Виды контуров заземления: Контур заземления: разновидности, подключение

Как бытовые приборы, так и мощные заводские агрегаты являются электропотребителями. Их использование должно быть не только удобным, но и безопасным. Именно поэтому любые электрические сети, или потребители, должны иметь заземление — оно помогает не только защитить электроустановку от поломки, но иногда и спасти человеческую жизнь.

Устройства заземления и их виды

Одним из главных элементов электрических сетей является заземление.

Профессиональное определение заземления гласит, что это преднамеренное электросоединение сети, оборудования или электроустановки с заземляющим устройством, которое позволяет обеспечить защиту человека и животных от опасных токов прикосновения, снижающихся заземлением.

В простых словах, это проводник, соединённый с одной стороны с частями оборудования, которые не должны находиться под напряжением, а с другой — с элементом, выполняющим функцию заземлителя. В случае когда корпус непредвиденно попадает под напряжение, такая система отводит токи в землю, а прикоснувшийся к прибору человек не получит повреждений.

В зависимости от назначения, существуют два вида контуров заземления: защитный и рабочий. Каждый из них несёт определённую функцию. Защитное заземление предназначено для защиты людей от поражения электрическим током. Рабочее же обеспечивает безопасное функционирование оборудования, хотя в некоторых случаях способно выполнять роль защитного.

Заземлитель чаще выполняется из трёх железных прутов, полностью вбитых в почву и соединенных между собой металлическими полосами, в виде треугольника с равными сторонами. А чтобы от заземлителя не приходилось тянуть заземляющий проводник к каждой установке, используют аналогичные полосы, выполняющие роль шины, которая проходит по всему зданию или сооружению — уже от неё можно подключать заземления к оборудованию.

От шины до потребителя проходит проводник, значительно меньший по сечению, нежели рабочие кабели, и маркированный жёлтым или жёлто-зелёным цветом. Он подключается к корпусам электроустановок или к клеммам, которые впоследствии будут соединены через вилку с заземляющим проводом электроприбора.

Защитный заземляющий контур

В случае пробоя защитное заземление вполне способно выполнить роль рабочего, а также может спасти оборудование при попадании молнии — естественно, если существует громоотвод. Однако основная задача защитного контура заключается всё же в защите людей от повреждения электрическим током.

Рабочее, или функциональное заземление

Рабочее заземление часто называют функциональным, и предназначено оно в первую очередь для защиты и сохранения работоспособности оборудования. Преимущественно оно используется для трёхфазных сетей и рассчитано на понижение напряжения до безопасных величин в случае пробоя на корпус. Это позволяет сохранить оборудование и приборы, не нарушив их функциональность.

Если таким образом заземлено оборудование с напряжением до 1 кВ, то необходимо использовать изолированную нейтраль. Если значение напряжения выше 1 кВ, то нейтраль допускается любая.

При необходимости функциональное заземление способно выполнять роль защитного. Таким образом, при правильно работающем заземлении ток или напряжение становятся безопасными для человеческой жизни.

Требования безопасности

Так как заземление выполняет важную роль в обеспечении безопасности, она должна соответствовать определённым требованиям, которые оговорены в ПУЭ:

• Заземлению подвергаются все без исключения электроустановки, включая дверцы электрощитов и шкафов.
• Заземляющее устройство не должно превышать 4 Ом с заземляющей нейтралью.
• Обязательно применение систем уравнивания потенциалов.

Относиться к требованиям ПУЭ нужно со всей серьёзностью, так как это может спасти жизнь, в случае опасности. Ведь удар электрическим током, за счёт слишком низкого сопротивления подошвы обуви и пола, является смертельно опасным.

Причины удара током

Человека может ударить электрическим током в самых обычных повседневных ситуациях:

1. Во время работы стиральной машинки иногда можно почувствовать лёгкое пощипывание. Иногда удары могут быть значительно сильнее. Это и есть воздействие электричества на человека.
2. Находясь в ванной и дотронувшись до металлических частей крана, можно ощутить слабое пощипывание и даже сильные мурашки внутри пальцев.

В обоих случаях незаземлённые предметы могут пропускать через себя ток, то есть заряженные частицы, которые, в зависимости от силы и напряжения, могут проявляться в виде покалывания или сильных ударов, сопровождающихся мышечными судорогами.

Понятно, что это крайне опасно — в крайних случаях от удара током возможны паралич и остановка сердца. Однако избежать подобных инцидентов можно достаточно просто — заземлив ванную или машинку. В таком случае ток, попавший на корпус, будет уходить по заземляющему проводнику в землю.

Как действуют заземлители

Почему же ток уходит в землю по заземляющему контуру?

