Как обозначается заземление на схеме: Как обозначается место заземления оборудования?

Содержание

место расположения, размеры и обозначение на схемах

Все распределительные щиты и другие разновидности модульного электрооборудования имеют на корпусе знак заземления. С помощью этого обозначения помечается место соединения основной части корпуса выбранного электрооборудования с элементами заземления. Благодаря заземляющему кабелю обеспечивается безопасность при использовании электрооборудования на промышленном производстве.

Место расположения на оборудовании

В зависимости от типа электрического оборудования ГОСТом нормируется вариант маркировки и то место на корпусе, где должно находиться обозначение соединения с «землей»:

  1. Значок заземления возле зажима/клипсы на щитке. Согласно пункту 6.4.6 ГОСТа Р 51778 от 2001 года, обозначение должно быть расположено у зажима. Дополнительно знаком помечается место подключения нулевого защитного проводника PE.
  2. Знак «заземлено» рядом с соединением металлических частей корпуса и проводника PE. Вариант обусловлен требованиями правил безопасности 08-624-03.
    На корпусе может быть приклеена наклейка или выгравирован соответствующий символ прямо в металле.

Важно! Знак заземления наносится на поверхность электрического щита любым нестираемым способом. Само место соединения заземляющего кабеля и щитка зачищается от коррозии, а на подключаемой площадке удаляется часть краски.

Варианты нанесения маркировки на электрооборудование

Чаще всего символьное или буквенное обозначение наносится на щитки или ПЭУ непосредственно на заводе-изготовителе. Место обозначения имеет выпуклую или вдавленную рельефную поверхность. На новых технологических линиях у щитков значок «заземлено» отливается прямо при изготовлении металлического или пластмассового корпуса.

Вне зависимости от того, есть рельефная маркировка или нет, символ заземления дополнительно окрашивается для визуального выделения на поверхности корпуса.

Для старых электроприборов на производстве обычно просто используют наклейку знака заземления, которая клеится на специальный клейкий состав или при помощи липкой ленты.

В результате удается быстро пометить все щитки и значительно сэкономить денежные расходы. Стоит отметить, что применение символа заземления в виде наклейки не противоречит действующему ГОСТу.

Как обозначается заземление на схемах и чертежах

При проектировании электрических схем на производственной линии помечаются не только конструктивные элементы, коммутационные аппараты и оборудования для управления, но и места расположения заземляющего контура.

Нормативный документ, в котором указаны все особенности обозначения знака на схемах, — ГОСТ 2.721 от 1974 года. Обозначение бесшумного и защитного варианта знаков заземления в чертежах

Важно! Для выбора правильного символа необходимо уделить особое внимание характеристикам оборудования, которое нужно заземлить. В зависимости от типа заземления дополнительно к значку проставляют буквенные символы (N, PE, PEN).

Размеры знака заземления по ГОСТ 21130-75

В указанном ГОСТе прописаны не только размеры, но и методы нанесения знака на оборудовании завода-изготовителя щитков и другого электрооборудования. Регламентируются 4 типа исполнения обозначения:

  1. Метод штамповки.
  2. Литье в стальном корпусе.
  3. Ударный метод.
  4. Прессовальный способ в пластмассовых корпусах.

В пункте 3.1 вышеуказанного ГОСТа прописана возможность выполнения знаков с помощью аппликации, нанесением краской, фотохимическим способом. Единственное жесткое требование — их размер:

  • При литье или прессовании на корпусе
H h2 D* b h r
5 3,6 10 0,7 2,5
0,35
8 6,0 16 1,2 4,0 0,6
10 7,0 20 1,4 5,0 0,7
14 9,0 25 1,8 5,5 0,9
22 15,0 40 3,0 9,0 1,5
28 17,5 45 3,5 8,5 1,75
30 20,0 50 4,0 10,0 2,0
50 35,0 90 7,0 20,0 3,5
  • При изготовлении с помощью ударного способа
D H h2 b h r
14 8 6,0 1,2 2,5 0,6
18 10 7,0 1,4 5,0 0,7
25 14 9,0 1,8 5,5 0,9

Важно! По цвету окружность знака должна заметно отличаться от внешней поверхности корпуса оборудования. Фон принято окрашивать в желтый цвет, а рельеф по контуру выполняется в черных или темно-серых оттенках.

Заключение

Если необходимо быстро обновить значки на производстве, лучше всего воспользоваться наклейками, которые прослужат 1–2 года, после чего их просто заменяют новыми.

В случае строительства нового промышленного помещения и заказа новых электрических приборов и оборудования предварительно уточните наличие обозначения «заземлено» прямо на корпусе.

Что такое заземление – как обозначается на схеме, виды заземления

Заземление

– соединение проводящих элементов промышленного или бытового оборудования с грунтом или общим проводом электрической системы, относительно которого производят измерения электрического потенциала. Игнорирование этого мероприятия или его неправильное осуществление становятся причиной длительных простоев и выхода из строя дорогостоящего оборудования, высокой погрешности измерений, замедления функционирования различных систем, несчастных случаев.

Cхема заземления определяется функциональным назначением.

Содержание статьи

Виды заземления

Защитное

Требуется для защиты человека от удара электрическим током. Для этого проводящие элементы оборудования соединяют с грунтом заземляющим устройством в состав которого входят: проводник, который соприкасается с землей (заземлитель), и заземляющие проводники. Цепь заземления может быть устроена с помощью естественных или искусственных заземлителей. К естественным относятся стальные и ж/б каркасы промышленных строений, ж/б фундаменты, стальные стационарно уложенные трубопроводы, алюминиевые кабельные оболочки. Искусственные заземлители изготавливают из труб, уголков, прута.

Сигнальное

Реализуется соединением с землей общего провода цепей трансляции сигнала. Системы промышленной автоматизации относятся к аналогово-цифровым. Погрешности аналоговой части провоцируются цифровой частью. Поэтому цифровое и аналоговое заземление реализуется с использованием несвязанных между собой проводников, которые соединяются только в одной точке. В зависимости от функционального назначения, сигнальная земля может быть базовой, служащей для трансляции сигнала в электронной цепи, и экранной, применяемой для заземления экрана.

Блок питания заземления

Типичные ошибки при заземлении

  • Заземление на внутренний трубопровод отопления или другого назначения. Это наиболее простой способ получения контакта с землей. Его недостаток – высокая вероятность несчастного случая, если человек прикоснется к трубе или струе воды.
  • Заземление на ноль. Производится сведением заземлителя и нулевой фазы в один провод. Такая схема неплохо работает. Однако она опасна, поскольку существует вероятность смены фазы и ноля. Минимальный ущерб при этом – выход из строя электрооборудования, худший вариант – травмирование или смерть пользователя.
  • Подсоединение к существующим системам заземления молниеотвода или газовой линии. При срабатывании молниеотвода все защищаемое электрооборудование сгорит. Второй способ чреват штрафами от газовой службы, вероятностью поражения током на кухне или взрывом газа.

Обозначения заземления на схеме

Условные обозначения заземляющих систем могут содержать следующие символы:

  • Первая буква характеризует состояние нейтрали относительно земли. T – заземленная нейтраль, I – изолированная.
  • Вторая буква соответствует состоянию открытых проводящих элементов относительно земли. T – открытые токопроводящие части заземляют, независимо от состояния нейтрали по отношению к земле. N – открытые части, находящиеся под напряжением, присоединяют к глухозаземленной нейтрали источника питания.

После буквы N могут следовать обозначения:

  • S – нулевые защитный и рабочий проводники разделены;
  • C – нулевые защитный и рабочий проводники совмещены.

Схема стандартного заземления

Схема функционального заземления

Схема защищенного заземления


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Обозначение заземления на схемах по ГОСТ (болт и лента)

Правильное и качественное соединения корпусов электроприборов с заземляющим контуром (или устройством, ЗУ) играет важную роль в аспекте безопасности использования электрического оборудования. Для того чтобы знать, соединен ли прибор с «землей», на него наносят специальный значок.

Места нанесения обозначений

К основным задачам символа заземления относят информационную функцию. Размеры маркировки пропорциональны размеру оборудования.

Знак заземления можно часто увидеть на электронике и бытовых приборах, обычно его наносят на корпус, но в первую очередь им маркируют места соединения прибора с ЗУ, т. е. в точках, где защитные проводники соединяются с заземляющими шинами, возле места подключения заземляющего проводника, на клеммах и рядом с ними и пр.

Способы маркировки

Есть несколько способов нанесения подобной символики:

  1. штамповка,
  2. литье в металле,
  3. ударный метод,
  4. прессовка в пластмассе.

В этом случае маркировка будет выпуклой или вдавленной.

Но не все элементы и приборы возможно промаркировать таким образом. Однако нормативные документы не запрещают наносить специальные символы другими способами, например аппликацией, краской и пр. Поэтому довольно распространенным стало нанесение обозначения с помощью наклейки с нужным символом. При этом основное внимание нужно уделить размеру знака – он должен строго соответствовать нормативам, которые прописаны в ПУЭ и ГОСТ 21130-75.

Следует заметить, что символ, изготовленный методом литья или прессования, по размерам должен отличаться от символов, произведенных ударным способом. Независимо от диаметра окружности знака, линия вокруг него окрашивается в цвет, контрастирующий с цветом прибора, — обычно черный или желтый.

Изображение на электрических схемах

На чертежах электрических схем также необходимо указывать заземляющие элементы. Это устанавливает ГОСТ 2.721-74, а также Единая система конструкторской документации.
Если на корпусе символ должен быть единым и может отличаться только размерами, то для схем предусмотрено несколько видов обозначений.

  1. Общее обозначение соединения цепи с «землей». Часто используется в радиоэлектронных и электрических схемах как рабочее или измерительное заземление.
  2. Бесшумное. Вид редкий, но требуется для маркировки устройства с собственным заземлителем среди множества устройств подключенных к общим ЗУ.
  3. Защитное. Это самый распространенное обозначение, аналогичное тому, что наносится на корпуса оборудования. Таким знаком заземления отмечаются соединения токоведущих частей с «землей».
  4. Соединение токоведущей части с прибором. Полноценным заземляющим эффектом не обладает.

Знаки заземления играют важную информационную роль, и для того чтобы обозначить наличие и место заземления на оборудовании, необходимо использовать их в соответствии с размерами, определенными государственными нормативами.

что значат эти буквы, какой буквой обозначается заземление

На чтение 8 мин Просмотров 37. 4к. Опубликовано Обновлено

При самостоятельном подключении электрического оборудования – светильников, вентиляции, автомата пользователи могут обнаружить буквенные обозначения клемм. L, N в электрике – это фаза и земля, к которым проводят соответствующие кабели.

