по их уменьшению.

Нажав на кнопку «Скачать архив», вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку «Скачать архив»

Подобные документы

В работе рассмотрена тема характера воздействия помех на работу систем и принципов их защиты. Разделение помех на группы: шумы, мешающие излучения и мешающие отражения. Помехи и их классификация. Спектр шумов. Теория обнаружения. Функции времени.

реферат [1,9 M], добавлен 21.01.2009

Шумы усилителей, детекторов, генераторов. Ослабление радиосигнала в дожде. Анализ электрических цепей. Построение согласованного фильтра. Проблемы телекоммуникаций, методы устранения помех. Искажение информационного сигнала. Подавление шумов в приемнике.

лекция [2,6 M], добавлен 22.10.2014

Виды факторов, влияющих на качество связи. Затухание и искажения сигнала. Атмосферные шумы. Гауссовский «белый» шум. Вероятность битовой ошибки. Полоса пропускания канала и емкость канала. Теорема Шеннона-Хартли. Скорость передачи и величина задержки.

презентация [123,8 K], добавлен 29.01.2015

Особенности и основные методы решения задач гидролокации. Расчет параметров эхоледомера для подводной лодки для обработки сигнала с неизвестными амплитудой и начальной фазой. Модель помехи — шумы обтекания. Реализация трактов обнаружения эхоледомера.

реферат [132,7 K], добавлен 21.03.2012

Мешающие влияния. Импульсные помехи. Внутрисистемные помехи асинхронно-адресных систем связи. Классификация мешающих влияний в линиях связи. Искажения сигнала. Внешние источники естественных помех. Тропосферные радиолинии. Космические линии связи.

реферат [44,8 K], добавлен 11.02.2009

Шумы и помехи в каналах радиорелейной связи. Установка азимута и угла для предварительного наведения приёмной антенны на геостационарный спутник. Индикатор наведения антенны на спутник. Технология изготовления параболических антенн для Спутникового ТВ.

диссертация [3,6 M], добавлен 10.07.2015

Основные виды и методы обработки видеосигналов пространственных объектов при наличии коррелированных помех и шумов. Фильтрация видеоизображений на основе теории порядковых статистик и на основе использования порядковой статистики минимального ранга.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.05.2015

Типы линий связи и способы физического кодирования. Модель системы передачи информации. Помехи и искажения в каналах связи. Связь между скоростью передачи данных и шириной полосы. Расчет пропускной способности канала с помощью формул Шеннона и Найквиста.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.11.2013

Искажения фазомодулированных (манипулированных) сигналов. Особенности передачи ЧМ сигналов, влияние неравномерностей частотных характеристик канала на форму передачи. Аддитивные, мультипликативные и флуктуационные помехи, причины их возникновения.

реферат [98,6 K], добавлен 01.11.2011

Пример снижения уровня помех при улучшении заземления. Улучшение экранирования. Установка фильтров на шинах тактовых сигналов. Примеры осциллограмм передаваемых сигналов и эффективность подавления помех. Компоненты для подавления помех в телефонах.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.11.2014

Терминология: Заземление сигнальное

В больших системах, состоящих из разнородных приборов (например, мощных исполнительных устройств и чувствительной измерительной аппаратуры), существует проблема взаимовлияния устройств по цепи заземления, приводящая к сбоям и помехам. Исходя из опыта борьбы с этим явлением был введён термин сигнальное заземление.

Сигнальное заземление – это «чистая» ветка основной цепи заземления системы, по которой не текут токи заземления сильнопотребляющих, исполнительных устройств (силовое оборудование, станки, мощные, высоковольтные, искрообразующие, импульсные устройства, тиристорные преобразователи и т.п.), а протекают токи заземления относительно чувствительных сигнальных устройств (измерительные приборы, аналоговые тракты), а также компьютеров. Сам термин сигнальное заземление возник по причине того, что в сложных системах соединение без разбора всех точек заземления разнородных приборов приводит к проблеме их совместимости и возникает необходимость выделения отдельной «чистой» ветки заземления. В особо сложных системах возможно выделение нескольких веток сигнального заземления с определенной иерархией.