В качестве «подопытного» можно взять всё ту же стиральную машинку. Со временем любой провод может надломиться, потерять изоляцию или получить пробой на корпус из-за микротрещины. Рано или поздно ток начнёт попадать на металлическое основание прибора.

Если не трогать машинку, то человеку ничего не угрожает. Но стоит прикоснуться к корпусу, и, в случае отсутствия заземления, можно почувствовать всю мощь электричества на себе.

А всё дело в том, что несмотря на обувь и пол, человеческое тело имеет (хоть и малый) контакт с землёй. Следовательно, не имея заземляющего провода, ток будет проходить через человека и уходить в землю. А так как фазный провод имеет потенциал выше земельного, то тело становится отличным проводником с собственным сопротивлением. В итоге проходящий через нас ток вызывает те же физические свойства, что и в любом другом проводнике.

Наличие заземления, а для надёжности — еще и установка УЗО, заставляет опасный потенциал притягиваться к безопасному потенциалу земли. В результате напряжение перетекает прямо в заземлитель.

Применение УЗО и дифавтоматов

Заземляющие системы вполне способны справиться со своей задачей — защитить человека или оборудование. Но, являясь простыми проводниками, они могут повреждаться и переставать выполнять свою функцию.

В качестве дополнительной защиты и подстраховки принято использовать УЗО, или дифавтоматы. УЗО расшифровывается как устройство защитного отключения, а дифавтомат — как дифференциальный автоматический выключатель. По сути, это УЗО и простой автомат в одном корпусе, что заметно снижает занимаемое защитным оборудованием место в распределительном шкафу или щитке.

УЗО реагирует на ток утечки. То есть если оно заметит, что часть электричества уходит на землю, то сразу же сработает, отключив поступление питания, обезопасив всю линию. В зависимости от чувствительности, установленной производителем, срабатывать УЗО может по-разному:

• Слишком чувствительное и срабатывать будет часто, даже при минимальной утечке, что не всегда удобно.
• Чересчур грубое УЗО нужно устанавливать лишь когда это целесообразно, так как оно может не сработать в нужный момент.

Исходя из условий использования, составляется проект, согласно которому и нужно подбирать защитные устройства.

УЗО спасёт жизнь человеку, даже если отсутствует заземление — оно мгновенно сработает, если человек дотронется до части прибора, находящейся под напряжением.

Контур заземления, его устройство, расчет и схема

Устройство контура заземления, установка и проверка уровня сопротивления контура – это работы, необходимость которых обусловлена спасением жизни человека и предохранением зданий от пожаров. Для производства работ следует выполнять требования ПУЭ, знать способы производства работ по монтажу защитного контура.

Каждый новичок хочет знать, что же это такое заземление и его контур.

Устройство и принцип действия заземления

Защитное устройство и его основное назначение – соединение всех потребителей электричества, при помощи заземляющего провода с контуром защиты. Систем заземления 3, но в жилом помещении наиболее часто устанавливают систему с маркировкой TN – 5. Эта система предусматривает проведение ноля и земли двумя отдельными проводами.

При коротком замыкании или утечке тока с корпуса приборов снимается опасное напряжение и по проводу подается на контур защитного заземления. Он должен монтироваться и изготавливаться, выполняя требования ГОСТа. Нормы, предусматривают оборудование контура с учетом уровня сопротивления. На его величину влияют:

• виды почвы;
• влажность и уровень грунтовых вод;
• глубина погружения заземлителей;
• количества заземлителей в контуре;
• материалы электрода и всех составляющих устройства.

По форме, контур заземления, согласно нормам СНиП, делают в форме равностороннего треугольника, из вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов. Они должны располагаться на определенной глубине. Из этого значения и свойства грунта производится расчет контура заземления. Каждый вид грунта имеет свой уровень сопротивления растекания токов КЗ.

Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:

• торфяник;
• суглинистая почва;
• глинистая, с близко расположенными грунтовыми водами.

Худшими свойствами обладают каменистые участки грунта и монолитные скалы. На выбор влияют климатические особенности региона установки.

Проведение расчета защитного контура

Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:

1. Определить удельное сопротивление почвы на участке.
2. Выявить влажность грунта.
3. Уровень солености почвы.
4. Средней температуры в регионе.
5. Расстояние от фундамента до контура.
6. Размеров заземлителей и других деталей устройства.

Методика расчетов «проста» — нужно знать множество физических формул и иметь инженерное образование. Но, как правило, никакая методика выполнения расчетов не может учитывать все значения. Поэтому, проведя монтаж наружного контура заземления и измерив, значение сопротивления защиты – вы увидите, что расчет не совпадает с фактическим результатом.

По этой причине, для обустройства в данном регионе выполняется типовой проект, остается только провести изменения, учитывая удаление устройства от здания. И затем проводят измерение сопротивления контура, вносят изменения до достижения номинального значения сопротивления, не более 4 Ом в жилищном строительстве.