Буквенная маркировка проводов

Стандарты буквенной и цветовой маркировки проводов

Для бытовых и промышленных электролиний применяются изолированные провода с внутренними токопроводящими жилами. Изделия отличаются в зависимости от цвета изоляционного покрытия и маркировки. Обозначение фазы и нуля в электрике ускоряет ремонтные и монтажные работы.

Маркировка кабелей в электрических установках под напряжением до 1000 В регулируется ГОСТ Р 50462-2009:

  • в п. 6. 2.1 указывается, что нулевой проводник маркируется как N;
  • пункт 6.2.2. гласит, что провод защиты с заземлением обозначается PE;
  • в п. 6.2.12 сказано, что в электрике L является фазой.

Понимание маркировки упрощает монтажные работы в хозяйственных, жилых и административных зданиях.

L – обозначение фазы

Обозначение L и N в электрике

В сети переменного тока под напряжением находится фазный провод. В переводе с английского слово Line имеет значение активный проводник, линия, поэтому маркируется буквой L. Фазные проводники обязательно покрываются цветной изоляцией, поскольку, находясь в оголенном состоянии, могут стать причиной ожогов, травм человека, возгорания или выхода из строя различного оборудования.

N – буквенный символ нуля

Знак нулевого или нейтрального рабочего кабеля – N, от сокращения терминов neutral или Null. При составлении схемы так маркируются клеммы коммутации нуля в однофазной или трехфазной сети.

Слово «ноль» используется только на территории стран СНГ, во всем мире жила называется нейтраль.

PE – индекс заземления

Маркировка заземления

Если проводка заземлена, применяется буквенный маркер PE. С английского значение Protective Earthing переводится как провод заземления. Аналогично будут обозначаться зажимы и контакты для коммутации с заземляющим нулем.

Расцветка изоляционного покрытия проводников

Обозначать по цветам кабели заземления, фазы и нуля необходимо в соответствии с требованиями ПУЭ. В документе установлены различия расцветки для заземления в электрощитке, а также для нуля и фазы. Понимание цветового обозначения изоляции исключает необходимость расшифровки буквенных маркеров.

Цвет жилы заземления

На территории РФ с 1 января 2011 года действует европейский стандарт МЭК 60446:2007. В нем отмечено, что заземление имеет только желто-зеленую изоляцию. Если составляется электросхема, земля должна обозначаться как РЕ.

Жила заземления есть только в кабелях от 3-х жил.

В проводниках PEN, используемых в старых постройках, совмещены жилы земли и нуля. Изоляционное покрытие в данном случае имеет синий цвет заземления и желто-зеленые кембрики на точках соединения и концах провода. В некоторых случаях использовалась обратная маркировка – зануление желто-зеленого цвета с синими наконечниками.

Жилы земли и нуля PEN-кабелей тоньше, чем фазные.

Организация защитного заземления – обязательное условие создания электросети в жилом и промышленном строении. Его необходимость указана в ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Стандарты гласят, что нулевое заземление должно иметь наименьший показатель сопротивления. Чтобы не запутаться, используют цветовую разметку кабелей.

Цветовое обозначение нулевых рабочих контактов

Цвет проводов в электропроводке

Чтобы не перепутать, где фаза, а где ноль, вместо букв L и N ориентируются на цвета кабелей. Электрические стандарты отмечают, что нейтраль бывает синего, голубого, сине-белого оттенка вне зависимости от количества жил.

Обозначить ноль можно латинской литерой N, который на схеме читается как минус. Причина прочтения – участие нуля в замыкании электроцепи.

Расцветка фазного провода

Фаза – это токоведущая линия, которая при неосторожном касании может привести к поражению током. У мастеров-новичков часто возникают сложности с поиском кабеля. Обозначается фаза черным, коричневым, кремовым, красным, оранжевым, розовым, фиолетовым, серым и белым оттенком.

Буквенный индекс фазы – L. Он используется там, где провода не размечены цветом. При подключении кабеля к нескольким фазам рядом с литерой L ставится порядковый номер или латинские буквы А, В, С. Фазу также часто маркируют как плюс.

Фазный провод не может быть синим, голубым, зеленым или желтым.

Зачем использовать цветовую маркировку

Определить L и N в электрике можно при помощи индикаторной отвертки. Понадобится прикоснуться кончиком к части изделия без изоляционного покрытия. Свечение индикатора свидетельствует о наличии фазы. Если светодиод не загорелся, жила нулевая.

Цветовое обозначение сокращает время на поиски нужного провода, устранение неисправности. Знание цветов проводников также исключает риски токового поражения.

Нюансы ручной цветовой разметки

Цветовая маркировка проводов с помощью кембрика

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

  • стандартными кембриками;
  • кембриками с термоусадкой;
  • изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Термоусадочная трубка для проводов

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

  • выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
  • работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Количество цветов определяется схемой. Главное при ее создании – не запутаться, не использовать желтые, зеленые или синие маркеры для фазы. Ее допускается размечать красным или оранжевым цветом.

Разметка трехжильного провода

При помощи мультиметра можно определить расположение фазы, ноля, и заземления

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

Выделяйте основные точки проблемных мест кембриками или изолентой.

Расцветка проводки как способ ускорения монтажа

Правильная расцветка проводки ускоряет монтаж электропроводки

До начала действия ГОСТ Р 50462-2009 кабели маркировались белым или черным цветом. Определение фазы и нуля производилось при расключении контролькой в момент подачи питания.

Использование цветовых маркеров упрощает ремонтные работы, обеспечивает их безопасность и удобство. Ориентируясь по оттенку кабелей, мастер не потратит много времени, чтобы провести электричество в дом или квартиру.

Рассмотреть значение цветовой маркировки можно на примере светильника. Если меняется лампа, а ноль и фаза перепутаны, имеются риски травм или летального исхода от поражения током. Когда в электрике обозначение L и N выполнено по цвету, фаза выйдет на выключатель, а ноль – на источник света. Напряжение нейтрализуется, и можно будет касаться даже включенной лампочки.

Требования к расцветке проводки при монтаже

Расключение распредкоробки

От распредкороба на выключатель протягивается медный провод с одной или двумя жилами. Количество жил зависит от количества клавиш прибора. Разрываться должна фаза, а не ноль. В процессе работы допускается использовать для запитки проводник белого цвета, делая пометку на схеме.

Розетка подключается с учетом полярности. Рабочий ноль будет слева, фаза – с правой стороны. Заземление располагается посередине устройства и зажимается клеммой.

При наличии двух кабелей одинаковой расцветки можно найти фазу и нейтраль при помощи контрольки, индикаторной отвертки, мультиметра.

На электросхеме стоит указывать, что означает L и N, но в электрике их используется несколько. На однолинейной отображена силовая часть – тип питания, количество фаз на потребителя. Здесь целесообразно начертить одну засечку на однофазной сети, три – на трехфазной и указать провода цветом. Коммутационное и защитное оборудование помечается специальными символами.

Правильная маркировка и цветовая разметка проводов обеспечивает качество монтажа и обслуживания линии. Нанесение обозначений согласно международным требованиям позволяет электрикам и домашним мастерам сориентироваться в схеме.

Как обозначается земля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т. п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

  1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
  2. 2. Возникновение пожаров.
  3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

Прежде, чем разбираться с тем, где и как изображаются точки заземления и общий провод, надо разобраться с тем, что же это такое.
Согласно определению, общим проводом (землей, корпусом) обозначается такая точка, в которой электрический потенциал принимают за ноль. Согласно этого, все другие значения в схеме замеряют относительно к этой точке, именуемой общим проводом.

Как правило, общий провод на схемах – это тот, относительно которого производят замеры всех напряжений схемы. В электронных схемах эту функцию далеко не всегда несет отрицательный полюс. Существует немало схем, в которых эта функция возложена на положительный провод, тогда, как для схем, имеющих питание двухполярного типа (то есть питание по системе +-Uпит) общим проводом является общая точка источников питания.

Иными словами, общим проводом схемы можно именовать тот проводник, на который сходится самое большое число выводов всей схемы. Сие понятие, как раз, и введено было с целью упрощения процесса начертания и чтения схем (ведь вместо прокладки проводников к нему, зачастую, просто вычерчивается знак, состоящий из вертикальной черты, идущей в середину горизонтальной) одновременно это позволяет экономить пространство на чертеже схемы.

Применительно к электронным схемам небольших размеров, которые выполняются на платах с помощью печатного монтажа, общий провод (он же заземление) выполняется в виде подложки из меди. Кроме того, проводники этого назначения на печатных платах, как правило, имеют достаточно большую площадь (на много большую, чем у других проводников). Применительно к любой электрической (либо электронной) схеме, общий провод (он же масса) настолько удобная штука, что чтение любых схем, если в них нет этого элемента, значительно затруднено и неудобно.

Для схем, предназначенных для работы на высоких скоростях, уже давно стало аксиомой то, что каждый квадратный миллиметр платы, не имеющий радиоэлектронных компонентов, или проводников следует заливать полигоном, предназначенным для земляного провода. Если этого не сделать, то результат может быть весьма плачевным. Однако, бывают случаи, при которых достаточно тяжело (а иногда и не возможно) выполнять эти правила (например, когда монтаж довольно плотен). Чтобы преодолеть эту сложность, приходится снижать плотность монтажа, отводя тем самым больше пространства под «общий провод». Примером максимальной заливки полигоном заземления (массы) легко может служить любая плата печатного монтажа промышленного типа (например, «печатка» любого магнитофона, или телевизора). Если требуется найти общий провод на таких платах, то, ткнувшись в проводник с наибольшей площадью, попадем именно на общий провод.

С цифрой немного иначе, хотя тоже ничего сложного: тут достаточно вычислить точку, в которую сходятся обязательно присутствующие практически в каждой цифровой схеме конденсаторы (бесполярные), установленные параллельно питанию каждой цифровой микросхемы.

Обычно, в промавтоматике все системы имеют как аналоговую, так и цифровую часть. По этой причине могут возникать помехи, наведенные цифровой частью схемы. Чтобы максимально избавиться от помех, наведенных цифровой частью оборудования на всю остальную схему, общий провод аналоговой части максимально разъединяют с цифровой, делая так, чтобы «земля» от «цифры» соединялась с «землей» от «аналога» лишь в одной единственной точке, расположенной как можно ближе к общему проводу источника питания. И обозначают их, так же, по-разному: AGND – общий провод аналогового типа, тогда, как, DGND – соответственно цифровой.

Теперь разберемся с тем, каким образом принято обозначать на схемах различные виды общего провода и точек заземления.
Согласно ЕСКД, точка, относительно которой выполняются замеры всех напряжений и токов схемы считается общей и обозначается вертикальной чертой, касающейся короткой горизонтальной черточки (иногда от этой черточки отходят короткие линии, наклоненные вправо). Точка же, подлежащая соединению с заземлителем, обозначается так же, с той разницей, что под горизонтальной линией расположены еще две, образующие в сумме с первой треугольник (вторая короче первой, а третья – короче второй).