Рассмотрим два характерных случая построения цепи сигнального заземления:

1. В идеальном случае, если сигнальная цепь (и контактирующая с ней цепь сигнального заземления) гальванически изолирована от земли со стороны оборудования, то физически «чистая» ветка сигнального заземления образуется только тогда, когда она имеет соединение с «грязной» веткой заземления только в одной точке А, при этом чем ближе будет точка А к заземляющему устройству (например, цепь заземления вводного электрощитка), тем эта точка будет «чище», поскольку близость к заземляющему устройству электрофизически означает «минимум помех относительно земли». Такое построение цепи сигнального заземления обеспечивает независимость токов цепей защитного и сигнального заземления в их контурах протекания.

2. В неидеальном случае, если сигнальная цепь и связанная с ней цепь сигнального заземления не изолирована от земли со стороны оборудования, а, например, имеет связь с землёй через цепь защитного заземления, то провода сигнального заземления от разного оборудования следует максимально коротко соединить в одной точке В проводами большого сечения (а лучше – с наибольшей площадью поверхности), что обеспечивает наименьший импеданс проводов для импульсных токов заземления, протекающих от силового оборудования. А «наименьший импеданс для протекающего тока» физически означает наименьшее напряжение помех между общими проводами сигнальных цепей соединённого оборудования, т.е. наименьшее напряжение помех, приложенных к входам оборудования относительно общих проводов этих входов.

Рассмотрим ещё один распространённый практический случай построения цепей заземления разнородного оборудования, расположенного в металлической стойке или шкафу, в котором расположены блоки (крейты, модули).Этот характерный случай является сочетанием рассмотренных выше случаев 1 и 2, поскольку, с одной стороны, металлическая конструкция всегда должна быть заземлена (по правилам электробезопасности), а значит, стойка (шкаф) должна иметь точку заземления. С другой стороны, в стойке (шкафу), как правило, имеются расположенные близко разнородные силовое оборудование и чувствительные сигнальные устройства. Эта сложная электрофизическая обстановка на уровне стойки (шкафа) объединяет случаи 1 и 2 в один: точки А и В должны сойтись в одной точке заземления стойки (шкафа), образовав разные ветки защитной и сигнальной земли внутри стойки (шкафа). – Такой принцип даст оптимальные условия обеспечения электромагнитной совместимости разнородного оборудования.

Смотрите так же:  Заземление расстояние между заземлителями

Сигнальное заземление

Заземление (earthing, grounding) представляет собой физическое присоединение нескольких цепей к общему потенциалу. Сигнальное заземление соответствует со­зданию точки общего нулевого потенциала для измерительных сигналов. Теорети­чески все точки, которые должны быть заземлены, присоединяются к этому нулево­му потенциалу без каких-либо сопротивлений или индуктивностей. К сожалению, на практике это невыполнимо. Проблемы, связанные с низким качеством заземления, являются наиболее распространенными, и именно их труднее всего обнаружить.

Рис. 4. Простая измерительная схема с двумя заземлениями.

На рис. 4 представлена схема с источником напря­жения vs, присоединенным к заземлению P1, и собственно измерительные устрой­ства, присоединенные к заземлению Р2. Два отдельных заземления редко имеют одинаковый потенциал, поэтому между ними существует ток утечки. Вольтметр покажет не правильное значение напряжения vs, а искаженную величину vs + vg. В больших и сложных системах часто имеются отдельные заземления для датчиков, кабелей, компьютерного оборудования, силовых элементов и шасси аппаратуры. Все эти отдельные системы заземления должны быть присоединены к общей точке заземления, как это показано на рис. 5.

Практическое правило для кабелей, по которым передаются аналоговые сигналы, — заземление должно быть как можно ближе к источнику сигнала, т. е. датчику.

Раздельное заземление рекомендуется производить для релейных схем, двигате­лей и других устройств, которые потребляют большие токи. Наконец, шасси аппара­туры должны быть присоединены к отдельному заземлению, а это последнее — к об­щему заземлителю.