Поэтому, выбрав лучшую схему, соблюдая все размеры и глубину забивания заземлителей, подобрав качественный материал, правильно сделать работу для вашего жилья не составит труда. А рассчитать заземление нужно обязательно для крупных промышленных и торговых зданий.

Объекты, требующие оснащения контуром

Для безопасного проживания и условий труда, каждое помещение, в котором установлены промышленные или бытовые электроустановки обязано быть защищено.

Для этого, оборудуется как внутренний контур заземления, так и наружный. Защита должна быть установлена в помещениях:

• С различными по мощности железными кожухами и корпусами приборов, станков и осветительных устройств.
• В электрощитовых, в которых находятся стальные корпуса щитков, шкафов и другого электротехнического оборудования, а также в комплектных трансформаторных подстанциях (ктп).
• В местах с металлоконструкциями, оболочками кабелей, проводов различного сечения, а также защитных стальных трубопроводов для кабелей.
• Вторичная обмотка измерительного трансформатора.

Заземление не проводится:

• для арматуры изоляторов и штырей, крепления их на опорах электропередачи;
• оборудования установленного на заземленные корпуса электроустановок;
• электроизмерительные устройства, автоматы защиты, установленные в электрощитках или на одной из стен камеры распределяющего устройства.

При особо оговоренных условиях может не заземляться металлическая защитная оболочка контрольного кабеля.

Наружный контур заземления потребует проведения земляных работ, поэтому, приготовьтесь к тяжелой и небыстрой работе.

Установка контура заземления

Способов установки несколько. Новая, но более затратная методика модульно-штырьевого монтажа всем хороша. Но этот способ мы рассмотрим несколько позже. Мы разберем классический монтаж контура заземления.

Сначала проводятся подготовительные работы.

Подготовка к монтажу

Определяемся с местом установки защиты. Лучшим решением будет расположение контура недалеко от здания и со стороны установки распределительного электрощита.

Исходя из требований пункта 1.7.111 ПУЭ — все вертикально и горизонтально расположенные электроды должны изготавливаться из меди, оцинкованного или обычного стального уголка или другого профиля. Окрашивать поверхность заземлителей нельзя, для лучшего токоотведения и обнаружения дефектов.

Для обустройства, нам потребуется 50 уголков толщиной полок — 5 мм и полоса шириной — 40 мм. Это основные материалы для изготовления самого контура. Также нам потребуются провода достаточного сечения, для обустройства внутреннего контура заземления и разделения проводки на нулевой провод и проводник земли.

Теперь готовим к работе лопату и начинаем выполнение основного этапа работ.

Монтаж защитного устройства

Копаем треугольную траншею — длиной стороны 3 м, на ширину штыка лопаты и глубиной не менее полуметра. Можно выполнить прямую траншею — длиной не менее 6 м (таким способом оснащаются устройства с недавнего времени). Если делаем по старой методе, в углах равностороннего треугольника кувалдой забиваем заземлители до необходимой глубины. Его нельзя засовывать в готовую скважину, он должен плотно и без зазоров погрузится на глубине не более 3 м.

При оснащении прямолинейной системы, через каждый метр, забиваем по 1-му заземлителю, но не более 5-ти штук. Для лучшего захода в землю, заострите края уголка на заточном станке или обрежьте их болгаркой. Погрузиться в грунт колья должны не полностью, над поверхностью земли должен быть отрезок уголка не менее 200 мм.

Надеваем сварочный костюм и маску, готовим аппарат и подвариваем к вертикальным заземлителям горизонтальные электроды, из полосы шириной не менее 40 мм. От нее, к стене здания, по выкопанной траншее проводим полосу или отрезок силового кабеля достаточного сечения. Теперь, заводим в здание и подводим к входящему электрощиту, а от него выполняем заземление внутридомовой системы.

При проведении заземляющего проводника, с помощью силового кабеля, работы выполняют следующим способом: на вертикальный заземлитель, болтом и гайкой с надежным гровером, закрепляем, запакованный в концевой контакт отрезок кабеля. Для выполнения этой работы понадобится:

• медная шина сечение которой более 10 мм2;
• алюминиевая, сечением более 16 мм2;
• металлический проводник более 75 мм2 сечением.

Все места сварки, проверив качество шва, покрываем грунтовкой или растопленной смолой. В месте сварки металл ослаблен из-за высокой температуры при сваривании и сильнее поддается коррозии. Выполнив все завершающие работы, засыпаем траншею. Сначала слоем песка, а потом заполняем вынутым грунтом.

Все основные работы выполнены, теперь нам остается выполнить измерение сопротивления контура заземления.