На зарубежных схемах, кроме того, имеется еще и разграничение между общим проводом аналогового и цифрового типов: аналоговый общий провод обозначается в виде вертикальной черточки, заканчивающейся закрашенным равносторонним треугольником, вершина которого направлена вниз, тогда, как в цифровом виде эта черточка оканчивается лишь контуром такого треугольника. В любом случае, если используется отдельный общий провод для цифры и аналога, то на схемах разработчики стараются подписывать какой тип общего провода используется: AGND или DGND.

Существует множество программ, предназначенных для вычерчивания схем на экране компьютера с возможностью последующей разводки их печатного рисунка. Среди них такие, как sPlan, Eagle, DipTrace и прочие.

Землей называют точку цепи, электрический потенциал которой считается равным нулю. Такую точку можно выбирать условно. Землей ее называют традиционно, поскольку один из проводников электрических генераторов соединяли с землей при помощи зарытого в землю проводника. Электрикам-профессионалам и тем, кто имеет дело с электричеством необходимо знать, что такое фаза и что такое ноль.

Ток в цепи

Электрический ток может протекать только в замкнутом контуре. Электрическая цепь состоит из источника Э. Д. С. – электродвижущей силы и замыкающего этот источник сопротивления нагрузки, которое может быть очень разветвленным. Если говорить о бытовой электросети, то здесь источником ЭДС является вторичная обмотка трансформатора ближайшей подстанции, или еще проще, таким источником является ввод в здание.

Один из проводов источника заземлен, этот провод (или шина) называется нейтралью, N, в современной электротехнике. Потенциал этой шины относительно земли равняется нулю, поэтому этот провод называют землей.

Другие три провода называют фазами. Эти провода находится под переменным потенциалом, который меняется от 311 до -311 Вольт относительно земли в сети 220 В 50 Гц (50 раз в секунду). 220 Вольт – это, так называемое, действующее напряжение. Для тока и напряжения синусоидальной формы это среднеквадратичное значение. Это напряжение называют фазным.

Напряжение между двумя фазами называют линейным и оно выше: 380-400 В. Таким образом, размах напряжения в трехфазной сети может достигать величины 760-800 В. Поэтому электроинструмент должен уверенно выдерживать испытательное напряжение не менее 1 кВ = 1000 Вольт.

При замыкании фазы на ноль через какое-либо сопротивление в цепи течет ток. Еще больший ток через то же сопротивление потечет, если оно будет подключено между двумя фазами. В трехфазной цепи у конечных потребителей обычно действующее напряжение между фазами 380 В, а фаза и ноль образуют пару, напряжение на которой всегда равно напряжению между фазами, деленному на квадратный корень из числа 3. Это один из результатов теоретической электротехники. Отсюда и получается известная всем величина 220.

История заземления

В самых старых системах бытового электроснабжения переменного тока, которых теперь уже не найдешь, у конечного потребителя заземления не было (система TT, заземлялась только нейтраль на подстанции, если вторичная обмотка трансформатора соединялось звездой).

Это была однофазная сеть, распределяющаяся ток от понижающей обмотки трансформатора подстанции. Здесь вопрос о том, что такое фаза или нулевой провод даже не возникал – оба провода по отношению к земле были равноправными. Человек мог стоять на земле и держаться за любой из проводов по отдельности. При этом он ничего не чувствовал.

Наиболее старые трансформаторы, питающие однофазную сеть, имели схему, показанную на следующем рисунке. Первичные обмотки соединялись треугольником, нейтрали не было, и заземлялся только корпус трансформатора на месте установки. Теперь таких уже давно нет или они применяются где-то для полевых условий в сельском хозяйстве.

Поражение током происходило, если человек дотрагивался до двух проводов одновременно или, если один из проводов был кем-либо заземлен, а человек дотрагивался до другого. Старые электроплитки делались с открытой спиралью, люди готовили в металлической посуде и касались токоведущих частей. Старые телевизоры, например, изготавливались с автотрансформатором ради простоты конструкции и человек, дотрагиваясь до металлического шасси такого аппарата, фактически находился под напряжением сети.

Проблема возникла, когда жилой сектор стал снабжаться промышленным способом подключения (как на первом рисунке). Это произошло потому, что мощность, потребляемая частным сектором, значительно выросла, а в городах он фактически был перемешан с промышленностью (дома-хрущевки).

Тогда человек, стоящий на влажном полу, или держащийся за батарею, получал сильное поражение током с вероятностью 50%, в зависимости от того, как он включил вилку электроприбора в розетку. Если фаза тока попадала на шасси такого старого телевизора или радиоприемника, то прикосновение к нему было опасно для жизни.

Промышленность в области ширпотреба быстро перешла на производство нагревательных приборов с закрытым и изолированным нагревательным элементом (ТЭНы), а бытовые радио и телевизионные приборы стали производить исключительно с трансформаторами, где первичная обмотка была полностью изолирована от остальной части прибора, что сделало их безопасными для людей.

Но почему появилось заземление в промышленности? Нам надо рассмотреть и этот вопрос. В принципе, ни для работы потребителей, ни для транспортировки электроэнергии ничего заземлять не требуется.

Трехфазная система переменного тока была принята только потому, что это упрощало конструкцию электродвигателей, так необходимых станкам и машинам в промышленности. По трехфазной схеме в треугольник можно соединять и нагревательные приборы, пример тому – тэны, рассчитанные на 380 В.

Трехфазные системы могут соединяться звездой (первый рисунок). Такое соединение стало очень распространенным, так как оно позволяет без больших проблем питать трехфазные потребители напряжением 380 В, и в то же время, без лишних расходов устроить однофазные сети 220 В. Это хороший способ сэкономить на трансформаторах.

Так появился проводник, который назвали нейтралью (N). Его также называют – нулевой провод. При равном токе по всем фазам ток в нулевом проводе равен нулю. Энергетики стараются распределить нагрузку равномерно. Но это не всегда получается. Вот простой пример. Пусть на заводе был запитан офисный корпус. Для этого была выделена одна фаза.

Затем к этой же фазе подключили жилой дом недалеко. Остальные две фазы оказываются неуравновешены и в нейтрали появляется значительный ток. Это приводит ко всякого рода неопределенностям при измерениях. К тому же, как бы ровно не распределили нагрузку, на корпусах электрооборудования появляются опасные напряжения, если нейтраль оборвана.

Начало TN

В 1913 году немецкий концерн AEG предложил систему с заземленной нейтралью, позже названную TN-C. Здесь электрики стали использовать понятия фаза и ноль. Позже, в 1930-х годах появилась система TN-S, в которой заземление и нейтраль были разделены. Это дополнительно увеличивало безопасность, так как теперь, если нулевой провод оборван с очень высокой вероятностью оставался целым другой проводник. Но такая система оказывалась неоправданно дорогой.

Поэтому, со временем было предложено еще одно решение: нулевой провод от подстанции (PEN – защитная земля и нейтраль) расщеплялся на две части перед вводом в здание. Одна часть шла как нейтраль N, а другая получила название защитной земли PE. Если происходил обрыв нейтрали то фаза переменного тока, в случае попадания на корпус электрооборудования, пропускала свой ток в землю. Такая система получила название TN-C-S (заземленная нейтраль комбинированная, с разделением на месте).

Система TN-C-S имеет всего один недостаток – местное заземление должно быть повышенной надежности так как при обрыве нейтрали фазное напряжение, попавшее на корпус, будет заземлено только по цепи PE. Поэтому, при сооружении этой цепи принимают все меры по ее механической прочности и снижению электрического сопротивления.

Для этого используют металлические части зданий, трубопроводы и т.д. Однако все эти части соединяются всего в одной точке при помощи шин. Существует точка (шина) где ноль и земля соединяются, она называется шина уравнивания потенциалов. С ней соединяется и шина контура заземления.

В настоящее время TN-C-S является основной в городах и на предприятиях. В сельской местности еще много систем TT. Это связано с тем, что в сельской местности еще много деревянных домов и TT, при всех прочих недостатках имеет положительную сторону: она безопаснее в отношении грозы.

Обозначение фаза ноль земля на схеме

В подавляющем большинстве кабелей разная расцветка изоляции жил. Сделано это в соответствие с ГОСТом Р 50462-2009, который устанавливает стандарт маркировки l n в электрике (фазных и нулевых проводов в электроустановках). Соблюдения этого правила гарантирует быструю и безопасную работу мастера на большом промышленном объекте, а также позволяет избежать электротравм при самостоятельном ремонте.

Разнообразие расцветки изоляции электрокабелей

Цветовая маркировка проводов многообразна и сильно различается для заземления, фазных и нулевых жил. Чтобы не было путаницы, требования ПУЭ регламентируют какого цвета провод заземления использовать в щитке электропитания, какие расцветки обязательно надо использовать для нуля и фазы.

Если монтажные работы проводились высококвалифицированным электриком, который знает современные стандарты работы с электропроводами, не придется прибегать к помощи индикаторной отвёртки или мультиметра. Назначение каждой жилы кабеля расшифровывается знанием его цветового обозначения.

Цвет жилы заземления

С 01.01.2011 цвет жилы заземления (или зануления) может быть только желто-зеленой. Эта цветовая маркировка проводов соблюдается и при составлении схем, на которых такие жилы подписываются латинскими буквами РЕ. Не всегда на кабелях расцветка одной из жил предназначена для заземления – обычно она делается если в кабеле три, пять или больше жил.

Отдельного внимания заслуживают PEN-провода с совмещенными «землей» и «нолем». Подключения такого типа все еще часто встречаются в старых зданиях, в которых электрификация проводилась по устаревшим нормам и до сих пор не обновлялась. Если кабель укладывался по правилам, то использовался синий цвет изоляции, а на кончики и места стыков надевались желто-зеленые кембрики. Хотя, можно встретить и цвет провода заземления (зануления) с точностью до наоборот – желто-зеленый с синими кончиками.

Защитное заземление является обязательным при прокладке линий в жилых и промышленных помещениях и регулируется стандартами ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Провод нулевой заземляющий должен иметь как можно меньшее сопротивление, то же самое касается заземляющего контура. Если все работы по монтажу выполнено правильно, то заземление будет надежным защитником жизни и здоровья человека в случае появления неисправностей электролинии. Как итог – правильная пометка кабелей для заземления имеет решающее значение, а зануление вообще не должно применяться. Во всех новых домах проводка делается по новым правилам, а старые поставлены в очередь для ее замены.