Экраны сигнальных кабелей обычно также заземляют. Чтобы избежать замкну­тых контуров в схемах заземления, экраны соединяют с «землей» только в одной точ­ке — или вблизи от источника сигнала (датчика), или вблизи последующих элект­ронных устройств. Первый вариант дает лучшее ослабление помех (рис.6).

• Необходимо четко определить пути протекания тока. Токи, текущие от силового оборудования, должны возвращаться к тем же устройствам. Проводники, присоединенные к электрическим элементам, могут называться «землей», но в действительности функционировать как замкнутый контур и вызывать искажение напряжения или пиковые возмущения из-за импеданса кабелей. Следует применять провода соответствующего сечения как для силовых цепей, так и для цепей заземления.

• Цифровые и аналоговые цепи должны заземляться раздельно. Когда цифровая система изменяет свое логическое состояние, на «цифровом заземлении» могут появляться значительные всплески напряжения. Поскольку аналоговые цепи обычно очень чувствительны к возмущениям, то раздельное заземление снижает влияние резистивной связи.

Дата добавления: 2016-04-19 ; просмотров: 879 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Сигнальное заземление

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Проектируем электрику вместе

О функциональном заземлении

Функциональное заземление.. Защитное заземление.. Источники помех в сетях заземления.. Способы защиты оборудования от помех.. Сеть с изолированной нейтралью.. Гальваническая развязка по питанию.. Разделительный трансформатор.. Электромагнитная совместимость оборудования (ЭМС).. Варианты функционального заземления.. Реконструкция действующих объектов.. Проектирование новых объектов.. Независимое функциональное заземление.. Главная заземляющая шина (ГЗШ).. Шина функционального заземления (ШФЗ).. Зона нулевого потенциала.. Защитная шина РЕ.. Функциональная шина FE.. Шина уравнивания потенциалов.. Сопротивление функционального заземления.. Обоснование проектных решений.. Ящик функционального заземления..

Функциональное (рабочее) заземление используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в обычном режиме, не в целях электробезопасности, поэтому его использование в качестве единственной системы заземления категорически запрещается.

Данный вид заземления может совмещаться с защитным заземлением или выполняться дополнительно к нему исходя из требований производителя оборудования, заказчика или нормативных документов.

Защитное заземление зачастую является источником перенапряжений и кондуктивных помех в слаботочных системах автоматического управления, измерительного, информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования, что побуждает к поиску эффективных способов защиты подобного оборудования от различного рода помех и перенапряжений.

Источники помех в сетях заземления

К контуру защитного заземления подключено большое количество электротехнического оборудования с разными режимами работы по сети переменного тока и различной потребляемой мощностью. При коммутации цепей электроснабжения, производстве электросварочных работ и т. п. возникают большие переходные токи, которые могут превышать рабочие токи в сотни раз и создавать выбросы напряжения в сетях электроснабжения и заземления.
Протяженная цепь электроснабжения в случае, когда её основная часть проложена вне помещения по наружной трассе, представляет собой хорошую антенну для импульсных помех. При близких грозовых разрядах в цепях электроснабжения могут возникать выбросы напряжения от 10 до 20 кВ.
Поскольку любое заземление представляет собой обладающую низким сопротивлением цепь возврата тока, паразитные выбросы напряжения по цепям электроснабжения провоцируют в контуре заземления броски токов значительных амплитуд, вызывая кратковременные изменения разности потенциалов в его цепи величиной до сотен вольт и длительностью от единиц до сотен миллисекунд.
Для электротехнического оборудования, работающего на переменном токе, подобные изменения разности потенциалов в цепи действующего контура заземления не создают проблем.
Для слаботочных микропроцессорных устройств, напряжение электропитания которых составляет 5—12 В постоянного тока, изменения разности потенциалов могут порождать паразитные сигналы, которые воспринимаются электронной аппаратурой и приводят к сбоям и отказам в работе систем автоматики, повышенной погрешности измерений, выходу из строя чувствительных элементов, нестабильности регулируемых параметров, ошибкам в собираемых данных.