Замер сопротивления защитного устройства

Выполнять эту работу лучше в летнее или зимнее время. В эти моменты грунт имеет наибольшую величину электрического сопротивления. В разных условиях применения величина может быть различной. Для жилого здания, это значение не должно превышать 30 Ом. Для измерения сопротивления применяют специальные измерители сопротивления «МС- 08» или «М-416». Выполняется с использованием системы пробных электродов.

Выполнение замеров разбито на несколько этапов.

Между контуром и зданием расположен потенциальный зонд на расстоянии не менее 20–ти метров, а второй выносной электрод располагаем на прямой линии с потенциальным электродом и контуром, на расстоянии не более 40 метров. Подключаем напряжение и выполняем замер уровня сопротивления. Выполняем эту операцию несколько раз, приближая выносной кол на расстояние не менее 5 метров. Выполнив эти замеры, определяем сопротивление контура.

При замерах в обширных подземных коммуникациях, потребуется выполнение дополнительного измерения данной физической величины. Такие замеры проводятся на различных расстояниях между заземлителями и по разным направлениям.

Но во всех измерениях, номинальной величиной сопротивления заземления будет наихудший результат выполненных замеров. В любое время года и в различных погодных условиях, значение сопротивления защиты не должно быть выше наибольшей допустимой величины.

После выполнения замеров и определения сопротивления электрического тока цепи защитного устройства, комиссия составляет акт проведения и контрольного измерения заземления здания. В процессе пользования необходимо проверять надежность обтяжки болта на подключении к заземляющему проводнику, а также при очень высокой температуре, не забывайте смачивать места заглубления электродов.

Проведя все работы по монтажу и контрольному замеру, мы получаем безопасное жилое помещение, защищенное от токов короткого замыкания.

Заземление и его виды

Заземлением называют любое соединение с грунтом земли, а также соединение с «общим проводом» электросети, относительно которого замеряют потенциал. Так, например, в самолете или космическом корабле за «землю» принимается их металлический корпус, в приемниках с питанием от батареи «землей» считается система внутренних проводников, которая является общим проводом всей схемы устройства. Потенциал «земли» не всегда будет равен потенциалу грунта Земли. В летящем самолете, корпус которого генерирует значительный электростатический заряд, потенциал земли может на сотни и даже тысячи вольт отклоняться от потенциала земного грунта.

Для комического корабля аналогом земли считают «плавающую» землю, т.е. систему несоединенных с грунтом проводников, относительно которых отсчитывают потенциал электрической подсистемы. Так, например, модуль аналогового ввода, имеющий гальваническую развязку, может не соединяться с грунтом, либо соединяться через большое сопротивление (около 20 МОм).

Защитное заземление – так называют электрическое соединение электропроводящих элементов оборудования с грунтом посредством заземляющего устройства. Защитное заземление предназначается для защиты персонала от поражений электротоком.

Заземляющее устройства – система, состоящая из заземлителя (проводника, соединенного с грунтом Земли) и нескольких проводников заземления.

Общий провод (проводник) – проводник, относительно которого отсчитывают потенциалы. В большинстве случаев общий провод для источника питания и устройств, подключенных к нему, будет одним и тем же. Общий провод, почти во всех системах совпадает с землей, но он может вовсе не иметь соединения с грунтом Земли.

Сигнальное заземление – соединение общего провода цепи передачи сигнала с землей. Выделяют цифровую и аналоговую сигнальную землю. Последнюю в некоторых случаях подразделяют на землю аналоговых выходов или входов.

Силовой землей называют общий провод системы, который соединяется с защитной землей и по которому идет ток большой силы по сравнению с током передачи сигнала.

Основанием для этой классификации заземлений стали различия уровня чувствительности цифровых и аналоговых, а также силовых (мощных) и сигнальных цепей к помехам, и гальваническая разрядка указанных землей в промышленных автоматических системах.

Глухозаземленная нейтраль – это нейтраль, которая соединена с зазмелителем напрямую или через сопротивление (например, трансформатор).

Нулевой провод – это провод сети, который соединен с глухозаземленной нейтралью.

Изолированная нейтраль – это нейтраль генератора или транформатора, которая соединена с заземляющим устройством.

Зануление – это соединение прибора и глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сети трехфазного тока, либо соединение с глухозаземленным выводом однофазного источника тока.

Заземление в составе молниезащиты

Молниезащита используется для отвода разрядов атмосферного электричества от здания или объекта. Разряды молний, которые идут по пути с наименьшим сопротивлением попадают с молниеприемник из металла, который размещен над объектом, а затем спускаются до грунта по внешним молниеотводам из металла (располагают их, как правило, на стенах). Дойдя до грунта, разряды электричества расходятся в его толще.