Расцветки для нулевого провода

Для «ноля» (или нулевого рабочего контакта) используются только определенные цвета проводов также строго определяемые электрическими стандартами. Он может быть синим, голубым или синим с белой полоской, причем независимо от количества жил в кабеле: трехжильный провод в этом плане ничем не будет отличаться от пятижильного или с еще большим количеством проводников. В электросхемах «нулю» соответствует латинская буква N – он участвует в замыкании цепи электропитания, а в схемах может читаться как «минус» (фаза, соответственно, это «плюс»).

Цвета для фазных проводов

Эти электропровода требуют особо осторожного и «уважительного» с собой обращения, так как они являются токоведущими, и неосторожное прикосновение может вызвать тяжелое поражение электрическим током. Цветовая маркировка проводов для подключения фазы достаточно разнообразна – нельзя применять только цвета смежные с синим, желтым и зеленым. В какой-то мере так гораздо удобнее запоминать каким может быть цвет провода фазы – НЕ синим или голубым, НЕ желтым или зеленым.

На электросхемах фазу обозначают латинской буквой L. Такая же разметка используется на проводах, если цветовая маркировка ни них не применяется. Если кабель предназначен для подключения трех фаз, то фазные жилы помечают буквой L с цифрой. Например, для составления схемы для трехфазной сети 380 В использовано L1, L2, L3. Еще в электрике принято альтернативное обозначение: A, B, C.

Перед началом работ надо определиться, как будет выглядеть комбинация проводов по цвету и неукоснительно придерживаться выбранной расцветки.

Если этот вопрос был продуман еще на этапе подготовительных работ и учтен при составлении схем электропроводки, следует закупить необходимое количество кабелей с жилами необходимых цветов. Если все-таки нужный провод закончился, то можно пометить жилы вручную:

  • кембриками обычными;
  • кембриками термоусадочными;
  • изолентой.

О стандартах цветовой маркировки проводов в Европе и России смотрите так же в этом видео:

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.

Как итог

Правильная разметка проводов это обязательное условие качественного монтажа электропроводки при проведении работ любой сложности. Она значительно облегчает как сам монтаж, так и последующее обслуживание электросети. Чтобы электрики «разговаривали на одном языке», созданы обязательные стандарты цветобуквенной маркировки, которые схожи между собой даже в разных странах. В соответствии с ними L – это обозначение фазы, а N – ноля.

Работая с электричеством, можно заметить, что жилы проводов раскрашены в разные цвета. Интересно, но цвета никогда не повторяются вне зависимости от количества проводников в одной оболочке. Для чего это делается и как не запутаться в цветовом разнообразии – об этом наша сегодняшняя статья.

Работа с электричеством – дело серьезное, поскольку существует риск поражения электрическим током. Простому человеку не так просто справиться с подключением проводов, ведь, разрезав кабель, можно увидеть, что все жилы имеют различную окраску. Такой подход не является придумкой производителей с целью выделить свою продукцию среди конкурентов, а очень важен при монтаже электропроводки. Чтобы избежать путаницы с окраской жил кабеля, всё разнообразие цветов сведено к одному стандарту – ПУЭ. Правила устройства электроустановок гласят, что жилы проводов необходимо дифференцировать по цветовому либо буквенно-цифровому обозначению.

Цветовая маркировка позволяет определять назначение каждого провода, что крайне важно при коммутации. Правильное соединение жил между собой, а также при монтаже электроустановочных изделий, помогает избежать серьезных последствий, таких как короткое замыкание, поражение электрическим током или вовсе пожар. Правильно соединенные провода помогают впоследствии без проблем произвести ремонт и обслуживание.

Для обозначения проводов может применяться изолента разных окрасов

Согласно правилам цветовая расцветка проводов присутствует по всей длине. Однако в действительности можно встретить электропровода, окрашенные одним цветом. Чаще всего такое встречается в старом жилом фонде, где проложена алюминиевая проводка. Для решения проблем с цветовым обозначением каждой отдельно взятой жилы применяется термоусадочная трубка или изолента разных окрасов: черная, синяя, желтая, коричневая, красная и пр. Разноцветную маркировку делают в точках соединения проводов и на концах жил.

Перед тем как говорить о цветовом различии, стоит упомянуть про обозначение проводов буквами и цифрами. Фазный проводник в однофазной сети переменного тока обозначается латинской буквой «L» (Line). В трехфазной цепи фазы 1, 2 и 3 будут иметь соответственно обозначения «L1», «L2», «L3». Заземляющий фазный проводник обозначается аббревиатурой «LE» в однофазной сети и «LE1», «LE2», «LE3» в трёхфазной. Нулевому проводу присвоена буква «N» (Neutral). Нулевой или защитный проводник обозначается «PE» (Protect Earth).

Согласно нормам использования электрического оборудования, все оно должно подключатся к сети, в которой имеется провод заземления. Именно при таком раскладе на технику будет распространяться гарантия производителя. Согласно ПУЭ защита заключается в желто-зеленую оболочку, причем цветовые полосы должны быть строго вертикальными. При другом расположении такая продукция считается нестандартной. Часто можно встретить в кабеле жилы с оболочкой ярко-желтого или зеленого окраса. В таком случае именно их используют в качестве заземления.

Интересно! Жесткий одножильный провод заземления окрашен в зеленый цвет с тонкой желтой полосой, а вот в мягком многожильном, наоборот, в качестве основного используется желтый, а дополнительным выступает зеленый.

В некоторых странах допускается монтаж жилы заземления без оболочки, а вот если вам повстречался кабель зелено-желтого цвета с синей оплеткой и обозначением PEN, то перед вами заземление, совмещенное с нейтралью. Следует знать, что земля никогда не подключается к устройствам защитного отключения, расположенным в распределительном щитке. Провод заземления подключают к шине заземления, к корпусу либо металлической дверке распредщитка.

На схемах можно увидеть различное обозначение заземления, поэтому чтобы избежать путаницы рекомендуем вам использовать нижеприведенную памятку:

Цветовая маркировка изоляции проводов

Как свидетельствует ПУЭ, для нейтрального провода, который ещё часто называют нулем, выделено единственное цветовое обозначение. Таким цветом является синий, причем он может быть яркого или темного исполнения и даже голубым – всё зависит от компании-изготовителя. Даже на цветных схемах этот провод всегда прорисовывается синим цветом. В распредщитке нейтраль подсоединяют к нулевой шине, которая соединена со счетчиком напрямую, а не с использованием автомата.

Цвета проводов фазы, согласно ГОСТ

Согласно ГОСТу, цвета проводов фазы могут иметь любой окрас за исключением синего, желтого и зеленого, поскольку эти цвета относятся к нулю и заземлению. Такой подход помогает отличить фазный провод от остальных, поскольку он является наиболее опасным при работе. По нему проходит ток, поэтому крайне важно обеспечить правильное обозначение, чтобы работать было безопасно. Чаще всего фазные жилы в трёхжильном кабеле обозначаются черным или красным цветом. ПУЭ не запрещает использовать другие расцветки за исключением цветов, предназначенных для нуля и земли, поэтому иногда можно встретить фазную жилу в следующих оболочках:

Мы привели основные правила маркировки L, N, PE жил в электрике по цветам, но часто бывает, что не все мастера соблюдают правила монтажа электропроводки. Кроме всего прочего, существует вероятность, что поменялись электропровода с разным цветом фазной жилы или вовсе одноцветного кабеля. Как же не ошибиться в подобной ситуации и сделать корректное обозначение нуля, фазы и заземления? Лучшим вариантов в таком случае станет маркировка проводов согласно их назначению. Необходимо при помощи кембриков (термоусадочных трубок) обозначить все элементы, которые отходят от распределительного щитка и следуют в жилище. Работа может занять продолжительное время, но это того стоит.

Для работы по выявлению принадлежности жил используют индикаторную отвертку – это самый простой инструмент, пользоваться которым для последующей маркировки фаз элементарно. Берем прибор и его металлическим кончиком дотрагиваемся до оголенной (!) жилы. Индикатор на отвертке загорится только в том случае, если вы нашли фазный провод. Если кабель является двухжильным, то вопросов больше быть не должно, потому что второй проводник – ноль.

Важно! В любом электрокабеле всегда имеются L и N жилы, вне зависимости от самого количества проводов внутри.


Если исследуется трехжильный провод, для нахождения заземляющей и нулевой жилы используют мультимер. Как известно, в нулевом проводнике возможно наличие электричества, но его дозы едва будут превышать 30В. Для измерения на мультимере необходимо настроить режим измерения напряжения переменного тока. После этого одним щупом дотрагиваются к фазной жиле, которая была определена с помощью индикаторной отвертки, а вторым – к оставшимся. Проводник, показавший наименьшее значение на приборе, будет нулевым.

Мультиметр используется для определения напряжения, если провода перепутаны

Если получилось, что напряжение в остальных проводах одинаково, необходимо воспользоваться методом измерения сопротивления, что позволит определить землю. Для работы будут использоваться только жилы, назначение которых неизвестно – фазный провод в тесте не участвует. Мультимер переключают в режим измерения сопротивления, после чего одним щупом касаются заведомо заземленного и очищенного до металла элемента (это может быть, например, батарея отопления), а вторым – к жилам. Земля не должна превысить показание в 4 Ом, в то время как у нейтрали значение будет выше.

Работа с электричеством регламентируется специальными «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Здесь четко прописана цветовая маркировка конкретного провода и кабеля, применяемых в электрике. А потому обозначение фазы и нуля стандарты для всех монтажных проводов.

Цвет провода подскажет его назначение

Электрик вскрывает распределительную коробку. А там – кабели одинаковые, белого цвета. Работать с ними крайне сложно. И чтобы определить предназначение каждого, нужно измерить все показатели с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.

Провода нужно проверить с помощью индикаторной отвертки или мультиметра

Понятно, что расцветка проводов значительно облегчает ремонтный процесс. Подобный подход гарантирует безопасность проведения работ, делает процесс более простым и удобным. Кроме того, электрик тратит гораздо меньше времени, ориентируясь на цвета проводов.

Для обустройства электрической сети в доме используются три основных кабеля: фаза, ноль, земля. При монтаже применяется цветовая маркировка по пуэ.

Маркировка фаз по цветам поможет правильно повесить люстру, подключить любое электрооборудование к сети. Наиболее нагляден пример со светильником. Если перепутать фазу и ноль, при замене лампочки человек получит мощный удар током. И наоборот. Когда фаза и ноль, их обозначение не перепутаны, можно дотрагиваться даже до горящей лампы. Это абсолютно безопасно. Ведь фаза выходит на выключатель, а ноль – на лампу, нейтрализуя напряжение.

Буквенные подсказки

В схемах электропроводки принята не только цветовая, но и буквенная маркировка. Главное – запомнить три обозначения. Это l, n, pe в электрике. Данные буквенные обозначения также являются отличными подсказками мастерам.

