Для чего нужен контур заземления: Контур защитного заземления: устройство, расчет, испытания, нормы

Содержание

Для чего нужен контур заземления

Создаем контур заземления по периметру дома

Каждый человек знает, что такое электричество. Каждый судит о нем по-разному. Для кого-то это телевизор, люстра и выключатель, для кого-то – источник энергии, но все понимают, что это такая штука, которая может и долбануть. И они правы, поскольку тряхнуть может действительно крепко, а порой и вообще убить.

Организм человека – почти вода с растворенными солями в ней. Одни говорят: на 60 % из воды, другие – на 99. Оставим это, важно другое: человек электропроводен! То есть, он способен проводить через себя ток. И если этот ток достаточной силы, в организме возникают порой необратимые процессы, ведущие к гибели.

Зачем нужно заземление

Не будем скрупулезно считать, какой силы ток может убить, все равно это достаточно неприятно. Я испытал это на себе, нисколько не совру, не один десяток раз. Причины: по малолетству – незнание, а далее – обычный русский авось и пофигизм.

Исход ситуации, когда человек касается оголенного проводника, находящегося под напряжением, может быть разным. Если представить себе такое, что человек висит в воздухе, ничего более не касаясь, то ничего не происходит. Он остается целехонек и здоровехонек, он даже не поймет, что провод под напряжением. Потому что действует правило: если нет цепи, то нет и тока. К примеру, сидит ворона на проводе – и ничего, жива-здорова, еще и каркает сверху.

Совсем другая ситуация, когда человек стоит босыми ногами на мокрой земле и хватается за провод. Создается замкнутая цепь: силовой трансформатор – провод – человек – земля – и снова трансформатор. Обмотки трансформатора тоже заземлены определенным образом, а земля – прекрасный проводник.

И даже совсем не обязательны босые ноги и мокрая земля. И обувь сырая – тоже проводник, и пол бетонный, и плитка, и даже гидроизоляция гарантий не дает. И вот по этой замкнутой цепи побежали электроны, а у несчастного закатились глаза и пошла клочьями пена изо рта.

Хорошо, если он в судорогах отцепился от провода, но чаще всего совсем наоборот: еще больше сжал его скрюченными пальцами. Кошмарная картина.

И воронам тоже несдобровать, если их слишком много на проводах соберется, да еще крыльями начнут размахивать. Я не однажды наблюдал, как от такого вороньего шабаша только перья летят, потому что замыкают они собою два провода, тем самым создавая опять же замкнутую цепь для протекания тока.

У электриков, кстати, в правилах безопасности предусмотрены не только диэлектрические перчатки и изолированный инструмент, а еще и диэлектрические коврики, боты. Эти коврики и эта обувь – дополнительная защита, которая не позволяет создавать замкнутую цепь при случайном касании проводника голой рукой. Короче, нет замкнутой цепи – нет тока.

Что нужно заземлять

Все, что выше – лишь преамбула, но теперь мы понимаем, зачем заземление. Оно служит для защиты человека при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением.

Пример: сделал Вася систему отопления в доме, поставил батареи, скрутил/сварил нужные трубы, да встроил еще и электрический котел с электротэнами. Включил – все работает, все прекрасно, Вася ходит, трубы щупает, радуется: тепло!

А в один прекрасный момент (какой уж тут «прекрасный»?) его ТЭН вышла из строя, да замкнула фазу на корпус котла. Батареи и трубы теперь под напряжением, ждут не дождутся, когда кто-нибудь или что-нибудь не создаст цепь для протекания тока. И вот жена Васина пол только что в кухне вымыла да вздумала тряпку на батарею повесить, посушить. Пол сырой, ноги босые, тряпка мокрая. Ох и достанется Васе, если жена жива останется, тут-то и усвоит Вася раз и навсегда, для чего заземление да зачем…

А вот если бы Вася сделал нормальный контур заземления, да котел свой надежно заземлил – ничего бы не было. Говоря простецким языком, ушла бы фаза на землю, ток получился бы огромный, автоматический выключатель не выдержал бы и давно уже отключил бы этот котел. И даже если бы не отключил, то потенциал на батареях да трубах, соединенных с землей, был бы практически нулевой, а жене уж ничего бы не досталось.

Котлы разного рода, даже если греют они не электричеством, а газом. Ведь к ним тоже подводятся провода, питают автоматику. Перетрется где-нибудь от времени фазный провод, или мышь, вечно голодная зараза, изоляцию погрызет – и здрасьте: фаза на корпусе. Станки бытовые разные, инструменты. У обмотки двигателя изоляция нарушилась – опять привет, опять корпус под напряжением. Или насос, к примеру, да мало ли еще чего электрического нагорожено в доме!

А еще нельзя пренебрегать заземлением при использовании бетоносмесителя. Тут уж прямая дорога к беде в случае чего. Работаем с водой, все вокруг сырое, обувь, земля вокруг. Упаси господи!

А возьмем чайник. Чего тут может быть, безвредный такой электроприбор! Корпус пластмассовый, изоляция, как-никак. Но и чайник может оказаться мокрым. Подсунул Вася чайник под кран, налил воды, да неаккуратно налил и на корпус попало.

Только у Васи теперь все в ажуре, и третий контакт в евророзетке не пустой висит, а все чин по чину: заземлен. Молодец Вася, все правильно сделал.

Как сделать контур заземления

Это совсем несложно. Ведь для заземления что нужно: организовать так называемый контур из нескольких металлических штырей, вбитых в землю и соединенных меж собой прутом или полосой на сварке. Штыри эти располагаются по периметру дома, таким образом создается как бы защитная зона, в которой выровнен электрический потенциал. Четыре штыря по углам – хорошо. Шесть таких точек – еще лучше. Можно и больше, срок службы увеличится.

Длина штырей – не менее 3-х метров. Диаметр стального штыря – 16 мм или более. Никакой краски на нем не должно быть. Если штырь оцинкованный или медный – допускается 12 мм.

Если грунт податливый, вобьешь их кувалдой в считанные минуты. Не забудь только заострить конец. Концы штырей соедини меж собой по всему периметру стальной полосой сечением не менее 100 кв.

мм на сварку. Останется только покрыть полосу горячим битумом, чтоб меньше ржавело. Можно все это заглубить в землю, это допускается.

Сама по себе эта конструкция панацеей не является, ничего не даст, если к ней не подключать ничего. Шинка должна быть в дом введена и на ней в удобном месте должны быть болты приварены, с их помощью и подключаются провода заземления от того же Васиного котла и третий провод евророзеток.

Остается только одно: проверить параметры этого устройства, насколько они отвечают нормативам. Здесь придется обратиться к электрикам, у которых имеются соответствующие приборы для замера сопротивлений, соответствующие методики. Вообще, замеры необходимо проводить периодически, хотя бы 1 раз в 10 лет, потому как штыри в земле со временем ржавеют, электрическое сопротивление увеличивается. Исправить это тоже несложно: вбить рядом еще по штырю и приварить к ним шинку.

Вот и все, и пусть ни одна микроволновка никогда не щиплет твоих домочадцев, ни одна труба или батарея не бьет, молнии держатся подальше от громоотвода. Да, кстати: никогда не используй в качестве заземления трубопроводы центрального отопления или, упаси господь, газовые и канализационные трубы, проложенные в земле. Правилами допускается применять проложенные в земле трубы сети централизованного водоснабжения, но лично я и этого делать не стал бы.

Все это имеет соединения, все это изолируется в земле, утепляется, и никто не производит никаких замеров по электрическому сопротивлению. Если Петя, твой сосед, утверждает, что у него и через эти трубы все работает нормально – это его проблемы, поскольку это еще не значит, что он защищен.

В этой статье читайте про системы заземления для загородного дома: разновидности, отличия и особенности конструкции.

До недавних пор устройство защитного заземления касалось только электрических сетей промышленных предприятий и других объектов повышенной мощности. Однако, современный технический прогресс вызвал резкий рост всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту. В связи с этим, в домашних условиях все чаще стали использоваться трехфазные сети, существенно возросла нагрузка на кабели, проводники и на свет, поэтому перед многими хозяевами уже не возникает вопрос, для чего нужно заземление и стоит ли его устанавливать.

Существует высокая степень риска выхода из строя бытовой и компьютерной техники при ее эксплуатации без заземляющих устройств. Во многих жилых домах до сих пор используется проводка старого образца, где нет какой-либо защиты. Для обеспечения нормальной работы домашней электроники в этих условиях, владельцы квартир и частных домов нередко вынуждены самостоятельно делать заземление в частном доме или квартире.

Зачем нужен контур заземления

Современные квартиры и частные дома заполнены большим количеством мощного электрооборудования. В повседневной жизни хозяева все чаще пользуются водонагревательными бойлерами, стиральными машинами-автоматами, микроволновками, электроплитами, и т.д. Сюда же входит и теплый пол. Провода и кабели пропускают через себя токи с высокими значениями силы и напряжения. Изоляция, нарушенная в любом из них, легко становится причиной поражения электрическим током и других серьезных негативных последствий.

Во избежание подобных случаев нужно заземление в доме, в том числе на освещение и на выключатель.

Суть данных систем заключается в преднамеренном соединении с землей при помощи проводников всех частей и конструкций оборудования, не проводящих электрический ток. Если сеть функционирует нормально, то подача к ним напряжения не производится. Поступление тока на эти участки происходит лишь тогда, когда нет герметичности изоляции и образуется прямой контакт с токоведущими частями.

В таких случаях в действие вступают физические законы, когда ток начинает течь на участок с меньшим сопротивлением. Подобная ситуация как раз и возникает при нарушениях изоляции токоведущих конструкций, кабелей и проводов. Это приводит к так называемому пробою на корпус, при котором кабель пропускает ток на металлическую деталь с очень низким сопротивлением. В случае соприкосновения с такими частями, если есть напряжение, человек попадает под удар электрического тока.

Следовательно, основное назначение заземления заключается в предотвращении подобных ситуаций. Человеческое тело обладает низким сопротивлением, а сопротивление земли вообще нулевое. Поэтому при выборе человека или земли ток выберет землю и начнет течь в ее направлении.

Однако, между человеком и землей находится заземляющее устройство, изготовленное из материалов, не обладающих нулевым сопротивлением. В этих системах оно должно быть минимальным, тогда электрические токи, проходящие через человека, будут иметь допустимые параметры, а все излишки уйдут через контур.

Как работает заземление

Для того чтобы сделать эксплуатацию бытового и промышленного оборудования максимально безопасной, их металлические конструкции необходимо соединить с землей. Данный способ позволяет с высокой эффективностью предотвращать поражения электротоком при аварийных ситуациях. В таких случаях даже при самых качественных защитных автоматах нет быстрого обесточивания сети. Система заземления образует цепь с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие тока на человеческий организм.

Следует точно знать, на чем основано заземление. Наиболее наглядным считается пример, когда поражение током может наступить при касании токоведущих частей. В каком-либо устройстве из-за некачественного контакта происходит разрушение изоляции проводника, находящегося под напряжением. В случае контакта этого провода с металлической деталью прибора, ток начнет поступать на его корпус.

Особенностью электричества является невидимое и неслышимое действие, не позволяющее своевременно распознать опасное состояние. То есть человек, совершенно не догадываясь об опасности, касается устройства и попадает под удар электротока.

Заземление помогает успешно избежать негативных последствий. Ток в аварийной ситуации просто течет в землю, а устройства защитного отключения срабатывают и отключают сеть. Если же защита по каким-то причинам не сработала, человек все равно окажется защищенным, поскольку его сопротивление существенно выше, чем у контура. Как уже отмечалось, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение провода заземления можно подобрать по таблице.

Конструктивные особенности контура заземления

В однофазных и трехфазных электрических сетях схемы контура заземления практически не различаются между собой. В землю закапывается несколько электродов, после чего все сооружение соединяется между собой, какое и становится заземляющим контуром. Сама сборка выполняется в виде треугольника или квадрата.

Иногда электроды можно ставить последовательно, образуя конфигурацию незамкнутого контура. Каждый из вариантов выбирается в зависимости от конкретных условий. Соединения выполняются сваркой или с помощью болтов, а затем через специальный кабель готовая система подключается к распределительному щиту.

Почему не допускается произвольное расположение контура? Правильная установка требует соблюдения определенных правил и технических норм. Например, минимальное расстояние от здания составляет 1-2 метра, а максимальное – не более 10 метров.

Следует учитывать и глубину, на которой должны залегать электроды. В первую очередь учитываются особенности грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод, и расстояние их от контура. Закладка элементов осуществляется за уровнем промерзания земли. Такая конструкция позволяет создать эффективное заземление ванны в квартире.

Материалом для электродов чаще всего служат стержни, изготовленные из черного металла. Прежде всего, это различные виды металлопроката – уголки, трубы, гладкая арматура, двутавр и т.д. Сложная конфигурация проката не влияет на функциональность всей схемы, выбор следует делать исходя из удобства забивания в землю тех или иных конструкций. Чаще всего используются стальные уголки.

Следует учитывать, что площадь сечения любого проката должна быть не ниже 1,5 см 2 . Общая схема и количество стержней устанавливаются опытным путем или рассчитываются по специальной методике.

Для чего нужно повторное заземление

Используя заземление, изготовленное по схемам, не стоит исключать вероятность появления напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Оно возникает в результате обрыва заземленных проводов и кабелей, расположенных в электроприборах. В таких случаях дополнительную безопасность обеспечивает повторное заземление, установленное по диспетчерскому сигналу.

Его основная функция заключается в снижении напряжения, появляющегося во время касания токопроводящих частей приборов. В результате, при наличии замыкания снижается вероятность получения электротравмы на заземляемом участке.

Работа повторного заземления происходит следующим образом. Когда на корпусе отдельного устройства происходит замыкание, часть электрического тока будет уходить в землю. Наступает снижение разности потенциалов между землей и корпусом, и человек оказывается защищенным от поражения током. При использовании заземления по схеме TN-C, устройство повторного заземления затрагивает нулевой провод. В этом случае проводник связывается с землей через установленные интервалы и используется совместно с основным заземляющим контуром.