Чтобы «привлечь» молнию к системе молниезащиты и для предотвращения расхождения токов молнии от элементов защитной системы (приемнику или отводам) внутрь здания, молниезащиту соединяют с грунтом при помощи заземления. При этом используется заземлитель с низким сопротивлением.

В такой системе заземление является необходимым компонентом, поскольку только оно может обеспечить быстрый и полный отвод токов молнии в грунт Земли, предотвращая их «растекание» по объекту.

Страница не найдена | MIT

• образование
• Исследовательская работа
• новаторство
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Alumni
• О MIT
• Больше ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Alumni
  • О MIT

Предложения или отзывы?

Основы контура заземления

Что такое контур заземления?

Контур заземления возникает, когда есть несколько путей заземления между двумя частями оборудования. повторяющиеся наземные пути образуют эквивалент кольцевой антенны, которая очень эффективно улавливает помехи Токи. Трансформаторы сопротивления свинца эти токи в колебаниях напряжения. Как следствие заземления индуцированные напряжения, заземление в система больше не является стабильной потенциал, поэтому сигналы едут на шум.Шум становится частью программы сигнал.

Контур заземления — это общие условия подключения, при которых ток заземления может занять более одного пути для возврата к заземляющему электроду на СЕРВИСНОЙ ПАНЕЛИ. Все компьютеры с питанием от сети переменного тока подключены друг к другу через заземляющий провод в общей проводке здания. Компьютеры также могут быть связаны кабелями передачи данных. Поэтому компьютеры часто связаны друг с другом более чем одним путем. Когда существует многолучевое соединение между компьютерными цепями, результирующая схема называется «контур заземления».Всякий раз, когда существует контур заземления, существует опасность повреждения от INTER SYSTEM GROUND NOISE.

Контур заземления в питании или видеосигнале возникает, когда некоторые компоненты в одна и та же система получает энергию от другой земли, чем другие компоненты, или потенциал земли между двумя частями оборудования не идентичны.

Обычно разность потенциалов на местах приводит к течению тока в межсоединениях. Это в свою очередь модулирует вход схема и рассматривается как любой другой сигнал, подаваемый через нормальный входы.Вот пример ситуации, когда два оборудования Grounde связаны между собой через заземление сигнального провода и провода заземления. В этой ситуации в проводе течет ток 1А. что вызывает разницу напряжения 0,1 В между этими двумя equipemt точки заземления.

Поскольку существует разница напряжения между приборами, сигнал в соединительном проводе видит, что разница добавлена ​​к сигналу. Это может быть слышно как гудение на проводе, потому что переменный ток вызвать разность напряжений этих потенциалов земли также Переменное напряжениеЭто одна из причин слышимого шума 50 или 60 Гц. в звуковом сигнале (или видеть в видеосигнале как раздражающие горизонтальные полосы).

Другая проблема — ток, протекающий в заземляющем проводе сигнального кабеля. Этот ток проходит через кабель и через оборудование. Из то, как парсеры тока не спроектированы, это может вызвать много шума к оборудованию или другим видам проблем (например, зависания компьютера). Многие дизайнеры рассчитывают на то, что они основаны и не оптимизируют их дизайн, чтобы устранить их чувствительность к шуму земли. Если вы продукт desiger, не забывайте заботиться о заземлении ток не вызывает проблем в вашем оборудовании при проектировании правильная схема заземления внутри оборудования.

Почему контура заземления является проблемой?

Контур заземления является распространенной проблемой при подключении нескольких аудиовизуальных Компоненты системы вместе, есть хорошее изменение, чтобы сделать противный контуры заземления. Проблемы с заземлением являются одной из наиболее распространенных проблем с шумом в аудиосистемах. Типичным признаком проблемы заземления является слышно 50 Гц или 60 Гц (зависит от частоты сетевого напряжения, используемого в твоя страна) шум в звуке.Чаще всего встречаются проблемы с заземлением, когда ваш Система включает в себя оборудование, подключенное к заземленной электрической розетке и антенная сеть или оборудование, подключенное к разным заземленным розеткам по комнате.

Все, что связано с одной земной сетью, которая обычно связана с все контакты заземления во всех розетках в одной комнате. Тогда антенная сеть также заземлен к той же точке заземления. Это было бы нормально, так как заземление связано только друг с другом в форме звезды от центрального заземляющего провода (ведущего к реальной земле через заземление кабель или металлическая труба) кабели заземления проходят через ваши силовые кабели в оборудование.

Как только вы примите во внимание, что часть вашего оборудования связана с Экранированный кабель вы, скорее всего, столкнетесь с некоторыми проблемами. Потоки вполне могли бы течь из одной части оборудования, в заземляющий кабель, в другой элемент оборудования, затем обратно к первому элементу через экранированный аудиокабель. Эта проволочная петля также может улавливать помехи от близлежащих магнитных полей и радиопередатчиков.