Способы защиты информационного оборудования от помех

1. Сеть с изолированной нейтралью. Радикальным решением описанных выше проблем с помехами по защитному заземлению является применение гальванической развязки по питанию (IT – сеть) с раздельным заземлением силовой и измерительной части системы, что исключает протекание токов помехи от силовой земли.
Осуществление гальванической развязки может выполняться с помощью развязывающего (разделительного) трансформатора или с помощью автономных источников питания: гальванических батарей и аккумуляторов.

Основная идея гальванической развязки заключается в том, что в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи. Поскольку в такой сети нет гальванической связи между землей, фазой и нейтралью, то не образуется замкнутый токовый контур с землей и касание любого из силовых выходов разделительного трансформатора является безопасным. Токи утечки на землю составляют микроамперы, что значительно меньше уровня токов безопасности и не представляет угрозы для человека.
Разделительный трансформатор, кроме того, является хорошей защитой от импульсных, грозовых перенапряжений, что обеспечивает более надежную работу подключенной аппаратуры.
Таким образом, высокая надежность, электробезопасность и помехозащищенность сетей с изолированной нейтралью является их неоспоримым преимуществом.
Вместе с тем, применение разделительных трансформаторов с системами контроля изоляции (СКИ) требует достаточно больших затрат и возникает законный вопрос о целесообразности таких расходов. Эта тема заслуживает отдельного рассмотрения.

2. Электромагнитная совместимость оборудования (ЭМС).

В большинстве случаев сбоев и отказов в работе систем автоматики, вычислительной и измерительной техники можно избежать соблюдением требований электромагнитной совместимости оборудования и правил выполнения заземления таких систем:

• Применение оборудования, которое отвечает требованиям соответствующих стандартов на электромагнитную совместимость (ЭМС);
• Применение в цепях питающих фидеров устройства защиты от перенапряжений;
• Присоединение металлических оболочек кабелей к совмещенной системе уравнивания потенциалов;
• Разделение силовых и сигнальных кабелей и правильное выполнение их пересечений;
• Применение сигнальных и информационных кабелей, соответствующих требованиям изготовителя к электромагнитной совместимости;
• Силовые и сигнальные кабели должны быть отделены от токоотводов системы молниезащиты минимальным расстоянием либо при помощи экранирования в соответствии с МЭК 62305-3.
• Электропитание слаботочных микропроцессорных устройств необходимо производить от источников бесперебойного электропитания (UPS), имеющих помехоподавляющие сетевые фильтры.
• Наружные протяженные сети электроснабжения необходимо прокладывать кабелем с экранирующей оболочкой, подключаемой к действующему контуру защитного заземления.
• Соединение заземлителей функционального и защитного заземления с целью уравнивания потенциалов между ними должно выполняться в одной точке на шине СУП или ГЗШ – токи утечки по РЕ проводнику не должны попадать на экраны кабелей.

3. Правильно выполненное заземление. Это один из основных и доступных методов уменьшения импульсных помех и перенапряжений, которые приводят к сбоям при работе слаботочного микропроцессорного оборудования. Правильное заземление обычно решает большую часть вопросов снижения перенапряжений и помех.

Смотрите так же:  Понижение напряжения с 380 на 220

4. Уравнивание потенциалов между заземляющими устройствами разных назначений является основным условием обеспечения электробезопасности персонала. В помещениях, предназначенных для работы чувствительной к помехам аппаратуры, обязательно делают систему уравнивания потенциалов. По внутреннему периметру здания должен располагаться кольцевой соединительный проводник, соединенный с главной заземляющей шиной. Кольцевые проводники уравнивания потенциалов должны располагаться также на каждом этаже. Пример внутреннего контура системы уравнивания потенциалов по периметру здания показан на рис. 1 .

Рис. 1


Варианты функционального заземления

1. Реконструкция уже действующих объектов. В этом случае по условиям работы информационного оборудования часто требуется низкоомный заземлитель, который выполняется дополнительно к имеющемуся защитному заземлению электроустановки здания.
Согласно ПУЭ 1.7.55 «В первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному заземлению». Другими словами – на первом месте должна быть защита жизни и здоровья людей. Соответственно, шина функционального заземления (ШФЗ) должна быть соединена с защитным заземлением на главной заземляющей шине (ГЗШ) основной системы уравнивания потенциалов электроустановки здания, как показано на рис. 2 .

