Как правильно сделать контур заземления на производстве: Заземление в цехе | Полезные статьи

Заземление цеха, расчёт контура заземления цехов, правила монтажа в цехах

Цеха бывают различные: в составе завода или фабрики, занятые какой-то частью производственного процесса или быть отдельным, самодостаточным предприятием. Виды деятельности сильно различаются: швейный и литейный, цех металлообработки и горячий цех предприятия общественного питания. Даже при выпуске одинаковой продукции станки и электротехническое оборудование всегда отличаются: новое с электроникой или недорогое с простой автоматикой.

При проектировании, строительстве, монтаже и эксплуатации любой электроустановки, в том числе цеха, должны выполняться основные требования к электроустановкам зданий и сооружений. Электроустановка, во-первых, должна соответствовать техническим условиям и техническому заданию. Во-вторых, быть максимально безопасной для жизни и здоровья людей. В-третьих, быть максимально безопасной в отношении пожарной опасности.

Эти три основных требования можно, условно, разделить на две части: технические и требования по безопасности.

При соответствии электроустановки техническим условиям и техническому заданию в полном объёме, в принципе, она должна быть безопасной. Но, всегда необходимо помнить и выполнять меры защиты от прямого и косвенного прикосновения людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением или с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Для допуска вновь вводимой в эксплуатацию электроустановки, для расчёта контура и соблюдения правил монтажа разрабатывается проект. Рабочий проект разрабатывается, в основном, на основании полученного технического задание. В примере представлены расчёты заземления для цеха плазменной резки. Для выполнения требований по электробезопасности цеха предусматривается ряд мер и в первую очередь это защитные меры при косвенном прикосновении. Автоматическое отключение питания, защитное заземление и системы уравнивания потенциалов — это комплекс мер и для максимальной эффективности применяются только в комплексе.

Проектом в примере предусмотрено повторное заземление PE проводника питающего кабеля на вводе в здание, для чего предусмотрен монтаж заземляющего устройства. Оно представляет собой заглубленные в грунт вертикальные электроды (штыри стальные омеднённые, d=0,014 м, l=9 м), соединенные между собой горизонтальным электродом (полоса стальная, 4х40 мм). Расчетное сопротивление растеканию тока 2 Ом. Заземляющее устройство имеет электрическую связь с PE шиной щита ВРУ, для чего проектом предусмотрена прокладка проводника медного в изоляции ПВХ сечение 25 мм.

В общем случае, заземление выполняется для достижения трёх основных целей. Первая: это создание режима работы нейтрали, например заземление нейтрали на трансформаторной подстанции. Вторая: повторное заземление защитного или совмещённого нулевого защитного и нулевого рабочего проводника питающей линии. Третья цель: это заземление в составе молниезащиты.

В соответствии с ПУЭ п.1.7.61 при применении системы TN, именно такая система заземления используется почти всегда, рекомендуется выполнять повторное заземление. В первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется. На практике, величина должно быть не более 30 Ом. Это величина для выполнения требований по защитным мерам электробезопасности! Защитные меры по электробезопасности цеха будут выполнены, если будет сделан монтаж заземлителя с величиной сопротивления до 30 Ом. Для примера, заземление с такой величиной рекомендуется для дачи.

Далее необходимо выполнить требования по соответствии техническим условиям, и величины сопротивления могут значительно различаться! По техническим причинам, из-за использования различного оборудования, для разных цехов требуется разное заземление. Для понимания приведу пример: для дачи достаточно 30 Ом, а для частного дома с современным газовым котлом необходимо заземление с величиной сопротивления до 10 Ом. Такая величина появилась из-за требований газоснабжающих организаций и производителей котлов.

Цех — это промышленное, технологическое предприятие, и в первую очередь должны выполняться технические требования.

При безусловном выполнении требований по электробезопасности людей и выполнении требований по противопожарной безопасности.

Скачать пример проекта заземления цеха.
Скачать пример сметы на материалы и монтажные работы.

Уважаемые заказчики! Для Вашего цеха, Вашего предприятия, для защиты дорогостоящего электрооборудования, соблюдения требований по электробезопасности и пожаробезопасности предлагаются различные варианты, подходящие именно Вам! Рассматриваются и выполняются расчёты, проектируются и реализуются заказы любой сложности в Ростове-на-Дону и пригороде!

Как правильно сделать контур заземления в частном доме своими руками

8 декабря 2020

Мечтая о беззаботной жизни в уютном частном доме, многие совершенно забывают о банальных мерах безопасности. Это касается не только охранных систем, но и более важных конструкций, таких как громоотвод и заземление.

Главная проблема в том, что эти вещи кажутся обыденными, или наоборот абсолютно ненужными. Большинство новоиспеченных владельцев частных домов абсолютно не уделяют внимание этому вопросу, сталкиваясь с регулярными поломками бытовой техники и электроники.

Организация правильного заземления в электросети частного дома — это не потребность, это необходимость. Такая система позволяет обезопасить процесс пользования бытовыми электроприборами, и в то же время уберечь вас от колоссальных трат в случае их поломки из-за коротких замыканий и скачков напряжения.

Хотя сами контуры представляют собой вполне понятные конструкции, есть очень много нюансов, включая расчетные требования под каждый вид жилых домов. Именно поэтому мы вам расскажем не только как правильно сделать контур заземления, но и как выполнить расчеты, подготовиться к процедуре материально, подобрать необходимый инструмент.

Особенности и принципы работы заземления

Предназначение и задачи контура заземления вполне способны охарактеризовать и саму конструкцию.

Заземление — это соединение из всех элементов и «участников» электросети с заземляющим контуром, позволяющим при возникновении токов утечки безопасно отвести их в землю.

Повреждение изоляции, короткие замыкания, и практически любые другие неприятности, которые только могут возникнуть в процессе эксплуатации приборов, могут быть нивелированы за счет правильно смонтированного контура заземления.

Простыми словами — при повреждениях электропроводки электрический тока не причинит вреда вам и вашим близким.

Главная опасность коротких замыканий в том, что они не только выводят из строя электроприборы, весь накопившийся потенциал при первой же возможности будет передан проводнику, которым в случае прикосновения к оголенным проводам является именно человек. Заземление и призвано взять на себя задачу по безопасному отводу электричества в грунт при поломках в электросети.

Схемы подключения

К наиболее распространенным схемам подключения относятся замкнутая треугольная и линейная. Замкнутая система более стабильна в работе, поскольку даже при повреждении одного из горизонтальных заземлителей она продолжит выполнять свою функцию. Линейная в этом смысле проигрывает замкнутой конструкции. Она перестает работать, если повреждена перемычка.

Помимо линейной и треугольной конструкции, могут изготавливаться овальные и прямоугольные защитные устройства, но они менее популярны.

Нужно ли вообще заземление в частных домах

Как и говорилось выше, заземляющий контур является отличной мерой безопасности для домовладельцев. Но действительно ли нужно заземление в частных домах? Сейчас всё объясним как с точки зрения безопасности, так и исходя из требований законодательных актов.

Заземление не является идеальным средством защиты от поражения электрическим током, поскольку не все конструкции способы отвести большое количество энергии практически мгновенно. Несмотря на это, даже уменьшение накопленного потенциала позволяет существенно снизить силу поражения электрическим током. В критических ситуациях это позволяет избежать массы неприятностей, включая летальный исход.

Кроме практической необходимости, стоит учесть и требования законодательных норм, которые вполне понятны и прозрачны.

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ все жилые помещения обязаны быть оборудованными подобными системами защиты. Нижним порогом в требованиях для монтажа таких контуров является электроснабжение переменным током от 100 Вольт и более 40 Вт.

Таким образом 90% всех бытовых сетей в нашей стране должны оборудоваться подобными узлами для обеспечения защиты домовладельцев от травматизма.

Также контур заземления является одной из эффективных мер пожарной безопасности. Небольшие очаги возгорания, или большие пожары, приносят намного больше убытков, чем стоимость установки заземления, поэтому стоит обязательно оборудовать собственный дом подобной конструкции.

Интересный факт — отсутствие заземления в частном доме может негативно сказываться на качестве мобильной связи. Незаземленная электросеть создает массу помех для практически любой электроники, поэтому многие задаются этим вопросом лишь после того, как сталкиваются с помехами в работе оборудования.

Также стоит учесть — хотя система заземления и громоотвод имеют схожие принципы действия, контуры этих систем ни в коем случае не должны кольцеваться. В случае с ударом молнии, такой ход может привести к еще более негативным последствиям. Мощнейший электрический разряд попросту уничтожит всю электронику, а также в результате способен создать очаг возгорания внутри или снаружи дома.

Ошибки при монтаже

Если монтаж заземления частного дома осуществляется непрофессионалами, есть риск возникновения технических ошибок, снижающих эффективность системы. Мы перечислим наиболее распространенные ошибки, предотвратив которые вы обеспечите энергетическую безопасность вашего дома:

• Электроды нельзя красить, иначе они утратят способность передавать ток в землю.
• Шину нельзя крепить болтами, т.к. коррозия быстро разрушит контакты.
• Не рекомендуется размещать систему заземления далеко от дома – расстояние существенно увеличивает сопротивление.
• Если использовать тонкие электроды, со временем коррозия снизит проводимость металла.
• Нельзя соединять между собой медные и алюминиевые проводники, из-за чего в месте крепления возникнет контактная коррозия.

Если в конструкции возникают нарушения, заземление теряет свою эффективность. Учитывая, что неэффективный контур перестает проводить ток, защищенность от замыканий резко снижается. Из-за этого заземление частного дома оказывается в уязвимом состоянии, что может вызвать серьезные осложнения, если произойдет крупное замыкание. Именно поэтому при возникновении неполадок в контуре, их нужно незамедлительно устранять.

Правила, нормы и базовые требования ПУЭ

Настало время познакомиться с основными требованиями к системам заземления в частных домах. Главный параметр — сопротивление контура, которое определяет надежность и эффективность системы.

Чем меньше сопротивление заземляющих устройств — тем выше их надежность.

Закон Ома гласит — сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Таким образом чем меньше сопротивлении, тем больше вероятность срабатывания заземляющего контура.

Для большинства жилых домов с электросетями 380В и 220В, сопротивление не должно превышать 30 Ом. При этом если дом оснащен газовым котлом, то сопротивление не должно превышать уже 10 Ом.

Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) определяют, что каждый жилой объект в черте города обязан оснащаться специальными мерами защиты от опасных напряжений. Речь идет именно о металлических контурах заземления, которые гарантируют защиту проживающих от поражения током.

Глава 1.7, часть 1, пункт 1.7.72 ПЭУ гласит — размеры металлических элементов подбираются с учетом окончательного показателя сопротивления (упоминалось выше), при этом параметры каждого элемента конструкции могут отличаться по своим характеристикам.

Минимальные требования к размерам всё же жестко определены:

• Соединительная полоса — не менее 12×4 мм (сечение не менее 48 кв.мм).
• Штыри (металлический уголок) — толщина металла не менее 4 мм.
• Круглые арматурные штыри — площадь сечения не менее 10 кв. мм.
• Металлические трубы — толщина стенки не менее 3,5 мм.

На первый взгляд вся эта информация может показаться слишком сложной и даже ненужной. Тем не менее данные о характеристиках заземляющего контура и используемом на участке оборудовании позволит защитить жильцов и животных, предотвратив перегрузку сетей.

Как правильно рассчитать

В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:

• 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
• 4 Ом – для 380/220 В;
• 8 Ом – для 220/127 В.

Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.

Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:

R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,

где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).

Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.

Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем лучше будет контур

При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:

R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.

Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:

• при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
• трёх – 0,85–0,88;
• пяти – 0,79–0,83.

Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:

N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.

Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана

Технические требования к сопротивлению заземляющих контуров

С теорией разобрались, можно переходить и разбору технической составляющей данного вопроса. Для частных домов предварительно стоит изучить главу 1.7 ПЭУ, которая регламентирует монтаж контуров заземления в сетях до 1000В. Именно в эту категорию входят все жилые частные дома, поэтому при подборе компонентов нужно руководствоваться именно этим стандартом.

В соответствии с этим документом сопротивление может достигать нескольких показателей:

• До 0.5 Ом для электроустановок напряжением свыше 1000 Вольт с большими токами замыкания на землю (более 500 А).
• До 4 Ом для установок до 1000 Вольт (нужная нам категория частных домов, дач, коттеджей).
• Не более 10 Ом для электроустановок с напряжением свыше 1000 В и маленькими токами замыкания на землю.
• Не более 10 Ом, если общая суммарная мощность электроустановок не превышает 100 кВА.

Вот так и выглядит нормативная документация, позволяющая подобрать правильные параметры контуров заземления при подборе материалов и компонентов для их монтажа. Теперь же перейдем к изучению сами конструкций, позволяющих эффективно отводить большие токи замыкания в землю.

Проверка заземления

По окончании монтажа контура заземления, необходимо выполнить контрольную проверку конструкции. Такая проверка проводится при помощи довольно дорогого оборудования, но существует более простой метод.

Прикрутите к одному из концов контура один контакт лампочки мощностью в 100 Вт. А другой контакт необходимо прикрепить к фазе.

В случае, если свет довольно тусклый – это означает, что контакт между частями заземления слабый, а если свет горит ярко, то контур полностью в рабочем состоянии.

Существует и третий вариант, когда лампочка не горит совсем, это говорит о том, что контур собран неверно. Вот такая нехитрая технология, о том, как проверить заземление дома, поможет сэкономить денежные средства.