Если же используется система TN-C-S, то повторное заземление затрагивает проводник PEN, в точке его ввода в здание. В таком варианте защитные функции будут осуществляться с помощью заземленного проводника РЕ. Точно такие же действия выполняются на вводах в электроустановках, напряжение которое не превышает 1 кВ, повышая тем самым безопасность для обслуживающего персонала.

Повторное заземление, установленное на вводе дома или бани, вне зависимости от конструкции, не пропускают в домашнюю сеть наведенные токи, в том числе и СВЧ, которые могут попасть сюда посредством внешних коммуникаций. Таким образом обеспечивается дополнительная защита электронной бытовой техники и оборудования. Данная мера способствует снижению потенциала на корпусе приборов в случае обрыва нулевого проводника.

Устройства повторного заземления дадут максимальный эффект и повысят уровень безопасности, если в цепях электроустановок они будут установлены вместе с автоматическими выключателями и предохранителями. Технические характеристики этих устройств должны соответствовать параметрам данной сети. Очень многое зависит от материала и сечения нулевого и заземляющего проводников. Нулевой провод располагается непрерывно на всем протяжении от каждого устройства до нейтрали индивидуального источника питания. Соединения на участке выполняются сваркой, а на нейтрали с помощью болтов или сварки.

Преимущества модульных систем

Устройство заземляющего контура в том числе и для бани, требует проведения сварочных и других строительных работ. Кроме того, нужно выполнить все расчеты, определиться с размерами конструкции и параметрами сети и надежно соединить все элементы системы в единое целое. Подобный комплекс мероприятий под силу далеко не каждому домашнему специалисту, поэтому для облегчения монтажа можно воспользоваться модульными системами.

Стандартный набор укомплектован стальными стержнями-заземлителями, на которые нанесено медное покрытие. Максимальная длина составляет 1,5 м, а диаметр – 14 мм. Каждый конец заземлительного стержня имеет резьбу, также покрытую слоем меди. С помощью муфты, накручиваемой на концы, стержни могут соединяться друг с другом в единое целое. Конец нижнего стержня дополняется муфтой-наконечником в виде конуса, облегчающей забивание.

Под разные грунты существует несколько типов таких наконечников. Кроме основных компонентов, в комплекте есть зажимы, для соединения с заземляющими стержнями и полосами. В качестве антикоррозийной защиты используется специальная паста, которая наносится на все узлы и детали.

Данные системы позволяют достаточно легко собрать схему заземления своими руками. Особенно она актуальна для частных объектов, особенно в деревянном доме. Правильно выполненный монтаж гарантирует эффективную и безопасную работу любой готовой схемы, надежную защиту электрооборудования и помещений бани.

Зачем нужно заземление в розетке

Во всех современных домах и в помещении бани устанавливаются устройства защитного отключения – УЗО, способные быстро обесточить квартиру при возникновении утечек тока. Кроме того, новые квартиры оборудуются специальными розетками с контактами, куда подключается защитное заземление.

Необходимость таких розеток вызвано следующими причинами и техническими требованиями:

  • Заземление обеспечивает безопасность всех проживающих в квартире. При наличии аварии ток пойдет не по человеческому телу, а стечет на провод заземления. Одновременно в щитке сработает УЗО и обесточит квартиру.
  • Специальные розетки требуются для заземления и подключения мощных приборов и оборудования – стиральных машин, водонагревателей, микроволновых печей, электроплит и другого аналогичного электрооборудования, к которым относится и теплый пол.

Розетки с функцией заземления в частном доме и квартире оборудуются тремя контактами. Два из них являются обычными фазой и нулем, а третий служит для подключения заземляющего провода. Он подводится к электрощиту и подключается к специальной клемме. Такая же схема и на удлинителе. Розетки с заземляющим контактом могут подключаться только в электрических сетях с трехжильной электропроводкой и тогда можно делать заземление в квартире. В обычных сетях их использование теряет всякий смысл, поскольку функция защиты, например, бани в этом случае выполняться не будет.

Нужно ли заземление на даче

Зачем нужно делать заземление в частном доме? Установку заземления на даче стоит выполнить, если данный объект электрифицирован. В дачных массивах централизованно устанавливаются простые и недорогие приспособления, не только защищающие от поражения током, но и предупреждающие возникновение пожара. Кроме того, нужно делать заземление на даче индивидуально. Это особенно актуально во время грозы, когда удар молнии может поразить человека и вывести из строя дорогостоящие электрические приборы.

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.

что это такое, пример выполнения для частного дома

Что такое заземляющее устройство?

Заземляющее устройство (earthing arrangtmtnt), согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1], — совокупность заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины. Данный термин имеет жаргонизм «контур заземления», что некорректно.

Пример технологии выполнения для электроустановки индивидуального жилого дома.

На одном из форумов я наткнулся на типовой проект (далее ТП) серии 5.407-155.94, который был утвержден Департаментом электроэнергетики Минтопэнерго РФ и в котором, непосредственно, можно отыскать необходимую информацию о выполнении заземляющего устройства для электроустановки частного дома.

Этот проект не лишен недостатков, например, в плане терминологии, так как был выпущен до появления стандартов комплекса ГОСТ Р 50571, но, тем не менее, в нем можно найти нужную нам реализацию заземляющего устройства для индивидуального жилого дома. Показанные там эскизы схем заземлителей были разработаны и использовались еще со времен СССР, что говорит о достаточной проверке временем на практике и, следовательно, высокой надежности.

Далее, нам нужно знать удельное сопротивление типа почвы, в которой будут находится заземляющие электроды. К примеру, тип почвы – глинистый песок. Расчетное удельное сопротивление глинистого песка — ρ = 220 Ом*м. Тогда согласно 5.407-155.94.1-57 выбираем подходящий эскиз заземлителя (в нашем случае это схема N4). Я немного видоизменил его под стандарт ГОСТ Р 50571.5.54–2013 и получилось следующее:

Реализация заземляющего устройства (ГЗШ не показана на рисунке)

Данное заземляющее устройство, согласно ТП, актуально для типов грунта с расчетным ρ ≤250 Ом*м и должно обеспечивать Rзу ≤ 30 Ом. И состоит оно из:

  • 2 вертикальных заземляющих электродов, длинной 3 метра и расположенных на расстоянии L ≥ 6 м.
  • одного горизонтального заземляющего электрода, соединенного с заземляющим проводником.
  • Главной заземляющей шины (ГЗШ), установленной в здании (на эскизе не показана) и соединенной с заземляющим проводником. Саму ГЗШ подключают защитным проводником к защитной шине ВРУ, от которой «начинаются» все защитные проводники. К последним присоединяют открытые проводящие части (ОПЧ) электрооборудования.

Некоторые технические подробности:

  • Заземляющие электроды углубляют так, чтобы верхняя их часть была на 0.5 метра ниже поверхности грунта.
  • Минимальные размеры проложенных в земле электродов и заземляющего проводника можно найти в таблице 54.1 ГОСТ Р 50571.5.54–2013. К примеру, для круглого вертикального заземляющего электрода, выполненного в виде стержня из стали горячего цинкования минимальный диаметр составит – 16 мм. А для горизонтального заземляющего электрода и заземляющего проводника, выполненного в виде круглой проволоки из той же стали, минимальный диаметр составит – 10 мм.
  • Части заземлителя, которые находятся в земле, cогласно ТП, следует соединять между собой посредством электросварки двойным швом. Длина сварочного шва, при этом, больше либо равна 6 наибольшим диаметрам при круглом сечении. То есть, если нам нужно сварить между собой два электрода диаметром 20 и 16 мм, то длина сварочного шва должна составить минимум 6*20=120 мм
  • ГЗШ должна иметь зажимы для подключения защитных проводников и защитных проводников уравнивания потенциалов. Эти зажимы должны допускать подключение проводников сечением ≥ 16 кв.мм. ГЗШ должна иметь один или два зажима для подключения заземляющих проводников диаметром ≥ 10 мм.
  • Число вертикальных электродов зависит от удельного сопротивления грунта и максимально допустимого сопротивления заземляющего устройства (ЗУ). Если электроустановка здания имеет тип заземления системы TN-C-S, сопротивление ЗУ не влияет на защиту от поражения электрическим током. Здесь необходимо обеспечить непрерывность электрической цепи PEN-проводник — защитный проводник. Поэтому сопротивление ЗУ может быть нормировано, например, требованиями к защите дома от молний.

Типовые часто задаваемые вопросы от читателей

Как проверить заземление выполненное для индивидуального жилого дома?

Начать нужно с того, что заземление, согласно его определения, представляет собой действие, а именно – выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле. Поэтому, если ориентироваться на ваш вопрос и дословно отвечать на него, то да — вам нужно проверить все электрические соединения проводящих частей соответствующего электрооборудования к локальной земле.

В ходе проверки, доступной в домашних условиях, могу порекомендовать вам лишь такие базовые мероприятия:

Произведите визуальный осмотр – целью данного действия является выявление видимого разрыва или повреждения каких-либо электрических цепей защитных проводников. Как правило, проверке подлежат видимые открытые участки защитного проводника, места его подключения и соединения с главной заземляющей шиной (ГЗШ) (у вас она должна быть если мы говорим о правильной реализации заземляющего устройства) и далее непосредственно с самим заземляющим устройством.

Нужно проверить заземляющий проводник, посредством которого ГЗШ соединяют с заземлителем;

Нужно проверить защитный проводник, посредством которого к ГЗШ присоединяют защитную шину вводно-распределительного устройства (ВРУ).

При отсутствии видимого разрыва, необходимо проверить «наличие цепи» между защитным проводником (ами) и ГЗШ. Для «прозвонки цепи» вам достаточно подключить выводы мультиметра, в соответствующем режиме, к защитному проводнику и к главной заземляющей шине. Также можно проверить цепь между защитным проводником и заземляющим устройством.

Наиболее эффективным вариантом, на мой взгляд, является измерение переходного сопротивления между заземляющими электродами и локальной землей. Но для этого вам понадобиться специальный прибор — «измеритель сопротивления заземлений», который подключается определенным образом. Но эту работу может выполнить только квалифицированное или обученное лицо — поэтому я не буду расписывать как это делать в пределах данного ответа.

Однако, даже при наличии сопротивления токам растекания в земле не более 4 Ом нельзя дать гарантию, что вы будете в безопасности. Так как никакие электрические приборы не должны подавать опасный потенциал на корпус при нормальных условиях эксплуатации. Поэтому помимо проверки заземляющего устройства я бы рекомендовал вам также проверить состояние изоляции самого используемого электрооборудования. Как правило, повреждение или дефект изоляции в самом электрооборудовании или цепи его питания могут приводить к появлению потенциала на на его корпусе.

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Типовой проект серии 5.407-155.94
  3. ГОСТ Р 50571.5.54–2013

Контур заземления: ПУЭ нормы и правила

При строительстве нового жилого здания хозяева недвижимости стараются обеспечить его различными средствами защиты, в том числе и от удара молнии. Для этого обязательно нужно сделать правильный контур заземления по всем стандартам, так как в противном случае он не гарантирует надежную защиту. В связи с этим возникает потребность в тщательном изучении правил и норм ПУЭ.

Что такое нормы ПУЭ

Нормы ПУЭ являются собирательной группой специальных нормативных правовых актов, которые были написаны при СССР Министерством энергетики – правила устройства энергоустановок. Данные правила устройства электроустановок содержат описание того, как правильно следует создавать электропроводку в жилых домах, заводских помещениях и других структурах, они имеют описание различных устройств, а также принцип их построения. ПУЭ включают в себя условия прокладывания коммуникаций электроустановок, узлов, требования к определенным системам и их отдельным элементам.

Очень часто нормы ПУЭ используются при установке электрического освещения зданий, различных помещений, а также улиц, поселков, территорий определенных учреждений или предприятий. В них есть содержание условий по монтажу ультрафиолетового облучения в оздоровительных структурах, рекламы с осветительными приборами и другое.  При укладывании проводки в зданиях обращаются к конкретному разделу норм ПУЭ.

В отдельных разделах можно найти рекомендации по тому, как сделать контур заземления, как установить защитные устройства электросети, и другие правила по эксплуатации различного электрооборудования. Более подробно и точно об условиях использования такого оборудования написано в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

На сегодняшний день, если соблюдать все правила ПУЭ по монтажу и соединению проводки разного типа, прокладыванию контур заземленияа заземления или других технических решений, стоимость таких работ будет очень высокой. По этой причиной этими нормами руководствуются поверхностно, соблюдая лишь самые важные указания, а для других стараются найти альтернативное решение. Несмотря на дороговизну, данные правила позволяют обеспечить эффективную защиту здания любого типа от различных негативных факторов.

Видео “Делаем контур и разметку. Часть 1”

Для чего предназначается заземляющий контур на КТП

Для того чтобы защитить людей от поражения электрическим током от комплектной трансформаторной подстанции, при возможном повреждении изоляции предусмотренная следующая мера защиты — защитное заземление (защитный контур заземления)

Заземление это — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Защитный контур заземления на комплектной трансформаторной подстанции представляет собой конструкцию состоящую  естественных и искусственных единых заземлителей иными словами говоря, контур представляет собой совокупность заземляющих электродов.

В роли естественных заземлителей могут выступать

  • металлические конструкции зданий и сооружений, которые имеют соединение с землей
  • металлические оболочки кабелей, стальные или медные и другие

Искусственных заземляющими составляющими на трансформаторной подстанции могут быть:

  • стальные трубы
  • полосковая сталь толщиной не менее 4 мм
  • угловая сталь толщиной более 4 мм
  • сталь прутковая диаметром не меньше 10 мм

В качестве заземляющего контура трансформаторной подстанции выступают как правило стальные полосы (полосковая сталь) или прутья выполненные в медной оболочке. И те и другие выполняют роль горизонтальных искусственных заземлителей вкопанных в земляную траншею, которые в последствии соединяются с вертикальными заемлителями или же играют самостоятельную роль.