В результате нежелательный сигнал будет усиливаться до тех пор, пока слышно и явно нежелательно.Четные перепады напряжения ниже чем 1 мВ может вызвать раздражающий гудящий звук в вашей аудиосистеме.

Проблема со звуковым шумом, исходящим из вашей аудиосистемы, когда другие электронные компоненты (холодильник, кулер для воды и т. д.) могут быть результатом загрязненного заземления / нейтрального проводника в вашей проводке кондиционера и контур заземления в аудио системе. это может произойти при включении определенного типа устройств. Как правило, их сила расходные материалы нелинейны и выбрасывают мусор обратно на нейтраль и / или заземляющие проводники.Обычно линейные кондиционеры или устройства ИБП не подойдут что-нибудь, чтобы помочь решить эту проблему.

Распространенные причины проблем в компьютерной системе

Много раз, когда пользователь думает, что его система «плохая» или «испортилась» неисправность имеет электрический или магнитный характер. Проблемы с монитором очень часто вызваны близкими магнитными полями, гармоники нейтрального провода или проводимый / передаваемый электрический шум. Прерывистые блокировки компьютеров очень часто вызваны контур заземления, электрические явления, которые иногда проявляются сама, когда система и ее периферийные устройства неправильно подключены к различных электрических цепей.Многие даже не знают, если их стена Розетка правильно подключена и заземлена, что абсолютно необходимо для компьютера и периферийные устройства для надежной и безопасной работы.

Вы исключили Ground Loops в своей компьютерной системе? Контуры заземления могут вызвать проблемы с подключением к локальной сети, если нет правильно подключен. Контур заземления, вызванный соединением RS-232 на другой компьютер может привести к зависанию компьютера.

Когда контур заземления не является проблемой

Контур заземления не вызывает проблем, когда все следующие вещь верная

• Ни один из проводов в контуре не несет никакого тока
• Петля не подвергается воздействию внешних изменяющихся магнитных полей
• Нет радиочастотных помех поблизости

Если в каких-либо проводах есть ток, то есть Потенциальная разница, которая вызывает ток в других проводах что вызывает проблемы.Петля также будет действовать как катушка и собирать ток с изменяющегося магнитного поля. поля вокруг него. Проводная петля действует также как антенна, принимающая радио сигналы.

Какого размера проблемы разности потенциалов земли, о которых мы говорим?

В литературе говорится о синфазном шуме от 1 до 2 вольт в «хорошо заземленных» растениях и более 20 вольт в «плохо заземленных» растениях. Литература также говорит о токе, измеренном на главном Сервисное заземление (в большом здании) с точки зрения ампер.

Откуда возникает эта разница тока и напряжения?

Ток утечки конденсаторов между горячим и заземленным и между нейтральным и заземленным, в течение Например, основные фильтры, вызывают ток в проводах заземления (и контурах заземления). Ток утечки обычно измеряется в миллиамперах (обычно меньше чем 1 мА в компьютерном оборудовании) на оборудование. Когда вы подводите итог, возможно, сотни из такого оборудования вы можете легко получить ампер.

Емкость между линией и землей больших нагревателей и двигателей, для Например, может быть намного больше, чем емкость в конденсаторах фильтра.Токи от этого источника обычно имеют порядок 1 А (а не 0,1 А или 10 А)

Даже очень маленькое индуцированное напряжение может вызвать очень большой ток в контур заземления, потому что сопротивление (и индуктивность) очень низкий. Эти токи действительно могут быть десятки ампер. Индукция тока может быть вызвана, например, кабелями, несущими большие токи и от трансформаторов.

Что могут делать эти токи заземления и разности напряжений?

Небольшие перепады напряжения просто вызывают шум в сигналах.Это может вызвать гудение звука, помехи для видеосигналов и ошибки передачи в компьютерные сети.

Более высокие токи могут вызвать более серьезные проблемы, такие как искрение в соединениях, повреждение оборудования и сгоревшая проводка. Мой собственный опыт в этой области ограничен искры разъемы, нагревательные кабели и поврежденные карты последовательного порта компьютера. Я читал о сгоревших сигнальных кабелей и курящих компьютеров из-за земные дифференциалы и вызванные ими большие токи.Так что будьте предупреждены об этой потенциальной проблеме и не делайте глупых установок.