Разновидности контуров и схемы заземления

Скорость отвода тока в землю напрямую зависит от эффективности самой системы. Заземления конструктивно очень схожи с громоотводами, поскольку выполняют одну и ту же задачу, но это касается и технической составляющей.

Чем больше электродов будут одновременно отводить электрический заряд, тем меньше времени потребуется для этого.

Существует три типа заземления:

• Модульно-штыревая — наиболее простой вид контуров, представляющий собой аналог громоотвода в виде одиночного электрода, уходящего вглубь земли. Из-за малой эффективности и узкого применения из-за отличий в твердости грунтов, практически не применяется. Несмотря на это, данный вариант намного эффективнее, чем полное отсутствие заземления в доме или на даче.
• Линейный — компромиссное решение, поскольку эффективность разомкнутого контура значительно ниже замкнутых. Тем не менее в случае отсутствия необходимого количества пространства, линейный контур может здорово спасти ситуацию. Технически он представляет цепочку электродов, расположенных на одной линии, или по кругу на расстоянии 1-1,5 единицы относительно длины электрода. Для большей эффективности придется увеличить точек отвода.
• Замкнутый контур (треугольник) — наиболее эффективный метод защиты от замыканий и перепадов напряжения в сети. Замкнутый треугольник позволяет быстро и эффективно отвести большой ток утечки без необходимости углубления электродов на большую глубину. Жесткое соединение штырей позволяет существенно повысить качество и эффективность контура, при этом схема позволяет существенно снизить затраты на установку.

Давайте разберем именно последний вариант, поскольку рекомендуется использовать именно этот вариант в частных жилых домах, дачах или коттеджах.

Конструкция достаточно проста, вам понадобится:

• Три заостренных прута равной длины — 2-3 метра.
• Три соединительных полосы равной длины — 1,2-1,5 метра.

Эти компоненты соединяются в равноугольный треугольник, из каждой вершины которого отходит по одному штырю. Для соединения лучше всего использовать электросварку, которая превратит все компоненты в надежный монолитный контур заземления.

Необходимые параметры каждого элемента мы рассматривали в начале этой статьи, поэтому сейчас стоит упомянуть о глубине и размерах треугольника.

Минимальное заглубление составляет 0,5 метра, при этом по возможности стоит увеличить этот параметр. Длина штырей находится в пределах 2-3 метров, при этом расстояние между ними в готовой конструкции варьируется от 1,2 м до 1,5 метра, на ваше усмотрение.

Вкапывать такой контур стоит в любом удобном месте недалеко от жилого дома на глубину, указанную выше. Если же вы жестко ограничены в площади участка, стоит обратить внимание на другие схемы заземлений. Помните — малоэффективное заземление лучше, чем его полное отсутствие.

Как обезопасить дачу?

Рассмотрим, как сделать заземление на даче и, тем самым, обезопасить себя от удара током. Как уже упоминалось, для таких домов чаще применяют схему №2 из электродов, соединенных в виде треугольника.

Установка самодельного заземления

По данной схеме можно собрать заземление не только из заводского комплекта, но и из подручных материалов.

Траншея под заземление

Для этого понадобится:

• металлические полосы шириной 4 см и толщиной 4 мм для шины;
• стальной уголок толщиной 4-5 мм для электродов;
• шлифовальная машинка;
• садовый бур;
• лопата;
• сварочный аппарат;
• кувалда.

Сначала определяемся с местом расположения. Оно должно обеспечить удобное подключение от шины заземления к силовому щитку. Кроме того, контур нельзя размещать на расстоянии менее трех метров от фундамента дома. Перед началом работ рекомендуется проконсультироваться в местной службе электроснабжения относительно оптимальных схем заземления для вашего региона.

Последовательность работ по установке:

1. В выбранном месте наносят разметку и выкапывают котлован глубиной около 1 м и траншею, ведущую к цоколю дома. Вместо котлована можно ограничиться траншеей по форме заземляющего контура.
2. Края стальных уголков, которые станут электродами, заостряют в виде треугольника шлифовальной машинкой.
3. Электроды заглубляют в грунт при помощи кувалды так, чтобы они возвышались над дном котлована или траншеи на 20 см.
4. К уголкам горизонтально приваривают стальные полосы, образовывая треугольную шину.
5. К одному из электродов присоединяют еще одну стальную полосу (шину), укладывают ее в заранее подготовленную траншею и выводят на цоколь здания.
6. Шину крепят к цоколю и к ней приваривают болт с резьбой.
7. Конец шины при помощи болта соединяют с клеммой провода заземления, ведущего к распределительному щитку.
8. В стене высверливают отверстие под провод и вставляют в него пластиковую гильзу.
9. Провод выводят на щиток и соединяют с распределительной пластиной.

Вывод шины на цоколь дома Конструкция готова, но прежде чем засыпать котлован, убедитесь, что все работает исправно. Но как проверить заземление на даче? Измерять сопротивление получившегося контура, не имея специального оборудования и навыков, небезопасно. В этой ситуации рациональнее пригласить работников из службы энергоснабжения, тем более что им необходимо выдать разрешающую документацию на работы по заземлению.

Если измерения покажут неудовлетворительный результат, уменьшить сопротивляемость заземления можно добавив вертикальных электродов. Еще один способ улучшить показатели – посыпать контур поваренной солью. Но нужно учитывать, что так коррозия металла усилится. Добившись нужных параметров, траншею засыпают грунтом и утрамбовывают.

Соль уменьшает сопротивляемость материала

Монтаж заводского комплекта

Помимо самодельной, можно установить готовую конструкцию на даче. Заводской комплект заземления для дачи, намного удобнее в сборке и установке, чем самодельный. Он состоит из набора медных или оцинкованных штырей с соединительными муфтами, которые позволяют корректировать длину электродов по мере заглубления. Такой комплект применяется для создания заземления по схеме №3 с одним штыревым электродом.

Обычно в комплектацию входят стальные штыри с диаметром 1,4-1,8 мм и длиной по 1,5 метра каждый.

Соединения выполняется при помощи резьбовых или запрессовочных муфт, также прилагается заостренный наконечник для удобства прохождения грунта. Следует отдавать предпочтение проверенным фирмам, а устройства приобретать в магазинах с ответственными поставщиками.

Ударное воздействие передается специальной насадкой – нагелем. Его применение не дает металлу спрессоваться от ударов кувалды. Есть наборы, в которых предусмотрено заглубление штырей не ударной силой, а через переходник, соединенный с перфоратором высокой мощности.

Порядок проведения работ по монтажу:

• В подходящем месте выкапывают котлован глубиной и шириной в 1 м.
• В дно ямы вбивают штыри, наращивая их до нужной длины (6-15 м в зависимости от почвы).
• Над поверхностью земли оставляют участок электрода длиной 20 см и надевают на него контактный зажим (идет в комплекте).
• Внутрь зажима вставляют металлическую полосу или кабель заземления.
• Кабель или шину заводят внутрь дома и подключают к щитку, так же, как описывалось выше.

Заводской комплект Остается только проверить работу устройства, и заземление на даче готово.

Итак, если вы приложите немного усилий, то при организации заземления сэкономите время и средства. Но, если вы сомневаетесь, что сможете выполнить все мероприятия правильно, обратитесь за помощью к специалистам.

Монтаж заземления в частном доме своими руками

Приступаем непосредственно к процессу установки заземлительного контура на участке.

Чтобы сделать контур заземления своими руками вам понадобятся:

• УШМ для резки и зачистки швов.
• Гаечные ключи М12 и М14.
• Штыковая лопата для рытья траншеи до места установки контура.
• Кувалда для заглубления токоподводящих штырей.
• Сварочный аппарат для сборки конструкции.

Кроме этого, в зависимости от почвы, вам может понадобится лом или перфоратор. Они могут пригодится в момент, когда вы наткнетесь на камень при рытье траншей.

Теперь уделим ещё несколько слов комплекту материалов для изготовления контура заземления.

Список необходимых материалов:

• Металлический уголок 50×50 мм с толщиной металла 5 мм — 3 отрезка по 3 метра.
• Стальная полоса 40 мм толщиной 4 мм — 12 метров (для одной точки заземления).
• Болты М12 или М14 с шайбами и гайками — 2 шт.
• Медный проводник для отвода контура от здания — медный кабель сечением 6-10 кв. мм.

Не стоит использовать в качестве заземлителей рифленую арматуру или круглую сталь диаметром менее 10 мм. Минимальные требования для заземлителя является уголок 40x40x5 ммили стальной круг диаметром от 14 мм.

Все перечисленное позволит собрать качественный и надежный заземляющий контур, который обезопасит ваших близких, и весь дом, от неприятностей с электричеством.

Перед заглублением штырей, стоит заострить один из их краев, оптимальным вариантом будет угол не менее 30 градусов. Так уголок будет намного проще заглубить в грунт.

Приступаем непосредственно к земляным работам.

Чтобы упростить вбивание штырей, можно создать три вертикальных отверстия при помощи бура, и лишь после этого вбивать заземлители в землю.Не забывайте, что вся конструкция должна быть заглублена в грунт на 0,5 метра, соответственно все параметры нужно рассчитывать начиная с этой глубины, а не поверхности земли.

После забивания штырей можно заняться свариванием всех компонентов в монолитную конструкцию. Благодаря одинаковой длине отрезков стальной полосы, у вас в любом случае получиться равнобедренный треугольник. Не забудьте расположить его так, чтобы одна из вершин «указывала» на сам дом, именно от неё нужно отвести оставшуюся полосу для связки с проводкой дома.

Также дадим вам несколько советов — лучше всего покупать материалы с запасом, исходя из максимально указанной выше длины. Это позволит перестраховать себя, при этом штыри в процессе забивания могут деформироваться, и соответственно уменьшить свою длину. Также стоит поступить и с металлической полосой, поскольку при сваривании или обрезке размеры могут измениться.

Наиболее распространенные ошибки

Необходимо обязательно обрабатывать сварные швы заземления от коррозии
При монтаже заземляющего устройства наиболее часто допускают следующие ошибки:

• Контур подключают не в ту точку электроустановки, например, непосредственно к оборудованию. Он должен подключаться к главной заземляющей шине.
• Вместо контура используют трубу водоснабжения, отопления или другие подобные. Они могут быть заземляющими конструкциями с некоторыми оговорками и далеко не всегда.
• Отсутствие связи нулевого проводника в заземляющем устройством, а также установка отдельных автоматических выключателей в нулевом проводнике.
• Использование в качестве заземлителей арматуры, закопанных металлических предметов, рабочего нуля, заборов.
• Использование контуров заземления, изготовленных из элементов малого сечения.
• Сварной шов менее 10 см.
• Сварные швы не обрабатывают от коррозии битумными мастиками.
• Полоса контура, которая вышла из земли, не окрашивается. Она должна быть окрашена черной или желто-зеленой краской.
• Недостаточная длина горизонтальных и вертикальных заземлителей.
• Недостаточное заглубление горизонтальных элементов.
• Устанавливают контур заземления, но не заземляют основные коммуникации, состоящие из металлических элементов: водоснабжения, отопления, газоснабжения, канализации.

Должна быть предусмотрена возможность отключения заземляющего устройства от электроустановки для производства измерений, то есть полоса, которая выходит из заземляющего устройства, должна отсоединяться. Такую возможность дает болтовое соединение элементов.

Если установка произведена в соответствии со всеми правилами, удалось должным образом измерить сопротивление и показатели соответствуют норме, здание надежно защищено от короткого замыкания и его последствий.

Готовые комплекты или ручная сборка?

У многих владельцев, решивших сделать контур заземления своими руками может возникнуть резонный вопрос — не проще ли воспользоваться готовыми комплектами заземления?

Нет, не проще, точнее не всегда проще, а иногда и дороже. Готовые комплекты являются компромиссным решением, поскольку с экономией времени вы получаете более высокую стоимость, при этом не всегда надлежащее качество материалов.

В большинстве магазинов продают модульные или линейные контуры, которые сравнительно дешевле, но при этом не всегда обеспечивают должного качества проводимости электричества.

Самостоятельно подобрав и соединив все компоненты вы будете на 100% уверены в качестве заземляющего контура, соответственно и в безопасности всего дома. Но не стоит отказываться от готовых комплектов — они прекрасно подойдут для обустройства небольшой дачи или коттеджа, гаражей и подсобных помещений, оборудованных электросетью.

Перед тем как вы закопаете всю конструкцию, необходимо выполнить окрашивание видимой части контура для надежной защиты от коррозии. Лучше всего зачистить всю плоскость элементов, поскольку некачественная подготовка перед покраской приведет к ускоренной коррозии металла.

После выполнения всех монтажных работ вам необходимо зарыть траншеи. Еще один совет — перед закапыванием можно залить свежий грунт соляным раствором, который повышает проводимость контура. Чтобы его приготовить руководствуйтесь пропорцией 2-3 кг соли на 10 литров воды. После нужно тщательно утрамбовать почву для лучшего контакта с контуром, малая плотность негативно сказывается на показателях сопротивления грунта.

Что оно дает

Защитное заземление необходимо для обеспечения электробезопасности в доме. Правильно выполненное, появлении тока утечки оно ведет к немедленному срабатыванию УЗО (повреждение электроизоляции или при прикосновение к токоведущим частям). Это — главная и основная задача этой системы.

Вторая функция заземления — обеспечение нормальной работы электрооборудования. Для некоторых электроприборов наличия защитного провода в розетке (если он есть) недостаточно. Необходимо подключение к заземляющей шине напрямую. Для этого обычно есть специальные зажимы на корпусе. Если говорить о бытовой технике, то это микроволновая печь, духовка и стиральная машина.