Вертикальными заземлителями КТП состоят из угловой стали, их как правило забивают в землю на необходимую глубину, так чтобы их верхняя часть находилась на 0,5-0,6 метра ниже уровня земли. Забивка вертикального заземляющего устройства подстанции выполняется при помощи  специальных механизмов. Соединение вертикальных заземлителей между собой выполняется полосовой сталью.

При заземлении в КТП всех металлических частей не находящихся под напряжением осуществляется как правило обрамление всех крепежных элементов и шинного моста, обрамления дверного проема и и люков, отсеков трансформаторной подстанции.

Типы заземления

Заземление КТП можно разделить на два типа: внешний контур заземления и внутренний контур заземления КТП.

Внешний контур заземления состоит из замкнутого круга (горизонтального заземлителя) и нужного количества вертикальных электродов. Располагается внешний заземляющий контур как правило на расстоянии одного метра от стены КТП. Глубина на которой расположен внешний контур составляет в среднем 0,7 метра.

Внутренний контур заземления КТП представляет собой полосу заземления которая прокладывается в каждом отсеке КТП: отсеке высшего напряжения, отсеке низшего напряжения и отсеке силового трансформатора. Внутри каждого отсека происходит обрамление всех металлических частей не находящихся по напряжением. Крепление внутреннего заземления выполняется при помощи держателей на высоте 0,4 метра от пола.

Монтаж контура заземления

Подключение к электрощитку

Чаще всего подача электричества в частных домах идет по воздушным линиям, система заземления которых строится по схеме TN-C. В этой схеме PEN – рабочий провод, совмещенный нулевой и L – фазный провод подходят к дому, а нейтраль источника подачи тока заземлена.

После того, как установлен контур заземления, ПУЭ соблюдены и вы уверены в своей работе можно переходить к подключению к электросети. Это можно сделать двумя разными способами:

  1. Использовать TT схему подключения к дому
  2. Переделать схему TN-C в схему TN-C-S

Рассмотрим каждую их этих схем подробнее:

TT

Для этой схемы не нужно производить никаких манипуляций по разделению PEN – проводника. Здесь, достаточно, фазный провод подвести к изолированной от электрощитка шине. После этого можно считать, чтоPEN – проводник это просто нулевой провод. Останется подключить только контур заземления дома к электрощиту. В итоге: PEN – проводник не имеет никакой электрической связи с контуром заземления дома.

TN-C-S

Ни для кого не секрет, что в схеме TN-C нет специального защитного проводника, который бы отвечал за отдельную защиту каждого объекта. Поэтому, схему TN-C нужно переделать в схему TN-C-S. Сделать это нужно в водном распределительном устройстве,разделив совмещенные, нулевой рабочий и PEN-защитный, проводники. На два отдельных: N-рабочий и PE-защитный.

К дому прокладываются два провода, один из которых PEN – совмещенный, а второй L – фазный. Нам же нужно получить в доме трехжильную проводку, в которой будет отдельный нулевой и защитный провод. Для этого нужно произвести грамотное разделение схемы TN-C на TN-C-S, в вводном щитке дома.

Как это сделать: в электрощите нужно установить PE – шину, и металлически связать её со щитком. Именно она будет соединять внешний PEN – проводник. От PE – шины нужно установить перемычку на шину с нулевым рабочим проводником N, которая в свою очередь, должна быть изолирована от электрощитка. После чего, нужно контур заземления соединить со щитом. Сделать это лучше медным многожильным проводом ПВ-3 6-10 кв.мм, соединив один его конец с электрощитом, а другой, с заземляющим проводником болтом, который крепится на конце провода. О нем мы упоминали выше.

Собственно все. Таким образом у нас получится переделать схему TN-C в схему TN-C-S.

Не редки случаи отгорания PEN-проводника со стороны подачи электропитания. В сети с напряжением 220В, это приведет к отсутствию напряжения или появлению потенциала на корпусе приборов, что может вызвать поражение электрическим током. В сети 380В отгорание рабочего нуля без дополнительного заземления приведет к появлению одной из 3х фаз на шине N- проводника. Фаза перейдет на N- проводник по любому из нагревательных элементов, создав в розетках межфазовое замыкание и напряжение 380В.
Все дорогостоящие электроприборы в этот момент которые будут подключены к сети выйдут из строя или попросту «сгорят». В такой ситуации останутся бессильны даже дорогие средства защиты : ДИФ, УЗО, Реле напряжения.

Так же иногда бывают ситуации, при которых из-за перекоса фаз в нулевом проводнике появляется напряжение, значением 5-40 В, что так же передает небольшой потенциал на корпус ваших электроприборов.

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод: контур заземления обязательный компонент современной электрической сети. Он избавит Вас от ряда проблем связанных с аварийными ситуациями на линии и даст возможность безопасно пользоваться электроприборами в частном доме.

Ну и последнее, что хотелось бы сказать, это то, что совсем не обязательно делать контур заземления треугольником. Это может быть и окружность и одна линия, главное чтобы количество заземлителей было достаточным для обеспечения безопасности и нужного количества сопротивления.

Мы предлагаем готовые решения по монтажу контура заземления Позвоните нам и мы ответим на все интересующие Вас вопросы. Наша компания занимается монтажом контура заземления в Серпухове, Чехове, Протвино и Пущино.

Стоимость монтажа контура заземления зависит от выбранной вами схемы, количества устанавливаемых заземлителей, удаленности дома и других важных факторов, поэтому подход индивидуален.

Вы строите дом, а значит, вам нужен будет контур зазмеления, цена которого точно не стоит того, чтобы рисковать и делать подобную работу самостоятельно, или у электриков-новичков.

Какие есть контуры заземления, для какой почвы используются?

Выражаясь простым языком, контур заземления — это есть изготовленная конструкция из соединенных вместе вертикальных заземляющих электродов (стержней) и горизонтальных электродов (именуемых шиной).

Вся эта конструкция монтируется в земле (в грунте) на определенной глубине.

Наилучшим вариантом является сварное соединение всех деталей контура заземления между собой.

Существуют следующие основные разновидности схем контуров заземления:

*схема линейного контура заземления;

*схема прямоугольного контура заземления;

*схема квадратного контура заземления;

*схема треугольного контура заземления;

*схема овального контура заземления;

Почва правильнее грунт. Каменный грунт и скалистый грунт не подходят для монтажа заземляющего устройства.

На остальных типах грунтов (почвы) устраивается контур заземления с необходимыми показателями.

Главное определить тип грунта, оценить его состояние и структуру, и выбрать материал для изготовления электродов (штырей), их длину, выбрать необходимое количество электродов (3, 4, и более), глубину погружения электродов.

Так же во внимание берется и место, участок земли для размещения на нем контура заземления и выбирается схема контура заземления, наиболее подходящая для объекта заземления и расположенного рядом участка земли.

Самые лучшие показатели заземляющих устройств получаются на глине с повышенной влажностью, суглинке и торфяной почве.

Идеальным местом для изготовления и размещения заземляющего устройства будет северная сторона от объекта, от дома, там больше тени и дольше сохраняется влага в земле, что способствует уменьшению сопротивления растекания тока в грунте.

Необходимо проводить специальные расчеты для получения наилучших характеристик заземляющего устройства, требуемого необходимого сопротивления контура.

Измерение сопротивления изготовленного контура заземления должно проводиться работниками лаборатории, имеющей лицензию на данный вид работы.

Успехов Вам! Да прибудет с Вами умение!

На какую глубину закапывать заземление, металлический штырь

Штырь для заземления

Глубина контура заземления. Контур заземления — конструкция, выбор заземлителя

Устройство заглубленного контура заземления представляет собой металлические стержни (электроды), забитые в землю и соединённые вместе. Наиболее эффективна конструкция, когда электроды располагаются в линию. Но при благоприятных условиях подойдёт и конструкция, когда стержни расположены треугольником.

Расположение в виде треугольника несколько хуже потому, что электроды больше экранируют друг друга, а значит, расход материала при такой конструкции при прочих равных условиях будет больше. С другой стороны треугольное расположение на небольшом расстоянии уменьшает количество земляных работ, и соединять штыри между собой и шиной намного удобнее в треугольной яме, чем в узкой траншее.

Расстояние контура заземление от дома должно быть не меньше 1 метра.

Электроды заземления нужно закопать на глубину промерзания грунта. Дело в том, что замерзший грунт очень плохо проводи электрический ток. Так, при замерзании верхнего слоя грунта высотой полметра, его сопротивление увеличивается примерно в 10 раз, а на глубине от полуметра до метра — в три раза. Летом же верхние слои грунта (до одного метра глубиной) значительно высыхают, что также резко повышает его сопротивление. Поэтому необходимо как можно глубже закапывать электроды в стабильные слои почвы, которые залегают ниже 1-2 м. На такой глубине параметры грунта практически не меняются на протяжении всего года.

Конечно, можно взять более длинные металлические электроды, но это увеличит расход материалов. Расчет контура заземления приведен в статье «Расчет заземления». Кроме того, забить в землю вручную стержни заземлителя более 2,5 м длиной довольно проблематично.

Таблица 1. Коэффициенты использования трёх электродов, размещенных в ряд

В табл. 1 видно, как расстояние между тремя стержнями влияет на коэффициент их использования. Отношение расстояния между стержнями — это отношение используемой длинны стержня к расстоянию между ними. Например, если взять два электрода длинной 2,5 м, полностью заглублённых в землю на глубину промерзания (вся их длина используется) и расположить на расстоянии 2,5 метра друг от друга, то отношение будет равно 2,5/2,5=1.

Из таблицы можно сделать вывод, что наиболее оптимальное расстояние между стержнями контура заземления равно их длине. При большем расстоянии прирост эффективности небольшой при значительно большем объёме земляных работ и расходе материала на соединение стержней шиной.

Для изготовления самих глубинных электродов можно использовать любые материалы с минимальными размерами, указанные в табл. 2.

Обратите внимание, что в табл. 2 нет арматуры с периодическим профилем, которую применяют для армирования бетона. Стержни такой арматуры не подходят в качестве глубинного заземления, так как при забивании в землю арматурные стержни разрыхляют возле себя землю, что приводит к повышению сопротивления.

Таблица 2. Минимальные размеры заземляющих электродов с точки зрения коррозионной и механической стойкости

Материал

Поверхность

Минимальный размер

Диаметр, мм

Площадь сечения, мм2

Толщина, мм

Толщина покрытия, мк

Черный1 металл без антикоррозионного покрытия

Прямоугольный2

Горячего цинкования5 или нержавеющая сталь5,6

Прямоугольный

Круглые стержни для заглублённых электродов3

Круглая проволока для поверхностных электродов4

В медной оболочке

Круглые стержни для заглублённых электродов3

С гальваническим медным покрытием

Круглые стержни для заглублённых электродов3

Без покрытия5

Прямоугольный

Для поверхностных электродов4

каждой проволоки

Луженная

каждой проволоки

Оцинкованная

Прямоугольный9

1 Срок службы 25-30 лет при скорости коррозии в нормальных грунтах 0,06 мм/год.

2 Прокат или нарезанная полоса со скругленными краями.

3 Заземляющие электроды рассматриваются как заглублённые, когда они установлены на глубине более 0,5 м.

4 Заземляющие электроды рассматриваются как поверхностные, когда они установлены на глубине не более 0,5 м.

5 Может так же использоваться для электродов, уложенных (заделанных) в бетоне.

6 Применяется без покрытия.

7 В случае использования проволоки, изготовленной методом непрерывного горячего цинкования, толщина покрытия в 50 мк принята в соответствии с настоящими техническими возможностями.

8 Если экспериментально доказано, что вероятность повреждения от коррозии и механических воздействий мала, то может использоваться сечение 16 мм2.

9 Нарезанная полоса со скруглёнными краями.

Очевидно, что наиболее дешевыми являются электроды из круглых оцинкованных стержней диаметром 16 мм. Но так как найти и купить их бывает накладно, то чаще всего контур заземление изготавливают из обычного черного стального уголка 50х50х5 мм. Соединять вместе уголок нужно стальной полосой с размерами не менее 50х5 мм.


Для соединения стержней контура с соединителями и шиной заземления используют два основных способа:

В случае оцинкованного проката возможно соединение без использования сварки с помощью резьбовых обжимных хомутов. При этом место соединения должно быть защищено от коррозии с помощью антикоррозийного бинта или обмазкой горячим битумом;

Прокат из черной стали без покрытий соединяется с помощью дуговой электросварки.

Что касается провода (защитный проводник), который подключают к заземляющей конструкции (к шине заземления), то лучше всего использовать провод из меди. Минимальное сечение заземляющего провода выбирается по табл. 3. Например, если просто подключить медный провод к стальной шине с помощью оцинкованного резьбового соединения, и при этом соединение находится в пластиковой распределительной коробке, а сам провод в пластиковой гофре, то такое подключение следует считать незащищённым от коррозии, поскольку напрямую контактирует с наружным воздухом. Но такое соединение контура заземления и проводника защищёно механически, и значит минимальное сечение медного провода будет равно 10 мм2. Детали по устройству защитного заземления дома своими руками приведены в статье «Монтаж контура заземления своими руками».

Таблица 3. Минимальное поперечное сечение медных заземляющих проводников

Наличие защиты

Сечение провода мм2

Механически защищенные

Механически незащищённые

Защищённые от коррозии

Незащищённые от коррозии

Для того чтобы создать все условия электробезопасности в частном доме необходимо при монтаже новой электропроводки или реконструкции старой в общий план работ включить такие работы как монтаж заземления. Монтаж заземления в частном доме не составляет особых трудностей по сравнению с монтажом заземления в многоэтажных домах.

Контур заземления в частном доме состоит из вбитых в почву вертикальных заземлителей, которые соединяются между собой горизонтальными заземлителями и заземляющего проводника который соединяет контур заземления с электрощитом.