Данная схема заземления позволяет обеспечить электробезопасность в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (МЭК 60364-4-44), а также ПУЭ гл. 1.7 при условии, что имеющееся защитное заземление выполнено в полном соответствии с ПУЭ.
Опыт реконструкции действующих объектов показывает, что практически на всех объектах, особенно находящихся в эксплуатации 10 и более лет, обнаруживаются те или иные недостатки по заземлению: коррозия заземляющих устройств, несоответствие требованиям к сопротивлению заземлителя, несоблюдение требований электромагнитной совместимости.
Поэтому перед установкой информационного оборудования необходимо провести обследование устройств защитного заземления. Обследование заземляющих устройств включает в себя: внешний осмотр, вскрытие (при необходимости) находящихся в земле проводников, а также комплекс измерений параметров заземляющих устройств.
По результатам измерений должен быть выполнен соответствующий объем работ по восстановлению параметров защитного заземления, который целесообразно совместить с монтажом функционального заземления и переходом (при необходимости) на систему электропитания TN-S или TN-C-S.

Низкоомный заземлитель функционального заземления при этом желательно выполнять по «лучевой» схеме заземления, которая обеспечивает стабильную работу оборудования. В стесненных условиях возможно использование составного, глубинного заземлителя.

Функциональное заземление имеет свои требования к сопротивлению заземления, соответствующие требованиям предприятия-изготовителя аппаратуры или ведомственным нормам. Например, для средств вычислительной техники и информатики согласно СН 512-78 сопротивление заземления должно быть не более 1 Ом, для высокочувствительной медицинской аппаратуры в соответствии с Пособием по проектированию к СНиП 2.08.02-89 – не более 2 Ом и т. д.

2. Проектирование новых объектов.

Рис. 3

При проектировании новых объектов появляется возможность выполнить заземляющее устройство повторного защитного заземления на вводе в электроустановку здания на требуемое сопротивление функционального заземления, которое должно быть одновременно использовано для всех видов оборудования здания.
Схема заземляющего устройства повторного защитного заземления на требуемое сопротивление функционального заземления показана на рис. 3 .
В здании устанавливается главная заземляющая шина (ГЗШ), к которой подключаются: заземляющий проводник повторного защитного заземления, РЕN проводник, проводник системы уравнивания потенциалов, РЕ шина питающей линии в системе TN, заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категорий, а также шина функционального заземления (ШФЗ).

Такая схема в последнее время получает широкое распространение при проектировании новых объектов и соответствует высокому уровню электробезопасности.

3. Независимое функциональное заземление. Иногда заземлитель функционального заземления приходится размещать отдельно, вне зоны влияния естественных и искусственных заземлителей электроустановки здания.

Выполнение функционального заземления, не связанного с заземляющим устройством защитного заземления и основной системой уравнивания потенциалов здания, нужно рассматривать как особый случай, в котором должны быть приняты специальные меры защиты людей от поражения электрическим током, исключающие возможность одновременного прикосновения к частям, присоединенным к системе уравнивания потенциалов электроустановки здания и к частям оборудования, присоединенным к независимому заземляющему устройству функционального заземления.

Всегда существует возможность возникновения разности потенциалов между раздельными системами заземления, если эти системы заземления находятся в пределах зоны ненулевого потенциала. Опасная разность потенциалов может возникнуть, например, при коротком замыкании на корпус электрооборудования в сети TN-S (до срабатывания системы защиты), при срабатывании молниезащиты (шаговое напряжение), при воздействии внешних электромагнитных полей и др.
С точки зрения электробезопасности вариант независимого функционального заземления (не связанного с заземляющим устройством защитного заземления) допуст и м, если аппаратура питается от разделительного трансформатора или заземлители разных назначений находятся на таком расстоянии, что между ними есть зона нулевого потенциала. Расстояние между двумя этими заземлителями должно быть ≥ 20 м.
Подробнее о территориально сближенных и независимых заземляющих устройствах см. в статье «Требования к заземляющим устройствам. Устраняем противоречия». Схема независимого функционального заземления показана на рис. 4 .