Основная задача заземления — обеспечить электробезопасность частого дома

Мало кто знает, но микроволновка без прямого подключения к «земле» во время работы может существенно фонить, прием уровень излучения может быть опасным для жизни. В некоторых моделях на задней стенке можно увидеть специальную клемму, хотя в инструкции обычно только одна фраза: «необходимо заземление» без уточнения как именно его желательно сделать.

При прикосновении мокрыми руками к корпусу стиральной машины часто ощущается пощипывание. Оно неопасно, но неприятно. Избавиться можно подключив «землю» напрямую на корпус. В случае с духовкой ситуация аналогична. Даже если она не «щиплет», прямое подключение более безопасно, так как проводка внутри установки работает в очень тяжелых условиях.

С компьютерами дело обстоит еще интереснее. Подключив напрямую «земляной» провод к корпусу, вы можете разы поднять скорость работы Интернета и свести к минимуму количество «зависаний». Вот так просто из-за наличия прямого соединения с заземляющей шиной.

Нужно ли заземление на даче или в деревянном доме

В дачных поселках делать заземление надо обязательно. Особенно, если дом построен из горючего материала — деревянный или каркасный. Дело в грозах. На дачах очень много элементов, притягивающих молнии. Это колодцы, скважины, трубопроводы, лежащие на поверхности или закопанные на минимальную глубину. Все эти объекты притягивают молнии.

На дачах высока вероятность попадания молнии

Если громоотвода и заземления нет, попадание молнии почти равнозначно пожару. Пожарной части поблизости нет, так что огонь распространится очень быстро. Потому в паре с заземлением делайте еще и молниеотвод — хоть пару стержней метровой длины, прикрепленных к коньку и соединенных при помощи стальной проволоки с заземлением.

Нюансы и подводные камни в использовании контура заземления

Как бы хорошо вы не произвели расчеты количества и качества материалов, есть нюансы, которые не зависят от них, но об этом должен знать каждый домовладелец.

В первую очередь речь идет о сопротивлении самого грунта, ведь оно разнится, в зависимости от его характеристик. Например сопротивление торфа составляет всего 20 Ом на 1 куб.м, а вот показатели песка могут достигать 1000 Ом на 1 куб.метр. Чернозем и глина практически не отличаются по своим характеристикам, их сопротивление на 1 куб.метр составляет 50 Ом и 60 Ом соответственно.

Также на уровень сопротивления влияет глубина водного горизонта, чем ближе он к поверхности, тем меньше сопротивление грунта. Обязательно учтите какой именно тип грунта в вашем регионе, и определите хотя бы приблизительные показатели сопротивления, так вы будете уверены в качестве работы заземления.

Итак, мы разобрали все важные особенности и требования к заземляющим контурам для частных домов. Если вы не знали как правильно сделать контур заземления, здесь рассмотрены все схемы, особенности и специфика процесса монтажа подобных систем.

Принцип действия

Главный элемент электролитического заземления — полый электрод (труба) Г -образной формы с перфорацией в горизонтальной части, устанавливаемый в зоне протайки вечномерзлого грунта (на глубину 0,7 метра) и заполненный специальной смесью минеральных солей. Эта смесь впитывает воду из окружающей среды, превращаясь в электролит (выщелачиваясь), после чего проникает в грунт, повышая его электропроводность (понижая его удельное сопротивление) и уменьшая его промерзание (понижая температуру замерзания). Обмен жидкостями осуществляется через перфорированную поверхность электрода.

Как проверить контур заземления после установки?

Все описанные ниже действия нужно проводить перед засыпкой траншей, поэтому не стоит спешить, повторная проверка позволить быть ещё более уверенным в надежности конструкции.

В первую очередь проведите визуальный осмотр:

• Проверьте места соединения элементов на качество сварки, а также наличие трещин.
• Исследуйте отсутствие следов повреждения соединительного провода и металлической полосы.
• Осмотрите качество окрашивания элементов, при необходимости исправьте поврежденные места.

По такому же принципу необходимо проводить ежегодный контроль состояния контура заземления частного дома. Благодаря этому он будет работать долгие годы, без необходимости замены элементов.

Кроме этого, стоит уделять внимание и периодическим проверкам физических показателей контура, таких как сопротивление. ПЭУ гласит, что общее сопротивление всех повторных заземлений в любое время года не должно превышать 10 и 20 Ом для сетей с напряжением 380 В и 220 В соответственно. При этих же напряжениях сопротивление каждого отдельного элемента заземления не должно превышать 30 Ом и 60 Ом для сетей 380 В и 220 В соответственно.

Обязательно помните — кроме соответствия техническим параметрам, заземляющий контур должен соответствовать всем требованиям стандартов ГОСТ и ПЭУ, регламентирующих этот вопрос. Только полное их соблюдение позволит быть уверенным в работе заземления для частного дома на 100%.

Пример на железнодорожном транспорте

Рассмотрим требования к монтажу заземления на железнодорожном транспорте (стационарные или тяговые электроустановки), указания по которым приводятся в инструкции ЦЭ-191. Согласно этому документу всё действующее электрооборудование должно быть надёжно защищено путём подключения заземляющего проводника к специальной шине.

Той же инструкцией оговаривается величина максимального сопротивления шины заземления, при которой токи утечки достаточны для того, чтобы защитные устройства успевали сработать и своевременно отключить аварийный участок контактной сети.

Отключение повреждённой линии производится с помощью специальных фидерных выключателей, размещённых на тяговой подстанции и настроенных на требуемый ток отсечки (смотрите ПУЭ).

Особые требования предъявляются к конструкциям или агрегатам с повышенным риском попадания на них напряжения контактной сети (из-за пробоя изоляции или при случайном соприкосновении). Всё это оборудование должно иметь надёжное электрическое соединение с основной тяговой или рельсовой сетью.

Такому заземлению подлежат и все металлические конструкции, включая опоры контактной линии с закреплёнными на изоляторах проводами.

Финальная стадия — ввод заземления в дом

Хотя все уличные работы по организации заземляющего контура мы уже разобрали, нужно еще подумать о соединении электропроводки и контура заземления.

Для соединения нужно использовать такую же шину, как и для соединения проводников. Лучше всего постараться «дотянуть» металлическую шину прямо к электрощитку, но если это не удастся, стоит сделать это хотя бы с наружной стороны дома, и после соединить при помощи медного провода сечением 6-10 мм2.

Если вам кажется что всё настолько просто, не забывайте о том что есть несколько схем подключения — TN-C-S и TN-S.

Схема TN-S — наиболее современный и надежный тип электропроводки. Такая схема совместима с трансформаторами с глухозаземленной нейтралью, при этом проводники N и PE разделены на протяжении всей линии от подстанции до потребителя. Этот вариант подразумевает использование пятижильного кабеля, благодаря чему обеспечивается максимальная эффективность и безопасность.

Схема TN-C-S — отличный вариант организации заземления на временной основе. Исходя из этой схемы, нейтральная жила N пересекается с проводником PE, при этом в таком случае необходимо несколько точек заземления. От подстанции проводится общий провод PEN, который на подводе к жилому дому разделяется на PE и N. Чаще всего подобные схемы применяются на участках новостроя, или при отсутствии современной электросети в регионе. В последнем случае необходимо дождаться проведения полноценной пятижильной системы службами электросетей.

Главным недостатком второго варианта является необходимость прокладки проводки трехжильным кабелем, который впоследствии всё равно придется заменить более надежным пятижильным. Также при необходимости подключения трёхфазной сети 380В необходимо использовать всё тот же пятижильный кабель. Исходя из всего этого выходит что затраты на монтаж проводки по этой схеме является экономически невыгодным.

Если изначально позаботиться о прокладке правильного типа проводки, внедрение заземления не станет для вас проблемой. Кроме этого, применение пятижильной линии позволит существенно сэкономить, поскольку вам не придется повторно заниматься прокладкой электросетей в собственном доме.

Теги:

• электромонтаж

Оцените материал:

Объекты, требующие оснащения контуром

Металлическая проводка обязательно должна заземляться
В обязательном порядке должны заземляться:

• помещения, где работают станки, приборы и источники освещения с металлическими корпусами и кожухами;
• комплектные трансформаторные подстанции, а также здания, в которых размещено электротехническое оборудование со стальными корпусами;
• вторичная обмотка измерительного трансформатора;
• металлические трубопроводы для кабелей, помещения, где одновременно расположены металлоконструкции и кабели, провода.

Не требуется заземлять устройства, которые установлены на уже заземленное оборудование, автоматы защиты в электрощитках, электроизмерительные устройства.

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства

Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

Расстояние между вертикальными заземлителями. Их количество. Важно, на какую глубину они забиты. Форма – прут, труба, уголок. Это разная площадь прилегания к земле. Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.

Глубина прокладки проводников

Поверхностный слой грунта подвергается сезонным и погодным воздействиям. Повышенная влажность, замерзание/оттаивание грунта в этом слое негативно сказываются как на заземлителе, так и на заземляющем/соединительном проводниках, находящихся в нем. К тому же, вероятность механически повредить проводники в поверхностном слое в ходе проведения хозяйственных работ создает неудобства и повышает вероятность создать опасную ситуацию связанную с аварийным состоянием заземления.

На большей части РФ и стран СНГ, глубина поверхностного слоя грунта, который подвергается выше описанным видам воздействия равна 0,5 — 0,7 метра. Поэтому заземляющий и соединительные проводники в земле должны прокладываться на этой глубине (0,5 — 0,7 метра) в заранее подготовленном канале.

На эту же глубину заглубляются электроды заземления.

Отдельно о заземлении некоторых агрегатов

В частном доме есть некоторые мощные приборы, потребляющие большие объемы электроэнергии и представляющие повышенную опасность

Важно выполнить правильное заземление этих агрегатов, чтобы обезопасить себя и своих близких

Газовый и электрический котел

К вопросу заземления газового котла в частном доме следует подойти со всей ответственностью. В противном случае вы можете не только лишиться автоматики, очень чувствительной к резкому изменению напряжения, но и рискуете жизнью, так как газ может взорваться от любой искры.

Не расслабляйтесь, если инспектор газовой службы не потребовал от вас установки заземлителя. Это строго не предписано правилами. Позаботьтесь о собственной безопасности, не дожидаясь неприятных последствий.

Схема для газового котла

Для котла можно использовать самодельный контур, о котором мы уже говорили или приобрести готовый комплект.

Статья по теме:

Водонагреватель

Самой распространенной ошибкой в заземлении водонагревателя является подключение его к фазному проводу в розетке. Это грозит аварийным выбиванием фазы. Предотвратить последствия такого отключения может только автоматическое устройство, но оно установлено не на всех агрегатах.

Считается, что подсоединение заземляющих контактов к контуру в земле приводит к преждевременной коррозии корпуса водонагревателя, но тут из двух зол выбирают меньшее. Специалисты рекомендуют одновременно с контуром заземления монтировать с водонагревателем и устройство защитного отключения.

Как заземлить водонагреватель в частном доме в следующем видеоматериале:

Watch this video on YouTube

Статья по теме:

Розетка

Заземление розеток – способ обезопасить все остальные электроприборы в доме. Позаботиться о безопасности жилища следует еще в момент прокладки проводки. Для этого используют трехжильный провод, в котором находятся «ноль» «фаза» и «земля». Очень удобно, если провода будут иметь оплетку разного цвета, это значительно облегчает монтаж.

Современные производители выпускают розетки, в которых трудно что-то перепутать. На всех клеммах стоят четкие обозначения, так что подключить розетку может даже новичок.

Как заземлить розетку в частном доме в видео инструкции:

Watch this video on YouTube

Как сделать контур заземления. Контур заземления своими руками. Детальная инструкция по монтажу контура заземления с приведением формул и таблиц расчета.Информационный строительный сайт |

Давно прошло то время, когда наличие защитного заземления было  прерогативой исключительно промышленных предприятий. С ростом количества бытовой техники в нашем жилище,  защитное  заземление стало  непременным атрибутом  любого частного дома.   И это неудивительно.  Любое  нарушение в изоляции  электроприборов  способно привести к  весьма серьезным последствиям для обитателей дома. 

 

Лучший способ обезопасить себя – оборудовать заземление.  Нет необходимости привлекать к устройству контура заземления дома профессионалов.  С этой задачей вполне справится любой желающий. Главное – терпение и внимательность во время работы.

 

Предназначение и устройство контура заземления

Защитное заземление представляет собой  соединение между  токоведущими частями электроустановок и землей, выполненное преднамеренно.

При  нормальной работе электроприборов  их корпус не находится под напряжением. Работать с такими приборами безопасно. К сожалению, чем больше приборов, тем выше вероятность  выхода какого-либо из них из строя. Малейшее повреждение изоляционного слоя – и корпус прибора окажется под напряжением. Прикасаться к подобному прибору смертельно опасно.

Именно  такие ситуации и предотвращает  защитное заземление.  Всем известно, что электрический ток течет в сторону с наименьшим сопротивлением. Наличие контура  заземления в частном доме с низким  значением сопротивления – залог того, что ток направится в землю.

Самый распространенный вариант контура заземления  представляет собой  электроды, заглубленные в грунт. Они соединены между собой в виде замкнутого контура определенной формы. Нередко используется треугольная форма контура. Возможно выполнение контура заземления вдоль периметра здания.  Среди основных критериев выбора формы контура выделяют удобство его монтажа и  размеры территории, используемой  для его  устройства. Контур заземления присоединяют к  электрощиту при помощи специального кабеля заземления.