контуров заземления

Обновлено с новым материалом 7 января 2019

Этот набор ц. «50 слайдов» — это кульминация моего опыта за 25 лет создания многочисленных усилителей мощности и предварительных усилителей. Я впервые начал работать с аудио около 1975 или 76 лет подростком. Некоторые из моих творений были достаточно тихими — благодаря чистой удаче — а другие напевали и ужасно шипели. Позже мои навыки значительно улучшились, особенно после прочтения одной из книг Генри Отта в 1988/89 году, когда я разработал цифровой индикаторный индикатор с высоким разрешением для промышленных приложений в компании, в которой я работал.Затем я оставил DIY audio около 15 лет (карьера, семья и т. Д.), Вернувшись к предмету снова около 15 лет назад, забыв о многих моих практических навыках. Путь от электромагнитной теории, изложенной на многочисленных веб-сайтах, примечаниях к приложениям и сообщениям на различных веб-форумах, к созданию тихих усилителей каждый раз непрост и требует некоторой практики. Основная теория может быть чрезвычайно сложной, однако, приложив некоторые усилия и внимание, вы сможете быстро освоить основы. Этот набор слайдов посвящен несбалансированным межсоединениям (он же «односторонний»), которые используют стандартные фоно-разъемы RCA, поскольку именно здесь чаще всего возникают проблемы.

Когда дело доходит до гудения и шипения усилителей, хороших практических советов мало, хотя часто кажется, что часто вводят в заблуждение мнения по этому вопросу.

Эта презентация (, которая будет оставаться в стадии разработки и время от времени будет расширяться ) предназначена для быстрого запуска и запуска аудиоконструкторов как на этапе построения / планирования, так и отладки. Надеемся, что он также послужит полезным справочным материалом для тех, кто хочет узнать немного больше об EMC применительно к усилителям.Одна важная вещь о EMC: вы никогда не перестанете учиться и находить новые проблемы для решения.

Контуры заземления

Вот отличные посты участника DIYaudio Ilimzn на эту тему, которые я собрал в единый документ

отличных сообщений ilimzn о наземных шлейфах

Вот еще один дополнительный материал

для минимизации шума

Для некоторых практических примеров малошумящих усилителей, использующих эти методы, см. Nx-Amplifier и sx-Amplifier на www.hifisonix.com

Вот некоторые коммерческие продукты, которые используют методы, описанные в презентации: www.ovationhifidelity.com

На рисунке ниже показана внутренняя разводка одного из двух nx-усилителей, которые я сконструировал без проблем с шумом или гулом. Силовая проводка тесно связана, а небольшая сигнальная проводка находится вдали от трансформатора и других силовых проводов. На печатной плате блока питания строгое внимание к подключению конденсатора «T» и возврату «звезды» на землю приводит к исключительно тихому усилителю.

Наконец, вот видео на YouTube, КАК НЕ СДЕЛАТЬСЯ С ПЕРВЫМИ ПЕТЛЯМИ. Что действительно смущает по этому поводу, так это то, что если вы введете «Ground Loops» в Google, это, вероятно, будет первая ссылка, которая появится в списке.

Все основные правила безопасности при заземлении с помощью «заземлителя» полностью нарушены, и проблема шума фактически не решена — они обошли проблему и сделали продукт совершенно небезопасным.Вопрос, который следует задавать при рассмотрении потенциальной ошибки безопасности: «Что произойдет, если провод под напряжением ослабнет и коснется входного разъема или любых других металлоконструкций на изделии без подключенного защитного заземления?» Если ответ «Это было бы на живой потенциал» не делай этого! Никогда, никогда не используйте наземный подъемник так, как показано, чтобы избавиться от шума — это просто опасно и незаконно. Период.

Предотвращение контуров заземления в вашей конструкции печатной платы | Блог PCB Design Altium Designer

30 марта 2018 года

Я думаю, что мы все были там.Вы покупаете эту удивительную стереосистему только для того, чтобы услышать знакомый гудящий звук на заднем плане. Когда вы берете его обратно в магазин, продавец обвиняет производителя. Затем производитель стерео обвиняет производителя компонентов, а производитель компонентов никого не может винить. В действительности источником проблемы являются контуры заземления, которые образуются из-за некачественного дизайна.

Контуры заземления создают шум в электрических цепях. Большие токи могут существовать в плоскостях заземления, а перепад напряжения между заземляющими соединениями вызывает образование контура заземления.Звуки звонка или гудения в некоторых аудиосистемах являются лишь одним из проявлений шума заземления.

Почему наземная маршрутизация имеет значение?

Если вы помните свой класс электроники 101, вы знаете, что все электрические токи движутся вокруг замкнутых контуров. На печатной плате сигналы направляются по плате с использованием сигнала и ближайших обратных трасс. Когда сигнал возрастает до полной силы и проходит через плату, сигнал и обратные трассы создают токовую петлю. Сила индуцированного обратного тока зависит от ряда факторов.Если кратко рассмотреть трассу и ее плоскость заземления в изоляции, то ток индуцируется в плоскости заземления через паразитную емкость между трассой и ее плоскостью заземления.