Цвет и символы помогут разобраться в проводах

Обозначение l и n в электрике наносится возле клемм подключения. Это первые буквы английских слов или словосочетаний, обозначающих функцию конкретного провода. Эти незамысловатые символы сориентируют, как правильно подключить прибор к сети.

Следует отметить, что l и n в электрике – универсальные обозначения. Они приняты повсеместно. А значит, проблем с подключением аппаратуры, приборов, устройств иностранных производителей не будет. И обозначения l, n в электрике подскажут, какой провод с каким нужно соединить.

Заземление: безопасность зелено-желтого цвета

Заземление или защитный проводник – это, прежде всего, безопасность. А безопасность в электрике дорогого стоит. Этот кабель выполняет функцию запасного игрока. И вступает в игру лишь в том случае, когда нарушена изоляция фазного или нулевого проводника. Проще говоря, без заземления неисправный электроприбор в момент соприкасания ударит человека, с заземлением – нет.

Провода заземления обеспечивают безопасность работы электричества в доме

Заземление обозначают сочетанием pe – сокращенно от словосочетания Protective Earthing. Иногда пишут слово «земля». На схемах графически означенный кабель может быть обозначен специальными символами:

Если разбирать цветовое обозначение, то, согласно ГОСТу Р50462, для данного вида кабеля используются желто-зеленые цвета. В жестком одножильном проводе основным является зеленый цвет, отороченный желтой полоской. В мягком многожильном в качестве основного цвета применяется желтый. Продольная полоска, напротив, зеленая. Бывают нестандартные варианты цветовой маркировки защитных соединений. В этом случае полоски имеют поперечный вид. Помимо этого, применяется только зеленая расцветка.

Зачастую заземляющий кабель идет в паре с нейтральным. Тогда к желто-зеленой раскраске прибавляется синяя каемка на концах кабеля. В этом случае меняется буквенная аббревиатура – pen.

Видео: как разобраться в цветовой маркировке прводов

Так или иначе, но ответ на вопрос, какого цвета заземление в трехжильном проводе, однозначен. Всегда нужно искать зелено-желтое сочетание.

В распределительном щитке заземление найти не сложно. Для его подключения используется специальная шина. В иных случаях, кабель крепится к корпусу и металлической двери щитка.

Нулевой проводник

Нулевой проводник или, как его еще называют, нейтраль выполняет простую, но важную функцию. Он выравнивает нагрузки в сети, на выходе обеспечивая напряжение в 220 Вольт. Избавляет фазы от скачков и перекосов, нейтрализуя их. Не удивительно, что его символом является буква n – образован от английского слова Neutral. А сочетание обозначений n, l в электрике всегда идут рядом.

Нулевой проводник всегда синего света

В распределительном щитке все кабели данной расцветки группируются на одной, нулевой шине с соответствующей буквенной аббревиатурой. В розетках также есть необходимая маркировка.

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Фаза: разноцветье в ассортименте

Именно через фазу проходит напряжение. А значит, работать с этим видом кабеля нужно особенно осторожно. Данный провод обозначается буквой l в электрике, что является сокращением слова Line. В трехфазной сети используется следующее обозначение проводников: l1, l2, l3. Иногда вместо цифр применяются английские буквы. Тогда получается la, lb, lc.

Цветовая маркировка проводов

Про цв етовое обозначение фаз можно говорить много. Понятно одно: фазный проводник может быть какого угодно цвета, кроме желтого, зеленого и синего. Однако в России нашли свой ответ на вопрос, какого цвета фаза. Согласно ГОСТ Р 50462-2009, рекомендуется использовать черный или коричневый цвет. Однако этот стандарт носит лишь рекомендательный характер. А потому производители не ограничивают себя определенными цветовыми рамками. Например, красный и белый встречаются гораздо чаще коричневого. Яркие цвета – розовый, бирюзовый, оранжевый, фиолетовый также часто присутствуют в наборе. Считается, что яркие цвета защитят от опасности, привлекут внимание мастера. Все-таки с напряжением не шутят.

Доверяй, но проверяй

Несмотря на ГОСТы и стандарты, цветовая маркировка не всегда может соответствовать предназначению конкретного кабеля. А потому лучше проверить правильность маркировки перед подключением оборудования. Трехжильный провод лучше тестировать мультиметром. Прибор укажет на фазный провод и, соответственно, на нулевой.

Перед подключением правильность маркировки лучше проверить специальным оборудованием

Вообще, трехжильный кабель в электрике используется часто. А потому важно научиться с ним работать. Очень значимо соблюдать и цветовую симметрию. Расцветка проводов по фазам должна соблюдаться неукоснительно. Друг с другом должны быть соединены только проводники одного цвета. Иначе неприятностей не избежать. Может сломаться техника. Мастера может ударить током. Неправильно подключенная проводка может стать причиной пожара. Для того чтобы всего этого избежать как раз и применяется маркировка фаз, кабелей, клемм.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы.

Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно!!!

Электрические схемы и заземление: Electrical Online

Заземление имеет первостепенное значение, и каждая розетка и все кабели должны иметь систему заземления и должны быть правильно подключены как к розетке, так и к устройствам, если это необходимо.

Схемы подключения на нашем сайте обычно не включают заземление, но это не умаляет важности заземления. Я делаю это, чтобы не загромождать электрические схемы и сосредоточиться на том, как заставить схему работать должным образом.Заземляющие провода — это всегда первых соединений, которые вы выполняете при подключении устройств или добавлении цепей, и должны быть последними , которые вы отключаете при удалении устройства.

CEC определяет заземление как:

«Постоянный и непрерывный токопроводящий путь к земле с достаточной токовой нагрузкой, чтобы нести любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на нее, и с достаточно низким импедансом, чтобы ограничить рост напряжения над землей и облегчить срабатывание защитных устройств в цепи ».

Всегда сверяйтесь с приведенными здесь электрическими схемами, чтобы увидеть, как следует выполнять заземляющие соединения как с розеткой, так и с устройствами.

Типичные способы подключения электрической розетки или розетки.

Вот типовая схема соединений для коммутационного устройства и соединений розеток.

Вот типовая электрическая схема подключения осветительной розетки, коробки и светильника.

Пожалуйста, обратитесь к этим схемам подключения, чтобы получить правильные сведения о том, как следует выполнять заземляющие соединения, прежде чем проверять схему подключения, на которую вы должны ссылаться для конкретного сценария домашней электропроводки.

Еще одна незначительная проблема с некоторыми из наших схем подключения заключается в том, что в некоторых случаях, когда белый провод используется в качестве токоведущего проводника, либо в ситуациях с переключателем, либо в качестве переходника в сети с 3- или 4-проводным переключателем, Белый проводник не показан со средствами, позволяющими идентифицировать его как проводник под напряжением, а не как нейтраль. Вскоре это будет исправлено, но на практике всегда идентифицируйте белый провод, раскрашивая участок изоляции провода перманентным черным фломастером или наклеивая черную (или красную) ленту возле точек подключения.

Если вы видите на нашем веб-сайте что-либо, что, по вашему мнению, не является полностью точным, сообщите нам об этом, перейдя на страницу «Контакты» на веб-сайте.

— Терри Петерман, интернет-электрик

Что такое заземление в электронных схемах?

Когда вы начинаете изучать схемы, вы непременно спросите: «Что такое земля?» в тот или иной момент.Вы действительно собираетесь подключить свою цепь к земле?

Прежде всего: заземление в электронике отличается от заземления в розетках (хотя они иногда подключаются).

Заземление в электронике

Недавно я получил письмо от читателя:

«Символ заземления продолжает появляться в разных точках цепи, и я не мог понять, почему для заземления было выбрано то или иное место. Что такое земля? »

Заземление кое-что означает просто соединение с землей.

А в электронике земля — это просто имя, которое мы даем определенной точке в цепи.

Например, в цепи с одной батареей (с положительной и отрицательной клеммами) мы обычно называем отрицательную клемму заземлением.

А чтобы упростить рисование схемы, мы используем символ.

Символ земли

Таким образом, вместо того, чтобы рисовать линии ко всем местам, которые должны быть соединены с минусом, вы вместо этого помещаете туда символ земли.Это делает принципиальную схему намного чище при большом количестве выводов на минус.

Пример схемы с использованием символов заземления

Протекание тока при отображении символа заземления

Чтобы увидеть, как протекает ток на принципиальной схеме с символами заземления, просто соедините все точки с символами заземления. Это то, что вы делаете, когда строите схему.

Схема с использованием обозначений заземления Та же схема без обозначений заземления

Цепи с положительным, отрицательным и заземлением

На некоторых принципиальных схемах вы найдете соединение с положительной клеммой, отрицательной клеммой и клеммой заземления.

Это часто встречается, например, в схемах усилителя:

Итак, как это работает?

В этом сценарии земля является средней точкой между положительной и отрицательной клеммами. Вы можете создать эти три точки напряжения, например, последовательно подключив два источника питания:

Земля при использовании двойного источника питания

Поскольку клемма заземления находится посередине между + 9 В и -9 В, это нормально называть ее нулевым вольт (0 В).

Щелкните здесь, чтобы узнать, что такое отрицательное напряжение.

Что такое заземление в розетках?

Иногда, однако, заземление относится к фактическому соединению с землей. Это тот случай, когда мы говорим о разводке розеток в вашем доме. В этом случае заземление — это фактическое соединение с землей за пределами вашего дома.

Это соединение предназначено для безопасности и часто подключается к корпусу устройства. Идея состоит в том, что если возникает проблема, когда провод под напряжением контактирует с шасси, ток направляется на землю, а не через ваше тело, если вы касаетесь шасси.

В некоторых случаях, например, в усилителях звука, часто заземление сигнала также подключается к шасси и, следовательно, к земле тоже.

Вопросы? Дайте мне услышать их в комментариях ниже!

Введение в заземление для обеспечения электромагнитной совместимости

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

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

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

Определение земли

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

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

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

Рисунок 1: Розетка на 110 В в США

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

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

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

Важность заземления для безопасности

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

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

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

Рисунок 2. Диаграмма, иллюстрирующая базовую работу GFCI.

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

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

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

Важность заземления для EMC

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

Заземление — это в основном искусство определения опорного источника нулевого напряжения и соединения металлических предметов или цепей с этим опорным сигналом посредством низкоомного нетоковедущего соединения. Правильная стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не могут двигаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным излучениям или проблемам с помехоустойчивостью.Склеивание металлических предметов для поддержания на них одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же нулевому заземлению — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные конструкции

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

Конструкция заземления служит местной опорной точкой нулевого напряжения. Нельзя допускать, чтобы что-либо крупное и металлическое приобретало потенциал, значительно отличающийся от потенциала земли. Обычно это достигается путем прикрепления всех крупных металлических предметов к заземляющей конструкции на интересующих частотах. Это также может быть достигнуто путем достаточной изоляции больших металлических предметов и обеспечения отсутствия возможных источников, которые могут вызвать развитие потенциала между ними.