Оптимальным расстоянием между домом и контуром заземления считается  5 м. При этом расстояние ближе 1 м и дальше 10 м считается недопустимым.

Совет: минимальная глубина расположения контура заземления – 0,8 м. Контур, размещенный в границах промерзания почвы, зимой не работает.

Электроды заглубляются в почву на 1,5 – 3 м. Выбор глубины для каждого отдельного случая зависит от  структуры грунта и его влажности. Чем больше насыщен грунт водой, тем меньше  заглубляют электроды.

Материалы, необходимые  для монтажа контура заземления

Как правило контур заземления  делают из подручных материалов. Заземляющим электродом  способен послужить  любой стержень, выполненный из черного металла.  Выбор весьма широк. Главный критерий – удобство при забивании в грунт. В основном используются стальные уголки. Возможно использование арматуры  гладкой структуры, труб, двутавра. Единственное требование – сечение металла от 1,5 см².

Для определения количества необходимых электродов, расчеты применяются крайне редко. В основном используют опытный путь. Самое распространенное количество электродов – три. Таким образом, получается контур заземления треугольной формы. Вершинами треугольника служат электроды. Расстояние между соседними электродами менее 1,2 м недопустимо. Его рассчитывают исходя из сопротивления грунта. Соединение электродов между собой осуществляется с помощью полос металла. Подобная полоса служит и для соединения контура с распределительным.

Перед монтажем контура заземления обязательно проконсультируйтесь с квалифицированным электриком, проживающем в этом же районе. Подобный специалист из опыта знает как сделать  контур заземления, идеально подходящий для  данного района:

• каково должно быть расстояние от здания до контура;
• каково должно быть расстояние между соседними электродами;
• количество необходимых электродов;
• глубина, на которую следует забить электроды;
• глубина, на которой  следует расположить контур.

Неоспоримым преимуществом самодельной системы заземления является ее низкая цена.

Необязательно делать контур заземления только из  подручных материалов. В продаже появились специальные готовые системы заземления.

Комплект модульных систем заземления состоит из следующего:

• стержни, изготовленные из высококачественной стали и покрытые медью.  Длина  стержней составляет около 1,5 м, диаметр – 0,14 м.  Каждый стержень снабжен нарезкой омедненной резьбы;
• латунные муфты для соединения элементов контура заземления;
• наконечники. Способствуют облегчению забивания стержня в грунт. Крепятся к стержню при помощи резьбы. Существуют наконечники нескольких видов. Предназначены для различных типов грунта;
• зажимы для присоединения горизонтальных элементов к вертикальным;
• антикоррозийная паста для обработки всех элементов системы заземления.

Преимущества модульных систем заземления:

1. Стержни, изготовленные из нержавеющей стали и покрытые медью, менее подвержены коррозии.
2. Нет необходимости в сварочных работах.
3. Нет необходимости в специальном оборудовании при монтаже.
4. Экономия площади. Для оборудования всей системы достаточно 1 м².
5. Долговечность.

Расчет заземления

Какой бы вариант системы заземления ни был выбран, обязательным этапом является предварительные расчеты параметров  заземления. Обычно заземление выполняют опытным путем. Этот способ поможет избежать множества сложных расчетов.

Алгоритм  монтажа контура заземления в данном случае следующий:

• Строим на расстоянии 5 м от дома контур заземления треугольной формы. Длину электродов берем 3 м, расстояние между ними 2 м. Используем стержни из металла.
• Соединяем электроды между собой.
• Производим замер  сопротивления контура заземления. Для измерения сопротивления используем специальный прибор – омметр. Максимально допустимое сопротивление контура заземления  составляет 10 Ом. Оптимальное значение — 4 Ом. Сравниваем полученный результат  с оптимальным значением.

• При несоответствии полученного  значения сопротивления оптимальному,  добавляем в контур еще один электрод.
• Соединяем  все электроды в новый контур.
• Вновь измеряем сопротивление контура.
• Повторяем указанные выше процедуры до тех пор, пока не добьемся значения сопротивления контура  4 Ом.

Существует возможность определить количество необходимых электродов и длину горизонтального заземлителя при помощи расчетов:

• При наличии на участке однородного грунта, определяем сопротивление одного электрода, используя формулу 1:

Для определения значения  удельного сопротивления грунта используйте таблицу 1.

При наличии на участке неоднородного грунта определим сопротивление одного электрода по формуле 2:

При этом значения сезонного климатического  коэффициента приведены в таблице 2:

По формуле 3 определим необходимое количество электродов без учета сопротивления горизонтального заземлителя:

Для определения нормируемого сопротивления заземления воспользуемся таблицей 3:

Определим  сопротивление  горизонтального заземлителя по формуле 4:

При этом для определения длины заземлителя используем формулу 5:

Рассчитаем сопротивление электродов с учетом сопротивления горизонтального заземлителя по формуле 6:

Определим окончательное количество электродов, необходимых для устройства контура заземления:

Для определения коэффициента спроса вертикальных заземлителей воспользуемся таблицей 4:

Окончательное значение количества электродов, полученное в результате приведенных выше расчетов, округляем до большего целого. Каким методом воспользоваться – опытным либо расчетным – личное дело каждого. Выбирайте любой, исходя из собственных предпочтений.

Как сделать контур заземления своими руками

После проведения всех предварительных расчетов и подготовки необходимых материалов приступаем непосредственно к  монтажу контура заземления.

Совет: лучшее время для монтажа контура  заземления – лето. И не только из-за того, что в теплое время года легче производить земляные работы.  Дело в том, что в сухом грунте  сопротивление  больше. Добившись оптимального значения сопротивления  в засушливую погоду, не стоит беспокоиться об ухудшении этого показателя в дальнейшем. Напротив, с увеличением влажности почвы сопротивление снизится.

Рассмотрим основные этапы монтажа  треугольного контура заземления, схема которого представлена на рисунке.

• На расстоянии порядка 5 м от дома в удобном месте  выройте траншею в виде равностороннего треугольника. Глубина траншеи около 1 м, ширина – 0,5 м. Длина стороны треугольника должна соответствовать выполненным ранее расчетам. От любого угла к  распределительному щитку дома прокопайте траншею.

• Вбейте в каждую из вершин треугольника  электроды. Концы электродов предварительно заострите при помощи болгарки.
• При очень твердом грунте предварительно пробурите  скважины под электроды. Вставив в скважину электрод,  засыпьте ее смесью грунта и соли.
• Не погружайте электрод в грунт полностью, оставьте верхушку над землей.
• Соедините между собой электроды стальной  полосой, шириной не менее 40 и толщиной не менее 5 мм. Для крепления  электродов и полосы используйте сварку.
• Соедините один из электродов с  распределительным щитком, проложив в ранее подготовленной траншее идентичную  стальную полосу.
• Соедините полосу и  распределительный щиток при помощи 10 мм болта. Обязательно приварите болт к щитку.
• Следующим этапом является измерение контура заземления. Для измерения воспользуйтесь омметром.

• Если результат измерений соответствует оптимальному значению сопротивления – контур заземления смонтирован правильно. Можно приступать к закапыванию траншей.
• Если же при измерении контура заземления выяснится, что сопротивление превышает нормативное значение – добавьте еще один электрод.
• Для закапывания траншеи используйте исключительно однородный грунт. Наличие примесей щебня  и строительного мусора недопустимо.
• Контур заземления готов.

требования, виды, установка и монтаж

Заземление электроустановок в производственных и жилых помещениях является обязательным условием. В совокупности с автоматическими отключающими устройствами оно снижает вероятность пожаров при коротком замыкании и травматизма людей. Расскажем в статье, что такое главная заземляющая шина, где и когда она используется.

Определение заземления и его конструктивные особенности

Конструкция заземления это совокупность металлических элементов, предназначенная для обеспечения надежного контакта корпусов электроустановок с грунтом (землей). Основными элементами заземляющего устройства являются:

• главная заземляющая шина;
• отводы от корпуса электроустановок;
• заземляющий провод в электропроводке;
• общий контур заземления.

Требования ГОСТов и ПУЭ определяют, что все элементы выполняются из стальных или медных сплавов не зависимо от разновидности конструкции заземляющего контура и типа электроустановок. Большое значение на эффективность работы защитного заземляющего устройства имеет величина его электрического сопротивления.

Классическая схема подключения к ГШЗ:

1. Молниезащита;
2. Контур заземления;
3. Трубы канализации, водопровода и отопления;
4. Главная шина заземления.

Сопротивление заземляющего контура и факторы, влияющие на его величину.

Общее сопротивление заземления складывается из нескольких составляющих, сопротивления общей шины, отдельных проводов и контура в грунте. Но всеми этими величинами можно пренебречь, металлические элементы при надежном соединении имеют хорошую проводимость и очень малое сопротивление. Читайте также статью: → «Расчет заземляющих устройств».

Основное значение имеет сопротивление грунта, по которому растекаются токи. Чем меньше сопротивление, тем лучше. Пункт 7.1.101 ПУЭ (правил устройства электроустановок) определяет: « В сооружениях с сетями 220 или 380В оно должно составлять менее 30 Ом, для генераторов и трансформаторных подстанций менее 4 Ом. Этого можно добиться различными способами.

Факторы, определяющие величину сопротивления

Величина сопротивления во многом зависит от состава грунта, наиболее подходящим считается:

• торф;
• суглинок;
• глина.

Вид грунта	Ом на м2
Известняк	5 050
Гранитные камни	2 000
Базальтовый	2 000
Песчаники	1 000
Гравий однородного распределения	800
Песчаник прессованный влажный	800
Гравий с глинистой почвой	300
Чернозёмные слои	200

Особенно высока проводимость грунта в условиях большой влажности, но обязательно надо учитывать:

• количество и размеры заземляющих электродов;
• глубину залегания контура;
• материалы всех элементов заземления;
• надежность электрического контакта в местах соединений.

Все элементы заземляющей системы крепятся через главную шину. От правильно выбранного материала, установки этого элемента и присоединения к нему заземляющих проводников зависит безаварийная работа электроустановок. Кроме того на главной шине заземления производятся все необходимые подключения для измерений параметров системы заземления.

Совет №1. Для повышения проводимости заземляющего контура налейте в грунт раствор медного купороса.

Методика измерения требует отдельного детального рассмотрения, используются специальные приборы, работы выполняет квалифицированный персонал. При сдаче объекта в эксплуатацию электроснабжающая организация или электротехническая лаборатория делает все измерения. Результаты оформляются протоколом, один экземпляр выдается заказчику, который эксплуатирует электроустановки. Проводить контрольные замеры надо не реже одного раза в год.

Назначение главной заземляющей шины

В системах заземления собранных по схеме TN-S или TN-С требуется выравнивание потенциалов на всех участках электрической цепи, для этой роли используется главная заземляющая шина.

TN-С – схема с 1913 года начала применятся в Германии, на данный момент остается действующей на многих старых сооружениях в Европе странах постсоветского пространства. Особенность схемы заключается в том, что нулевой провод соединяется с ГШВ, используется как заземление. В случае его обрыва на корпусе электроприборов может возникнуть напряжение в 1,7 раза больше чем на фазе. Это повышает вероятность поражения людей работающих на электроустановках.

TN-S – с 1930 года недостатки предыдущей схемы были учтены, от заземления подстанции до контура здания через ГШЗ прокладывался отдельный провод.

В комбинированных конструкциях собранных по схеме TN — С – S на отдельных участках допускается соединение нулевого нейтрального провода N c линией заземления РЕN проводником.

Электрические цепи проводов от всех электроустановок, которые подлежат заземлению, в конечном итоге сводятся на ГШЗ (главная шина заземления), на ней заземляются элементы других коммуникаций:

• Провод или шина от контура заземления;
• Металлические трубы водопроводов, отопления и канализации;
• Молниезащита;
• Корпуса системы вентиляции и кондиционирования;
• Другие металлические конструкции, подлежащие заземлению.

ГВШ является элементом заземляющего устройства и устанавливается в распределительных устройствах. Читайте также статью: → «Системы заземлений: TN-С, TN-C-S, TN-S, ТТ, IT».

Требования ПУЭ к главной шине заземления

Правила устройства электроустановок в пункте 1.7.119 определяют основные требования по установке главной заземляющей шины, для сетей до 1 кВт. Она в большинстве случаев размещается в шкафах распределительных устройств, при большом количестве заземляющих проводников используется отдельный шкаф.

Совет №2. В отдельных случаях допускается установка ГШЗ в открытом виде возле РУ, если помещение закрывается. Допуск в такие помещения ограничен, только для квалифицированного обслуживающего персонала.

Для схем заземления типа TN-С в распределительных устройствах разрешается использовать шину РЕ как ГШЗ, сечение которой не должно быть меньше проводов заземления которые к ней подсоединяются. Для главной шины заземления применяют  медь, в крайнем случае, устанавливают сталь, грубейшей ошибкой является использование алюминиевых полос. Это категорически запрещается по причине разности сопротивления на контактах из различных металлов. Такие контакты греются, проводимость снижается, при больших токовых нагрузках болтовые соединения могут полностью выгореть.

Соединения осуществляются разборные с помощью специальных инструментов, чаще всего это болтовые крепления с шайбами и гайками. Концы проводов опрессовываются медными наконечниками с отверстиями под болты и завинчиваются на шину. На стене возле шины или выделенном для нее отдельном шкафу наносится символический знак.