В качестве вертикальных заземлителей обычно используют стальной уголок размерами 50×50х5 мм. Для горизонтальных заземлителей подойдет полосовая сталь 40×4 мм. Материалом для заземляющего проводника служит круглая сталь сечением 8-10 мм2. Более точные размеры и материал для заземлителей и заземляющих проводников можно найти в ПУЭ-7, раздел 1.7.

Запрещено в качестве заземлителей и заземляющих проводников использовать арматуру. Объясняется это тем что наружный слой арматуры каленый, из за этого распределение тока по сечению нарушается, а также по другому проходят процессы окисления (быстрее ржавеет).

Конструктивно контур заземления делают в виде равностороннего треугольника. Для этого, во дворе дома делаем разметку в виде равностороннего треугольника. Рекомендуется прокладывать контур заземления на расстоянии не более 1 м от фундамента дома.

После разметки, выкапываем траншею по периметру размеченного нами треугольника глубиной приметно 0.8-1 м. и шириной достаточной для удобного обваривания, примерно 0.5-0.7 м. В этой траншее будет прокладываться горизонтальные заземлители.

Теперь по вершинам треугольника будут вбиваться вертикальные заземлители на глубину 2-3 м. Забивать в землю уголки длиной 2-3 м можно обычной кувалдой, это абсолютно не трудно. Для облегчения этой работы уголок на конце заостряют, чтобы он лучше входил в землю.

Также можно выкопать или пробурить небольшие колодцы по вершинам треугольника глубиной до 1.5 м, это даст возможность забить уголок в меньший слой земли.

Этапы заземление частного дома

В прокладке заземления частного дома выделяют несколько этапов. Подготовка местности заключается в выборе места для установки заземления. Для заземления делают равносторонний треугольник с длиной стороны 2,5 — 3 метра. И находится это сооружение должно не менее чем в метре от фундамента. При этом вам нужно будет выкопать траншею глубиной 1 — 1,5 метра. И при этом это место не должно быть сильно влажным. Кроме, того контур заземления должен быть со стороны щитка. После того, как вы выбрали место наступает этап земляных работ. Выкопайте траншею в виде равностороннего треугольника глубиной от 1 метра. К одному из углов этой траншеи прокопайте траншею в сторону дома к щитку глубина может быть 0,5 метра. Готовим электроды. В качестве материала можно применять черную сталь, оцинкованную сталь или медь. Форма электродов может быть как уголок, шлейф или труба. Для черной стали уголок 50х50х4 мм, шлейф 100х4 мм, труба 32х3,5мм. Если используете оцинованную сталь уголок 40х40х3мм, шлейф 75х3мм, труба 25х2мм, если будете использовать медь уголок 25х25х2мм, шлейф 50х2мм, труба 20х2мм.

Использование в заземлении арматуры запрещается т. к. арматура закаляется и процессы окисления и распределения токов проходят по другому. Красить или покрывать чем-то подобным краске нельзя. Концы электродов лучше заострить. Далее забиваем электроды в землю. Будьте осторожны конфигурация электродов не должна измениться. Забиваем на глубину 2-3 метра. Траншею допустимо выкопать в виде линии, но тогда электродов должно быть 4-5 штук. К концам электродов привариваем металлическую полоску шириной не менее 40 мм и толщиной 4 мм или более из того же материала, что и электроды. В результате получается треугольник из стальных полос. К ближнему к дому углу привариваем полоску, материал тот же. И прокладываем ее к дому и выводим непосредственно за стеной от щитка выше уровня фундамента. Привариваем к полоске болт М80. Сверим в стене отверстие. Через это отверстие медным многожильным кабелем подсоединяем к щитку. Согласно правил все соединения должны быть сварными. Но в при использовании болтов тоже достигаются хорошие результаты. Если вы воспользовались болтами учитывайте окрашивать сталь нельзя, поэтому она будет гнить и резьбовые соединения выйдут из строя быстрее сварных. Далее закапываем траншею уплотняя грунт по мере закапывания. После завершения всех работ проверяем сопротивление с помощью прибора М416.

Заземление частного дома своими руками производится в несколько этапов.

    подготовительного

    земляных работ

    вбивку в землю электродов

    соединение электродов

    сверление технологических отверстий в стене

    разводка заземляющего провода

  • проверка работоспособности заземления.

Подготовительный этап предполагает выбор участка, где будет располагаться контур заземления.

Земляные работы предназначены для созданного в почве равностороннего треугольника контура заземления. Для этого производится рытье ям и соединительных траншей. Глубина траншей и ям должна достигать 1,5 м. Прокладывать контур заземления рекомендуется на расстоянии 1 метр от фундамента частного дома. Траншеи выкапываются по размеченному треугольнику на глубину до 1 м. Ширина траншее должна быть достаточной для проведения последующей сварки электродов.

Вбивка в землю электродов осуществляется по вершинам треугольника. Заземлители вбиваются в почву на глубину до 2-3 метров. Для удобства работы уголки на концах заостряются. Работы по забивке проводников предпочтительно осуществлять кувалдой. Не допустима деформация или изменение формы электродов.

Соединение электродов осуществляется с применением резьбового соединения стальной полосой шириной 40 мм и толщиной 4мм и болтами М80 или М100. Болт М80 приваривается к краю полосы для крепления провода, идущего в частный дом. К краю болта присоединяется медный многожильный провод, ведущий непосредственно на распределительный щиток дома.

После завершения земляных и монтажных работ по заземлению производится контрольный замер контура заземления. должен показать величину сопротивления заземляющего устройства. Замер величины сопротивления контура заземления производят специализированные лаборатории с помощью омметров М416.

Чтобы досконально разобрать самостоятельно о назначении и функциях проводников схемы при установке заземления, достаточно просто посмотреть предложенное видео

Можно ли заземление делать самому?

Однозначный ответ — да, возможно. Из сложных вещей, которые вам понадобятся это сварка. Заземление делается просто в вершины равностороннего треугольника вбиваются металлические колья, соединяются сваркой металлической полоской, от одного из углов к дому прокладывается соединение этой же полоской. Край полоски прибивается к наружной стене дома. К нему приваривается болт. К этому болту прикручивается толстый медный многожильный кабель, другой конец кабеля подключается к корпусу щитка. Это кратко, что нужно сделать. Далее детали. Материал стержней — уголки черной стали без окраски длиной 2-3 метра. Треугольник нужно выкопать на глубину не менее 0,8 метра. Толщина уголков не менее 4мм и они должны быть 50х50 мм или эквивалент по длине. Можно применить стальную трубу диаметром 32мм. Или распилить старую кровать с панцерной сеткой. Уголки лучше заострить. Если вокруг вашего дома не горы, то забить кувалдой в землю такой уголок не составит проблемы. Соединительные полоски сталь толщиной 4мм шириной не менее 40мм.

Треугольник должен размещаться от дома на расстоянии не менее 1 метра. Вместо треугольника можно соединить в линию, но при этом нужны 4-5 электродов. Это все подойдет для коттеджа или небольшого частного дома. Такая земля не подойдет для многоквартирного дома. В многоквартирном доме защитная земля это проблема не жителей, а электрокомпании. Категорически запрещается использовать в качестве защитной земли «ноль».

Как сделать правильное заземление своими рукамии так-ли это необходимо? Заземление применяется как защитная мера электробезопасности от поражения человека током в случае пробоя электроприборов на корпус. Его применение актуально не только в случае использования электроводонагревателей или стиральных машин в помещениях с повышенной влажностью — у любого бытового прибора может возникнуть неисправность и корпус может оказаться под напряжением. А уж если этот прибор подключен к водопроводной сети, то последствия этой неполадки могут оказаться плачевными.

Чтобы сделать монтаж заземления своими руками не нужно иметь глубоких познаний по электротехнике или опыта в электромонтажных работах. Не потребует это и больших материальных затрат – применяемый материал для заземления – 3 электрода, вбитых в землю и соединённых между собой полосой из металла.

Итак, чтобы сделать штыревое заземление для частного дома нужно выкопать 3 ямки глубиной на пару штыков лопат и забить в них кувалдой 3 штыря (электрода) максимально глубоко. Расположение электродов никто не ограничивает – можно в ряд, можно треугольником. После этого надо между забитыми электродами проделать канавки для соединительных проводников электродов.

Для того, чтобы правильно сделать самому заземление, соответствующее нормам надо выполнить основные требования:

Длина каждого электрода должна быть не менее 2 м, в качестве материала можно использовать обычный стальной уголок 50 на 50 мм, водопроводную стальную трубу – главное, чтобы площадь сечения была не менее 150 мм2, а толщина стенок – не менее 3,5 мм (если выбираете трубу – минимум 32 мм). Минимальное расстояние между электродами – 1,2 м.

В качестве соединителей электродов можно использовать стальную полосу 40 мм. (минимальное сечение должно быть не менее не менее 50 мм2). Соединяться полоса с электродами должна ТОЛЬКО СВАРКОЙ! (никаких болтов!).

Далее надо завести заземление со сделанного контура в дом. Допускается применение стального провода сечением не менее 50 мм2, но лучше использовать ту-же полосу на 40мм (4 на 40 мм). После того как вы завели эту полосу в дом, с неё делается переход (болтовое соединение) на гибкий медный провод, сечение которого должно быть равно сечению питающего фазного проводника.

Если электрический ввод выполнен напр. СИПом 16 мм2, то для перехода со стальной полосы подойдёт медный провод сечением 10 мм2, который соединяется болтовым соединением с корпусом щита (если щит металлический), или соединяется в клемме щита — «заземление».

Этот способ годится для частных домов (коттеджей). Сделать заземление подобным образом в многоквартирном доме не представляется возможным (особенно если вы живёте на 9-ом этаже). Бытует мнение, что при отсутствии заземления можно сделать зануление – соединить «земляные» жилы отходящих к нагрузке проводов с нулевым проводом. НИКОГДА НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО! Если у дома пропадет ноль (оборвется, отгорит), то корпуса ваших «заземлённых» приборов окажутся под напряжением 220 в!

Кроме того, существует такое понятие как «перекос фаз» (когда нагрузка неравномерно распределена по фазам) – в этом случае на «нуле» появляется напряжение. Поэтому делать такое «заземление», или скорее его имитацию просто опасно.

Контур заземления дома

Для прокладки заземления выбирается место. Это место должно быть не менее чем в 1 метре от дома со стороны электрощитка. Выкапываем траншею в виде равностороннего треугольника один из углов должен быть в 1 метре от дома. К этому углу прокапываем траншею к дому. В углы треугольник забиваем уголки(подойдут уголки от старых кроватей) соединяем эти уголки стальной полоской с помощью сварки. К ключевому углу привариваем полоску и прокладываем ее к дому. Полоску закрепляем на стене дома выше фундамента. Привариваем болт М6 или М8. Сверлим отверстие, через это отверстие протаскиваем толстый многожильный медный кабель и прикручиваем его к болту заземления. Другой конец к корпусу щитка. Защитная земля защищает вас от пробоев на корпус.

Кроме того многие электроприборы используют корпус как дополнительную землю, что приводит к наличию потенциала на корпусе и как следствие поражение электрическим током при касании корпуса. Если у вас микроволновка подключена к 2-х проводной розетке, наверняка вы испытывали на себе, чтобы этого не происходило — заземляйтесь. Заземление бывает рабочим и защитным. Рабочее заземление это, защитное заземление обеспечивает вашу безопасность. Места сварки можно обработать антикоррозийными составами. Ни в коем случае нельзя окрашивать электроды или полоски — для работы заземления нужен хороший контакт с землей, окраска привет к отсутствию заземления. Согласно норм заземление должно выполняться полосками, уголками или трубами т. к. они имеют большую площадь соприкосновения.

После того как подготовительные работы выполнены, выбрано место, произведена разметка и выкопаны траншеи необходимых размеров, приступаем к непосредственному монтажу контура заземления. В траншее по вершинам треугольника забиваем уголки в землю, при этом забиваем их не полностью, а так чтобы край уголка длиной 20-25 см торчал в траншее.

Когда все вертикальные заземлители будут вбиты в землю, их необходимо соединить между собой горизонтальными заземлителями, создав таким образом замкнутый контур.

Делается это с помощью обычной сварки, привариваем к торчащим уголкам стальную полосу. Причем соединять уголок и полосу необходимо именно сваркой, ни в коем случае не применять болтовые соединения, так как со временем эти места окисляются что приводит к потере контакта и неэффективности функционирования заземляющего контура в процессе эксплуатации.

После того как контур заземления собран, необходимо соединить этот контур с электрощитом. Для этого также пользуясь сваркой, привариваем заземляющий проводник, стальную проволоку сечением 8-10 мм, к контуру заземления и прокладываем ее в траншее к электрощиту. На конце подведенной к электрощиту проволоки привариваем болтом М6 или М8 для крепления провода заземления.

Если нет стальной проволоки можно в качестве заземляющего проводника использовать такую же стальную полосу, как и для горизонтального заземлителя.

Монтаж контура заземления дома

Благодаря развитию технологий многомощные электрические приборы заполонили наши дома. Уже тяжело представить себе жизнь без холодильника, стиральной машины, микроволновой печи, индукционной плиты — ведь все это мы используем каждый день. Не стоит забывать, что электрические приборы представляют опасность для нас в случае нарушения их изоляции. Поэтому необходимо обязательно обустроить контур заземления для всего дома, обезопасив тем самым себя и приборы от пробоя на корпус.

Для чего нужен контур заземления

Изъясняясь сухим техничным языком, заземление подразумевает электрическое соединение с землей (грунтом) нетоковедущих частей электроустановок, выполненное преднамеренно. При этом данные части электроприборов не находятся под напряжением в нормальном состоянии, но могут оказаться под ним. Причиной может стать нарушение изоляции в том числе.