Рисунок 3.Спутник с двумя солнечными батареями.

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

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

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

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

Три важных момента в отношении наземных сооружений:

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

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

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

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

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

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

Заземляющие провода

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

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. Е. Сопротивление плюс индуктивное реактивное сопротивление), чтобы их полное сопротивление, умноженное на максимальный ток, который они могут нести, ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС.Например, предположим, что экран экранированной витой пары проводов подключен к заземляющей конструкции через 1-сантиметровый контактный штырь, как показано на рисунке 4. Витая пара проводов передает псевдодифференциальный сигнал 100 Мбит / с с синфазным шумом. ток 0,3 мА при 100 МГц. Напряжение, управляющее экраном кабеля относительно платы, приблизительно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет приблизительно 10 нГн (т.е.е. 1 нГн / мм) напряжение, управляющее экраном кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет примерно 2 милливольта. Во многих ситуациях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и потребуется предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

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

Гальваническая коррозия

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

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

Рисунок 5. Анодные показатели обычных металлов.

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

Земля в зависимости от возврата тока

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

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

Рисунок 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

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

Рисунок 7. Один слой разводки платы с двумя заземлениями.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обратите внимание, что аналоговая трасса возврата тока на рис. 10b подключена к плоскости цифрового возврата тока с помощью одного переходного отверстия, расположенного рядом с выводом заземления цифро-аналогового преобразователя. Переходное отверстие не несет аналоговых или цифровых обратных токов. Его единственная функция — гарантировать, что аналоговая и цифровая схемы имеют одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются токопроводящими проводниками.

Одноточечное и многоточечное заземление

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

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

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

Рисунок 12. Одноточечное заземление.

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

Рис. 13. Еще одна реализация с одноточечным заземлением.

Хотя одноточечное заземление является важной концепцией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи имели одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения, оно не работает, если по заземляющим проводникам проходят сигнальные или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.Токи, возвращающиеся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь могут возвращаться через намеченный синий провод или проходить по дополнительному соединению в правую цепь и обратно в среднюю цепь через «одноточечную» землю.

Рисунок 14. Это НЕ одноточечное заземление.

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

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

На рисунке 15 показан еще один пример неправильного применения концепции единой точки заземления. Этот пример взят из инструкции производителя по применению, в которой покупателям предлагается, как расположить драйвер трехфазного двигателя. Идея заключалась в том, чтобы гарантировать, что все три фазы имеют такое же опорное напряжение нулевого напряжения, что и двигатель.Реализация призвала вернуть все токи переключения и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рисунок 15. Одноточечный ток-возврат (плохая идея).

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

Отправка всех коммутируемых токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем в противном случае.Это обеспечивает высокий общий импеданс, а также взаимную индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигателя не будет иметь одинакового опорного нулевого напряжения.

По сути, важно помнить, что одноточечное заземление является важной стратегией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи и устройства имели одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения. С другой стороны, одноточечные возвратные токи часто являются основной причиной серьезных проблем электромагнитного взаимодействия.

Рисунок 16.Многоточечная земля.

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

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

Рис. 17. Гибридная стратегия заземления.

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

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

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

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

Стратегии заземления

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

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

Правильные стратегии заземления сосредоточены на выявлении и защите опорного нулевого напряжения для каждой цепи и системы.

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

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

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

Список литературы

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

Земля, шасси и сигнальное заземление

В аналоговой конструкции связь сигнала с землей имеет фундаментальное значение (а также может создавать проблемы в цифровых схемах.) Однако понятие «земля» может сбивать с толку, поскольку оно относится к трем различным ситуациям: заземление шасси, заземление сигнала 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.

Рисунок 1: Есть три различных 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 имеют переменные напряжения на незначительных уровнях. В необычных случаях проблемы возникают из-за того, что «нулевое» напряжение земли совсем не близко к нулю. Это наиболее вероятно, если цепь или устройство работают с высоким потреблением тока, или в случаях, когда заземляющая пластина, проводник или шина имеет высокий импеданс (т.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 то, как обратный путь («земля») разыгрывается для обратных рельсов. Здравый смысл говорит, что такие соединительные провода, при которых сопротивление проводки является аддитивным (последовательно) в 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 циркуляцию тока 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 сетью распределения электроэнергии. Хотя полное сопротивление 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.

Рисунок 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. В данной цепи может быть более одного опорного заземления. Чистое сигнальное заземление или заземление без инжектируемого шума важно для электрического оборудования, которое должно точно определять очень малые уровни или перепады напряжения, например, в медицинском оборудовании.Когда есть несколько путей для прохождения электричества к земле, дублированные пути заземления улавливают токи помех и преобразуют токи в колебания напряжения. В этом случае опорный сигнал заземления в системе больше не является стабильным потенциалом, и шум становится частью сигнала.

Печатные платы

могут унаследовать проблемы с заземлением от программ автоматической компоновки. Сигнальное заземление или опорное напряжение сигнала 0 В должно быть на печатной плате, а не заземлено от печатной платы, где оно может принимать внешние помехи.

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, вносимых 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 целостности сигнала на печатных платах является подробным предметом, который, однако, не может быть рассмотрен на этом мероприятии. [I]

Земляное заземление восходит к практике использования заземляющего стержня, вбитого в поверхность земли из соображений 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, как мы надеемся, срабатывает предохранитель из-за чрезмерного потребляемый ток на землю.

Особенно важно заземление при высоком напряжении.Если электрическое оборудование имеет неисправный компонент, который вызывает контакт напряжения под напряжением с проводящим шасси, например, оборудование может продолжать работать из-за внутренней изоляции систем, но первый человек, который касается шасси, становится путем к землю и понесет серьезную травму 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 замыкания на землю чаще всего присутствуют там, где присутствует высокое напряжение.

Понятно, 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), вы действительно поймете, как электрическое заземление считается само собой разумеющимся.

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

Как заземление работает в электронике?

Немногие темы в электронике вызывают столько дезинформации и путаницы, как тема заземления. Цель данной 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, протекает через резистор, через светодиод, а затем обратно к батарее. Чтобы любая электрическая цепь функционировала, 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 обратным путем для тока, чтобы вернуться к источнику.

Почти во всех цепях эти обратные пути все вместе называются «землей».Проблема в том, что термин «земля» также используется для определения опорной точки цепи. В большинстве случаев они совпадают (рис. 2), и все ясно, но не всегда (рис. 3). Контрольная точка необходима, потому что 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, чем другие.Я уверен, что вы начинаете понимать, как это может сбивать с толку, у нас есть один и тот же термин, относящийся к двум разным 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 обозначает? 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 аналоговое заземление (AGND), цифровое заземление (DGND) и общее заземление (GND) [ Первое, что я хочу, чтобы вы знали, это то, что я подготовил эту схему в образовательных целях, вы не укажете возврат 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.

Заземление, 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 прочно связана (соединена) с ней.

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

НАЗЕМНОЕ ШАССИ

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 полюс аккумуляторной батареи, подключенной к шасси автомобиля. Определяет эталонный узел для всей электроники в вашем автомобиле.

Рис. 7. Когда заземление и заземление шасси соединены, обратный путь тока избегает человеческого тела, обеспечивая вашу безопасность.

Как видите, если используется шасси и заземление, то обратный путь гарантированно избегает попадания 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, чтобы сработать выключатель, и вы можете получить электрошок в течение длительного периода времени. Благодаря разумному 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.

СИГНАЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ

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 имеется 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 правда 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». Обычно эта «земля» также используется в качестве опорного узла, относительно которого могут быть измерены все напряжения в цепи. Однако не все цепи подключаются к линейному напряжению (то есть устройствам с батарейным питанием), поэтому всем им не потребуется заземление или, точнее, 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 представляет собой каждый из этих типов «заземления», важно уметь распознавать 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 с схемой, которая отличается от них. 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 сигналов 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 обезопасить пользователей ваших продуктов, что поможет вам спать по ночам. Получайте удовольствие от конструирования и помните, что земля предназначена для картофеля и моркови!

Учебное пособие по физике: Заземление — снятие заряда

В предыдущих трех разделах Урока 2 обсуждались три распространенных метода зарядки — заряд трением, заряд индукцией и заряд проводимостью.Обсуждение зарядки было бы неполным без обсуждения разряда . У объектов с избыточным зарядом — положительным или отрицательным — этот заряд может быть удален с помощью процесса, известного как заземление. Заземление — это процесс удаления избыточного заряда с объекта посредством передачи электронов между ним и другим объектом значительного размера. Когда заряженный объект заземлен, избыточный заряд уравновешивается переносом электронов между заряженным объектом и землей.Земля Земля — это просто объект, который служит, казалось бы, бесконечным резервуаром электронов; Земля способна передавать электроны заряженному объекту или принимать электроны от заряженного объекта, чтобы нейтрализовать этот объект. В этом последнем разделе Урока 2 будет обсуждаться процесс заземления.

Заземление отрицательно заряженного объекта

Чтобы начать обсуждение заземления, мы рассмотрим заземление отрицательно заряженного электроскопа.Любой отрицательно заряженный объект имеет избыток электронов. Если нужно удалить заряд, ему придется потерять лишние электроны. Как только лишние электроны удалены из объекта, в объекте будет равное количество протонов и электронов, и он будет иметь баланс заряда. Чтобы удалить избыток электронов из отрицательно заряженного электроскопа, электроскоп должен быть подключен проводящим путем к другому объекту, который способен принимать эти электроны.Другой объект — земля. В типичных электростатических экспериментах и ​​демонстрациях это делается простым касанием электроскопа рукой. При контакте избыточные электроны покидают электроскоп и попадают в человека, который его касается. Эти избыточные электроны впоследствии распространяются по поверхности человека.

Этот процесс заземления работает, потому что избыточные электроны отталкивают друг друга. Как всегда, отталкивающее воздействие между одноименно заряженными электронами заставляет их искать средства пространственного разделения друг от друга.Это пространственное разделение достигается за счет перемещения к более крупному объекту, который дает большую площадь поверхности для распространения. Из-за относительного размера человека по сравнению с типичным электроскопом избыточные электроны (почти все они) способны уменьшить силы отталкивания, перемещаясь в человека (то есть на землю). Как и контактная зарядка, о которой говорилось ранее, заземление — это просто еще один пример разделения заряда между двумя объектами. Степень, в которой объект готов разделить избыточный заряд, пропорциональна его размеру.Таким образом, эффективная земля — ​​это просто объект с достаточно значительным размером, чтобы разделить подавляющее большинство избыточного заряда.