Пункт 1.7.120 определяет, что для помещений имеющих два и более отдельных ввода, каждый шкаф РУ оборудуется отдельной шиной заземления. На трансформаторных подстанциях устанавливается собственная шина с заземляющим контуром, РЕN проводник от которых уходит на ГШЗ ВРУ (вводное распределительное устройство) помещений с электроустановками. Заземляющие шины на разных РУ для выравнивания потенциалов должны соединятся проводом. Сечение проводника не должно быть меньше ½ большего провода, который приходит на одну из ГШЗ в ВРУ с трансформаторной подстанции.

Для соединения нескольких шин от разных ВРУ допускается использование металлоконструкций различного назначения если они неразборные имеют непрерывный электрический контакт. При этом надо учитывать требования пункта 1.7.123, который запрещает применять в качестве РЕN проводника:

• трубы газораспределительных систем;
• трубопроводы с горючими материалами;
• конструкции систем отопления, водоснабжения и канализации;
• свинцовые и металлические оболочки бронированных кабелей;
• трос несущий кабель для электрической проводки.

Обратите внимание на часто допускаемую ошибку, заземлять эти конструкции на главную шину заземления можно и даже нужно, пункт 1.7.20. Но делать прямые соединения шин, на разных шкафах используя перечисленные конструкции, пункт 1.7.123 запрещает. С первого взгляда заземление троса и трубопровода на ГШЗ ВРУ обеспечит их прямое соединение, но при ремонте или демонтаже этих систем цепь будет разорвана.

Поэтому используются только неразборные токопроводящие конструкции, надежнее всего провести многожильный медный провод с желто-зеленой изоляцией, соответствующей обозначению заземляющего РЕN проводника. В этом случае соединение обеспечивающее распределение потенциала растекания, будет автономное не зависящее от других систем.

Конструктивные особенности и последовательность монтажа главной заземляющей шины

Главная заземляющая шина представляет собой медную пластину с отверстиями для крепежных болтов, к которым прикручиваются наконечники проводов. Длина шины и количество отверстий зависит от размеров шкафа и количества элементов с проводами, которые необходимо заземлить. Производители делают шины различной длины, ширины с болтами, отличающимися по диаметру в зависимости от сечения провода и наконечника, который надо прикручивать.

К металлическому корпусу шкафа шина фиксируется болтами на изолированных подставках, при этом обеспечивается электрический контакт корпуса и шины. Располагается конструкция горизонтально, внутри нижней части ВРУ, так удобнее заводить и прикручивать провода для заземления. Благодаря изолирующим опорам на болтах для крепления всей конструкции, образуется расстояние между стенкой шкафа и шиной.

Таблица характеристик производимых шин для заземления:

Тип	Ток в Амперах	Габариты в мм
ГЗШ-10 -1-10	340	265х310х120
ГЗШ-10 -3-10	625	265х310х120
ГЗШ-10 -3-20	625	265х310х120
ГЗШ-10 -4-10	860/870	265х310х120
ГЗШ-10 -5-10	1475/1525	265х310х120
ГЗШ-10-2-10	475	265х310х120
ГЗШ-21 -1-20	340	395х310х120
ГЗШ-21 -2-20	475	395х310х120
ГЗШ-21 -4-20	860/870	395х310х120
ГЗШ-21 -5-20	1475/1525	395х310х120

Это позволяет зафиксировать и удерживать гаечным ключом головку болта с обратной стороны шины, чтобы надежно затянуть наконечники проводов. Обратите внимание, частая ошибка по невнимательности, перед  опрессовкой наконечников все провода маркируются, потом не получится, придется обрезать наконечники и делать все заново.

Если затягивать гайки на болтах неудобно, по причине малого расстояния между планкой и стенкой, болты крепления и диэлектрические опоры можно заменить на более длинные. Это увеличит пространство между шиной и задней стенкой, но надо учитывать, чтобы оставалось расстояние для закрытия дверцы шкафа.

Подключаются провода с желто-зеленой изоляцией по всей длине или одевается кембрик, термотрубка аналогичной расцветки в местах соединения к шине. На дверцах шкафа с внутренней стороны наклеивают схему, на которой указывается, откуда и на какую клему ГЗШ приходят линии заземления.

• В первую очередь крепится провод от контура заземления здания, потом от подстанции идущий с линии ЛЭП или подземным кабелем, в большинстве случаев сечением не менее 10 мм². Читайте также статью: → «Контур заземления: монтаж».
• В последнюю очередь заземляются остальные конструкции, корпуса отдельного оборудования, трубопроводы, вентиляционные системы.
• Не надо путать шину главного заземления с РЕN шиной, на которую заводят провода заземления различных групп электропроводки, розеточной, освещения, отдельных помещений и другие. В конечном итоге через корпус шкафа они имеют электрический контакт и соединяются отдельным проводом между собой.
• Но равномерное распределение проводов способствует оптимальному распределению потенциала, от которого зависит правильное срабатывание автоматов защиты.

Особенности подключения ГЗШ в схемах TN-С и TN-С-S

В схемах  собранных по этим стандартам заземляющий провод отсутствует или совмещается на отдельных участках проводки с нулевым N-нейтральным, допускается в качестве ГЗШ использовать РЕN шину.  В распределительном щите на эту шину заводятся все провода от контура заземления, ЛЭП и заземление от различных групп проводки здания. При этом шина заземления соединяется отдельным проводом с шиной для линий с изолированной нейтралью N.

Таким образом, можно использовать стальной корпус шкафа в качестве главной шины заземления

Подключение ГШЗ в ВРУ расположенных на столбах ЛЭП

Особенность этого варианта подключения заключается в том, что шкафы ВРУ на столбах, имеют собственный заземлитель и очень часто подключаются к дому через кабель на троссовой подвеске.

В этих случаях на ГЗШ заводится провод от заземления столба, заземляющая линия ЛЭП, отвод от металлического троса. Кроме того главные шины ВРУ столба и ВРУ дома соединяются отдельной линией. Трос заземляется с обеих сторон, на шину возле ЛЭП и на шину в ВРУ для дома.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Что дает соединение на отдельных электроустановках нулевого провода с проводом заземления. Получится глухозаземленная нейтраль, но при обрыве напряжение в любом случае пропадет, защиты не будет?

Если фаза будет целая, на участке до обрыва напряжение не пропадет, при замыкании фазы на корпус на этом интервале электроустановки будут под защитой. Сработают автоматические выключатели.

Вопрос №2. Зачем трос подключать с обеих сторон, одной точки заземления не достаточно?

При обрыве троса и падении кабеля может быть замыкание фазы на трос с любой стороны. Заземление с обеих сторон обеспечит срабатывание защитных автоматов в любом случае.

Вопрос №3. Как поступить если приходящий кабель старый с алюминиевыми жилами и на ВРУ шина тоже алюминиевая?

Оставьте как было, для медных проводов установите медную шину, шины соедините медным и алюминиевым проводом опресованным комбинированной гильзой. (это цилиндр половина медная другая алюминиевая соединяются специальной сваркой).

Вопрос №4. Что делать если места для установки медной шины в шкафу не хватает?

Подключайте провода на алюминиевую шину через комбинированные гильзы.

Вопрос №5. Можно использовать для заземления трубы канализации и водопровода подключенные к центральным системам, ведь они уже находятся в земле?

Нет, на центральной магистрали в любое время могут, проводить реконструкцию, ремонт заземлитель будет нарушен. Трубы на основной магистрали бывают пластиковыми, они не могут выполнять роль заземлителя.

Оцените качество статьи:

Как сделать контур заземления, заземление дома, на даче своими руками

Энергообеспеченность нашей жизни возрастает с каждым годом. Появляются новые все более мощные бытовые приборы, и все чаще возникают вопросы — как сделать заземление в доме, на даче своими руками и как правильно подключить заземление. Недавно о заземлении электроприборов речь шла разве только на каких-то производственных объектах, магазинах, а сейчас контур заземления далеко не праздная коммуникация для обычного жилого или дачного дома и сделать его можно своими руками.

Содержание
1. Подключение провода заземления.
2. Контур заземления своими руками.
3. Советы по устройству контура заземления своими руками.
4. Вопросы по устройству заземления (контура заземления).

Подключение провода заземления

При подключении электрических приборов к каждой розетке, помимо проводов питания (в быту применяется однофазный переменный ток, соответственно провода будут «ноль» и «фаза»), необходимо подвести и третий провод. Если нулевой и фазный провод имеют свое начало на щите учета, то третий провод, провод заземления подключается непосредственно к контуру заземления. Распределительный щит при этом, заземляется в первую очередь.

Если вы интересуетесь, как сделать контур заземления своими руками, то у нас для вас две новости, хорошая — устройство контура заземления работа не сложная, плохая — что бы узнать, правильно ли сделан контур, необходим специальный прибор — омметр, замеряющий сопротивление выполненного изделия. Покупать этот прибор для использования один раз бессмысленно, да и стоит он недешево.

Выходом может послужить обращение в специализированную фирму или к знакомому электрику, как минимум, вам подскажут в каком направлении двигаться. Или взять на время, у кого-нибудь омметр с соответствующими приспособлениями — обычно это два электрода разносимые на расстояние до 25 метров, между которыми и контуром собственно и делаются замеры. Произвести замер не сложно, у вас на это уйдет вряд ли больше часа, с учетом времени нужного на изучение инструкции к прибору.

Контур заземления своими руками

Контур заземления в самом простом и обычно достаточном для заземления частного дома, (дачи) варианте, представляет собой три стальных электрода вбитых на глубину полтора — два метра. Между собой эти электроды соединяются на сварке с помощью стальной полосы 40 х 4 мм, в крайнем случае, арматурой диаметром 12 — 14 мм. К одному из этих стержней — электродов, приваривается болт с гайкой, к которому будет прикрепляться провод заземления. Иногда, если контур выносится на небольшое (три — пять метров) расстояние от дома, соединение контура и щита учета выполняется такой же металлической полосой. В этом случае, полоса обычно крепится к щиту болтом диаметром не менее 10 мм. При этом к полосе болт должен быть приварен.

Разноска электродов в зависимости от вида грунта может колебаться от метра до трех. В общем виде, чем более грунт насыщен водой, тем ближе можно ставить электроды и тем на меньшую глубину их можно забивать.

Кстати, что бы не экспериментировать, можно не полениться и сходить в ближайшее энергоуправление и, не заходя в высокие кабинеты, поговорить с дежурными электриками, какие характеристики контуров заземления обычны для вашего региона.

Сейчас в продаже имеются различные типы готовых комплектов для устройства контура заземления. Как правило, это стальные омедненные электроды, собираемые на резьбовых соединениях. Эффективность такого набора высока, но к сожалению и цена еще выше!

Советы по устройству контура заземления своими руками

Есть одна хитрость при устройстве заземления на даче или в загородном доме — даже если грунты с точки зрения устройства заземления выглядят очень плачевно (примером таких грунтов могут служить супеси, мергели, известняки, песчаные грунты, грунты, имеющие низкую влажность), электропроводность их можно повысить. Для этого в месте устройства контура, в грунте сверлят несколько скважин, в которые заливают крепкий соляной раствор.

Устраивая заземление в доме или на даче, иногда электроды не забивают, а закладывают в предварительно пробуренные скважины. В этом случае, после монтажа электродов, заполнить скважины можно грунтом (предпочтительно суглинком), смешанным с солью. Эти мероприятия достаточно хорошо снижают сопротивления вашего заземляющего контура, но, к сожалению и не менее хорошо содействуют коррозии электродов. Тем не менее, даже в этом случае контур заземления сделанный своими руками прослужит вам долгие годы, обеспечивая безопасность для вас и ваших близких.

Вопросы по устройству заземления (контура заземления)

Так же на сайте есть информация о том как сделать зануление, установить розетки и выключатели, устроить проводку. Задавайте вопросы в комментариях либо по почте. Присылайте Ваши работы, фотографии, мы опубликуем их на сайте. Заказывайте работы специалистам! Поддерживайте проект! Успехов Вам, Добра Вашему Дому!

Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!

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 возможно, даже важнее. Поэтому мы проектируем каждый трансформатор с расширенной полосой пропускания, особенно на нижнем уровне, потому что важно добиться 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 радиопомехи, особенно радиоприемники AM. Большинство этих трансформаторов затем заключено в контейнер MuMETAL® (из перманентного сплава) для дополнительной защиты чувствительного тракта 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 «Шаттл». Jensen был выбран производителем тестового оборудования Audio Precision, а также многими производителями высококачественного аудиофильского оборудования.