Необходимость устройства независимого функционального заземления может возникнуть, например, когда производитель информационного оборудования прямо указывает на необходимость автономного заземления (без отдельной «функциональной земли» оборудование не работает). В этом случае в шкафу с оборудованием производитель предусматривает две шины заземления:
защитная РЕ;
функциональная FE.
Функциональная шина FE изолирована от корпуса шкафа. К ней присоединяются экраны сигнальных (контрольных) кабелей. Шина FE соединяется медным изолированным кабелем (во избежание контакта с металлическими конструкциями здания) сечением не менее 1х25 мм2 с заземлителем, удаленным от заземлителя защитного (или любого другого) заземления на расстояние не менее 20 м. Защитное же заземление корпуса шкафа выполняется PE проводником на шину уравнивания потенциалов, соединенную с главной заземляющей шиной. Заметим, что эта шина FE внутри шкафа предусматривается самим заводом-изготовителем оборудования.

В качестве иллюстрации на рис. 5 приведен вариант независимого функционального заземления, не связанного с заземляющим устройством защитного заземления.

Обоснование проектных решений

Чтобы не возникало сложностей с согласованием и сдачей проекта, нужно быть внимательным при получении ТЗ на проектирование. Если на проектируемом объекте применяется чувствительное к воздействию помех оборудование, то нужно сразу же запросить у заказчика или у производителя паспорта на данное оборудование, где должна быть обоснована необходимость устройства независимого заземлителя и указано требуемое сопротивление функционального заземления. Паспорта (сертификаты) на применяемое оборудование прилагаются к проекту и служат обоснованием проектных решений на всех этапах согласования проекта.
Независимое функциональное заземление выполняется по схеме на рис. 4.

Если независимый функциональный заземлитель производителем оборудования не предусматривается, то в этом случае функциональное заземление должно быть выполнено по одной из схем ( рис. 2, 3 ) с учетом требований к электромагнитной совместимости. Изолированная шина функционального заземления в этом случае может быть установлена в отдельном ящике заземления, исключающем одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции.
Пример такого ящика функционального заземления показан на рис. 6 .

Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта».

Внимание! Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и происходящие в них процессы.

Похожие статьи:

  • Сварочный аппарат от 220 вольт Сварочное оборудование с питанием от 220 вольт - с мин. сварочным током Источники питания сварочных аппаратов: Однофазная сеть 220 В — наиболее распространенный показать полностью. тип питания сварочных инверторов. Такого напряжения […]
  • Камера 220 вольт Камера видеонаблюдения IVUE IV5411W Товар временно отсутствует в продаже Характеристики Тип камера Назначение видеонаблюдение Разрешение видео, пикс. 1280х720 Количество каналов видео 1 Среда использования улица Мин. […]
  • Провода magsafe 2 Кабель MagSafe 1 и MagSafe 2 для ремонта зарядки M Прoдаём качествeнныe провода для pемoнта блока питания Aрple MagSafe 1 и 2. Bcегда в наличиина всe модeли. Taк же есть отремонтирoвaнные оpигинaлы блoкoв MagSаfе 1 и 2. - Eсли Bы нe […]
  • Схема ик выключатель света с пульта ду Схема ик выключатель света с пульта ду ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ИК ДУ Включить электроустройства с помощью пульта дистанционного управления не является ноу-хау, и вы можете найти много различных устройств делающих это хорошо. Для изготовления этого […]
  • Можно ли включить в сеть с напряжением 220 в потенциометр на котором написано можно ли включить в сеть напряжением U=220В реостат, на котором написано: R=30 Ом, I=5 А. Почему? проверим на какое напряжение рассчитан реостат U=IR=5*30=150 B Ответ включать нельзя U=150 Подпишись Не упусти важного - подключи Знания […]
  • Физик заземление Физика для Детей: З - значит Заземление (6 выпуск) 8 комментариев это скорее для даунов, чтоле -_- смотреть вообще не приятно Чувырла уж прям вполне отталкивающая Глупо как-то рассказано. Да и татух у ведущей нет и в носу без кольца. А […]