Чтобы объяснить более простым доступным языком, придется вспомнить школьный курс физики. Как мы помним, ток имеет свойство течь в сторону наименьшего сопротивления. Если изоляция токоведущих частей приборов нарушена, ток будет искать место, в котором сопротивление самое низкое. Так происходит пробой на корпус электроприбора. Другими словами металлический корпус будет находиться под напряжением. Помимо того, что это может нарушить работу самого прибора или даже поломать его, если в данный момент человек дотронется к поверхности корпуса, он получит удар током.

Контур заземления необходим для того, чтобы ток распределился между человеком и заземляющим устройством обратно пропорционально их сопротивлениям. Учитывая, что сопротивление тела человека во много раз будет превышать сопротивление заземляющего контура, через него пройдет предельно допустимый ток, а остальной уйдет в землю. Мы подошли к очень важному моменту: выполняя контур заземления своими руками, необходимо сделать его таким, чтобы его сопротивление было минимально допустимым.

Виды заземления

Системы заземления в частном доме подразделяют также на рабочие и защитные. Защитное заземление спасает аппаратуру от выхода из строя при электропробоях, а людей — от поражения током. При наличии молниеотвода оно же защитит от грозового разряда. Рабочее заземление необходимо для нормального функционирования бытовой техники. В современных электросетях, как правило, достаточно заземления техники через евророзетку. Однако для гарантии безопасности такие приборы, как стиральная машина, электродуховка/индукционная панель и т.д. стоит заземлить.

Полоса с точки зрения эффективности подойдет лучше, чем проволока, так как площадь прикосновения ее с землей будет больше, однако стальную полосу сложнее прокладывать в местах перегиба траншеи, потому что согнуть ее труднее чем стальную проволоку.

Контур заземления в электрической проводке дома или квартиры переоценить довольно сложно. Во-первых – это ваша безопасность, а во-вторых – это долгий срок службы практически всех ваших бытовых потребителей электроэнергии. Что произойдёт, если вдруг заземление в вашем доме исчезнет? Блуждающим статистическим разрядам электричества деваться будет некуда, они начнут накапливаться на металлических поверхностях электроприборов, и в конечном счёте разрядятся на вас или ваших близких.

Именно по этой причине незаземлённая стиральная машина или водонагревательный бак «бьются» током – несильно, конечно, но приятного в этом мало. Также блуждающие токи оказывают пагубное влияние на герметичные ёмкости, используемые для работы некоторой бытовой техники, на нагревательные элементы – благодаря такому воздействию они служат намного меньше, чем могли бы. Так что при , без заземления не обойтись. Этим мы и займёмся в этой статье и решим вопрос как сделать контур заземления своими руками.

Как правильно рассчитать контур заземления?

Точный расчет контура заземления – штука довольно хлопотная, формула, которая позволяет произвести необходимые вычисления, содержит кучу коэффициентов отражающих свойства грунта, климатических условий вашей зоны проживания и влажности почвы. Чтобы добыть эти коэффициенты необходимо провести сложные анализы и дополнительные расчёты – стоят они немало, поэтому попробуем обойтись без них. Спросите как? Дело в том, что всё бытовое оборудование имеет определённый диапазон сопротивления контура заземления, в котором он нормально работает. Вот про эту золотую середину мы сейчас и поговорим.

Монтаж контура заземления

Копать умеете? Тогда отступаем от стены дома метр и роем траншею глубиной не менее 0,75м – потребуется прокопать канаву в виде треугольника с длинной стороны 2,5-3м. Правильно разметить треугольник, думаю, все смогут – принципиальная точность вплоть до сантиметра здесь не нужна. Главное, чтобы длина сторон треугольника вписалась в диапазон от 2,5 до 3 метров. Выкопали? Тогда погнали дальше.

Приобретаем уголок 50мм на 50мм с толщиной металла не менее 5мм – это очень важный момент. Если пожалеете денег и приобретёте уголок меньшего размера, то контур заземления прослужит недолго – ржавчина и блуждающие токи съедят его лет за пять. Такого уголка понадобится три куска длиной по 3м. Срезаем их с одной стороны наискось болгаркой (чтобы они легче заходили в землю), берём кувалду и забиваем в вершинах выкопанного треугольника – забить их необходимо практически полностью, над дном траншеи должно остаться не более 10см уголка.

Забили? На следующем этапе контур заземления частного дома предполагает объединение трёх получившихся электродов в одну цепь. Для этого понадобится электросварка и металлическая полоса шириной 50мм и толщиной 5мм. Вот этой полосой и соединяем торчащие в траншее уголки, тщательно сваривая их вместе во всех доступных местах.

Нужно именно качественно проварить шов по всей длине – прихватки здесь не подойдут. Теперь закрашиваем места сварки – не пропустите этот нюанс, иначе ток и ржавчина разрушат сварное соединение довольно быстро.

Можно сказать, что сам контур заземления уже готов, осталось теперь только подвести его в дом – это и будет следующим этапом работ.

Как правильно завести заземление в дом?

Чтобы сразу развеять все ваши иллюзии на счёт толстого медного провода, сразу скажу, что электрический щиток соединяется с контуром заземления исключительно той же металлической полосой, которую вы использовали для соединения электродов. Вам придётся выкопать такую же траншею и, приварив к контуру заземления полосу, её необходимо дотянуть как можно ближе к электрическому щитку. Только здесь для дальнейшего подсоединения шины заземления к электрощитку все нормативы разрешают использовать мощную медную жилу.

Чтобы правильно соединить эту жилу с заземляющей шиной, к последней придётся приварить винт. И уже непосредственно к нему с помощью двух гаек и шайб подключить мощный медный кабель, собирающий все заземляющие провода вашего дома.

С вопросом как сделать контур заземления мы разобрались, осталось теперь его проверить и испытать.

Как проверить контур заземления?

Точно измерить сопротивление получившегося у нас контура без сложного оборудования вряд ли получится, поэтому мы воспользуемся народным методом, который позволит нам убедиться в полной работоспособности нашего контура.

Берём мощный потребитель (не менее чем 2кВт) и подключаем его следующим образом: один конец питающего провода к фазе в квартире, а другой к заземлению – прибор должен заработать. Но это ещё не всё – предстоит замерить напряжение этой сети при включенном и выключенном оборудовании. Если разница напряжения будет не существенной и составлять 5-10v, то контур заземления работает правильно и его можно полностью пускать в эксплуатацию. Траншею можно закапывать и поверх неё сажать помидорчики.

Если такой тест показал большую разницу напряжения, то придётся добавить электродов. В любую сторону от любой вершины нашего треугольника прокапываем ещё одну траншею 2,5м длиной и на её конце загоняем в грунт ещё один уголок. Связываем его полосой с треугольником и снова проделываем испытательный тест. Если всё нормально, то на этом работы по устройству контура заземления можно считать законченными.

Источник: https://levevg.ru/depth-of-the-ground-loop-ground-loop-design-earthing-switch-selection/

Что такое контур заземления?

Шум… Изоляция заземления решает фундаментальную проблему

Проблемы контура заземления вызваны небольшими перепадами напряжения, которые обычно существуют между «землей» на передающем и приемном концах сигнального кабеля. В несбалансированном интерфейсе (видео и потребительское аудио) эта разница напряжений заземления напрямую добавляется к сигналу. Обычно это вызывает гудение или гудение в звуке и полосы гула на видео. В сбалансированном интерфейсе (профессиональное аудио) разница напряжений заземления может выявить недостаточное подавление синфазного сигнала на входном каскаде оборудования или другие дефекты конструкции.

Изолятор заземления на пути прохождения сигнала является принципиально правильным способом устранения проблем контура заземления системы. Трансформатор делает это путем магнитной передачи сигнала через электрически изолированный барьер.

Для несимметричного интерфейса трансформатор эффективно останавливает любой ток в кабеле, вызванный разницей напряжения заземления, что останавливает шум.

Для сбалансированного интерфейса трансформатор эффективно предотвращает попадание синфазного напряжения на входной каскад оборудования, производительность которого зачастую ниже идеальной.

Трансформаторы

обладают преимуществами пассивности (не требуется питание), надежности и прочности. Это делает их невосприимчивыми к большинству переходных процессов, которые могут повредить или разрушить включенные (активные) электронные изоляторы заземления.

Внутри каждого изолятора заземления Iso-Max находится трансформатор Jensen. Это функциональное ядро ​​практически каждого продукта, который мы производим. Трансформаторы Jensen легендарны своей способностью обеспечивать исключительную передачу сигнала без артефактов, искажений или деградации.



Качество без компромиссов

Большинство производителей считают, что ровный отклик в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц достаточно для обеспечения прозрачности звука. В Jensen мы знаем, что фазовая характеристика не менее, а может быть, даже важнее. Поэтому мы проектируем каждый трансформатор с расширенной полосой пропускания, особенно на нижнем уровне, потому что важно достичь хороших фазовых характеристик и, как следствие, акустической нейтральности.


Мы не останавливаемся на достигнутом.Огромные усилия прилагаются к передаче сигнала без шума. Например, во всех линейных входах, микрофонных входах, микрофонных входах и трансформаторах прямого ящика Jensen используются внутренние экраны Фарадея. Экран Фарадея представляет собой заземленную фольгу, помещенную между обмотками трансформатора для предотвращения емкостной связи. Это не только значительно улучшает подавление шума земли, но и практически устраняет радиочастотные помехи, особенно радиоприемники AM. Большинство этих трансформаторов затем помещается в контейнер MuMETAL® (из перманентного сплава) для дополнительной защиты чувствительного пути прохождения сигнала от внешних магнитных помех, вызываемых диммерами, трансформаторами и источниками питания.

Сотни тысяч аудиопреобразователей Jensen работают по всему миру в студиях звукозаписи, концертных площадках и вещательных площадках — даже в космических кораблях. Jensen был выбран производителем тестового оборудования Audio Precision, а также многими производителями высококачественного аудиофильского оборудования.

Ground Loops — устранение системного шума и гудения

Вы только что подключили свою систему, и гудение или гул не утихают. Вы запускаете свое оборудование через кондиционеры и бьетесь головой о стену, пытаясь понять, в чем дело.Поздравляем — вы только что вошли в зону The Ground Loop Zone.

Несколько недель назад я вырывал волосы после того, как установил новый компонент в Reference System 3 для обзора. Это был усилитель с трехконтактным кабелем питания. Сразу после установки усилителя в мою систему из моих динамиков начал поступать очень заметный гул с частотой 60 Гц.

Если это случилось с вами, скорее всего, это контур заземления между вашим кабельным телевидением и другим компонентом в вашей системе (например, усилителем или активным сабвуфером).Теперь, как решить эту проблему? Во-первых, это помогает точно определить, что такое контур заземления и как он может повлиять на нашу систему домашнего кинотеатра.

Ed itorial Замечание по контурам заземления
Когда два или более устройства подключены к общей земле через разные пути могут возникать помехи на пути заземления или петля заземления. Таким образом, система, заземленная в двух разных точках, с разность потенциалов между двумя землями может вызвать нежелательный шум напряжение в цепях трактов.Токи текут через эти множественные пути и создают напряжения, которые могут вызвать повреждение, шум или 50 Гц / 60 Гц в аудио или видео оборудовании. Контур заземления может быть устраняется одним из двух способов:

  1. Удалите один из путей заземления, таким образом преобразовав систему в одноточечное заземление.
  2. Изолируйте один из путей заземления с помощью изолирующего трансформатора, общий режимный дроссель, оптический ответвитель, симметричная схема или частотно-селективный заземление.

Наиболее практичным и обычно наиболее экономичным методом для бытовых аудиоприложений является использование изолирующего трансформатора.Изолирующий трансформатор — это устройство, которое в случае кабеля сигналов, позволяет всем желаемым сигналам проходить свободно, в то время как нарушение целостности заземления, следовательно, разрушение контуров заземления. При использовании изолирующего трансформатора напряжение шума заземления теперь будет появляются между обмотками трансформатора, а не входом цепи. Шумовая связь в первую очередь зависит от паразитной емкости. между обмотками трансформатора и может быть уменьшена путем размещения экрана между обмотками. Это эффективный метод реализовать, предполагая, что трансформатор имеет достаточную пропускную способность, не слишком дорогостоящий или громоздкий, и прямой путь сигнала постоянного тока не требуется для заявление.

Диагностика и устранение неисправностей

Чтобы точно определить правильное решение проблемы, сначала необходимо найти и изолировать ее. Например, если вы просто начнете драться, менять местами оборудование, кабели и все сразу, вы никогда не узнаете, что на самом деле вызвало (или устранило) проблему. Кроме того, вы можете в конечном итоге выполнять все больше и больше работы, поскольку вы тратите энергию на области, которые не имеют никакого отношения к решаемой проблеме.

Начни с простого. Устранение неисправностей контуров заземления включает в себя наведение порядка и проверку нескольких основных, общих элементов, чтобы увидеть, является ли проблема простой или сложной. Например, если регулировка громкости на вашем процессоре / ресивере не приводит к изменению уровня гула, то проблема должна возникать через после этой точки. Если это произошло раньше, то приемник / процессор обычно увеличивает общий уровень шума. Есть смысл?

Методически работать в следующей методике:

  1. Начните с процессора-приемника, чтобы определить, связано ли гудение / гудение с источником или с контуром заземления, возникающим после каскада усиления.
  2. Обратите внимание на любые недавние изменения в системе, которые привели к этой проблеме.Скорее всего, вам будет легче локализовать проблему, если она только начинается с добавления нового оборудования.
  3. Что вы можете сделать быстро и легко, чтобы изолировать или идентифицировать проблему и указать правильное решение (например, отсоединив кабель от стены, чтобы проверить, не является ли кабельное телевидение источником контура заземления).

Еще один тест Чтобы отключить ресивер или процессор, нужно посмотреть, меняется ли гудение в зависимости от того, какой вход вы выбрали (DVD-плеер, кабельное телевидение и т. д.) Гудение меняется или исчезает при выборе другого входа? Нет? Тогда ваша проблема возникает на более позднем этапе в системе (скорее всего, контур заземления вызван добавлением усилителя или активного сабвуфера с трехконтактным силовым кабелем).