О КОНТУРАХ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Что такое контур заземления? Контур заземления — это замкнутая цепь заземляющих проводов с низким сопротивлением, не имеющая нагрузки для замедления. текущий поток.Он действует как рамочная антенна, которая улавливает гудение линии электропередач и другие электромагнитные помехи. включая радиосигналы. Как контур заземления улавливает шум? Источник электромагнитных волн индуцирует ток в контуре заземления посредством электромагнитного индукция. Поскольку петля представляет собой цепь из проводников с низким сопротивлением, может индуцироваться очень большой ток. от очень слабого электромагнитного поля. Почему контур заземления вызывает шум в сигнальных линиях, когда ток течет в земле линии? На самом деле это не так.Ток, протекающий по линиям заземления, создает потенциал земли на одном или нескольких ИЗМЕНЕНИЯ устройств относительно потенциала земли на других устройствах. Сигнал, идущий от одного из этих устройства к другому тогда воспринимается принимающим устройством как имеющий наложенный на землю дифференциал на него. Значит, контур заземления действительно заставляет устройство думать, что гудение находится в сигнальной линии? Совершенно верно. Поскольку заземление должно быть опорным, устройство сравнивает сигнал линия на землю, чтобы получить сигнал.Он видит гул напряжения между сигнальной линией и землей линия, поэтому он думает, что это часть сигнала. Почему другие кабели не улавливают гул? Токи, индуцируемые как в экране, так и в центральном проводнике, идентичны до тех пор, пока не будет достигнуто заземление. петли не существует. На рисунке A гул появляется как на сигнальной линии, так и на экране, поэтому устройство НЕ видит это как часть сигнала. Почему иногда у меня есть контуры заземления, а иногда нет? Это зависит от КАЖДОГО заземления к каждому устройству, включая защитное заземление линии электропередачи.Смотреть на рисунке A: сигнальная линия соединяет землю между двумя устройствами, но только принимающий устройство имеет защитное заземление в шнуре питания. Вместо этого передающее устройство имеет двойную изоляцию. В Рисунок B, оба устройства имеют заземление в своих шнурах питания. Экран сигнального кабеля, плюс два шнура питания, завершите контур заземления. Итак, следует ли мне удалить защитное заземление или использовать переходник с 3 на 2 контакта, чтобы сломать защитное заземление. земля? НЕТ! НИКОГДА не прерывайте заземление устройства, для которого оно предназначено. Вы рискуете своей жизнью или жизнями других людей. Все, что нужно, — это пролитый кокс в устройство, а кто-то тост! Намного лучше разобраться с контурами заземления в сигнальных линиях. Так как же избавиться от контуров заземления? Есть несколько методов: Самый быстрый способ — разрезать экран одного сигнального кабеля в петле со стороны нагрузки. Это показано на рисунке D. Это заставляет обратный ток заземления течь через другую половину бывший контур заземления.У этого есть недостаток, поскольку кабель больше нельзя использовать ни для чего другого. кроме разрыва контуров заземления. Обязательно пометьте это как таковое. Есть еще одна серьезная проблема. Отсоединение любых других кабелей, входящих в бывший контур заземления теперь будет издавать очень ГРОМКИЙ гул, поскольку одно устройство становится полностью незаземленным. Это может задуть динамики или уши. Вы также можете сделать комплект коротких кабелей прерывателя контура заземления с отсоединением экрана один конец.Поместите по одному штекеру и по одному гнезду на каждый кабель и вставляйте его в кабельную трассу каждые место, где вы найдете контур заземления. Но будьте осторожны, потому что отключение других кабелей может привести к громкий гул. Уловка лучше — вставить резистор 10 Ом в заземляющую ножку, вместо того, чтобы просто разрезать экран, как на рисунке C. Это предотвращает появление громкого гула, если один из других кабелей в первом контур заземления отключен. Резистор также можно вставить в короткий кабель прерывателя контура заземления для та же цель. Резистор работает, понижая ток контура заземления. Огромные токи не могут течь, и поэтому гул не индуцируется. Но если более одного кабеля в шлейфе есть резистор, то слабый гул может возникают из-за отсутствия надежного заземления. Группирование кабелей контура заземления в виде змейки предотвращает гудение, даже если контур заземления все еще существуют. Это связано с тем, что сборка обеих ветвей петли в один кабель приводит к тому, что обе ветви имеют равные но индуцированные токи противоположные.Токи нейтрализуют друг друга. Точно так же вы можете связать кабели в контуре заземления вместе с помощью кабельных стяжек, если они такой же длины. Лучший способ разорвать контур заземления — использовать изолирующий трансформатор контура заземления, как в иллюстрация E. Это пропускает сигнал и сохраняет все заземленным, но не проходит через контур заземления. токи вообще. Отключение других кабелей также не вызывает шума. Как распознать контур заземления? Ищите любое место, где сигнальные кабели образуют круг, или где сигнальные кабели и линии безопасности основания образуют круг.См. Вторую панель справа. Могут ли другие кабели также образовывать контуры заземления? Да. Компьютерные и цифровые аудиокабели могут стать частью контуров заземления. Иногда компьютер монитор может образовывать путь. MIDI обычно невосприимчив к контурам заземления, потому что связь оптоизолированный. Но если MIDI-устройство получает питание от MIDI-отправляющего устройства, земля изоляция потеряна. Я также видел контуры заземления в постоянной проводке, приводящие к сбою цифровой системы управления освещением сцены. сходить с ума.И все эти заземляющие соединения должны были быть там по электрическому кодексу, так что лекарства не было!

Ссылки: «Ищите любое место, где сигнальные кабели образуют круг, или где сигнальные кабели и линии электропередач. основания безопасности образуют круг «. «Лучший способ разорвать контур заземления — использовать изолирующий трансформатор контура заземления». Причины и способы устранения контура заземления: A — Контура заземления отсутствует, потому что одно устройство имеет двойную изоляцию. B — Контур заземления через защитное заземление вызывает гудение. C — Размыкание контура заземления с резистором 10 Ом. D — Разрыв экрана для устранения контура заземления. E — Изолирующий трансформатор контура заземления. Ситуации наземного контура: Вверху: контуры заземления часто появляются в петлях эффектов и вставках. Средний: при выборе нескольких мониторов часто образуются контуры заземления.Здесь более чем образуется один контур заземления. Внизу: контур заземления также может формироваться через компьютер.

Предотвращение образования контуров заземления в конструкции печатной платы | Блог о проектировании печатных плат

Altium Designer

| & nbsp Создано: 30 марта 2018 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 10 декабря 2020 г.

Думаю, мы все там были.Вы покупаете эту потрясающую стереосистему только для того, чтобы слышать знакомый жужжащий звук на заднем плане. Когда вы приносите его обратно в магазин, продавец обвиняет производителя. Какие компоненты считать проблемой? Конденсатор развязки или провод заземления? Как насчет помех от байпасного конденсатора или контура заземления? Производитель стерео будет винить производителя компонентов, и производитель компонентов не может никого винить. На самом деле источником проблемы являются контуры заземления, которые образуются из-за некачественной конструкции.

Контуры заземления создают шум в электрических цепях. В плоскостях заземления могут существовать большие токи, а разница напряжений между соединениями заземления вызывает образование контура заземления. Звон или гудение в некоторых аудиосистемах — лишь одно из проявлений шума контура заземления. Читайте дальше, чтобы узнать о предотвращении контуров заземления на печатной плате.

Почему вообще важна маршрутизация по земле?

Если вы помните свой класс «Электроника 101», вы знаете, что все электрические токи движутся по замкнутым контурам.В компоновке печатной платы сигналы маршрутизируются вокруг платы с использованием сигнальных и близлежащих обратных трасс. По мере того, как сигнал достигает полной мощности и проходит через плату, сигнальная и обратная трассы создают токовую петлю. Сила индуцированного обратного тока зависит от ряда факторов. Если мы кратко рассмотрим дорожку и ее заземляющую пластину изолированно, ток индуцируется в заземляющей пластине через паразитную емкость между дорожкой и ее заземляющей пластиной.

Так почему это важно? Если дорожка расположена ближе к плоскости заземления, емкостное сопротивление, воспринимаемое сигналом на дорожке, будет ниже, что заставляет обратный путь следовать ближе к области под дорожкой.Это означает, что если вы хотите обеспечить надежный обратный сигнал на землю, ваш сигнал и возврат должны быть расположены как можно ближе друг к другу. Размещение сигнальной дорожки ближе к ее заземляющей пластине обеспечит более низкую индуктивность контура, что помогает снизить восприимчивость к электромагнитным помехам. Помещая заземляющую пластину ниже сигнальных дорожек, возвратный сигнал будет естественным образом формироваться ниже сигнальной дорожки, и ваша цепь будет завершена.

Соединения с плоскостью заземления

Когда заземляющая пластина расположена непосредственно под плоскостью, содержащей ваши сигнальные дорожки, все ваши сигнальные дорожки будут индуцировать свой собственный обратный путь непосредственно в заземляющей пластине.Это должно продемонстрировать удобство использования большой плоскости заземления для маршрутизации обратных сигналов, а не маршрутизации обратных трасс по отдельности.

Отсутствие заземляющего слоя — идеальный проводник; у него есть сопротивление и реактивность. Если две сигнальные дорожки соединяются с землей в разных точках, между этими двумя соединениями может существовать небольшая разница напряжений. Это основной источник контуров заземления печатной платы в плоскости заземления. Потенциалы контура заземления и обратного пути обычно порядка микровольт, но этого все же достаточно, чтобы вызвать проблемы с целостностью сигнала, особенно в слаботочных устройствах.

Правильное планирование может уменьшить несколько потенциальных проблем контура заземления

Хотя шум, возникающий из-за контуров заземления, невозможно полностью устранить, его можно значительно уменьшить, так что его влияние на целостность сигнала сведено к минимуму. Вместо того, чтобы соединять заземляющие соединения в разных точках, лучше провести трассы к заземляющему соединению с заземляющей пластиной. Это сводит к минимуму любую разность потенциалов между соединениями заземляющих проводов печатной платы, просто уменьшая расстояние между ними.

Заземляющий возврат к источнику питания также должен быть подключен к заземляющей пластине в одной точке. Когда пластина заземления подключена к источнику питания только в одной точке, вся пластина заземления будет иметь почти одинаковый потенциал. Если заземляющая пластина подключена к возвратной линии источника питания в нескольких точках, могут образоваться контуры заземления из-за разницы напряжений между этими подключениями. Использование единой и правильной точки заземления устраняет эти петли.

Правильная топология

К сожалению, только более простые конструкции с низким уровнем взаимосвязанности компонентов позволят разместить заземляющую пластину, которая проходит под каждой сигнальной дорожкой.Расширение заземляющего слоя под дорожками сигнала обычно является хорошей идеей для низкочастотных устройств. Сохранение небольшой площади между дорожками сигнала и заземляющим слоем также снижает восприимчивость к внешним электромагнитным помехам.

Распределение большой заземляющей поверхности под каждым компонентом может быть нежелательным даже в высокочастотных приложениях. Например, в схемах высокочастотных смешанных сигналов, управляемых кварцевыми генераторами, размещение заземляющего слоя непосредственно под тактовым сигналом создает патч-антенну с центральным питанием.Это фактически усугубит проблемы с электромагнитными помехами, и целостность сигнала, вероятно, будет ухудшена без значительного экранирования.

Если вы решите использовать несколько плоскостей заземления, можно предотвратить образование контуров заземления между плоскостями заземления, используя правильную топологию. Вместо того, чтобы соединять плоскости заземления в кольцевой или гирляндной топологии, плоскости заземления могут быть подключены к заземлению источника питания в звездообразной топологии. Последовательное соединение ваших заземляющих плоскостей может привести к образованию контуров заземления между заземляющими плоскостями.Топология «звезда» подключает каждую плоскость непосредственно к источнику питания и исключает петли между плоскостями заземления.

Используйте топологию звезды для соединения нескольких заземляющих плоскостей

Если в вашем проекте используется несколько плоскостей заземления, старайтесь избегать трассировки трасс по нескольким плоскостям заземления. Трассы следует прокладывать только по их собственной заземляющей плоскости. Это особенно важно в схемах со смешанными сигналами. Например, если цифровой сигнал проходит через аналоговую заземляющую поверхность, между цифровыми и аналоговыми сигналами может возникать шумовая связь.Это сводит на нет всю цель звездной топологии.

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

7 способов, которыми сигнальный шум может повлиять на ваше электрическое оборудование

Были ли у вас проблемы с электрооборудованием, но вы не нашли причину? Для многих пользователей это оказывается очень распространенной и широко распространенной проблемой, называемой обратной связью контура заземления — электрическим явлением, которое возникает, когда различные электрические цепи питают систему и ее периферийные устройства.Когда два или более подключенных электрических устройства получают доступ к более чем одному пути к земле, образуется петля, по которой проходит непреднамеренный ток. Затем сопротивление преобразует эти токи в колебания напряжения, которые вызывают шум сигнала, который искажает программные сигналы устройств. Эта проблема с электропроводкой составляет большую часть всех проблем с качеством электроэнергии с аудио / видео устройствами и другим электронным оборудованием. Чтобы помочь вам определить любую из этих проблем, которые могут у вас возникнуть, специалисты по приложениям в CAS DataLoggers составили краткий список типичных проблем с помехами.У вас возникли какие-либо из этих проблем?