Заземление положительно заряженного объекта

Предыдущее обсуждение описывает заземление отрицательно заряженного электроскопа. Электроны переносились с электроскопа на землю. Но что, если электроскоп заряжен положительно? Как перенос электрона позволяет нейтрализовать объект с избытком протонов? Чтобы исследовать эти вопросы, мы рассмотрим заземление положительно заряженного электроскопа.Положительно заряженный электроскоп должен получать электроны, чтобы получить равное количество протонов и электронов. Получая электроны от и земли , электроскоп будет иметь баланс заряда и, следовательно, будет нейтральным. Таким образом, заземление положительно заряженного электроскопа включает передачу электронов от земли в электроскоп. Этот процесс работает, потому что избыточный положительный заряд на электроскопе притягивает электроны от земли (в данном случае от человека).Хотя это может нарушить любой баланс заряда, присутствующий на человеке, значительно больший размер человека позволяет избыточному заряду отдаляться друг от друга. Как и в случае заземления отрицательно заряженного электроскопа, заземление положительно заряженного электроскопа включает разделение заряда. Избыточный положительный заряд распределяется между электроскопом и землей. И еще раз: степень, в которой объект готов разделить избыточный заряд, пропорциональна его размеру.Человек является эффективным заземлением, потому что он имеет достаточный размер, чтобы разделить подавляющее большинство избыточного положительного заряда.

Необходимость проведения пути

Любой объект может быть заземлен при условии, что заряженные атомы этого объекта имеют проводящий путь между атомами и землей. Обычно в лаборатории приклеивают две соломинки к заряженной алюминиевой пластине. Одна соломка покрыта алюминиевой фольгой, а другая — голым пластиком.При прикосновении к соломке с алюминиевым покрытием алюминиевая пластина теряет заряд. Он заземлен за счет движения электронов от земли к алюминиевой пластине. При прикосновении к пластиковой соломке заземления не происходит. Пластик служит изолятором и предотвращает попадание электронов от земли к алюминиевой пластине. Заземление требует наличия проводящего пути между землей и заземляемым объектом. Электроны будут двигаться по этому пути.

Урок 2 этого раздела Класса физики был посвящен методам зарядки и разрядки объектов.Один из принципов, который постоянно возникал, заключался в соотношении силы и расстояния. Эта взаимосвязь будет исследована в Уроке 3.


Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного зарядного устройства.Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Charging Interactive — это электростатическая «игровая площадка», которая позволяет учащемуся исследовать различные концепции, связанные с зарядом, взаимодействиями зарядов, процессами зарядки и заземлением. Как только вы освоитесь с концепциями, коснитесь кнопки «Играть» своим игровым лицом.

Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы.По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. Человек, стоящий на земле, касается положительно заряженной консервной банки. Впоследствии поп может стать нейтральным. Поп может стать нейтральным во время этого процесса, потому что ______.

а. электроны переходят от баночки к человеку (земля)

г. электроны переходят от человека (земли) к банке

г. протоны переходят от баллончика к человеку (земле)

г.протоны переходят от человека (земли) к банке

2. Студент-физик, стоя на земле, касается разряженной пластиковой бейсбольной битой отрицательно заряженным электроскопом. Это вызовет ___.

а. Электроскоп должен быть заземлен, поскольку электроны вытекают из электроскопа.

г. Электроскоп должен быть заземлен, поскольку электроны попадают в электроскоп.

г. Электроскоп должен быть заземлен, поскольку протоны выходят из электроскопа.

г. Электроскоп должен быть заземлен, поскольку протоны попадают в электроскоп.

e. бейсбольной битой, чтобы получить избыток протонов.

ф. абсолютно ничего (или очень мало) произойдет, так как пластиковая бита не проводит.

3. ИСТИНА или ЛОЖЬ :

Объект, который становится заземленным, получает нейтроны во время процесса заземления.

Консультации — Инженер по подбору | Электрическое заземление и соединение согласно NEC

Цели обучения
  • Изучите правильную терминологию электрического заземления.
  • Ознакомьтесь с требованиями Национального электрического кодекса по заземлению и заземлению для глухозаземленных низковольтных систем переменного тока (ниже 1000 вольт).
  • Предотвратите общие ошибки при проектировании и строительстве при заземлении и подключении.

Электрическое заземление и соединение — одна из многих неправильно понимаемых тем для обсуждения в сфере проектирования и строительства. Есть две основные причины для понимания заземления и применения правильной конструкции для заземления и соединения: безопасность и правильная работа чувствительного электронного оборудования.

NFPA 70: Статья 250 Национального электротехнического кодекса охватывает минимальные требования к заземлению и заземлению, и, хотя NEC перечисляет требования, которые необходимо соблюдать, ее не следует воспринимать как руководство по проектированию.Некоторые обсуждаемые термины и требования могут быть верными для европейских стандартов, однако цель этой статьи — прояснить схему заземления и соединения, применяемую в Соединенных Штатах.

Требования к заземлению

Статья 250 является сложной частью NEC и охватывает множество различных типов систем: заземленные системы (менее 50 вольт, от 50 до 1000 вольт и более 1000 вольт), незаземленные системы, системы более 1000 вольт, системы с заземленной нейтралью через полное сопротивление. , системы постоянного тока, отдельно производные системы и заземление приборов и счетчиков / реле.Цель этой статьи — обсудить требования к надежно заземленным электрическим системам переменного тока с напряжением менее 1000 вольт.

Рисунок 1: На рисунке систем заземления показано соединение от электросети к нагрузке. Предоставлено: CDM Smith

Практика заземления и соединения важна и обязательна для NEC, потому что при правильном выполнении она защитит персонал от опасности поражения электрическим током и обеспечит работу электрической системы. Эти практики выполняют следующие функции:

  • Обеспечивает устойчивость корпусов оборудования и других обычных металлических деталей и, следовательно, их безопасность при прикосновении.
  • Ограничивает непреднамеренное напряжение в электрической системе, вызванное молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения.
  • Связывает электрическое оборудование вместе, чтобы установить путь с низким сопротивлением (эффективный путь тока замыкания на землю) от места повреждения до источника питания, чтобы облегчить работу устройств максимального тока.
  • Устанавливает стабильное напряжение относительно земли во время работы, включая короткие замыкания.
  • Не дает электромагнитным помехам вызывать неправильную работу.
  • Предотвращает появление нежелательного тока.

Требования к заземлению и склеиванию начинаются со службы. NEC требует, чтобы заземленный провод (ы) был проложен вместе с незаземленными проводниками к оборудованию служебного входа, и он должен подключаться к клемме заземленного проводника (ов) или к шине. Заземленный рабочий провод необходимо подключать к заземляющему проводу электрода при каждом обслуживании. Основная перемычка заземления должна подключать заземленный провод к заземляющим проводам оборудования и корпусу служебного входа через клемму заземленного проводника или шину.

GEC должен использоваться для подключения EGC, корпусов сервисного оборудования и, если система заземлена, заземленного рабочего проводника к заземляющим электродам. На рисунке 1 показаны соединения системы заземления.

Рисунок 2: Расстояние между стержнями заземления показано на этих рисунках. Предоставлено: CDM Smith

Минимальные сечения заземленного проводника, EGC и GEC определяются на основе таблицы 250.102 (C) (1) NEC, таблицы 250.122 и таблицы 250.66 соответственно. Размеры основных соединительных перемычек, соединительных перемычек на стороне питания и системных соединительных перемычек также можно выбрать из Таблицы 250.102 (С) (1).

Хотя заземленный провод подключается на стороне питания, он не должен подключаться к EGC или повторно подключаться к заземлению на стороне нагрузки средств отключения обслуживания, за исключением случаев, разрешенных в статье 250.142 (B) NEC 2017 года.

Типичные ошибки

Есть несколько ошибок, которые обычно наблюдаются при проектировании или во время строительства из-за непонимания или неправильного представления о заземлении, соединении и Статье 250 NEC. Вот несколько наиболее часто встречающихся ошибок:

Ошибка 1: Использование неверных таблиц для EGC, заземленного проводника или GEC.

Методы определения размеров, подробно описанные в NEC, являются минимальными требованиями и могут не соответствовать объему и размеру проекта. Большие доступные токи короткого замыкания могут потребовать большего сечения проводов, чем минимальные требования NEC.

Размер EGC должен соответствовать таблице 250.122. Полноразмерный EGC необходим для предотвращения перегрузки и возможного перегорания проводника в случае замыкания на землю вдоль одной из параллельных ветвей. Размеры EGC указаны в таблице 250.122 на основе номинала устройства защиты от сверхтоков на входе, которое защищает проводники, проложенные вместе с EGC.

Однако размеры EGC в таблице 250.122 не учитывают падение напряжения. Следовательно, размеры незаземленных проводов должны быть определены с учетом падения напряжения, и согласно 250,122 (B) размер EGC должен увеличиваться пропорционально увеличенному диаметру незаземленных проводов. Например, для автоматического выключателя ответвления на 480 В с номиналом 150 ампер EGC должен иметь размер 6 AWG для меди или 4 AWG для алюминия для падения напряжения не более 3%.

Заземленный провод в рабочем состоянии должен иметь размер в соответствии с таблицей 250.102 (C) (1), исходя из размера самого большого незаземленного проводника или эквивалентной площади для параллельных проводов. Эту таблицу также можно использовать для определения размеров основной перемычки заземления, перемычки подключения системы и перемычки подключения на стороне питания для систем переменного тока. Как указано в примечаниях к Таблице 250.102 (C) (1), для незаземленных проводов сечением более 1100 тыс. Куб. М меди или алюминия 1,750 тыс. Куб.5% площади самого большого незаземленного проводника питания или эквивалентная площадь для параллельных проводов питания. Если незаземленные проводники устанавливаются параллельно в двух или более наборах, заземленный провод также должен быть установлен параллельно.

Для параллельных комплектов эквивалентный размер самого большого незаземленного проводника (ов) питания должен определяться по наибольшей сумме площадей соответствующих проводов каждого комплекта. Например, с учетом того, что электрическая сеть обеспечивается пятью комплектами медных проводников по 500 тыс. Куб. М, заземленный провод, требуемый в каждом наборе, должен быть из медных проводов на 350 тыс. Куб. М.Общая эквивалентная площадь параллельных проводов питания в каждом наборе составляет 2 500 тыс. Куб. М (пять раз по 500 тыс. Куб. М при пяти параллельных незаземленных проводниках). Поскольку эквивалентная площадь для меди превышает 1100 км / мил, заземленный провод (ы) должен иметь площадь не менее 12,5%. Это площадь около 312,5 тыс. Куб. М, что, согласно таблице 8 главы 9 NEC от 2017 года, составляет 350 тыс. Куб. М меди.