Последний тест — отсоединить кабель кабельного телевидения от стены. Гул уходит? Так оно и было в случае системы ссылок 3. Eureka! В системе должен быть контур заземления, связанный с линией кабельного телевидения.

Другие распространенные причины Гул и жужжание
Хотя в этой статье рассматривается очень распространенный контур заземления проблема, поймите, что существует множество способов, которыми система жужжит и гул может войти в установку вашего домашнего кинотеатра.

Общая проблема № 1: Проверьте, есть ли у вас толстый шнур питания или розетка в стене. который изношен и не удерживается. Если контакты под напряжением / нейтралью / заземлением включены вилка заземления делает прерывистый или световой контакт с хвостовиком на внутренней стороне выпускного отверстия, это может вызвать гул через систему. Лучшее решение для этого — заменить розетку с промышленной версией, доступной в Home Depot примерно за 4 доллара. В промышленные розетки лучше удерживают силовые кабели. надежно.Если вы устанавливаете потолочное крепление для фронтальной проекционной системы, эта розетка просто необходима.

Общая проблема № 2: Проверьте полярность розетки — возможно, она подключена наоборот. Вы можете Купите устройство для проверки полярности в Home Depot примерно за 5 долларов. Это один из первым делом вы можете проверить, не помогает ли отключение кабельной приставки. удалите гул (и в некоторых случаях обратная полярность может быть по-прежнему виноват.)

Распространенная проблема № 3: Диммеры, люминесцентные лампы и другие приборы, та же цепь или общее заземление с оборудованием домашнего кинотеатра может вызвать мычание.

Устранение проблемы

Существует как минимум два практических способа решить проблему контура заземления в вашей системе. Как только вы узнаете, что проблема связана с заземлением кабельного телевидения и заземлением усилителя, как в этом случае (и во многих случаях), вы можете поднять заземление на любом устройстве на линейном уровне. Я считаю, что намного легче поднять землю на линии кабельного телевидения, чем на многоканальных входах 5.1, идущих в усилитель!

НИКОГДА не используйте адаптер переменного тока с тремя на два контакта для устранения проблемы с контуром заземления.Эти устройства предназначены для обеспечения безопасного заземления (через винт крышки на заземленную розетку) в случае использования трехконтактной вилки с двухконтактной розеткой. Лучше всего безопасно поднимать землю на уровне линии.

Ed itorial Примечание о методе сигнального подъема на грунт
Можно попробовать использовать подъемник в ситуациях, когда два заземленные части оборудования с несбалансированными подключениями Проблемы с гудением, связанные с контуром заземления. Подъем грунта в неуравновешенном состоянии соединения работают эффективно только тогда, когда оба элемента оборудования правильно заземлен в той же точке.В некоторых случаях проблема жужжания может становится хуже, если используется грунтовый подъемник. Таким образом, это так называемое «исправление» следует использовать с особой осторожностью и обычно только в качестве временного решение. Если соответствующее оборудование правильно заземлено, просто поднимите сигнальное заземление между оборудованием, может вызвать сильное жужжание и потенциально повредить входной усилитель приемного оборудования из-за протекания паразитных токов на незаземленном оборудовании. Лучший метод использования заземления — это модифицировать кабель, чтобы включить путь переменного тока между заземлением или небольшой конденсатор.Это уменьшит возможность захвата заземленного кабеля. Радиочастотные помехи, но также могут вызывать колебания частотной характеристики в зависимости от размера конденсатора и импеданса источника оборудования. Потому что это, по нашему мнению, лучшее решение для устранения несбалансированного соединения в контурах заземления используется изолирующий трансформатор аудиолинии.

Используйте изолятор заземления кабельного телевидения

Наиболее распространенным и простым решением является установка изолятора заземления кабельного телевидения.Jensen Transformers существует уже более 30 лет и является одним из лучших (рекомендованная производителем розничная цена 59,95 долларов США), поскольку имеет плоскую частотную характеристику от 2 до 1300 МГц, охватывающую спектр VHF / FM / UHF / CATV. Почему это важно? Ну, для начала, если вы планируете использовать цифровой кабель, кабельный модем или услуги по запросу, вам лучше не покупать дешевый радиочастотный фильтр в местном магазине электроники, поскольку он, скорее всего, отфильтрует больше, чем вы рассчитывали. Кроме того, мы уважаем компанию, которая измеряет свои продукты и готова опубликовать график частотной характеристики в подтверждение своих заявлений. Плоская частотная характеристика от 2 МГц до 1300 МГц гарантирует отсутствие потери качества сигнала и отличный результат.

Дешевые решения, которые звучат слишком хорошо, чтобы быть правдой — вероятно,
Один из самых популярных методов устранения заземления петли — взять преобразователь 75 Ом на 300 Ом, подключенный ко второму согласующий трансформатор с двумя винтовыми клеммами на стороне 300 Ом, и поместив его в канал кабельного телевидения.Хотя это может сломать контур заземления, если вы просто не подпишетесь на основной кабель и не дадите Хочу сказать о качестве сигнала, мы бы порекомендовали избегать этой магии МакГайвера.

Мы уже там?

Одним словом — да. Это лекарство примерно для 80% проблем с контуром заземления. Для этих других проблем есть другие решения, но мы хотели охватить этот часто встречающийся сценарий и наметить несколько быстрых и простых решений, как выбраться из тупика контура заземления. Если у вас есть контур заземления, вызванный вашим кабельным телевидением , запуском , не ходите и возьмите одну из этих красавиц — вы не пожалеете об этом.

Как избавиться от гула, гудения и других шумов в вашей аудиосистеме

Примечание редактора, 16 июля 2017 г .: Мы обновили этот рассказ новыми иллюстрациями и новыми советами и приемами.

Итак, вы только что распаковали свое новое развлекательное оборудование, все подключили, и вы слышите гудение, вой, шипение, болтовню или любое количество других раздражающих шумов, которые, как известно, мешают звуковому оборудованию.Вы даже можете увидеть на телевизоре полосы или волны. Итак, вы приносите все это обратно в магазин только для того, чтобы посмотреть, как продавец подключает его, и все работает идеально. Что за…?

Я хотел бы сказать вам, что вы не сделали ничего плохого, но вы могли это сделать, по крайней мере, случайно. Опять же, это может быть плохая проводка, неисправное оборудование или просто шумная электронная среда. Независимо от типа шума, который вы слышите, и от его причины, вот как от него избавиться.

Примечание. Некоторым присущим шумам, например, шипению ленты или шипению, когда вы увеличиваете усиление на входе.Это часть оборудования, и единственное лекарство — это, как правило, лучшее оборудование.

Контуры заземления
Упомянутые в статье

Причина номер один необычного звукового шума и странного видео — это контур заземления, просто потому, что его чертовски легко создать. Наиболее частые проявления — это громкое жужжание или гудение, исходящее из динамиков, или полосы прокрутки на экране телевизора. Это также может быть гораздо более тихий, но не менее раздражающий гул или гул, который вы слышите только тогда, когда в комнате тишина.

Замыкание заземления в развлекательном оборудовании обычно возникает, когда одна или несколько единиц оборудования подключаются к сети переменного тока (переменного тока) в разных местах, а затем соединяются вместе электрическими (а не оптическими) сигнальными кабелями — RCA, HDMI, композитный, компонентный — экран которого заземлен. Проще говоря, это создает одноконтурную антенну, которая просто любит поглощать различные типы шума посредством электромагнитной индукции. Вы можете увидеть, как создается цикл, на диаграмме ниже.

Роб Шульц Одним из способов создания контура заземления является питание взаимосвязанного оборудования от разных розеток переменного тока: Земля проходит через экранирование сигнальных кабелей.

Все, что разрывает петлю, устраняет шум, и самый простой способ сделать это — подключить все к одной розетке переменного тока. Как показано ниже, просто подключите все свое оборудование к единому удлинителю, сетевому фильтру или силовому центру и подключите его к стене. Задача решена. С большинством мультимедийных устройств можно легко справиться с помощью одной цепи на 10 А, а большинство бытовых цепей по крайней мере таковы.

Роб Шульц Питание подключенного оборудования от одной и той же розетки переменного тока устраняет большинство контуров заземления. Если гул по-прежнему слышен, проверьте, есть ли у вашей антенны или кабельного провода собственное заземление.

Могут быть случаи, когда вы просто не можете добраться до той же розетки с оборудованием. На ум приходят динамики и сабвуферы с автономным питанием. Вы можете просто «потянуть за землю», используя переходник с трех контактов на два, но это представляет потенциальную опасность поражения электрическим током. Посмотрите на Ли Харви и Stone the Crows экстремальный пример того, что может случиться с мощным оборудованием.

Если использование удлинителя нецелесообразно, вы можете купить устройство для устранения шума, например Hum X от Ebtech. Но это стоит 70 долларов. Есть и другие продукты, которые делают примерно то же самое, некоторые из которых прерывают петлю в сигнальных кабелях, но все они также дороги. Если у вас есть навыки, вы можете построить свой собственный гудок примерно за 10-15 долларов. В Интернете вы найдете много информации, которая покажет вам, как это сделать, но для выполнения этой задачи требуется умеренное владение паяльником и аналогичными инструментами.

Ebtech

Hum X от Ebtech надежно устраняет шум контура заземления. Есть также онлайн-решения для самостоятельного изготовления, которые дешевле, если у вас есть навыки.

Если эти методы не помогают, проблема может заключаться в беспроводной антенне (OTA) или в коаксиальном кабеле кабельного телевидения, у которого есть собственный путь к земле. При обращении с разветвителями коаксиального сигнала я получил довольно неприятные удары. Обычно — из-за изоляции кабельных модемов, кабельных коробок и подобного оборудования — это происходит только в том случае, если вы подключаетесь напрямую к телевизору или видеомагнитофону.Если вы обнаружили, что проблема связана с сигнальным кабелем телевизора, который подключен к кабельному модему или аналогичному устройству (отсоедините его и посмотрите, исчезнет ли проблема), замените это оборудование — с ним что-то не так. Если вы подключаетесь напрямую к телевизору, есть изоляторы контура заземления по цене от 20 до 30 долларов.

Viewsonics

Изолятор контура заземления для коаксиальных (антенных и кабельных ТВ) кабелей.

Шум в линии переменного тока

Контуры заземления — далеко не единственное, что вызывает электрические помехи; Практически любое устройство с двигателем (например, фены и блендеры), а также диммеры и неисправные люминесцентные светильники будут создавать такие помехи.Он может быть слышен через ваше аудиооборудование или отображаться на экране телевизора, а может и нет. Очевидное решение проблемы шума такого типа — не использовать такие устройства во время просмотра телевизора или прослушивания музыки. Возможно, у вас получится сделать это, если вы живете один. Если под одной крышей есть другие люди, возможно, нет.

Если вы готовы расстаться с несколькими Benjamins, вы можете убедиться в безупречном состоянии переменного тока без шума контура заземления, используя онлайн-ИБП (источник бесперебойного питания) или изолирующий трансформатор.Онлайн-ИБП — это система с резервным питанием от батареи, батарея которой всегда подключена (онлайн) между входным и выходным переменным током. Для этого требуется, чтобы электрическая мощность была преобразована в постоянный ток (постоянный ток), а затем обратно в переменный, что устранит все помехи. Это также известно как двойное преобразование.

TrippLite

Tripplite SU1000XLCD стоит 630 долларов, но он лучше справляется с регулированием мощности, чем так называемые аудиофильские устройства, которые стоят в 10 раз дороже. Если вас не беспокоят контуры заземления, вы можете найти ИБП, который устранит шум переменного тока (обратите внимание на синусоидальный выход) за чуть больше 100 долларов.

Настоящий онлайн-ИБП стоит дорого. Например, ИБП SU1000XLCD, который Tripplite прислал мне, чтобы убрать очень грязный кондиционер в моей квартире, стоит около 630 долларов. Он также тяжелый, размером с небольшой осушитель воздуха, и у него есть некоторые функции (например, мониторинг USB, чтобы он мог корректно выключить подключенный компьютер в случае сбоя питания), которые не имеют реального отношения к устранению шума. Но черт возьми, если он не на 100 процентов эффективен, а также обеспечивает удобную защиту от скачков напряжения и отключений.

Упоминается в статье
Разделительный трансформатор Tripp Lite IS1000HG

К тому же он намного дешевле, чем один из тех высококачественных стабилизаторов мощности, которые продаются доверчивым аудиофилам. Если вы не беспокоитесь об устранении шума контура заземления, вы можете обойтись не намного дороже 100 долларов с ИБП, который рекламирует синусоидальный выходной сигнал.

Изолирующий трансформатор, который немного дешевле, чем онлайн-ИБП, но абсолютно эффективен против всех видов помех в сети. Tripplite также прислал мне один из них: превосходный IS1000HG на 1000 ватт (больничного класса) с четырьмя розетками.Это около 500 долларов, но вы можете легко обойтись моделью с меньшей мощностью менее чем за 200 долларов. Изолирующий трансформатор — один из тех продуктов, название которого описывает его как тройник — в нем используется специальный экранированный трансформатор, который превращает грязный переменный ток в чистый переменный ток с помощью электромагнитной индукции — да, то же самое, что вызывает шум контура заземления.

Изолирующие трансформаторы предназначены для использования с тонким диагностическим оборудованием, где даже минимально шумный переменный ток может вызвать ложные показания. Это означает, что их более чем достаточно для мультимедийных установок.

TrippLite

Задняя часть изолирующего трансформатора IS1000HG, который предназначен для устранения всех шумов переменного тока, которые могут повлиять на чувствительное испытательное оборудование. Он также работает с развлекательными системами.