1. Вы можете столкнуться с проблемами видео на ваших дисплеях, такими как полосы и полосы. Этот симптом легко ошибочно диагностировать как признак старого или неисправного оборудования, но на самом деле причина может быть более сложной и кроется в заземлении и проводке вашего предприятия.
2. Вы также можете заметить проблемы со звуком, такие как гудение или гудение. Как указано выше, пользователи часто винят в этом неисправное оборудование и заменяют совершенно исправную систему, когда углубленное устранение неполадок могло решить проблему.
3. Помехи и сбои ПК, включая отключения и случайные сетевые проблемы. Обычно они возникают в компьютерных сетях. Например, компьютеры с питанием от переменного тока все подключены друг к другу через заземляющий провод в общей проводке здания и / или кабелях передачи данных. Эти многолучевые соединения между компьютерными цепями образуют контуры заземления, которые могут вызвать повреждение из-за межсистемного шума заземления.
4. Падение данных и пропуски загрузки. Если вы работаете над приложением для сбора данных, вы часто будете видеть прерывания в процессе загрузки и / или отсутствие данных после предполагаемого завершения передачи.Это особенно раздражает в приложениях удаленного мониторинга, где передача данных должна быть надежной, чтобы все стороны находились на одной странице.
5. Проблемы качества электроэнергии с электронным оборудованием, такие как падение напряжения, отказ оборудования, сбросы и т. Д. Их, как известно, трудно диагностировать, поэтому мы рекомендуем использовать регистратор данных о питании, чтобы увидеть, действительно ли проблема связана с неправильным питанием или другим источником.
6. Неточные показания и данные о сигнале шума могут отрицательно повлиять на весь процесс или исследование, и вы могли бы не заметить ошибки, если бы не знали, что это проблема с сигналом.Этот симптом особенно опасен для промышленных процессов, учитывая чувствительность нового электрического оборудования.
7. Ошибки и отказы привода переменного тока: Новые приводы переменного тока, такие как те, которые используются в двигателях переменного тока, имеют очень избирательный интерфейс и особенно реагируют на шум сигнала в линии. Если у вас возникла эта проблема, вам, возможно, придется внести значительные улучшения в заземление, чтобы защитить или улучшить производительность только одной из ваших машин.

Коррекция шума сигнала

Проблема контура заземления может возникнуть в нескольких точках вашей системы, и каждый случай обратной связи необходимо решать самостоятельно.Скорее всего, вы получите контуры заземления в заземляющих проводниках вашего электрооборудования, если у двух или более цепей один и тот же проводник или путь тока. Проверьте, есть ли в вашей системе оборудование, подключенное к разным заземленным розеткам в одной комнате. Слаботочная проводка особенно подвержена помехам.

Вам нужна хорошая схема заземления, чтобы предотвратить образование контуров заземления и максимально снизить электронные шумы, используя заземление для сдерживания помех сигнала.Однако нет ничего идеально заземленного — всякий раз, когда протекает ток, это сопротивление позволяет электрическому напряжению перемещаться между этими точками заземления, увеличивая обратную связь.

Хотя земля всегда имеет некоторый шум, вы можете значительно уменьшить проблемы с контуром заземления. Правильное заземление, электропроводка и оптимальная планировка помещения будут способствовать этому. Контуры заземления не будут создавать впечатляющую обратную связь, если провода в контуре не проводят ток, хотя это может быть невозможно с учетом вашей конкретной схемы.Если по проводу течет ток, он будет течь по другим проводам, и ток может попасть в петлю из-за близлежащих флуктуирующих магнитных полей, поэтому старайтесь избегать этого. Ток также может течь прямо в ваше электронное оборудование через кабели.

Устраните контуры заземления, отправив все сигнальные заземления в общую точку. Если вам необходимо использовать более одной точки заземления, сигнал должен быть изолирован с одной стороны и заземлен от его соседей. Вы можете использовать экранированные кабели для малых токов. Также попробуйте удалить или уменьшить любые соседние радиочастотные помехи, и если у вас есть устройства, требующие повышенного энергопотребления, установите их ближе к источнику питания.

После принятия этих мер предосторожности вы обнаружите, что указанные выше симптомы обратной связи значительно уменьшились, и ваши системы улавливают гораздо меньше шума. Вы увидите это улучшение в виде более точных данных, более быстрой передачи данных и меньшего количества проблем с оборудованием и процессами.

Как найти и исправить расширенное жужжание — PS Audio

Это расширенная версия. Здесь доступна более короткая трехступенчатая версия.

Очень немногие аудио- или видеосистемы работают очень тихо. Обычно всегда есть несколько проблем, связанных с гудением.Если ваша система немного гудит, это трансформатор или контур заземления? Как определить источник шума и что с этим делать?

Иногда мычание и гудение вполне очевидны, иногда нет. «Гудящий шум» обычно бывает двух видов: низкий не раздражающий гул (50 или 60 Гц) или чуть более высокий гул или скрипучий / раздражающий звук «разъяренного насекомого» (100 или 120 Гц). Гул видео обычно проявляется в виде диагональных полос на экране телевизора или проектора.

Низкий, не раздражающий гул дрона обычно является внутренним по отношению к оборудованию и носит механический характер.Более высокий и более раздражающий «гул» обычно исходит от громкоговорителей и обычно вызывается контуром заземления. Наиболее частой причиной шума является контур заземления — к счастью, его также легче всего решить.

Во-первых, вы должны определить тип гула, с которым вы имеете дело. Существует два основных типа: гудение 120 Гц, обычно вызываемое контурами заземления, и гудение 60 Гц, обычно являющееся результатом плохого экранирования, проблем с кабелем или непосредственной близости к сильным магнитным полям.

Чтобы определить, какие из них у вас есть, послушайте два примера.

гул 60 Гц, вызванный непосредственной близостью к другому оборудованию или проблемам с кабелями:

Указанный идентификатор аудио не существует.

Гул / гудение 120 Гц, типичный для проблем контура заземления.

Узнайте, что создает шум

Сначала нам нужно разделить наш поиск на две категории; механический или электрический индуцированный гул.

Также легко определить механический гул или гудение. Поднесите ухо к каждой части вашего электрического оборудования и снова прислушайтесь к гудению и гудению.Если вы слышите шум, исходящий из вашего оборудования, мы будем называть это механически индуцированным шумом (в отличие от электрически индуцированного шума).

Чтобы убедиться, что это электрическая проблема, убедитесь, что ваша система была включена и прогревалась не менее 10 минут, затем просто поднесите ухо к громкоговорителю (без воспроизведения музыки) и прислушайтесь, чтобы определить, слышен ли шум или гудение. исходящий из вашего динамика. Если это так, то, по крайней мере, одна из составляющих вашей проблемы связана с электричеством. Это наиболее распространенное явление, которое обычно возникает из-за контура заземления.

Гул контура заземления

Жужжание контура заземления, возможно, наиболее утомительно для отслеживания, но на сегодняшний день оно является наиболее распространенным.

У вас обычно есть контур заземления, когда из ваших громкоговорителей исходит гудение или гудение.

Контуры заземления являются результатом различных потенциалов заземления. Это означает, что заземление одного источника переменного тока или источника оборудования находится на другом уровне, чем заземление другого источника переменного тока или оборудования. Эта разница обычно усиливается в виде слышимого или видимого гула.Видимый фон обычно отображается в виде диагональных полос на экране видео.

Отследить подобные хумбы сложнее, и ниже мы собрали несколько полезных советов. Крайне важно, чтобы вы выполняли эти шаги по одному и не пропускали ни одного.

Выявление проблем контура заземления

Самый простой способ выяснить причину проблем с контуром заземления — это устранить неисправность. Вам необходимо определить, откуда в вашей системе доносится гул или жужжание.Если это проблема с видео-шумом, используйте заведомо хороший источник, например DVD-плеер, а не кабельное или спутниковое телевидение. В видео лучше всегда предполагать, что это либо проблема с подключением, либо, что более вероятно, проблема с кабелем. Наш опыт показал, что плохо экранированные видеокабели вызывают больше проблем с гудением, чем что-либо еще.

В ситуации со звуком первым подозреваемым в нашей охоте будет усилитель мощности или приемник, который управляет громкоговорителем. Чтобы узнать, виноват ли усилитель мощности или приемник, выключите их, отсоедините его входы и снова включите.Вернитесь к динамику и приложите ухо поближе, чтобы проверить, слышен ли еще гул. Если это так, значит, у вас проблема с усилителем мощности или ресивером, и вам следует обратиться за помощью к его производителю.

Если гудение исчезнет, ​​когда вы отключите входы усилителя мощности, следующим шагом будет повторное подключение усилителя и дальнейшее продвижение по цепочке. Если вы работали с ресивером или интегрированным усилителем, вам нужно будет перейти к шагу 4. Если у вас есть предусилитель или процессор, который питает усилитель мощности, следующим шагом будет отключение всех входов предусилителя или процессора. .Как только они отключены, а предусилитель или процессор подключен только к усилителю мощности, включите систему и снова прислушайтесь к гудению. Если теперь появляется гудение, это проблема с вашим предусилителем или процессором или их взаимодействием с усилителем мощности. Перед тем, как вернуть предусилитель или процессор производителю, попробуйте разорвать контур заземления с помощью штепсельной вилки. Штепсельные вилки Cheater — это простые устройства, которые преобразуют трехконтактную вилку переменного тока в двухконтактную вилку переменного тока и, преобразовывая три контакта в два контакта, отсоединяют землю от настенной розетки.Попробуйте один из них на предусилителе, усилителе мощности или на обоих.

Если вилка читера работает, замените ее на HUM X. Использование вилки читера может быть не самой безопасной альтернативой.

Если вы определили, что гул по-прежнему отсутствует, когда предусилитель, процессор или ресивер не подключены без входов, то начните выборочно подключать различные входы по одному. После каждого подключения проверяйте гудение, пока не обнаружите виновника гудения.

Видеомагнитофоны

, процессоры окружающего звука, потоковое аудио и любое устройство, подключенное к телевизионному кабелю, могут вызывать громкое жужжание и всегда должны вызывать подозрение.Если в процессе устранения, описанном выше, вы определили, что гудение вызывает такой компонент, как модем или телевизор, подключенный через кабельное соединение (CATV), используйте такой продукт, как HumZero от PS Audio. Это устранит гул и контур заземления.

Просто запомните, доведите систему до простейшего уровня подключения. Найдите способ подключить систему с отсутствующим или неподключенным как можно большим количеством частей системы. Сделайте это просто и доведите до того момента, когда гудение исчезнет.Затем начните добавлять компоненты по одному, пока гул не вернется.

Механический гул

Если это механически вызванное гудение / гудение, оно обычно слышно изнутри оборудования. Причины этого — плохо спроектированные силовые трансформаторы и / или постоянный ток в линии переменного тока. Серия PS Audio Power Plant может отключать постоянный ток от линии переменного тока, если это является проблемой.

Механически индуцированный фон почти полностью вызван трансформатором. Если вы страдаете от этой проблемы с шумом, вы, вероятно, также заметили, что ее интенсивность варьируется в зависимости от времени суток, иногда даже от времени месяца.Причина, по которой он меняется, в значительной степени связана с качеством сетевого напряжения переменного тока, конструкцией трансформатора и величиной постоянного тока на нем.

Почему гудят трансформаторы?

Мы могли бы использовать утомленную поговорку «потому что они не знают слов», но это может отвлечь нас.

Короткий и простой ответ заключается в том, что трансформаторы гудят из-за эффекта, известного как «дребезжание ламинации», вызванного напряжением постоянного тока в линии или плохой конструкцией, или и тем, и другим. Дребезжание «Лам» в той или иной степени встречается во всех трансформаторах, причем эта степень связана с качеством трансформатора и качеством сетевого напряжения.

Поиск проблемы составляет 9/10 работы по поиску решения.

Как предотвратить образование контуров заземления в аналоговых схемах?

В этом посте мы увидим, что такое контур заземления в аналоговой цепи и как этого избежать.

Два наиболее часто используемых типа аналоговых сигналов в КИП — 0–10 В и 4–20 мА. Из них наиболее популярным является тип 4-20 мА.

Самым важным преимуществом сигнала перенапряжения токового сигнала является проводка.Преобразователь напряжения в основном требует 4-проводного подключения.

Но датчик тока может быть сконфигурирован только с двухпроводным подключением. Измерительные преобразователи тока менее подвержены электромагнитным помехам.

Кроме того, если расстояние для подключения велико, сопротивление увеличивается с увеличением расстояния, что вызывает большее падение напряжения. Эта проблема не возникает в современных передатчиках.

Как протекает ток в аналоговой цепи?

Теперь давайте разберемся сначала, как токовая петля протекает в аналоговой цепи по простому закону Ома.См. Изображение ниже.

Схема состоит из источника питания и двух нагрузок (R1 и R2).

Источник питания подает напряжение, необходимое для управления токовой петлей. Из-за прохождения тока через каждую нагрузку на каждой из них происходит падение напряжения, которое будет варьироваться в зависимости от доступного сопротивления.

Однако ток остается неизменным во всей цепи. Если вы помните, по закону Ома V = I * R.

Контур передатчика

Теперь давайте рассмотрим второе изображение ниже.Датчик состоит из преобразователя и передатчика.

Преобразователь выдает физический сигнал, а преобразователь преобразует его в электрический сигнал.

Источник питания используется для выработки необходимого электрического сигнала и управления током в цепи.

Петля — это не что иное, как проводка, по которой сигнал передается от передатчика к приемнику, а затем обратно к нему.

Экранированные провода

Экранированные провода используются в основном для аналоговых шлейфов.Сторона экрана провода соединена с землей для предотвращения шума и утечки.

А также защитите клеммы оборудования (здесь датчик) от повреждений. Это можно понять, обратившись к изображению ниже.

Контур заземления

Итак, что такое контур заземления? Контур заземления возникает, когда между двумя устройствами имеется более одного пути заземления. Потенциал Земли не одинаков во всех точках всей системы.

Из-за некоторых конструктивных ограничений и переменного тока нагрузки на каждом пути, потенциал земли также будет изменяться в контуре.

Например, если вы видите изображение ниже, если потенциал земли в обеих точках различается, то петлевой ток антенного типа будет течь между обеими точками заземления.

Из-за этого ток утечки прервется с правильным проводящим током и вызовет нарушения на пути.

Причины замыкания на землю

Наиболее частые причины контура заземления: —

• Более одного заземления для одного контура
• Подключение нескольких устройств к одному заземлению.Из-за лазеек ток от одного устройства может прерывать ток других устройств; вызывая колебания сигнала.
• Устройства с высоким импедансом, подключенные на большом расстоянии от источника питания.

Это просто указывает на то, что проблема возникнет, если нет надлежащей изоляции между устройством и землей или устройством с устройством.

Из-за этого заземление системы больше не становится стабильным, и, наоборот, система заземления, которую мы использовали для защиты, теперь, в свою очередь, станет помехой.

Может быть как; вы обеспечиваете 16 мА с аналогового выхода ПЛК, но полевое устройство работает при 12 мА.

Как предотвратить замыкание на землю?

Итак, есть много способов предотвратить контур заземления в цепи.

Для этого воспользуйтесь следующими средствами:

Как обсуждалось ранее, всегда подключайте одиночное заземление к контуру. Не подключайте несколько проводов заземления к одному контуру. (Изображение внизу слева)

Рассмотрим изображение ниже. Если модуль ПЛК или любой другой контроллер имеет несколько контактов заземления для соответствующих входов, это лучшее решение для этого решения.

Но если есть только один общий вывод заземления для нескольких входов, это может вызвать проблемы или образование контура заземления .

В настоящее время большинство контроллеров не имеют ни одного контакта заземления; n контактов заземления для n входов. (Изображение внизу справа)

Используйте витую пару для уменьшения помех от земли, так как это работает в теории компенсации.

Каждый поворот действует как небольшая рамочная антенна, но после следующего поворота петля меняется на противоположную.Благодаря этому помехи от второго контура устраняются помехами от первого контура.

Используйте изоляцию между устройством и контроллером. Контур можно изолировать, подключив изолятор в цепи между датчиком и контроллером или используя изолированный вывод канала на стороне контроллера.

Изоляция — это не что иное, как физическое и электрическое разделение двух цепей, так что нет прямого проводящего пути. Но данные и мощность по-прежнему будут передаваться друг другу.

Изоляция фильтрует только правильный аналоговый сигнал, поступающий в канал контроллера, и удаляет всплески и помехи только на его входной стороне.

Автор: Viral Nagda

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube с видеоуроками по КИП, электричеству, ПЛК и SCADA.

Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.

Читать дальше:

бах! Ошибка сабвуфера и как ее остановить — Blue Jeans Cable

Каждый может оценить ценность хорошего сабвуфера в системе домашнего кинотеатра.Получение хорошего воспроизведения нижнего диапазона звукового спектра дает звук более полное и реалистичное, а на самых низких слышимых частотах и ​​ниже сабвуфер добавляет тактильное качество домашнему кинотеатру — некоторые вещи не столько слышны, сколько ощущаются.

К сожалению, в каждом доме присутствует еще один низкочастотный сигнал, который не так приятно слушать: 60-тактный гул линий электропередач переменного тока, которые питают все в доме. В идеальном мире мощный гул никогда не попадал бы в тракт аудиосигнала, но в этом отношении наш мир далек от совершенства.Нет ничего более эффективно ослабить энтузиазм по поводу хорошего активного сабвуфера, чем постоянный 60-периодный гул — а поскольку сабвуфер предназначен специально для того, чтобы хорошо выполнять работу по усилению низкочастотных сигналов, когда сабвуфер гудит, он может гудеть. очень и очень громко.

Метод «грубой силы» для избавления от 60-тактного гула — отфильтровать его, но это не особенно желательное решение. Некоторые части низкочастотного аудиосигнала сами по себе имеют частоту около 60 Гц, и фильтр не знает, является ли конкретная волна частью предполагаемого звука или является шумом — он просто удаляет ее.Чтобы избавиться от гула, не выбрасывая при этом часть желаемого звука, нам нужно начать с понимания различных возможных причин.

Что вызывает шум сабвуфера?

Четыре основных вероятных причины гула:

(1) Электрические дефекты в активном сабвуфере;
(2) Наведенный шум в тракте аудиосигнала, скорее всего, вокруг кабелей;
(3) Шум контура заземления, возникающий из-за разного потенциала земли на ресивере и сабвуфере; и
(4) Шум, возникающий по этим причинам в других компонентах перед сабвуфером или между ними.

То, что решит одну из этих проблем, не решит их всех; и вполне возможно, что у вас есть несколько факторов, способствующих вашей проблеме, поэтому, если что-то помогает, но не решает проблему, продолжайте попытки.

(1) Проблемы с самим сабвуфером:

К сожалению, иногда причиной гудения сабвуфера является сам сабвуфер. Любое устройство воспроизведения звука, которое работает от нашей обычной сети переменного тока, должно приручить этот 60-тактный шум в источнике питания, преобразовать его в напряжение постоянного тока хорошего уровня и в достаточной степени защитить аудиосистему от источника питания, чтобы предотвратить появление гула от источника питания. источник питания в сигнальный тракт.Однако внутренние сбои могут все испортить. В большинстве случаев это довольно легко обнаружить: отключите сабвуфер от всего, кроме питания (да, отсоедините кабель входящего сигнала) и включите его. Если он все еще гудит, когда ничего не происходит, возможно, ваша проблема связана с сабвуфером, который требует ремонта или замены.

(2) Наведенный шум:

Индуцированный шум 60 Гц — это шум, который проникает в вашу аудиосистему через контакт или близость к силовым цепям или кабелям.Хотя это может происходить внутри ваших устройств, более распространенной причиной является неправильная прокладка кабелей. Иногда мы обнаруживаем, что люди проложили силовой кабель и соединительный аудиокабель через один и тот же кабелепровод или кабельный лоток, что определенно запрещено не только с точки зрения шума, но и с точки зрения электрического кода. Ток, движущийся по кабелю, создает поле вокруг кабеля, которое может вызвать протекание аналогичного тока в соседних проводниках — это то же самое, что происходит, когда вы испытываете «перекрестные помехи» в телефонных линиях, биты сигнала, которые просачиваются через край. в соседние провода.

Наведенный шум, если он проникает через кабели, обычно довольно просто устранить. Ключ к пониманию того, как это исправить, — это правило квадрата расстояния: интенсивность электрического или магнитного поля уменьшается на квадрат расстояния от его источника. Таким образом, если линия электропередачи на расстоянии одного дюйма от межблочного соединения вашего сабвуфера индуцирует в нем сигнал, этот индуцированный сигнал будет в четверть слабее на двух дюймах, девятую — на трех дюймах, шестнадцатую — на четырех дюймах и т. Д. on — чем дальше вы можете держать их разделенными, тем слабее будет эффект, поэтому пора переместить несколько кабелей и посмотреть, что произойдет.Если у вас есть силовой кабель, проложенный непосредственно на вспомогательном кабеле или под ним, расстояние в пару дюймов может иметь огромное значение.

Аудиокабель LC-1, обнаженный, чтобы показать двойную оплетку

Экранирование также играет роль в борьбе с наведенными шумами. Наиболее эффективным экранированием для низкочастотных сигналов является оплетка, а не фольга, и высокопроводящий экран большой массы будет шунтировать на землю больше шума, чем что-то более легкое — см. Нашу статью о подавлении шума в аналоговом аудиокабеле, которая вдохновила наша конструкция аудиокабеля Blue Jeans Cable LC-1 с экраном с высокой степенью покрытия с двойной оплеткой.Однако важно понимать, что тип низкочастотного высокоэнергетического поля, создаваемого шнуром питания, является самым трудным для защиты от него — все экраны в некоторой степени неэффективны против него, и поэтому, несмотря на то, что тяжелый щит Например, LC-1 может помочь, минимизация тесного контакта между цепями питания и аудио почти всегда будет самым важным делом, которое вы можете сделать для решения проблемы наведенного шума.

Теперь наведенный шум может быть сложнее, чем это, не в последнюю очередь потому, что проблема может возникать внутри оборудования — плохая изоляция цепей питания от линейного звука внутри сабвуфера с питанием — это то, что не требует работы с размещением или экранированием кабеля. повлияет — но если повезет, проблема не внутренняя, и эти решения помогут ее решить.

(3) Контур заземления между ресивером и сабвуфером:

Другая распространенная причина гула сабвуфера совершенно иная — протекает ток контура заземления — и попытки устранить проблему гула, которые хорошо работают с наведенным шумом, будут совершенно неэффективными против шума контура заземления, и наоборот. Проблема контура заземления возникает, когда есть различия в потенциале земли между частями оборудования, что приводит к протеканию небольшого количества тока мощности по линиям, которые соединяют их.Этот поток в несбалансированной цепи (то есть, когда сигнал передается по одному проводнику с использованием обратного пути заземления, например, сигнал, передаваемый по соединениям типа RCA), находится на пути сигнала, и поэтому он просто усиливается. как если бы он был частью исходного сигнала.

Контуры заземления часто можно устранить, не тратя денег на решение проблемы. Хитрость в том, что нужно, чтобы все заземления на всей экипировке имели одинаковый потенциал. Иногда это так же просто, как подключить их всех к одной и той же силовой цепи; Иногда нужно убедиться, что вы используете только современные трехпроводные заземленные цепи во всех точках вашей системы, а не использовать старые двухконтактные незаземленные цепи.Изменение того, где что-то подключено, убедитесь, что все ваши домашние электрические цепи правильно заземлены (может пригодиться устройство для проверки розеток из хозяйственного магазина!), И тому подобное часто решает проблему. Кроме того, если в вашей домашней электропроводке есть серьезные проблемы с заземлением, вам может потребоваться помощь электрика.

Могут возникнуть проблемы с контуром заземления, которые не сможет решить даже электрик — многие устройства домашнего кинотеатра не заземлены (обычно они имеют двухконтактную, а не трехконтактную вилку питания), а вместо этого используйте своего рода псевдо-землю, которая через сопротивление связана с нейтралью силовой цепи.Такие виды псевдозаземленных устройств могут вызвать проблемы с контуром заземления, которые нельзя решить с помощью обычных методов заземления.

Если попытка решить проблемы с заземлением не дает результата, есть простое устройство, которое может решить проблему за вас, разорвав контур заземления: изолирующий трансформатор звука.

Blue Jeans Изолирующий трансформатор кабеля

Принцип, согласно которому ток в проводе индуцирует ток в соседних проводах, о котором мы только что говорили в связи с индуцированным шумом, используется самый полный эффект в трансформаторе.Если бы вы ничего не знали о том, как работает индукция, внутренняя часть простого трансформатора была бы действительно очень загадочной — она ​​состоит из двух проводов, которые не соединены друг с другом, но плотно намотаны друг на друга на сердечнике. Не будучи соединенными друг с другом, эти провода, тем не менее, эффективно пропускают ток от одного к другому. Трансформаторы обычно используются в ситуациях, когда нужно изменить напряжение или импеданс, что можно сделать, задав двум проводам разное количество обмоток, но трансформатор с одинаковыми обмотками с обеих сторон можно использовать, чтобы просто пропустить сигнал, почти без изменений.

Во многих схемах вход и выход трансформатора с одной стороны связаны с землей шасси, и если это сделано, трансформатор не изолирует заземление на двух сторонах схемы. Но нет необходимости соединять заземление с обеих сторон, и когда это соединение опущено, мы получаем «изолирующий» трансформатор, который изолирует землю с одной стороны от земли с другой. Теперь нет пути, по которому может течь ток, чтобы устранить разницу в потенциале земли между двумя устройствами, и вуаля! Нет контура заземления, следовательно, нет шума контура заземления.

(4) Проблемы «Upstream»:

Если указанные выше попытки не помогли решить (или разрешили только частично) ваши проблемы, пора расширить поиск. В то время как гул сабвуфера часто можно изолировать от сабвуфера и его непосредственной связи с ресивером, другая очевидная возможность состоит в том, что гудение попадает в аудиопоток дальше по потоку. Индуцированный шум, внутренние электрические дефекты и контуры заземления могут возникать в любом месте системы.

Во-первых, посмотрите, возникает ли гудение только тогда, когда ваш ресивер переключается на определенные источники.Если да, то это наводит на мысль о том, где будет обнаружена проблема. Но при некоторых условиях шум может поступать даже из источника, который вы в настоящее время не используете. Попробуйте отключить все источники от ресивера (простого отключения питания может быть недостаточно) и снова подключите их по одному; при повторном вводе источников проверьте, есть ли у вас гудение на этом источнике и на любых других, с которыми вы уже подключились. Если вы можете выяснить, откуда исходит проблема, все те же самые причины, упомянутые выше, являются потенциальными виновниками — внутренние дефекты в устройстве-источнике, индуцированный шум в межблочных кабелях или контур заземления между источником и приемником.

Наконец тишина …

Хороший сабвуфер должен проводить большую часть своего времени в полной тишине, и при правильных решениях сабвуфер, который гудит, обычно можно заставить остановиться. Как всегда, если у вас возникнут проблемы или вопросы, которые мы здесь не рассмотрели, дайте нам знать — мы будем рады помочь!

Ссылки на продукты:

Если вам нужны сильно экранированные вспомогательные кабели или изолирующие трансформаторы, вы можете найти их в нашем отделе кабелей для сабвуферов — наш кабель LC-1 имеет двойную плотную медную оплетку, и мы также предлагаем два изолирующих трансформатора.Наши кабели для сабвуфера собираются в США в нашем магазине в Сиэтле (с использованием кабеля американского производства, который Belden производит по нашей конструкции на своем заводе в Ричмонде, штат Индиана), а изолирующий трансформатор марки Blue Jeans Cable также производится в США.