Рисунок 3: Здесь сравнивается отдельно производная система (справа) с неразделенно производной системой.Предоставлено: CDM Smith

Размер GEC должен соответствовать таблице 250.66. Примечания в нижней части таблицы 250.66 необходимо учитывать, если имеется несколько служебных входных проводников или нет служебных входных проводников. Учитывая количество служебных входных проводников, размер определяется либо по самому большому незаземленному служебному входному проводнику, либо по эквивалентной площади для параллельных проводов. Размер GEC также зависит от материала проводника и его подключения к электродам, указанным в статье 250.66 (А) — (С). Допустимые материалы: медь, алюминий, алюминий с медным покрытием и предметы, разрешенные статьей 250.68 (C).

Например, учитывая, что электрическая сеть обеспечивается одним комплектом медных проводов 500 тыс. Куб. М, GEC в соответствии с таблицей 250.66 должен быть медным сечением 1/0 AWG. Место для установки GEC находится в служебной зоне, в каждом здании или строении, где питание осуществляется от фидера (-ов) или ответвительной цепи (-ей), или в отдельно производной системе.

Повторюсь, GEC — это соединение заземленного проводника системы или оборудования с заземляющим электродом или точкой в ​​системе заземляющих электродов.Это приводит к ошибке № 2, ошибкам в системе заземляющих электродов, что обычно наблюдается при проектировании и строительстве.

Error 2: Удовлетворение только минимальным требованиям NEC для системы заземляющих электродов, которые могут не соответствовать объему проекта.

Система заземляющих электродов состоит из заземляющих электродов, которые имеются в каждом обслуживаемом здании или сооружении, которые соединены вместе. Элементы, которые квалифицируются как заземляющий электрод, подробно описаны в статье 250.52, который включает в себя электрод в бетонном корпусе, заземляющее кольцо, окружающее здание или конструкцию, стержневые и трубчатые электроды, пластинчатые электроды и другие перечисленные электроды. NEC детализирует минимальные требования, но не обязательно требования к проектированию или строительству, которые допускают функциональную систему в зависимости от объема проекта.

Это часто встречающиеся проблемы в системе заземляющих электродов, которая соответствует требованиям NEC, но не соответствует объему проекта:

  • Не устанавливается третий заземляющий электрод.Для NEC требуется как минимум два заземляющих электрода, если только один электрод не имеет сопротивления земли менее 25 Ом. Однако обычно в строительстве сопротивление заземления не измеряется повторно после установки дополнительного заземляющего электрода. Следовательно, сопротивление заземления 25 Ом не подтверждено как соблюденное. Согласно NEC, два электрода будут соответствовать нормам, но это не гарантирует низкого сопротивления электрода относительно земли. Использование заземляющего кольца с несколькими заземляющими электродами считается лучшей практикой для обеспечения низкого сопротивления.Кроме того, спецификации должны также требовать, чтобы измерения сопротивления заземления проводились после установки системы заземляющих электродов, чтобы определить, требуются ли дополнительные электроды.
  • Допускается сопротивление заземления 25 Ом, потому что это разрешено кодексом.
  • Установка заземляющих электродов (в частности, стержней) на расстоянии 6 футов друг от друга, потому что это минимальное расстояние, требуемое по нормам.
    • Каждый стержень заземления имеет свою собственную зону воздействия, как показано на рисунке 2. Оптимальное расстояние между стержнями должно быть в два раза больше длины стержня заземления.Когда зоны перекрываются, общее сопротивление каждого стержня увеличивается, что снижает эффективность системы заземления.

При проектировании и установке систем заземляющих электродов необходимо учитывать множество факторов. Это:

  • Размер услуги.
  • Типы подключаемых нагрузок.
  • Почвы: на удельное сопротивление влияют соль, влажность, температура и глубина.

Принимая во внимание все вышеперечисленные факторы, некоторые из лучших практик, применяемых в отрасли, включают использование заземляющих колец вокруг зданий, заземляющих треугольников для небольших служб, экзотермических сварных швов для скрытых или скрытых соединений и заземляющих стержней, а также установку наземных испытательных / инспекционных колодцев, которые обеспечить легкий доступ для проверки сопротивления заземления.

Рисунок 4: Главный выключатель служебного входа с четырехпроводной нагрузкой. Сторона линии находится вверху с белыми нейтральными проводниками, а сторона нагрузки — внизу с серыми нейтральными проводниками. Предоставлено: CDM Smith

Ошибка 3: Заземленный провод (нейтраль) соединяется с шиной заземления в нескольких местах.

Согласно Статье 250.142, соединение нейтрали с землей допускается на стороне питания или внутри корпуса средства отключения сети переменного тока.Это соединение также разрешено в отдельно производных системах. Если заземленный провод снова заземляется на стороне нагрузки службы, соединение между заземленным проводом и EGC на стороне нагрузки службы помещает EGC в путь параллельной цепи с заземленным проводом.

Другая проблема, которая может возникнуть из-за нескольких мест подключения, — это риск отключения заземленного проводника на линии обслуживания. Это может привести к тому, что EGC и все подключенные к нему токопроводящие части будут под напряжением, потому что токопроводящий путь обратно к источнику, который обычно позволяет сработать устройству максимального тока, не подключен.В этом случае потенциал заземления любых открытых металлических частей может быть повышен до линейного напряжения, что может привести к возникновению дуги и серьезному поражению электрическим током.

Ошибка 4: Заземление и схема соединения для отдельно производных систем.

Одной из распространенных ошибок при проектировании заземления и соединения является заземление генераторов и определение того, используется ли трех- или четырехполюсный автоматический переключатель резерва с четырехпроводной системой питания. Заземление отдельно выделенной системы подробно описано в статье 250.30. Ошибка в конструкции заземления и соединения для отдельно производных систем проистекает из понимания определения отдельно производной системы. Как показано на рисунке 3, система считается отдельно производной, если система не имеет прямого электрического соединения с заземленным проводом (нейтралью) другой системы питания, кроме как через провод заземления и заземления оборудования.

Генератор также требует прямого заземления, если он считается отдельно производной системой, как показано ниже.Если используется четырехполюсный АВР и переключается нейтраль, генератор или вторичный резервный источник становится отдельно производной системой. Следует отметить, что трехполюсный АВР может использоваться с четырехпроводным генератором, а также считаться отдельно производной системой, если система распределения электроэнергии является трехпроводной. В этой ситуации нейтраль генератора будет подключена к земле, но заземленный (нейтральный) провод не будет подключен к АВР.

Рис. 5: Это трансформатор, соединенный треугольником, со стороной высокого напряжения, входящей снизу, а вторичной обмоткой, выходящей сверху.Как показано, заземленный провод (нейтраль) заземлен на трансформаторе. Предоставлено: CDM Smith

Определения заземления и соединения

NFPA 70 содержит множество требований: Статья 250 Национального электротехнического кодекса. Распространенная причина путаницы в основном связана с непониманием правильных определений. Следовательно, первым шагом к пониманию статьи 250 является понимание терминологии в рамках NEC. Ниже приведены некоторые термины, взятые из статьи 100 NEC издания 2017 г., и пояснения к упомянутым терминам.

Соединение (соединение): Соединяется для обеспечения непрерывности и электропроводности. Не следует путать соединение с заземлением. Два элемента оборудования, соединенные вместе, не обязательно означают, что оба элемента оборудования заземлены. Тем не менее, это гарантирует, что металлические части подключенного оборудования могут образовывать токопроводящий путь для непрерывности электрической цепи.

Связывающая перемычка, сторона питания: Проводник, устанавливаемый на стороне питания службы или в корпусе (ах) служебного оборудования, или для отдельно выделенной системы, которая обеспечивает требуемую электрическую проводимость между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Соединительная перемычка, система: Соединение между заземленным проводом цепи и соединительной перемычкой на стороне питания или заземляющим проводом оборудования, или обоими, в отдельно выделенной системе.

Соединительный провод или перемычка: Надежный проводник, обеспечивающий необходимую электрическую проводимость между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Соединительная перемычка, основная: Соединение между заземленным проводом цепи и заземляющим проводом оборудования в рабочем состоянии.

Эффективная цепь тока замыкания на землю: Специально сконструированная электрически проводящая цепь с низким импедансом, разработанная и предназначенная для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю в системе электропроводки до источника электропитания, что облегчает срабатывание устройства защиты от сверхтоков или датчиков замыкания на землю. Земля не считается эффективной цепью тока замыкания на землю.

Заземляющий провод оборудования: Проводящий путь (и), который обеспечивает путь тока замыкания на землю и соединяет обычно не токоведущие металлические части оборудования вместе и с заземленным проводом системы, или с проводом заземляющего электрода, или с обоими.

Земля: Земля.

Заземленный провод: Система или провод цепи, который намеренно заземлен (т.е. нейтральный провод).

Заземляющий электрод: Проводящий объект, через который устанавливается прямое соединение с землей. Обычные заземляющие электроды включают стержни, пластины, трубы, заземляющие кольца, металлические опорные конструкции в земле и электроды в бетонном корпусе. Все заземляющие электроды в каждом здании или сооружении должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов.

Провод заземляющего электрода: Проводник, используемый для подключения заземляющего проводника системы или оборудования к заземляющему электроду или к точке в системе заземляющих электродов.

Путь тока замыкания на землю: Токопроводящий путь от точки замыкания на землю в системе электропроводки через обычно нетоковедущие проводники, оборудование или землю до источника электропитания. Примерами путей тока замыкания на землю являются любые комбинации заземляющих проводов оборудования, металлических кабельных каналов и электрического оборудования.

Заземление (заземление): Подключено (подключается) к заземлению или к проводящему телу, расширяющему заземление. Заземление не следует путать с заземлением. Оборудование может быть соединено вместе, но оно не считается заземленным, если оно не подключено обратно к земле.

Заземлен, прочно: Заземлен без подключения резистора или устройства импеданса.

Нейтральный проводник: Проводник, подключенный к нейтральной точке системы, которая предназначена для проведения тока в нормальных условиях.

Нейтральная точка: Общая точка соединения звездой в многофазной системе или средняя точка в однофазной, трехпроводной системе или средняя точка однофазной части трехфазной системы треугольником или средняя точка трехпроводная система постоянного тока.

Услуга: Проводники и оборудование для подачи электрической энергии от обслуживающего предприятия в систему электропроводки обслуживаемых помещений.

Сервисное оборудование: Необходимое оборудование, обычно состоящее из автоматического выключателя или переключателя, плавких предохранителей и их принадлежностей, расположенное рядом с точкой входа питающих проводов в здание, другое сооружение или иным образом определенную зону и предназначенное для использования в качестве основного контроль и средства отключения питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.