Провода

На самом деле существует только одно или два жестких правила для кабелей и шума. Во-первых, никогда не прокладывайте силовой кабель через кабели аудио или видеосигнала, включая антенные провода, или рядом с ними. Современные сигнальные кабели хорошо экранированы, но если вы слышите гудение и это не контур заземления, это вполне может быть причиной.Обратите внимание, что кабели, идущие к динамикам с автономным питанием (без Wi-Fi), представляют собой кабели аудиосигнала, а не выходные кабели.

Также обратите внимание, что трехпроводные симметричные сигнальные кабели (посылаются два сигнала с обратной полярностью — точно так же, как знаменитый звукосниматель хамбакер) гораздо менее восприимчивы к гудению силового кабеля и другим шумам, чем двухпроводные кабели. Если ваше оборудование позволяет использовать балансные выходы или входы, сделайте это. Акустические кабели не должны подвергаться звуковому воздействию, поскольку по ним проходит гораздо более сильный сигнал.Но на всякий случай постарайтесь изолировать шнуры переменного тока.

Некоторое высококачественное аудиооборудование, такое как USB-ЦАП Asus Xonar Essence One и усилитель для наушников, оснащено симметричными выходами, которые практически невосприимчивы к шумам.

Еще одно правило для проводов — это не петляющие антенные сигнальные кабели (двухжильные), которые имеют тенденцию вызывать тот же шум, делая их самими антеннами. Электромагнитная индукция; это благословение, это проклятие. (Если вы об этом не знаете)

Что касается качества кабелей: плохо сделанный кабель может вызвать проблемы с шумом, но нет никакого реального преимущества в том, чтобы тратить на него целое состояние.Распространенное заблуждение — чем дороже металл, тем лучше кабель. Неправильный. Золото используется в разъемах, потому что оно не окисляется, а не потому, что это лучший проводник электричества. Он неплохой, лучше, чем никель и хром, но на самом деле немного хуже, чем серебро и медь. Забудьте о платине — она ​​звучит сексуально, но ее значение в списке проводимости составляет примерно 20 90 248 или 90 249 пунктов.

Упоминается в статье
Изолятор контура заземления для кабельного телевидения VSIS-EU

Медный провод с золотыми разъемами — лучшая комбинация; но опять же, не слушайте пропаганду продаж аудио в бутиках.Есть много кабелей в диапазоне от 10 до 20 долларов или даже ниже, которые также подойдут.

Одна вещь, которую вы могли бы проверить, хотя в основном проблема в приложениях с высоким импедансом (более высокое усиление / напряжение, aka Hi-Z), например, с гитарными кабелями, заключается в том, что они не являются микрофонными. Плохое или слабое экранирование и другие факторы могут фактически превратить физические удары в звуковой сигнал. Я не шучу. Я испытал это только один раз в жизни с кабелями для подключения компонентов, и это было для проигрывателя виниловых пластинок.Но если вы замечаете странные шумы, которые, кажется, совпадают с басами или вибрациями, сильно постучите пальцем по сигнальным кабелям (при включенном оборудовании), чтобы проверить, не является ли это проблемой.

Еще одна проблема с проводом: размер. Хотя провод большего сечения может помочь усилителю работать немного легче и холоднее при подключении динамиков за счет снижения импеданса (удельного сопротивления) кабеля, влияние на сигнальные кабели незначительно. То есть это неслышно для тех, кто не много заплатил за толстый провод и хочет услышать разницу.

RF-помехи

Вы когда-нибудь задумывались, почему стенки вашего стереоресивера и других электронных устройств металлические, когда кажется, что все остальное в мире сделано из пластика? Это не для прочности на разрыв, а для блокировки входящих и исходящих RFI (радиопомех). Любой проводящий материал имеет тенденцию блокировать радиочастотные сигналы и отводить их заряд на свою поверхность. Действительно, экранирование кабелей работает как клетки Фарадея.

Но практические реализации (т.е.g., не обшивать вашу телевизионную комнату медной оболочкой) клеток Фарадея можно только на столько, поэтому вам может потребоваться уменьшить силу сигналов, с которыми они должны иметь дело. Я говорю о портативных телефонах, сотовых телефонах, оборудовании Wi-Fi и даже компьютерах.

Неизвестно

Если клетка Фарадея может блокировать это, у нее не должно быть проблем с РЧ, окружающим ваше мультимедийное оборудование.

Компьютеры могут генерировать много радиоволн, поэтому я избегаю причудливых прозрачных пластиковых сторон, которые позволяют им выходить и входить.Я также слышал, что беспроводные периферийные устройства, например мыши, могут вызывать помехи. Это неисправность или плохая конструкция, и единственное решение — заменить их.

Возвращаясь к сути: не беспокойтесь об этом, но неплохо было бы держать ваше RF-излучающее оборудование как можно дальше от мультимедийной установки. И если это устройство, которое должно находиться рядом с вашей установкой, убедитесь, что оно достаточно защищено.

Шум кабеля USB / HDMI
Упомянуто в этой статье
ИБП Tripp Lite TRIPP LITE SU1000XLCD

Я использую внешний аудиоинтерфейс USB за 200 долларов, потому что он звучит намного лучше, чем все, что вы найдете на материнской плате.Поверьте, если мои старые уши слышат разницу, то она есть. Но когда я впервые начал его использовать, я иногда слышал очень слабые статические помехи. По довольно сложным причинам ток может протекать через экран USB-кабеля, что влияет на сигнал. Это раздражало.

Есть три метода устранения помех кабеля USB (и HDMI). Один из них — использовать кабель с ферритовой гильзой для шумоподавления (большой круглый наконечник на одном конце. Вы также можете купить фиксируемый ферритовый шумоподавитель). Иногда их называют ферритовыми шариками.

Неизвестно

Кабель HDMI с ферритовым фильтром помех для блокировки паразитного тока, проходящего через экран.

Второй метод — это проложить провод с меньшим сопротивлением, чем экранирование кабеля USB / HDMI, от корпуса аудиоинтерфейса USB или аудиокомпонента, подключенного через HDMI, к корпусу вашего компьютера. Провод динамика работает нормально. Электричество всегда следует по пути наименьшего сопротивления, поэтому паразитный ток проходит по заземляющему проводу, а не по экрану кабеля.Это также известно как заземляющий шунт или просто шунт.

Третий метод — установить фильтр шумов USB (я никогда не видел его для HDMI, но адаптер HDMI мог бы работать), который на самом деле представляет собой ретранслятор USB, который разделяет соединение экрана. Они стоят около 50 долларов и, как говорят, действительно устраняют шум. Я никогда не использовал один, потому что первый и второй методы намного дешевле и никогда меня не подводили.

Аудиошум ПК

Другая причина, по которой я использую интерфейс USB, заключается в том, что вы действительно можете устранить тот шум, который я описал.Внутренние аудиорешения, особенно те, которые находятся на материнской плате, подвержены всевозможным линейным шумам и электромагнитным помехам, которые невозможно устранить. Как вы могли заметить, я просто дал вам решение — перейти на USB. Тем не менее, существуют карты PCI и PCIe, которые также могут устранить проблему, а также предоставить больше выходов для игр и объемного звучания.

Однажды вы это услышали, теперь нет.

Используя вышеуказанные методики, вы сможете устранить все шумы, которые не присущи вашей аудиосистеме, а также те, которые, как вы могли подумать, были ей присущи.Но если вы страдаете от шума, который я не покрыл, или у вас есть исправление, которое работает, поделитесь с нами, оставив комментарий на нашей странице в Facebook.

Примечание. Когда вы покупаете что-то после перехода по ссылкам в наших статьях, мы можем получить небольшую комиссию.Прочтите нашу политику в отношении партнерских ссылок для получения более подробной информации.

Контуры заземления и неизолированные общие элементы

Любой установщик оборудования для управления промышленными процессами скажет вам, что контуры заземления являются одной из самых неприятных ошибок подключения сигналов, которые необходимо диагностировать и исправить. Шаги, необходимые для их устранения, часто приравниваются к чему-то столь же загадочному, как магические заклинания. Аналогичным образом рассматриваются проблемы, связанные с совместным использованием неизолированных общин. Проблемы с совместным возвратом сигнала часто даже путают с контурами заземления.Контуры заземления и общие общие могут вызвать непредсказуемые сигналы и сделать ваш текущий контур непригодным для использования.

Лучший и наиболее практичный способ исправить эти проблемы с сигналом — предотвратить их возникновение, в первую очередь, путем планирования правильной разводки устройств и следования конкретным передовым методикам. Однако, если вы подозреваете, что у вас есть проблемы с сигналом, связанные с контурами заземления или общими общими узлами в существующей сети, нет необходимости вытаскивать книгу и волшебную палочку «Контуры заземления и неизолированных общин» и волшебную палочку, есть некоторые предсказуемые симптомы, которые вы можете ищите, чтобы диагностировать проблему.

Прежде всего, вам необходимо знать определение контуров заземления и общих общих линий. Контур заземления — это поток тока от одной сигнальной земли к другой из-за разницы напряжений между двумя заземлениями. Это может произойти, если два устройства в сети заземлены в разных местах, и в одном из этих мест сигнальная земля испытывает более высокий потенциал напряжения. Любой инженер-электрик скажет вам, что любой перепад напряжения приведет к протеканию тока.Именно этот ток вызывает симптомы замыкания на землю.

Общий неизолированный общий провод может стать проблематичным при неправильном подключении. Устройства с несколькими входами и выходами, особенно те, через которые проходит более одного цикла, печально известны трудностями, связанными с общим доступом. Их обычно называют «контурами заземления» из-за схожести их симптомов, но они не являются настоящими контурами заземления, поскольку они не возникают из-за проблем с заземлением. Проблемы такого рода возникают, когда узлы создаются, намеренно или нет, до достижения всех применимых устройств в цепи, требующих чистого, предсказуемого сигнала.Это приведет к смешанному потоку тока и усреднению сигнала, что приведет к появлению непригодного для использования сигнала процесса.

На рисунке 1 выше показан источник питания 24 В постоянного тока, обеспечивающий напряжение в токовой петле. Этот контур подключается параллельно к двум парам датчик уровня / локальный дисплей, предположительно, на разных резервуарах в совершенно разных местах на промышленном объекте. Два датчика используют подаваемое на них напряжение для генерации технологического сигнала 4–20 мА, который затем проходит по проводу, соединяющему их с локальным дисплеем, отображающим переменную процесса.Схема замыкается путем возврата к источнику питания.

Все это звучит как типичная функциональная токовая петля, пока вы не заметите, что оба входа питания локальных дисплеев заземлены в их отдельных местах. Заземление 2, поскольку среда, в которой он расположен, испытывает больше шума и имеет худшие соединения для его заземляющих шин, чем другое место, имеет более высокий потенциал напряжения, чем земля 1. Это приводит к протеканию тока, обозначенному выше IGND.Этот ток проходит по тем же проводам, которые должны передавать на дисплеи только технологический сигнал 4-20 мА, в результате чего два тока смешиваются, и технологический сигнал становится непредсказуемым и, следовательно, непригодным для использования.

В примере, показанном на рисунке 1, это было устройство в контуре 4–20 мА, которое вводило ток заземления в контур. Однако возможно, что причиной может быть устройство, не расположенное на шлейфе. Подумайте, подключено ли какое-либо устройство в контуре через неизолированный RS-485 или через вход / выход питания к устройству, имеющему потенциал земли с более высоким напряжением.Как правило, лучше избегать многоточечного заземления устройств в токовой петле. Потенциалы заземления часто не равны из-за различных электрических шумов, сопротивления пути заземления и плохой первоначальной установки шины питания.

Замкнутый контур заземления также может возникать в системе с одноточечным заземлением. Рассмотрим систему, в которой не используются изолированные провода витой пары, например, показанная на рисунке 2. Могут быть внесены любые электрические помехи, воспринимаемые заземляющим проводом, такие как паразитные магнитные поля или помехи от источника питания переменного тока 50/60 Гц. на токовый контур и приведет к непредсказуемому сигналу.Этот тип контура заземления чаще всего возникает из-за неправильной прокладки пути и отсутствия экранированной витой пары.

На Рисунке 3 показана правильно подключенная токовая петля, а на Рисунке 4 — неправильно подключенная токовая петля. На рисунке 3 потенциал напряжения, подаваемый источником питания, вызывает прохождение тока к каждому из трех параллельных передатчиков. Этот ток используется для создания токового сигнала 4-20 мА, который отправляется на локальные дисплеи, отображающие переменную процесса.

На рисунке 4 устройства были подключены бессистемно, потому что в последовательной электрической цепи порядок устройств обычно не имеет значения.Однако на общем общем устройстве с несколькими входами был создан узел, соединяющий текущие сигналы. Это приводит к смешиванию и усреднению токов технологического сигнала, в результате чего на всех дисплеях отображается одно и то же значение. На этих изображениях проблема такого типа кажется тривиальной для устранения

: просто удалите дополнительный переход из цепи. Однако, когда сложные сети оборудования сталкиваются с той же проблемой, решение не всегда бывает таким интуитивным.

Проблемы, подобные этой, чаще всего вызываются включением неизолированных устройств с несколькими входами, таких как недорогие ПЛК.Поскольку устройство имеет несколько физических токовых входов, установщик может предположить, что каждый вход изолирован. Однако, если эти входы соединены внутри, токовые сигналы сливаются, что приводит к усреднению тока перед продолжением по цепи. Эта проблема также может быть вызвана неправильной разводкой трехпроводных устройств или сложных многоконтурных сетей.

Из-за природы проблем с сигнальным соединением и уникальных переменных, присутствующих на промышленных объектах, симптомы, вызванные этими проблемами, также будут уникальными.Тем не менее, есть некоторые общие признаки, на которые можно обратить внимание, если вы подозреваете, что испытываете одну из этих проблем с существующей сетью.


НЕПРЕДСКАЗУЕМЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИГНАЛА 4-20 МА

Непредсказуемые колебания сигнала — верный признак того, что что-то мешает работе вашего токового контура. Вероятно, это результат электрических помех или замыкания на землю.