Так почему это важно? Если трасса находится ближе к плоскости заземления, емкостное сопротивление, видимое сигналом на трассе, будет ниже, что заставляет обратный путь следовать ближе к области под трассой. Это означает, что если вы хотите обеспечить надежный сигнал возврата на землю, ваш сигнал и возврат должны быть расположены как можно ближе друг к другу.Поместив трассу сигнала ближе к его заземляющей плоскости, вы обеспечите более низкую индуктивность контура, что поможет снизить восприимчивость к электромагнитным помехам. При размещении заземляющей плоскости под трассами сигнала, обратный сигнал, естественно, сформируется ниже трассы сигнала, и ваша цепь будет готова.

Соединения наземной плоскости

Когда плоскость заземления находится непосредственно под плоскостью, содержащей ваши сигнальные трассы, все ваши сигнальные трассы будут индуцировать свой собственный обратный путь прямо в грунтовой плоскости.Это должно проиллюстрировать удобство использования большой заземляющей плоскости для маршрутизации обратных сигналов, а не индивидуальной маршрутизации обратных трасс.

Нет заземления идеальный проводник; у него есть некоторое сопротивление и реактивное сопротивление. Если две трассы сигнала соединяются с заземляющей плоскостью в разных точках, между этими двумя соединениями может существовать небольшой перепад напряжения. Это основной источник контуров заземления на плате заземления. Потенциалы контура заземления и обратного тракта имеют тенденцию быть порядка микровольт, но этого все же достаточно, чтобы вызвать проблемы с целостностью сигнала, особенно в слаботочных устройствах.

Правильное планирование может смягчить несколько потенциальных проблем с заземлением

Хотя шум, возникающий из-за контуров заземления, никогда не может быть полностью устранен, его можно значительно снизить, чтобы свести к минимуму его влияние на целостность сигнала. Вместо того, чтобы соединять заземления в разных точках, лучше направить трассы к заземлению с заземлением. Это сводит к минимуму любую разность потенциалов между соединениями заземления на плате, просто уменьшая расстояние между ними.

Возврат заземления к источнику питания также должен быть подключен к заземлению в одной точке. Когда заземляющая плоскость подключена к источнику питания только в одной точке, вся заземляющая плоскость будет удерживаться с почти одинаковым потенциалом. Если заземление подключено к возврату источника питания в нескольких точках, контуры заземления могут образоваться из-за разности напряжений между этими соединениями. Использование единственной и правильной точки заземления устраняет эти петли.

Правильная топология

К сожалению, только более простые конструкции с низкой межкомпонентной связью позволят размещать плоскость заземления, которая простирается ниже каждой трассы сигнала.Распределение заземляющей плоскости ниже трасс сигналов является хорошей идеей для низкочастотных устройств. Сохранение области, ограниченной вашими сигнальными трассами и заземлением, также уменьшает восприимчивость к внешним ЭМП.

Охват большой заземляющей плоскости под каждым компонентом может быть даже нежелателен в высокочастотных приложениях. Например, в высокочастотных схемах со смешанным сигналом, управляемых кварцевыми генераторами, размещение заземляющей плоскости непосредственно под сигнальными часами создает патч-антенну с центральным питанием.Это на самом деле усугубит проблемы электромагнитных помех, и целостность сигнала, вероятно, будет ухудшена без существенного экранирования.

Если вы решите использовать несколько плоскостей заземления, контуры заземления можно предотвратить между плоскостями заземления, используя правильную топологию. Вместо того, чтобы соединять заземляющие плоскости в кольцевой или гирляндной топологии, заземляющие плоскости могут быть подключены к заземлению источника питания в звездообразной топологии. Маргаритка, соединяющая ваши наземные самолеты, может создавать контуры заземления между наземными самолетами.Звездная топология соединяет каждую плоскость непосредственно с источником питания и устраняет петли между заземляющими плоскостями.

Используйте звездообразную топологию для соединения нескольких заземляющих плоскостей

Если в вашем проекте используется несколько наземных плоскостей, старайтесь не прокладывать трассы по нескольким наземным плоскостям. Следы следует направлять только на их собственную наземную плоскость. Это особенно важно при проектировании смешанных сигналов. Например, если цифровой сигнал направляется через аналоговую плоскость заземления, может возникнуть шумовая связь между цифровым и аналоговым сигналами.Это побеждает всю цель топологии звезды.

Инструмент PDN Analyzer ™ в Altium Designer® позволяет оптимизировать дизайн, сводя к минимуму проблемы с целостностью сигнала. Кроме того, интерфейс дизайна 3D-печатной платы, безусловно, может помочь визуализировать ваши проекты. Чтобы узнать больше, поговорите с экспертом Altium сегодня.

,