ДОБАВЛЯЕТ, ОБНАРУЖИВАЕТ ИЛИ ВЫВОДИТ ДИСПЛЕЙНЫЙ СИГНАЛ ЗА ПРЕДЕЛЫ ДИАПАЗОНА

Сигнал может также испытывать сложение или вычитание на некоторое значение от одной точки цикла к другой.Это сложение или вычитание может даже вывести сигнал за пределы диапазона устройств, предназначенных для измерения сигнала.


ОБЩИЕ ОБЩИЕ ОБЩИЕ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ УСРЕДНИЕ СИГНАЛА

Проблемы с общими неизолированными общими объектами обычно усредняют сигнал процесса, вызывая регистрацию одной и той же переменной значения на устройствах, которые должны получать разные переменные процесса.


ФИЗИЧЕСКОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ

Наиболее серьезным (и, к счастью, редким) признаком этих проблем является физическое повреждение устройств в сети.Например, если разница напряжений между двумя заземлениями окажется значительной, это может привести к перегрузке чувствительной сигнальной электроники таких устройств, как сигнальные входы и выходы. Повреждение электроники более высокого уровня, такой как блоки питания и реле, чрезвычайно редки из-за их способности выдерживать очень высокие потенциалы напряжения.

Как упоминалось ранее, лучший способ восстановить контуры заземления — это в первую очередь избегать их. Проблемы с многоточечным заземлением можно решить, используя только одноточечное заземление.Любые два места заземления будут иметь разные потенциалы напряжения, хотя серьезность этой разницы зависит от среды, в которой они расположены. По возможности используйте плавающие (незаземленные) устройства. Если возникает ситуация, когда несколько устройств в сети должны быть заземлены (по соображениям безопасности и т. Д.), Убедитесь, что заземление выполнено по всей системе, по возможности, с помощью экранированного кабеля через кабелепровод.

Все провода в системе должны быть экранированной витой парой, в которой используются оба провода.По возможности и в рамках бюджета все сигналы должны быть изолированы с помощью устройств с изолированными входами и выходами. Наконец, всегда помните о неизолированных многоконтурных устройствах и проявляйте особую осторожность при планировании проводки. Следуя этим нескольким передовым методам установки всякий раз, когда вы устанавливаете оборудование для управления технологическим процессом, вы можете избавить себя от головной боли, пытаясь диагностировать и устранять эти проблемы в будущем.

Контуры заземления и неизолированные общие контуры могут доставлять неудобства как установщикам оборудования управления производственными процессами, так и обслуживающему персоналу, но их можно легко избежать с помощью надлежащих методов планирования и установки.Контуры заземления создают проблемы для систем, когда несколько устройств заземлены в разных местах, которые имеют разные потенциалы напряжения, или при неправильном подключении заземленных устройств возникает шум, создаваемый их заземлением. Неизолированные общие ресурсы могут стать проблемой, когда текущие пути пересекаются и становятся непредсказуемыми. Эти две проблемы с подключением сигналов могут привести к непредсказуемым, неправильным, выходящим за пределы диапазона или усредненным сигналам процесса и, в редких случаях, к повреждению устройств. Всего этого можно избежать, не используя магические заклинания, а следуя стандартным передовым методам установки, которые могут уменьшить или потенциально устранить текущее затруднение.

Если у вас есть идея для будущей темы, которая будет представлена ​​в «Текущем затруднительном положении», свяжитесь с Precision Digital по телефону [электронная почта защищена]


Саймоном Паонессой — техническим писателем, Precision Digital Corporation

Загрузите это приложение Примечание в формате PDF.

Что такое контур заземления?

Что такое контур заземления?

Были ли у вас проблемы с управлением технологическим процессом и электрическими приборами? Источником могут быть контуры заземления.

«Потенциально вредная петля, образующаяся, когда две или более точек в электрической системе, обычно имеющих потенциал земли, соединены токопроводящей дорожкой, так что одна или обе точки не имеют одинакового потенциала земли».

Нежелательные контуры заземления могут вызвать неточные показания датчика, отрицательно влияя на сигналы приборов.

С точки зрения непрофессионала, контур заземления существует, когда цепь подключена к заземлению в двух или более точках. Поскольку потенциал земли меняется от точки к точке, два или более соединения с землей вызывают протекание токов.Если ток течет по сигнальному проводу, в результате получается зашумленный сигнал смещения. Классическим признаком контура заземления является датчик, который правильно считывает данные в буферах, но дает показания с большой ошибкой при помещении в технологическую жидкость.

При типичном технологическом измерении датчик pH подключается через технологическую жидкость и трубопровод к заземлению. Если цепь в анализаторе pH подключается ко второму заземлению, через электрод сравнения будет протекать ток.

На электроде сравнения возникает напряжение, пропорциональное току и сопротивлению электрода. Поскольку напряжение идет последовательно с напряжениями других элементов, ток контура заземления приводит к тому, что показание pH существенно отличается от ожидаемого значения. Токи, создаваемые контурами заземления, часто нестабильны, поэтому показания pH, на которые влияют контуры заземления, часто бывают зашумленными.

Проверка контура заземления!

Если система приборов начинает работать странно или беспорядочно, убедитесь, что вы устранили все непредусмотренные заземляющие соединения.Или если ваши показания колеблются, когда вы касаетесь кабеля или перемещаете датчик.

Это может произойти при добавлении или замене двигателя или мешалки. Любая электрическая деталь, с которой работают — может нарушить баланс и требует повторной проверки.

Для проверки контура заземления — мы рекомендуем выполнить шаги —

  1. Извлеките датчик pH из технологической жидкости.
  2. Калибровать датчик в буферах. Убедитесь, что нет прямого электрического соединения между контейнером, содержащим буфер, и технологической жидкостью или трубопроводом.
  3. Зачистите концы толстого провода. Подсоедините один конец провода к технологическому трубопроводу или, лучше, поместите его в технологическую жидкость. Другой конец провода поместите в емкость с буфером и датчиком. Провод обеспечивает электрическое соединение между технологическим процессом и датчиком.
  4. Если показание pH изменилось или стало шумным после подключения, значит, существует контур заземления. Если никаких симптомов не наблюдается, петли заземления, вероятно, не существует.

Что дальше?

  • Намного легче избежать контуров заземления во время установки и планирования проекта
    • , чем диагностировать и устранять их в полевых условиях после установки.
  • Часто не на одной и той же земле и Часто разделены расстоянием
  • Не всегда только в контуре 4-20 мА
  • Рассмотрим неизолированный RS-485 сигнальных проводов
  • Учитывать неизолированное заземление питания / выходной мощности на входе
  • Потенциалы земли НЕ равны
  • RGND вызвано несколькими факторами
    • Шум
    • Сопротивление заземляющего тракта
    • Плохая начальная установка шин питания

Итак, если вы не можете устранить условия для контуров заземления, что делать дальше? Вы можете использовать изоляторы сигналов.Эти устройства прерывают гальванический путь (непрерывность постоянного тока) между всеми заземлениями, позволяя аналоговому сигналу распространяться по контуру. Изолятор также может устранить электрические помехи при непрерывности переменного тока (синфазное напряжение).

Есть несколько способов сделать это, но независимо от выбранного вами метода изоляции изолятор должен обеспечивать изоляцию входа, выхода и питания. Если у вас нет этой трехсторонней развязки, может возникнуть дополнительный контур заземления между источником питания изолятора и входным и / или выходным сигналом процесса.

Остановка заземляющих петель в будущем!

Чтобы свести к минимуму опасность введения этих контуров в сложную сеть, следует использовать выделенную шину заземления контрольно-измерительной системы и подключить к ней заземление от общего сигнала, заземления шкафа и заземления источника переменного тока КИП. Автобус привязан к земле через строительную землю и решетку заземления растений.

Но это может быть намного сложнее, чем кажется. Например, у вас редко будет только один цикл инструментовки.Фактически, у вас могут быть сотни или даже тысячи.

Многие из них упакованы вместе в шкафы для измерительных систем, предоставляемые поставщиками. Как правило, они содержат общую шину сигнала постоянного тока и общую шину источника питания. Производитель обычно связывает эти шины вместе в шкафах на главной шине заземления. Заземление шкафа — это защитное заземление, которое защищает оборудование и персонал от случайного поражения электрическим током. Он также обеспечивает прямую линию отвода статических зарядов или электромагнитных помех (EMI), которые могут повлиять на шкафы.Это заземление шкафа остается отделенным от заземления сигнала постоянного тока до тех пор, пока оно не будет подключено к главной шине заземления.

Заземление переменного тока — это одноточечное заземление системы питания переменного тока. Это заземление подключается к заземлению на главном изолирующем трансформаторе переменного тока. Он также заканчивается в одной точке сети заземления предприятия (обычно это заземляющий электрод).

По всем вопросам, связанным с анализом экстремальных жидкостей, обращайтесь к нам по адресу [email protected]

Проводка

— Что такое контур заземления в электросети?

«Контур заземления» — это фраза из аудиодизайна.Спросите звукорежиссера.

Это практически не предмет в электросети, и давайте подумаем, почему. Зона безопасности имеет две должности:

  • Возврат естественный ток (ESD, молния) к источнику (являющемуся землей)
  • Возврат вызванный человеком отказ ток к источнику (нейтраль).

Тема «контура заземления» — это управление и координация токов, протекающих по защитному заземлению — это логика, да? Какие это токи? Нет токов .Конструкция системы не требует никакого тока на защитном заземлении, за исключением условий неисправности (которые должны быть достаточно продолжительными, чтобы сработать выключатель или GFCI).

С точки зрения проектирования сети, защитное заземление — это тот случай, когда нам нужна «паутина» соединений. Это нормально, когда площадки пересекаются между разными схемами и даже услугами. Мы протягиваем провод заземления к пристройке, у которой тоже есть заземляющий стержень (частично: мы не хотим, чтобы молния проходила через провод к основному зданию).Чем больше, тем веселее, тем безопаснее.

И поэтому мы даем звукорежиссерам изолированные площадки 🙂

Теперь «контуры заземления» важны в аудио- и компьютерных сетях; но поймите, что в мире электроники «GND» — это совершенно другое животное: GND — это «общий» или «опорный сигнал нулевого напряжения» или то, что мы в сети называем «нейтралью». И это часто используется в качестве «сигнала земли», или «нулевой точки» в ссылочном сигнале (например, RS-232, который имеет 1 общие и многие сигнальных провода).В отличие от «дифференциального» сигнала, такого как RS-422 (который имеет 2 сигнальных провода на сигнал, и имеет значение только разница между ними).

В частности, при сетевой / дистанционной передаче сигналов, если этот «общий» мост соединен с защитным заземлением сети переменного тока в двух местах , он становится уязвимым для разницы в напряжении в этой сети защитного заземления, которой не должно быть.

Но возможно постоянное замыкание на землю, которое слишком мало для срабатывания выключателя, а GFCI не установлены…. и это может вызвать градиент милливольт в сети защитного заземления, пульсирующий, конечно, с частотой 50/60 Гц. Или устройство обработки сигналов может пропускать шум обратно через свой источник питания в сеть переменного тока, которая затем может подавать его на защитное заземление через емкостную связь.

Урок состоит в том, что проектировщики аудио и сетей должны быть осторожны, рассматривая защитное заземление сети переменного тока как своего рода опорный сигнал нулевого уровня. Кроме того, они должны быть осторожны с привязкой проводов или экранов в их кабелях к защитному заземлению сети переменного тока, чтобы этот провод внезапно не потребовался выдержать десятки или сотни ампер во время замыкания на землю с болтовым креплением.

Контур заземления — что это такое и почему его следует избегать?

Контур заземления — это результат протекания электричества к земле по двум или более путям.

Контур заземления обычно создается путем соединения различных источников питания. Пользователи во многих случаях считают, что все точки заземления имеют одинаковый потенциал. Это далеко от истины. Все провода или другие проводники имеют сопротивление или, когда мы говорим об условиях переменного тока, импеданс. Даже если этот импеданс исключительно мал и именно поэтому он может генерировать относительно высокие токи, индуцированные магнитным полем.Эти токи вызывают падения напряжения, которые можно рассматривать как источники шума. Поэтому нам следует избегать контуров заземления.

Упрощенная цепь заземления

Типичный пример шума контура заземления — фон 50/60 Гц в аудиосистеме. Слушатель слышит это как раздражающий звук в динамике.

Гул-сигнал 50 Гц, полученный с помощью PoScope4

Другой пример — схема контроллера ЧПУ или драйвер шагового двигателя, используемый для двигателей станков с ЧПУ. В таких условиях уровень электромагнитных помех может быть довольно высоким.Следовательно, наведенные токи, плохо экранированные кабели связи, могут вызвать сбои в работе станка с ЧПУ.

Неважно, говорим ли мы о низкой или высокой мощности, аналоговом или цифровом мире, высоких или низких частотах, контур заземления может доставить разработчику аппаратного обеспечения проблемы. Другими словами, хорошая конструкция печатной платы или заземления системы важна для стабильной работы без перебоев и ошибок.

И напоследок… Как этого избежать?

В некоторых случаях разрыв заземляющего контура может решить проблему.Но имейте в виду! Никогда не отключайте заземление от вилки переменного тока! Это потенциально опасно и может вызвать поражение электрическим током!

Вы можете найти множество статей о контурах заземления и способах их предотвращения. В целом, существует руководство для разработчиков аппаратного обеспечения, которое можно резюмировать в нескольких основных моментах:

  • использовать звездообразную топологию для наземного распределения
  • использовать симметричное соединение
  • отдельные линии питания и передачи данных
  • держать цепи силовой части ближе к заземлению источника
  • использовать дифференциальные сигналы и изоляторы
  • экран кабеля должен быть заземлен только с одного конца

И как пользователи устройства могут предотвратить контур заземления? Мы можем попытаться решить проблему, тщательно подключив части системы с помощью изолированных трансформаторов, оптических соединений, изоляторов RS232, RS485 или USB и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *