Заземление схема: Как сделать заземление в частном доме и на даче самому (схемы подключения)

Содержание

Как сделать заземление в частном доме и на даче самому (схемы подключения)

Ни для кого не секрет, что защитное заземление необходимо для каждого жилого помещения, как для частного строения, так и для квартиры многоэтажного дома. Оно убережет жилище и людей от попадания молнии, защитит от действия электрического тока в случае его утечки из-за нарушения изоляции проводки или электроприборов. Кроме того, заземление выполняет функцию отвода накапливающегося статического напряжения и стекающего по ее корпусу тока от конденсаторов, являющихся частью электрической схемы встроенных сетевых фильтров. В статье расскажем, как сделать заземление в частном доме и на даче, рассмотрим частые ошибки при монтаже.

Системы заземления, отличия, преимущества, особенности

Описать простыми словами схему заземления можно следующим образом. Корпусы мощных электроприборов, через медные провода соединяются с медной шиной, которая в свою очередь соединяется с заземляющей полосой, выведенной от конструкции, помещенной под землей во дворе дома.

Мощные бытовые приборы через медные провода соединяются с заземляющей шиной

Теперь можно более подробно рассмотреть, как устроена эта конструкция, и каким образом действует вся система в целом:

  1. В грунте выкапывается яма, в которой на расстоянии 1,2-2 метра друг от друга, вертикально вниз забиваются 3 или 4 металлических элемента (отрезки арматуры, уголка или толстостенной трубы) длиной 1,5–3 м
  2. Элементы между собой обвариваются перемычками, изготовленными из металлической полосы, толщиной 3-4 мм или уголка
  3. От полученной конструкции в распределительный щиток внутри дома проводится металлическая полоса (трасса)
  4. В свою очередь трасса через медную жилу, посредством болтовых соединений коммутируется с медной шиной.

Полученная таким образом система называется контуром заземления. В зависимости от расположения забиваемых в грунт элементов, система может быть линейная или замкнутая. Читайте также статью: → «Контур заземления: монтаж». Место расположения подземной коммуникации лучше устроить в малоиспользуемом месте и в целях безопасности оградить его. Глубину залегания необходимо сделать не менее 60 см.

Линейная схема контура заземления

Такой способ предполагает забивание штырей в землю по одной линии. Три элемента располагаются в один ряд и последовательно соединяются двумя перемычками. От крайнего из них, трасса проводится в дом. Достоинством такого способа является простота исполнения: вместо ямы нужно выкопать простую ровную канаву. Кроме того, для соединения конструкции нужны всего две перемычки, вместо трех, как во втором варианте. Соответственно и сварочных стыков нужно всего три, а не четыре.

Выбрать безопасное место для размещения устройства не представляет труда, потому что оно практически не имеет площади и может разместиться вдоль забора или тыльной стены дома. Недостаток заключается в уязвимости схемы: при нарушении одного из соединений (сварки или полосы), вся система теряет свою эффективность.

Эскиз линейного заземления частного дома из 4 последовательно соединенных элементов

Замкнутая схема заземления

Такой вариант подразумевает расположение трех, забиваемых в землю металлических элементов, в форме треугольника. Штырей может быть больше и фигуры могут быть разными, но принцип действия один — при повреждении любого соединения, конструкция сохраняет свою функциональность. Достоинством такого способа можно назвать надежность и практичность. Явных недостатков не имеется, за исключением необходимости больших затрат труда на выкапывание ямы. Читайте также статью: → «Монтаж контура заземления в доме».

Контур заземления в частном доме – замкнутая схема в форме треугольника

Способ подключения системы заземления ТТ

Отличительная особенность системы ТТ заключается в том, что заземляющий проводник РЕ является абсолютно независимым от рабочей нулевой жилы сети. То есть он не выводится из заземляющего контура параллельно с проводом N, а заземляется через свой собственный контур. Говоря доступными словами: РЕ не имеет ничего общего с нулевым и фазным проводом, спускаемым к частному дому от опор электропередач. Он соединяется с землей через трассу, заведенную в дом от описанной выше системы заземления.

Проводник РЕ разводится по всему дому и к нему подключаются корпуса мощной бытовой техники и всех металлических объектов, способных проводить электрический ток. Таким образом РЕ-проводник объединяет все точки возможного появления неконтролируемого напряжения в одну общую систему уравнивания потенциалов. Соединять с рабочим нулем (проводом N) какие-либо заземленные конструкции, в том числе корпуса электроприборов – категорически запрещено.  

Схема заземления по системе ТТ с РЕ проводником

Преимуществом системы ТТ является сохранение безопасности электрической сети и запитанных от нее потребителей в случае обрыва нулевого провода, выходящего от подстанции. Такое иногда происходит, особенно в частном секторе, где обрыв провода на столбах может случиться из-за ветра, скорость которого не гасится высотными зданиями, или от веток деревьев. При обрыве или замыкании, в электросетях могут возникнуть непредвиденные скачки и падения напряжения, которые будут погашены с помощью описываемой системы. Но остается опасность одновременного пробития фазы на корпус потребителя электроэнергии в момент касания его человеком.

Практический совет: для предотвращения поражения электротоком необходимо установить дополнительный уровень защиты, который включает в себя устройства защитного отключения УЗО и автоматические выключатели.

Применение устройств защитного отключения

Схема подключения розетки через УЗО, ВА и заземляющий РЕ-проводник

УЗО желательно установить в цепи всех мощных и дорогих бытовых приборов, а также на выходе из электрощитка. Потребители подключаются через устройства с уставкой до 30 мА, которые обеспечивают защиту от:

  • утечки тока в следствии нарушения изоляции;
  • поражения электрическим током;
  • возникновения пожара от искрения из-за нарушения контакта.

Однако защитные отключающие устройства не обеспечивают защиту от токов короткого замыкания. Поэтому рекомендуется наряду с УЗО использовать автоматические выключатели.

Система заземления TN-C-S

Данная схема предполагает объединение на определенном этапе до ввода в жилой дом двух проводников:

  1. Рабочий ноль, подводимый от трансформаторной подстанции
  2. Защитный заземляющий проводник.

Для этой цели снаружи дома нужно установить распределительный щит, в котором расположить две шины, соединенные между собой перемычкой. На одну из них подводятся оба проводника, а уходит один – РЕ, со второй уходит провод N. Таким образом, производится соединение и расщепление контуров на рабочий и заземляющий.

На щиток внутри дома поступают три жилы:

  • одна – L фаза;
  • вторая – N ноль;
  • третья – РЕ-проводник.

Каждая розетка подключается с заземляющим контуром, обеспечивая заземление всех электроприборов, имеющих евро-вилку.

Схема заземления по системе TN-C-S с РЕ-проводником

Практический совет: несмотря на наличие заземления, для обеспечения более полной защиты от поражения электрическим током, рекомендуется устройство СУП.

Система уравнивания потенциалов

СУП подразумевает подключение через медные провода корпусов всех мощных бытовых приборов (стиральная машина, бойлер, посудомоечная машина, конвектор) к медной шине заземления, описанной выше. Сюда же заземляются ванна, трубы горячего и холодного водоснабжения. Получается, что через такое соединение создается единый контур, посредством которого устраняется разность напряжений всех токопроводящих поверхностей.

Иными словами, в случае утечки тока на одном объекте, он равно распределится по всем остальным, утратив поражающую силу. Тоже произойдет при пробитии тока через воду. А наличие заземления сводит распределение к минимуму, уводя основной заряд на землю. Тем не менее, СУП не оградит от малых утечек, происходящих вследствие нарушения изоляции проводников. Для этой цели служит УЗО, о котором рассказывалось выше.

Проверка заземления в доме

Проверка работоспособности системы заземления производится либо в случае переезда в новый дом, чтобы убедиться в безопасности, либо сразу после создания контура своими силами. Для проверки понадобится прибор тестер «мультиметр». Читайте также статью: → «Проверка цепей мультиметром или тестером». Далее проверка осуществляется в следующем порядке:

Щупы прибора поместить на L и РЕ и проверить заземление
  • мультиметр приводится в рабочее положение, для чего щупы с проводами подсоединяются к контактам «com» — черный, VΩ – красный;
  • переключатель режимов измерения выставляется на измерение напряжения;
  • измеряется напряжение сети в розетке путем контакта щупов с фазным и нулевым проводом;
  • далее осуществляется контакт между фазным и заземляющим проводом.

При исправном заземлении, прибор покажет значение схожее с первым измерением. Если же показания будут отсутствовать – контур не работает. Подобную процедуру можно проделать с «контролькой» — лампочкой, ввинченной в электрический патрон с подключенными проводами.

При исправном заземлении «контролька» должна загораться, как от контакта проводов с L и N, так и от контакта между L и РЕ. Если этого не происходит – заземление отсутствует.

Проверка заземления при вводе на 380 В

При оборудовании ввода в частное домостроение на 380 В с использованием трехфазного электросчетчика, разводка внутри дома будет преобразовываться в 220 В путем отбора одной токоведущей фазы и нулевого провода. Поэтому проверка заземления в розетке будет аналогичной ранее рассмотренной процедуре.

Если необходимо проверить заземление в цепи трехфазного потребителя (например, электродвигателя), то щупы мультиметра необходимо разместить так, чтобы один обеспечивал контакт с токоведущей фазой, а второй – с контуром заземления. Наличие результата – признак работоспособности системы.

Дополнительное защитное устройство

Заземление частного дома может предусматривать обустройство молниезащиты, то есть приспособления, способного принимать разряд молнии при его попадании в дом и направлять его в землю. Однако импульсный скачок напряжения при попадании молнии может быть настолько силен, что может привести к выходу электрооборудования и даже распределительный щиток.

Чтобы избежать такого развития событий, в щитке рекомендуется устанавливать устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В случае исправного заземляющего контура и применения дополнительных защитных устройств, частный дом, а также находящаяся в нем бытовая техника защищены от многих негативных факторов:

№ п/пНегативный факторЗащитное действие
1.Короткое замыканиеВыключатель автомат, СУП
2.Утечка на корпусЗаземление, УЗО
3.Неисправность электропроводкиСУП, УЗО
4.Удар молнииЗаземление, УЗИП

Наиболее распространенные ошибки при создании заземляющей системы в частном доме

  1. Использование ветхих материалов в качестве забиваемых в землю штырей и перемычек между ними. Это может привести к разрушению и выходу всей конструкции из строя или утрачиванию ее эффективности.
  2. Значительное удаление подземной системы от домостроения. Этого не нужно делать, ведь чем ближе к дому будет расположение конструкции, тем быстрее опасный разряд достигнет земли. Рекомендуется располагать подземную часть заземляющей цепи с северной стороны дома, где всегда тень, земля более сырая, для лучшего контакта.
  3. Зануление, то есть установка перемычки в розетках между контактом заземления и нулевым проводом. Этого нельзя делать ни при каких обстоятельствах.
  4. Экономия на приобретении и установке УЗИП при оборудовании молниезащиты. Это может стоить выходом из строя дорогостоящей бытовой техники или всей электропроводки.
  5. Использование при организации СУП алюминиевых проводов для соединения с шиной. Алюминий и медь при окислении теряют контакт между собой, в результате чего утрачивается работоспособность всей системы.

Оцените качество статьи:

Существуют ли «Напряжение» и «Заземление»?

Есть несколько вещей, которые я изучал на занятиях по электротехнике в университете, но в действительности хотел бы, чтобы их преподавали и объясняли немного по-другому. Понятия «Напряжения» (Voltage) и «Заземления» (Ground) попадают в эту категорию, т.к. часто используются не совсем правильно. В данной заметке мы дадим им точное определение, а также поговорим о некоторых интересных случаях их использования в контексте вычислительной электродинамики и построения корректных расчётных моделей.

Хрестоматийный пример

Давайте начнем с рассмотрения одного из базовых и классических электрических устройств: аккумулятора. В простейшем случае, аккумуляторную батарею можно изготовить, вставив два провода в апельсин. Мы можем использовать «батарейку» для питания другого электрического устройства, например фонарика. Одним из первых навыков, которому нас учили на занятиях по электротехнике, являлось составление принципиальной электрической схемы, которая, вероятно, выглядела следующим образом:


Элементарная принципиальная электрическая схема фонарика.

На этом рисунке показано, что у нас есть батарея, один из выводов которой подключен к ключу (переключателю). При замыкании ключа ток будет протекать через лампочку (испускающую свет) и через резисторы обратно к другой клемме аккумулятора. Это устройство работает в условиях постоянного тока (DC-режим). Резисторы представляют собой внутреннее сопротивление батареи и соединительных проводов. Точки, соединяющие эти компоненты, называются узлами схемы.

Упражнение, которое нам, скорее всего, давали в школе, состояло в том, чтобы вычислить ток в цепи, а также «Напряжения» в различных узлах. Но что конкретно подразумевается под «Напряжением» в этом контексте? Напряжение определяется как разница в электрическом потенциале между двумя узлами в цепи, такими как, например, два узла или контакта батареи. Обратите кстати внимание, что мы также нарисовали «Заземление» на одном выводе батареи, и нам также дали определение «Заземления» как: узла, в котором электрический потенциал равен нулю. Итак, если у нас используется батарейка на 9 вольт, то мы теперь знаем электрический потенциал другого терминала/контакта батареи, и мы можем использовать законы Кирхгофа, чтобы вычислить все напряжения других узлов относительно заземленного узла, а также ток в цепи.

И это должно вызвать вопрос: почему мы называем какой-то конкретный узел «Заземлением» (Ground) или «Землей»? Мы рассматриваем эквивалентную схему фонарика, и он (фонарик) будет работать, даже если будет полностью электрически изолирован от чего-либо еще. (Вы можете убедиться в этом, подбросив фонарик в воздух.) Что же это за точка в нашей цепи, которую мы называем «Заземлением»? Обычно это определение – равенство электрического потенциала нулю – совершенно произвольное, но очень удобное с вычислительной точки зрения. На самом деле мы могли бы выбрать любую другую точку в цепи в качестве земли (или даже присвоить ей отличное от нуля значение электрического потенциала), и получить точно такое же решение для тока. Напряжения в узлах будут просто отличаться на некоторую константу. То есть, если у нас получено решение для электрических потенциалов всех узлов цепи в виде \mathbf{V} = \{V_1, V_2, V_3, V_4\}, то теоретически мы можем добавить

любые постоянные \mathbf{V} = \{V_1+c, V_2+c, V_3+c, V_4+c\} и все равно получить математически верное решение.
{16} \approx 1/\epsilon, где \epsilon – это «машинный ноль», т.е. относительная погрешность для числа двойной точности с плавающей запятой. В противном случае численные алгоритмы и методы потеряют свою устойчивость и стабильность. Таким образом, задание потенциала в одном произвольном узле модели (его «заземление»), не только удобно с педагогической точки зрения, но и является хорошей практикой численного моделирования.

При расчёте электрических токов в наборе пространственных доменов с использованием метода конечных элементов мало что меняется. Метод конечных элементов можно рассматривать как пространственно распределенную форму закона Кирхгофа. То есть, конечно-элементная модель – это, по сути, просто гораздо более сложная принципиальная схема, и для её численного решения нам просто нужно «заземлить» произвольную точку в области моделирования.

Постойте! Вы имеете в виду, что «Заземление» является произвольным и используется только для стабилизации численных алгоритмов?

Я уже слышу, как несколько энергетиков скрипят зубами, поскольку термин «Заземление», безусловно, также имеет очень реальную физическую суть. Мы неспроста используем определение «Земля», которое также относится к большому шару материи под нашими ногами, к которому мы, кстати, подключаем заземляющие шины. Мы точно знаем, что это этот шар из себя представляет и что это очень реальный предмет. Но что это значит с точки зрения электрического моделирования?

С электрической т.з. Земля представляет собой очень большую массу проводящего материала и (по крайней мере, для целей данного обсуждения) обладает относительно незначительным сопротивлением. Это приводит нас ко второму определению «Заземления»: это область, которая касается нашей модели и в которой, как предполагается, флуктуации электрического потенциала незначительны при протекании тока, по сравнению с распределением потенциала в нашей «основной» модели.

Это новое определение явно отличается от предыдущего, и иногда в литературе встречается определение «Естественное заземление» или «Грунтовое заземление» (Earth ground). Существует также аналогичная концепция «Заземления на шасси» (chassis ground) или «Заземления на корпус» (frame ground), если речь о самолете, летящем в небе, или шасси вашего автомобиля.

Даже просто очень большая токопроводящая шина, проходящая через завод, также может быть определена как «Заземление».

Ключевая разница здесь в том, что мы перенесли наше определение «заземления» с одной точки на некоторый объём пространства. Этот объем представляет собой бесконечный источник и приемник тока, т.е. электроны могут втекать или вытекать из этой заземленной области вечно, пока существует разность потенциалов, вызванная аккумуляторной батареей или генератором.

Для целей численного моделирования нам даже не нужно моделировать эту область вообще; достаточно лишь указать границу, где наша расчетная область соприкасается с заземленной областью. Поскольку мы уже допустили незначительные электрические колебания в этой области, то мы можем обосновать применение равномерного электрического потенциала по всей этой поверхности, а для стабильности численных методов, описанной ранее, нам удобно выбирать нулевое значение электрического потенциала. Теперь мы пришли к определению «Заземления», которое мы можем использовать для моделирования электрических систем постоянного тока: граница с нулевым электрическим потенциалов, имитирующая область, которая является бесконечным источником или приёмником тока.

В следующей части статьи мы рассмотрим, как такая формулировка повлияет на наш подход к моделированию.

Моделирование напряжения и заземления в COMSOL Multiphysics®

Рассмотрим прямой участок круглого в сечении провода. Будем считать, что один его конец «заземлён», а другой – подключен к источнику.


Модель участка токоведущего провода.

При решении задачи о протекании тока в DC-режиме мы можем использовать следующий набор граничных условий в физическом интерфейсе Electric Currents:

  1. Условие Ground
  2. Условие Electric Potential
  3. Условие Normal Current Density
  4. Условие Terminal
    (доступно только при наличии в лицензии модуля AC/DC, MEMS, Полупроводники или Плазма)

Условия Ground и Electric Potential лишь вариации одного и того же. Они фиксируют электрический потенциал по всей поверхности. Условие Ground просто фиксирует электрический потенциал как равный нулю, в то время как вы можете задавать различные его значения с помощью Electric Potential. Всегда держите в уме ранее сформулированное определение: эти границы ограничивают область, которая является бесконечным приемником (или источником) тока, при этом любая разность электрических потенциалов в этой области незначительна по сравнению с расчётной областью. Если вы хотите описать провода, подключенные к клеммам батареи, то это подходящие граничные условия.

Третья опция – граничное условие Normal Current Density – позволяет задать плотность тока в выбранном сечении. При этом электрический потенциал может и не быть равномерным по всей границе. В модель с условием Normal Current Density, как правило, также добавляют условие Ground, через которое «уходит» весь вводимый ток.

Можно также реализовать корректно-обусловленную конечно-элементную модель, в которой задано два условия Normal Current Density: одно для инжектирования тока, второе для съёма. Пока сумма этих токов в точности равна нулю, решение будет существовать. Чтобы найти это решение, рекомендуется добавить условие

Ground в любую произвольную точку по причине, рассмотренной ранее. Но, что интересно, при моделировании в 3D мы фактически можем проигнорировать задание Ground для точки и просто использовать два ГУ Normal Current Density, если в них указана одинаковая по модулю, но разная по знаку плотность тока на заданной сетке конечных элементов. Получившаяся модель будет неоткалиброванной, но в 3D-моделях по умолчанию используется итерационный решатель, который «выберет свою собственную калибровку» и в итоге сойдется, даже если для поля электрического потенциала не задано достаточного количества ограничений. Для получения более подробной информации о калибровке потенциалов (Gauge Fixing) см. предыдущие сообщения в нашем корпоративном блоге: «Что такое калибровка потенциала: теоретические основы» и «Как использовать калибровку потенциалов в COMSOL Multiphysics®?». Это замечание, однако, стоит воспринимать лишь как любопытный факт, который на прямую не относится к обсуждаемой проблеме.

Наконец, отдельно поговорим про условие Terminal. Данное условие имеет несколько опций. Так, оно позволяет явно задать электрический потенциал, и в этом случае оно функционально идентично условию Electric Potential. Также можно указать общий ток в сечении. При задании тока, для условия Terminal решается дополнительное уравнение, которое подбирает электрический потенциал на поверхностях таким образом, чтобы желаемый/заданный суммарный ток втекал или вытекал из модели. Условие Terminal дополнительно автоматически вычисляет сопротивления и другие интересующие сосредоточенные величины, поэтому, если у вас есть модуль «AC/DC» или модуль «MEMS», то использование данного ГУ, как правило, является самым предпочтительным вариантом. В условии Terminal есть еще несколько опций для подключения к цепи или для указания рассеиваемой мощности или для указания терминального подключения к линии передачи для вычислений S-параметров. Эти более сложные условия рассматриваются в нашей серии лекций по моделированию резистивных и ёмкостных устройств в различных режимах.

Как только вы прорешаете свою модель, вам также захочется извлечь из нее данные. С помощью метода конечных элементов, программа вычисляет поля V(\mathbf{x}), на их основе мы можем извлечь данные про электрическое поле, \mathbf{E} = – \nabla V, и плотность тока, \mathbf{J} = \sigma \mathbf{E}, а также амплитуды (нормы) любого из этих векторных полей. Имейте в виду , что эти поля будут сходиться при сгущении сетки, за исключением случая наличия любых типов сингулярностей в модели, которые можно либо преобразовать, либо проигнорировать.

Наконец, обратите внимание, что вы можете взять линейный интеграл электрического поля между двумя точками модели, и этот интеграл будет равен разнице в электрическом потенциале между этими двумя точками. Поскольку мы имеем дело со скалярным потенциальным полем, этот интеграл не зависит от пути:

V = \int_C \mathbf{E} \cdot d\mathbf{r}

Приведенное выше уравнение, которое определяет напряжение как интеграл пути электрического поля, не всегда верно при переходе к моделированию изменяющихся во времени электромагнитных полей. Но это уже тема для другого блогпоста, так что следите за обновлениями и анонсами!

Дополнительные материалы

Как сделать своими руками заземление в частном доме

Электропроводка во всех современных квартирах и домах делается с третьим защитным проводником, который подключается к шине PE заземления в электрическом щите.

Назначение заземления.

При помощи заземляющих контактов розетки соединяются металлические корпуса холодильников, СВЧ печей, стиральных машин и т. д. с заземлением. Благодаря чему при возникновении поломок бытовой техники, при которых происходит пробой фазы на корпус- возникает короткое замыкание или токи перегрузки и выбивает автомат.

Да же если при незначительных утечках его не выбьет и человек прикоснется к металлическому корпусу- ток проходящий через его тело будет очень малым и безопасным.  Сопротивление тела человека от 1000 до 100 000 Ом, а сопротивление заземления по нормам должно быть не более 4 Ом. И ток на землю пропорционально будет во столько раз больше, во сколько раз больше сопротивление человека, чем заземления.

Таким образом заземление защищает нас от электротравматизма, а кроме того заземленный металлический корпус электроприборов многократно снижает уровень излучаемого ими вредного электромагнитного излучения.

В обязательном порядке сделайте перемычку между заземляющей и нулевой шинами в электрощите на 380 Вольт. Это защитит вашу всю бытовую технику и лампочки от перегорания в случае обрыва нуля. Подробнее об этом в статье о скачках напряжения.

Как сделать заземление.

В качестве естественного заземляющего устройства могут использоваться металлические трубы или конструкции, находящиеся в земле.

Но как показывает моя многолетняя практика электрика, эффективные естественные заземлители возле частного дома находятся очень редко, поэтому делать заземление приходится самостоятельно. Это не сложный процесс и с ним справиться практически любой. Для этого Вам понадобятся:

  • Для электродов- трубы или уголок с толщиной стенки от 4 миллиметров, арматура толщиной не менее 14 мм.
  • Для соединений— сварочный аппарат.
  • Для резки— болгарка или ножовка по металлу.
  • Металлическая полоса шириной не менее 50 мм и толщиной от 3 миллиметров (50х3) для соединения электродов и монтажа заземляющего вывода возле электрощита.
  • Для подключения у электрощиту— медный провод ПВ3 сечением не менее 10 квадратных миллиметров.

Я делаю заземление по следующим образом:

  1. Выкапываю траншею в виде треугольника.
  2. Забиваю кувалдой три арматуры или уголка длиной 2 метра по вершинам треугольника ниже уровня земли на сантиметров 20-30. Если дом стоит на песчаных почвах с высоким удельным сопротивлением, тогда делаем треугольник со стороной 3 метра и забиваем 6 электродов через каждые 1.5 метра. Это делается для того, что бы добиться необходимой величины сопротивления не более 4 Ом. А если посыпать  солью электроды— сопротивление значительно снизится, но ускорится процесс коррозии.
  3. Все электроды соединяем полосой (50х3 мм) между собой надежно только при помощи сварки.
  4. Делаем вывод полосой к фундаменту дома и запускаем ее через стену в дом возле электрощита.
  5. Покрываем все места сварки антикором.
  6. Я после этого проверяю величину сопротивления специальным дорогостоящим измерительным прибором с работы. При необходимости добавляю электроды. Вам придется пропустить этот шаг.
  7. Засыпаем траншею.
  8. Окрашиваем внешнюю часть полосы, находящуюся над поверхностью земли.
  9. В доме к полосе привариваем болт.
  10. Надеваем и опрессовываем наконечник на медный провод. Прикручиваем его к болту.
  11. Заводим провод в щит и подключаем его к главной заземляющей шине (ГЗШ). На нее же присоединяется заземляющий проводник от линии электропитания и на отдельную шину заземления PE. И обязательно делается перемычка между ГЗШ и нулевой шиной.  Но если у Вас не трехфазный ввод на 380 В, а однофазный на 220 Вольт, то в установке ГЗШ нет необходимости, тогда подключайте провод с заземляющего контура сразу на шину PE.

Вот и все заземление для вашего дома готово! Теперь осталось подключить к шине PE все проводники, идущие на розетки и светильники.

Металл в земле подвергается коррозии, поэтому не используйте тонкое железо и хорошо сваривайте.

Как работает заземление электрических цепей?

Немногие темы в электронике так сильно вводят в заблуждение и вызывают столько путаницы, как тема заземления. Цель этой статьи – прояснить, что же такое заземление и почему оно так принципиально важно.

Земля для картошки и морковки

Одна из причин, по которой заземление — такая запутанная тема, может являться тот факт, что этим термином постоянно злоупотребляют. В зависимости от контекста оно может означать слегка разные, но связанные вещи. Это та причина, по которой некоторые инженеры не любят этот термин и используют сленговое слово из подзаголовка выше. Чтобы понять, что такое заземление, давайте вначале познакомимся с цепью возврата тока, а уже тогда затем мы легко разберемся и с заземлением.

Рисунок 1. Каждая рабочая электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, в котором обязательно должен быть обратный путь источнику тока

На рисунке 1 показана очень простая цепь. Как вы можете видеть: ток вытекает из батареи, течет через резистор, через светодиод, а затем втекает обратно в батарею. Чтобы любая электрическая цепь работала, она должна быть замкнутой, в ней обязательно должен быть обратный путь, по которому ток может вернуться к источнику. Вне зависимости от того, насколько сложной становится схема, на печатной плате для нее всегда есть или дорожка (дорожки) или слой, которые выступают в роли пути возврата тока назад к источнику.

Практически во всех электрических схемах эти цепи возврата имеют общее название «земля». Проблема здесь заключается в том, что термин «земля» также используется для указания базисной точки схемы. В большинстве случаев земля и базисная точка совпадают (см. рисунок 2) и все понятно, но бывает и по-другому (см. рисунок 3). Базисная точка нужна потому, что в цепи нет такого напряжения, которое было бы равно нулю абсолютно. Напряжение всегда измеряется относительно того или иного базисного узла схемы. Напряжение, то есть разность потенциалов в ветви цепи возврата тока, не обязательно должно быть равно нулю. На самом деле, с теоретической точки зрения, любой узел в цепи может выступать в качестве базисного. Тем не менее, по тем или иным причинам, о которых мы поговорим позже, одни узлы лучше подходят для этого, чем другие. Мы уверены, вы уже начали догадываться, как все усложняется – один и тот же термин используется для определения двух разных понятий.

Рисунок 2. Базисная точка и цепь возврата тока –

это один и тот же узел, очень естественно и типично

Рисунок 3. Базисная точка и цепь возврата тока не совпадают, в сложных цепях это может превратиться в сущий кошмар

Сложные схемы могут содержать множество цепей возврата тока, и иногда некоторые из них могут подключаться РАЗНЫМ землям. Что это значит? Вам, наверное, интересно, как это может быть, ведь несколькими абзацами ранее мы говорили, что все цепи возврата тока в конце концов возвращают ток к источнику, и здесь, должно быть, есть какое-то противоречие. Взгляните на рисунок 4 – сейчас мы вместе разберемся в этом.

Рисунок 4. Различные участки схемы имеют разные земли, но все они в конце концов ведут к источнику тока

На рисунке 4 вы можете видеть, по крайней мере, три различные земли: аналоговая земля (AGND), цифровая земля (DGND) и общая земля (GND) (Хотим сразу оговориться – схема, приведенная выше, собрана в системе проектирования и приведена с целью наглядной демонстрации различных цепей возврата тока. Эта схема в действительности не рабочая).

Обратите внимание — три различные земли служат для возврата тока к источнику, в реальной цепи это допустимо. Тем не менее, зачем мы разделили землю, если в конце концов они все ведут к одному источнику? Быстрый ответ – во время проектирования печатной платы, сгруппировав цепи возврата тока и снабдив каждую группу своей землей, мы можем изолировать помехи от токов одних цепей от других. Например, токи в цепи, подключенной к земле AGND, протекают только через компоненты, подключенные к этой земле. В схемах такой конструкции токи разных цепей взаимодействуют друг с другом только у источника. Используя наши предыдущие определения, мы можем видеть, что все цепи возврата ведут к источнику, просто их расположение было тщательно спроектировано для того, чтобы обеспечить некую помехоустойчивость между тремя цепями.

Земля, шасси и сигнальное заземление — одни и те же яйца, только в профиль

Вооружившись новыми определениями, давайте проанализируем наиболее часто используемые «земли» и тогда мы поймем, что все они работают примерно одинаково, но в зависимости от конкретного применения их называют по-разному.

Заземление на землю

Земля (почва под ногами, а не планета) считается неисчерпаемым источником электронов и определяет базисную точку всей электропроводки в наших домах (см. рисунок 5). В практическом плане, эта цепь возврата тока «подключена» при помощи металлического штыря, воткнутого в землю, при этом необходимо удостовериться, что все провода, отмеченные как «заземление» устройств в наших домах, надежно подсоединены к нему.

Рисунок 5. Заземляющий штырь. Подключите его к электропроводке дома

и воткните в землю. Так вы получите заземление

Заземление на шасси

Так называют заземление, когда речь идет о металлическом корпусе устройства, который берут за базисную точку электрической цепи. Это может быть кузов автомобиля (см. рисунок 6), стиральной машины и любого другого устройства, которое имеет электропроводящий корпус. Одна из причин использования шасси корпуса и земли в качестве базисных точек – это безопасность. Наши тела почти всегда имеют потенциал такой же, как у земли (или почти такой же). Представьте на мгновение, что вы собираетесь постирать белье. Внутри вашей стиральной машины вся электроника подключена к шасси (заземление на шасси), а шасси подключены к заземляющему контакту сетевой розетки (заземление на землю). Что произойдет, если высокое сетевое напряжение в стиральной машине вдруг попадет за шасси? Ответ показан на рисунке 7.

Рисунок 6. Минусовая клемма аккумулятора подключена к корпусу автомобиля. Точка подключения определяет базисный узел всей электроники вашего автомобиля

Рисунок 7. Если заземление на землю и заземление шасси соединены вместе, то цепь возврата тока не проходит через человеческое тело, обеспечивая вашу безопасность

Как вы можете видеть, при использовании заземления на землю и заземления на шасси цепь возврата тока гарантированно не проходит через человеческое тело в случае касания корпуса неисправной стиральной машины. Опять же, если мы рассматриваем пути возврата тока, то можно увидеть, что в этом примере заземление на шасси и заземление на землю образуют путь к источнику переменного тока. Такое подключение помогает избежать разности потенциалов вашего тела и корпуса стиральной машины, которая может привести к возникновению электрического тока через ваше тело. Давайте повторим сценарий еще раз. Что произойдет, если по той или иной причине шасси стиральной машины в следствие ошибки проектирования не подключены к земле? На рисунке 8 показаны неприятные последствия этого.

Рисунок 8. Соединение с землей нарушено, вы стали частью цепи возврата тока

В этом сценарии вам уже не повезло, так как из-за того, что соединение с землей нарушено, единственная доступная цепь возврата переменного тока теперь ВЫ. В этом сценарии как только вы коснетесь корпуса стиральной машины, вы получаете удар электрическим током. Что еще хуже – как правило, сила тока недостаточна для срабатывания защитного автомата, и вы можете быть подвергнуты воздействию тока в течение долгого времени. Мудро выбрав базисные узлы, можно использовать цепи возврата тока так, чтобы они защищали вас. Как вы уже поняли, название этих узлов «земля» вносит путаницу в понимание, как работают меры по обеспечению безопасности.

Сигнальная земля

Это наиболее частое название и, по сути, определение базисного узла цепей на печатной плате. Как правило, сигнальная земля физически изготавливается на слое заземления, там, где ток возврата встречает малое сопротивление при возвращении к источнику тока (см. рисунок 9). Это важно, в противном случае различные «земли» на плате могут иметь разные потенциалы (потенциал базисного узла не везде одинаков), и это может стать причиной неисправности схемы или сказаться на ее сроке службы.

Рисунок 9. Видите сплошную область красного цвета на этом чертеже печатной платы? Это проводящий слой цепи возврата тока (сигнальная земля) всех ее компонентов

Действительно ли вам нужна земля?

Как мы уже узнали, каждой электрической схеме нужна хотя бы одна цепь возврата тока к источнику, в этом смысле всем схемам нужна «земля». Обычно, эта «земля» также выступает в качестве базисного узла, относительно которого могут быть измерены все напряжения, присутствующие в схеме. Тем не менее, не все цепи подключаются к сети питания (например, устройства с питанием от батарей), поэтому им не нужно «заземление на землю», или, если точнее, цепь возврата тока через землю. Подобно им, устройствам в корпусах из неэлектропроводящих материалов также не нужна цепь возврата тока через шасси для обеспечения безопасности. Что им нужно – это лишь иметь возможность как-то по другому назвать цепь возврата тока, чтобы избежать путаницы с заземлением, однако эта проблема выходит за рамки данной статьи.

Теперь вы знаете о каждом из этих типов «земли». Важно также уметь узнавать их на схеме, чтобы ваши электронные устройства могли работать правильно и безопасно. Ниже вы найдете наиболее часто используемые обозначения сигнальной земли, заземления на шасси и заземления на землю. Поскольку это стандартные символы, вы можете также столкнуться со схемами, в которых символы будут другими. Если это произошло, обязательно проверьте их значения — это поможет обеспечить вашу безопасность.

Мы надеемся, что эта статья помогла прояснить некоторую путаницу в том, что такое «земля». Термин многозначный и, в зависимости от контекста, может означать цепь возврата тока, базисный узел или и то, и другое. Помните, что это лишь вершина айсберга. О «землях» написаны целые книги, и о том, как следует организовывать цепи возврата сигнала в различных устройствах.

Теперь у вас есть базис для понимания этих книг, а также принятия правильных конструктивных решений при разработке собственных схем. Тщательно продумывая пути возврата сигнала, вы можете минимизировать перекрестные помехи различных участков цепи и сделать эксплуатацию вашего изделия безопасным, что поможет вам хорошо спать по ночам. Получайте удовольствие от разработки схем и помните, что земля – для картошки и морковки!

Заземление в частном доме: устройство контура, видео

Уже не первое столетие наша жизнь неотъемлемо связана с электричеством. Оно необходимо нам и для упрощения бытовой жизни, и для досуга, и для работы. Но электричество не только дарит нам удобство и комфорт, оно влечёт за собой риски связанные с электрошоком. В связи с этим без защитных приспособлений не обойтись. Фундаментальным из них является заземление. Если в многоэтажках инженеры сразу прорабатывают все схемы водоснабжения, электропередачи и прочие коммунальные тонкости, то в частных домах все эти проблемы приходится решать самостоятельно. Можно обратиться в энергослужбу, но проще и дешевле сделать заземление в частном доме своими руками.

Первое, что Вам потребуется – смоделировать схему. Схема заземления поможет просчитать количество необходимых материалов, даст возможность посмотреть на весь проект в целом, а в последующем – убережет от ненамеренного повреждения (чаще всего, в случае ремонта или перепланировки). В схеме Вы должны прописать и разместить абсолютно все части контура заземления:

Пример схемы заземления в частном доме

  1. Заземлители – электропроводники, находящиеся ниже уровня почвы (вбитые в землю). Не менее 50см заземлителя должно находиться ниже максимального уровня промерзания почвы, так же он не должен находиться на расстоянии ближе двух метров от водо- и газопроводов. Советуем устанавливать не один, а несколько заземлителей, так как земля не является линейным проводником, а её проводимость зависит от площади контакта и силы напряжения. Если же установить 2-3 заземлителя на расстоянии метра друг от друга, то между ними образуется потенциальная поверхность, которая увеличит площадь контакта с землей. Размещать заземлители следует на расстоянии более полутора метра от края отмостки.
  2. Металлосвязь – металлическая конструкция, являющаяся связующим звеном между заземлителем и заземляемым объектом. Заводится в дом в виде шин заземления.
  3. Главная шина заземления, заземляющая вводный щит или вводное распределительное устройство.

Совокупность вышеперечисленных деталей называют контуром заземления. Контур заземления в частном доме отличается от квартирного количеством расходного материала. Строители многоэтажек стараются свести к минимуму затраты на металл, мотивируя это снижением нагрузки на фундамент. В одноэтажных домах эта проблема не стоит, но стоит помнить, что не следует перегружать контур лишними деталями.

Есть два вида заземления – защитное и рабочее. Защитное заземление предусмотрено для предотвращения сгорания электроприборов и травм людей. Рабочее, или постоянное заземление помимо защиты, обеспечивает нормальную работу электрооборудования при различных перепадах или утечке тока. Устройство заземления в частном доме чаще всего состоит только из защитного заземления, но мы рекомендуем провести рабочее заземление в стиральную машинку, электродуховку и микроволновую печь, персональный компьютер. В виду высокой собственной электрической ёмкости и жестких условий эксплуатации, этот вид заземления будет более уместным.

Покупая все необходимые для последующей работы материалы, стоит учесть следующие факторы:

  1. Расцветка оболочки заземлительных клемм должна быть желтой с продольной зелёной полоской.
  2. Сечение клемм должно быть выше 4 мм2.
  3. Для металлосвязи, по причине быстрого ржавения, нельзя использовать оцинковку.

Монтаж заземления принципиально не отличается от монтажа любой другой электроцепи. Стоит помнить, что провода должны проходить строго горизонтально и вертикально, соединяться под углом 90 градусов. В противном случае электрики с радостью Вас оштрафуют.

Проверка готового контура заземления – самый сложный из процессов. Во-первых, Вам потребуются специальные приборы для измерения сопротивления тока. Бытовым индикатором проверить эти цифры нельзя, поэтому Вам нужно будет взять напрокат электроиндукционный ручной мегомметр или электронный измеритель. Но идеальным вариантом я вижу вызов бригады энергетиков. Они не только профессионально проверят все составляющие схемы заземления, но и смогут выдать Вам акт ввода в эксплуатацию.

Заземление в частном доме крайне необходимо для безопасности как техники, так и людей. Сделать его самостоятельно, или вызвать мастеров – дело Ваше. Лично мы придерживаемся мнения, что каждый из нас в состоянии сделать это без посторонней помощи. Попробуйте, у Вас всё получится! А что бы было более понятно, посмотрите видео, как это делают специалисты.

Сварка заземления — схема, контур, конструкция заземлителей | ММА сварка для начинающих

Заземление — это верный способ защиты от поражения электрическим током. И если вы купили дом, но обнаружили, что в нем нет проложенного контура заземления, то стоит подумать о его монтаже.

Что даёт заземление в частном доме? Во-первых, при наличии заземления вы будете защищены от удара током. Большинство приборов необходимо в обязательном случае заземлять, то же самое касается и сварочных аппаратов.

В монтаже заземления своими руками нет ничего сложного. В этой статье будет описан пример монтажа заземлительного контура. При выполнении работ нужен будет сварочный аппарат, так как по-другому соединять элементы заземления нельзя (на болты, например, и т. д.).

Что понадобится для того, чтобы провести заземление

Заземление делается с использованием металлических проводников, которые могли бы проводить ток в землю. Это могут быть металлические трубы, уголки, штыри и прочий металлопрокат. Допускается использовать для монтажа заземления и толстую арматуру.

Также понадобится металлическая полоса, толщиной в 4 мм, и шириной в 3-4 см. Полоса необходима будет для соединения заземлителей и прокладки заземляющей шины в дом. Для соединения заземлителей металлической полосой, рекомендуется использовать именно сварку. Если брать болты, то такое соединение будет ненадёжным и прослужит не более одного года.  В результате коррозии ухудшиться контакт с заземлителями из-за чего заземление перестанет работать.

Схема прокладки заземления

Вбивать заземлители в землю рекомендуется по форме треугольника. То есть, необходимо будет три куска трубы или уголка, которые нужно будет вбить в землю на расстоянии не менее одного метра друг от друга. Таким образом, будет обеспечена нормальная площадь заземления, что положительно скажется на его работе и сопротивлении (чем оно меньше, тем лучше).

Однако схема заземления «треугольником» не единственная. Можно использовать гораздо больше заземлителей и сделать контур заземления в виде овала, квадрата или же прямоугольника. Треугольником делают заземление как минимально допустимое, чтобы захватить требуемую площадь земли. В случае с двумя заземлителями сделать это не получится.

Сварка заземления своими руками

Итак, перед нами три заземлителя в виде кусков трубы или металлического уголка длиной в 1,5 метра. Найдём достаточно места для монтажа заземления. Просто отличным вариантом станет такое место возле дома, где всегда будет сыро и влажно. Не рекомендуется делать заземление в непосредственной близости к действующему водопроводу, поскольку это может негативно отразиться на его долговечности.

Возьмём кувалду и забьём три металлических уголка в землю по форме треугольника. Расстояние между уголками должно быть не менее одного метра, их глубина залегания 1,5 м. Затем используя сварочный инвертор и электрод диаметром 3 мм, приварим сверху уголков металлическую полосу (соединим уголки вместе).

Используя такую же полосу, отведём от заземления, шину в дом, к которой можно было бы подключить электроприборы. Таким образом, на всю кажущуюся сложность, сделать заземление своими руками не так уж и тяжело.

Для проверки заземления можно использовать фазу от электросети и искусственный ноль, созданный от заземления. Чем  меньше будет «проседать» напряжение при подключении нагрузки к заземлению, тем лучше его сопротивление и эффективность работы.

Еще статьи про сварку:

Что такое земля в электронных схемах?

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

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

Заземление в электронике

Недавно я получил письмо от читателя:

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

Заземление кое-что означает просто соединение с землей.

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

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

А чтобы упростить рисование схемы, мы используем символ.

Символ земли

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

Пример схемы с использованием символов заземления

Протекание тока при отображении символа заземления

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

Схема с использованием обозначений заземления Та же схема без обозначений заземления

Цепи с положительным, отрицательным и заземлением

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

Это часто встречается, например, в схемах усилителя:

Итак, как это работает?

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

Земля при использовании двойного источника питания

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

Щелкните здесь, чтобы узнать, что такое отрицательное напряжение.

Что такое заземление в розетках?

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

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

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

Вопросы? Дайте мне услышать их в комментариях ниже!

Заземление: от цепи к системе Справочник

Предисловие.

Предисловие.

1. Обзор.

Библиография.

2. Основные понятия.

2.1. Демистификация уравнений Максвелла.

2.2. Граничные условия.

2.3. Собственная индуктивность проводников и межсоединений.

2.4. Неидеальные свойства пассивных компонентов схем и межсоединений.

2.5. Возвратное полное сопротивление пути.

2.6. Основы линии передачи.

2.7. Характеристики сигналов и цепей.

2.8. Взаимодействие источников с излучаемыми полями.

Библиография.

3. Основания для заземления.

3.1. Заземление, Введение.

3.2. Цели заземления.

3.3. Практические примеры, связанные с заземлением.

Библиография.

4. Основы проектирования заземления.

4.1. Помехи, связанные с землей, и их предотвращение.

4.2. Основные топологии заземления.

4.3. Заземление деревьев.

4.4. Роль импульсных источников питания в проектировании систем заземления.

4.5. Петли заземления.

4.6. Зонированное заземление.

4.7. Корпус оборудования и сигнальное заземление.

4.8. Архитектура заземления подсистем стойки и шкафа.

4.9. Стратегия заземления, применяемая в зависимости от размера и компоновки системы.

Библиография.

5. Принципы скрепления.

5.1. Цели объединения.

5.2. Требования к сопротивлению связи.

5.3. Типы облигаций.

5.4. Обработка поверхности.

5.5. Учет разнородных металлов: контроль коррозии.

Библиография.

6. Заземление систем распределения электроэнергии и молниезащиты.

6.1. Вступление.

6.2. Заземление энергосистемы.

6.3. Заземление для системы распределения низкого напряжения.

6.4. Молниезащита.

6.5. Земляное соединение.

6.6. Типы заземляющих электродов.

6.7. Конструкция заземляющих электродов и их расположение.

6.8. Измерение удельного сопротивления почвы, сопротивления заземляющего электрода и импеданса системы заземления.

6.9. Снижение сопротивления земли.

6.10. Приклеивание к строительным конструкциям.

Библиография.

7. Заземление в электрических цепях и экранах кабелей.

7.1. Введение: Проблемы системного интерфейса.

7.2. Заземлить или не заземлить (экраны кабелей).

7.3. Основы экранирования кабелей.

7.4. Импеданс передачи поверхности экрана.

7,5. Рекомендации по заземлению сигнальных интерфейсов.

7.6. Заземление преобразователей и систем КИП.

Библиография.

8. Заземление оконечных устройств защиты от электромагнитных помех.

8.1. Фильтрация и подавление переходных напряжений — методы, дополняющие экранирование.

8.2. Типы наведенного шума.

8.3. Обзор фильтрации и подавления переходных напряжений.

8.4. Заземление фильтров и устройств подавления переходных процессов.

Библиография.

9. Заземление печатных плат.

9.1. Источники помех на печатных платах.

9.2. «Заземление» на печатных платах.

9.3. Распространение сигнала на печатных платах.

9.4. Разрывы обратного пути: «Не забывайте о разрыве».

9,5. Delta-I (D I ) и шум одновременного переключения (SSN) в печатных платах.

9.6. Возврат плоскостей и наложение слоев печатной платы.

9.7. Вырезы и расщепления в обратных плоскостях.

9,8. Заземление в смешанных системах.

9.9. Соединения шасси («сшивание шасси»).

Библиография.

10. Интегрированная система заземления оборудования и платформы.

10.1. Подсистемы заземления объекта.

10.2. Требования к заземлению в зданиях или сооружениях.

10.3. Заземление для предотвращения воздействия электростатического разряда (ESD) на объектах.

10.4. Принципы заземления в мобильных платформах и транспортных средствах.

Библиография.

ПРИЛОЖЕНИЕ A. Глоссарий терминов и определений, связанных с заземлением.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Сокращения.

ПРИЛОЖЕНИЕ C. Символы и константы.

ПРИЛОЖЕНИЕ D. Стандарты, спецификации и руководства по заземлению.

D.1. Стандарты ANSI.

D.2. Стандарты ATIS.

Д.3. Британские стандарты.

D.4. Публикации CENELEC и ETSI.

D.5. Стандарты МЭК.

D.6. Стандарты IEEE.

D.7. Стандарты программы Международной космической станции (МКС).

D.8. Рекомендации МСЭ-Т.

D.9. Военные стандарты и справочники.

D.10. Стандарты и справочники НАСА.

D.11. Коды и стандарты NFPA.

D.12. Рекомендуемая практика SAE.

D.13. Стандарты TIA / EIA.

Д.14. Стандарты UL.

Д.15. Прочие (прочие) стандарты.

ПРИЛОЖЕНИЕ E. О соответствии закона Ома принципу наименьшего времени Ферма.

E.1. Происхождение принципа LT / MP.

E.2. Заявление о принципе LT / MP.

E.3. Вывод эквивалентности закона Ома и принципа наименьшего времени Ферма.

E.4. Эквивалентность закона Ома и теории LT / MP.

Библиография.

ПРИЛОЖЕНИЕ F.Обзор S-параметров.

F.1. Фон.

F.2. Порты и матрицы взаимодействия.

F.3. Матрица рассеяния и параметры S .

F.3.1. Матрица рассеяния ( S ).

F.3.2. S 21, или «Прирост / потеря при прямой передаче».

F.3.3 S 11, или «Входные возвратные потери».

F.3.4. S 22, или «Выходные возвратные потери».

F.3.5. S 12, или «Обратное усиление и обратная изоляция».

F.4. Характеристические значения параметров S .

F.5. Параметры S в сетях с потерями и без потерь.

F.5.1. Сеть без потерь.

F.5.2. Потерянные сети.

F.5.3. Вносимая потеря.

F.5.4. Радиационные потери.

Библиография.

Индекс.

Изолированные цепи заземляющих розеток — есть чистое или грязное заземление?

Чистая мощность — это цель, но как насчет шума в заземляющем проводе оборудования и других заземляющих путях? Насколько «чиста» ваша изолированная (изолированная) цепь заземления оборудования? Скорее всего, если вы имели дело с электричеством, у вас был опыт установки или проверки изолированных (изолированных) цепей и розеток заземления оборудования.Чистая энергия на самом деле не определяется.

Там, где установлено и используется чувствительное электронное оборудование, существуют применяемые в этой области конструкции электрических схем, которые превышают минимальные требования Национального электрического кодекса. Эти конструкции являются попыткой минимизировать электромагнитные помехи (EMI) в цепях заземления оборудования. Эти помехи часто называют электрическими помехами в цепях заземления. Этот электрический шум может повлиять на некоторое электронное оборудование и в некоторых случаях привести к ошибкам и потере данных.В мире информационных технологий требуются три характеристики электроснабжения этих систем. Первое — это надежность. Второе — это качество питания, а третье — минимизация электрических шумов в цепях заземления или других путях заземления.

Фото 1. Фидер к щитку, который включает в себя заземляющий провод оборудования, к которому могут быть подключены все заземляющие проводники оборудования параллельной цепи, и изолированную (изолированную) клеммную колодку заземления оборудования для любого заземляющего проводника оборудования IG-цепи

Нежелательные токи в заземляющих проводах оборудования и других путях заземления могут способствовать возникновению электрических помех в проводниках цепи заземления и других путях заземления.Неприемлемые токи в цепях заземления часто являются результатом неправильного соединения нейтрали с землей на стороне нагрузки средства отключения обслуживания или на стороне нагрузки точки заземления для отдельно выделенной системы. Альтернативные способы устранения или минимизации нежелательных токов рассматриваются в 250.6, где встречаются нежелательные токи, но важно, чтобы эффективные пути тока замыкания на землю оставались непрерывными и функциональными [см. Раздел 250.6 (B)].Безопасность всегда должна быть на первом месте.

Как упоминалось ранее, эти типы специальных схем обычно являются частью конструкций, превышающих минимальные требования NEC. Их нельзя устанавливать вместо минимально необходимых заземляющих проводов оборудования, указанных в 250.134 (A) и (B). В этой статье мы сконцентрируемся на заземляющих проводах оборудования, используемых с заземленной системой. Рабочие критерии для заземления и соединения цепей и оборудования, используемого в незаземленных системах, описаны в статье 250.4 (В).

Основы заземления и соединения

При рассмотрении темы заземления и соединения лучше всего рассмотреть основы обеих концепций. Заземление в основном означает подключение чего-либо (обычно нетоковедущих токопроводящих частей оборудования) к земле. Связывание в основном означает соединение проводящих объектов вместе. Склеивание обеспечивает непрерывность и проводимость. Причины соединения токопроводящих частей между собой указаны в 250,4 (A) (3) и (4).Предписательные требования к склеиванию также предусмотрены в части V статьи 250.

Фидеры

, определенные в Статье 100 Кодекса, как правило, требуются Разделом 215.6 для включения заземляющего проводника оборудования для подключения заземляющих проводов оборудования ответвительной цепи, где фидер заканчивается на щитке ответвительной цепи (рисунок 1 и фото 1). Ответвительные цепи обычно должны включать заземляющий провод оборудования, как указано в Разделах 250.134 (A) и (B).

Эффективный путь тока замыкания на землю

Рис. 2. Эффективный путь тока замыкания на землю, обеспечиваемый жестким металлическим кабелепроводом и изолированным заземляющим проводом оборудования, подключенным к изолированной розетке заземления

В разделах 250.4 (A) и (B) изложены критерии эффективности заземления и соединения. В этом разделе представлена ​​информация о цели заземления и соединения, а также о том, для чего требуется выполнение каждой функции. Раздел 250.4 (A) (1) касается заземления электрических систем.Раздел 250.4 (A) (2) касается заземления электрического оборудования. Провод, используемый для заземления оборудования, определен в Статье 100 как провод заземления оборудования. Этот проводник выполняет две основные функции в одном и том же проводнике. Во-первых, он служит заземляющим соединением для оборудования в розетках параллельной цепи, что соответствует критериям 250,4 (A) (2). Во-вторых, он также должен обеспечивать эффективный путь тока замыкания на землю, как указано в 250,4 (A) (5). В целях безопасности обе функции должны оставаться в рабочем состоянии (рисунок 2).

Установка изолированных цепей заземления

Для действительно чистого изолированного (изолированного) заземляющего проводника оборудования изолированный заземляющий проводник оборудования должен оставаться изолированным на всем протяжении до точки заземления в применимой службе или отдельно производной системе. Обязательно ли это, чтобы соответствовать положениям Раздела 250.146 (D)? Ответ — нет. Раздел 250.146 (D) — это разрешительный текст, который позволяет изолированному заземляющему проводнику оборудования проходить через одну или несколько панелей управления или другие корпуса без заземляющего соединения, чтобы заканчиваться в точке заземления в служебной или отдельно производной системе.Подобные положения содержатся в Разделе 408.40 Исключение.

Очевидно, что с точки зрения конструкции лучше держать этот изолированный (изолированный) заземляющий проводник оборудования вплоть до источника или службы, но при соблюдении минимальных требований NEC нет необходимости подключать в этой точке, но он обязательно должен быть подключен к заземляющему проводу оборудования системы в какой-то момент, чтобы удовлетворить требованиям 250,4 (A) (5).

Рисунок 3.Основы изолированных (изолированных) заземлителей оборудования

Заземляющий провод оборудования должен обеспечивать эффективный путь тока замыкания на землю, даже если он является изолированным (изолированным) заземляющим проводом оборудования с ответвленной цепью. С точки зрения установщика и инспектора, при установке изолированных (изолированных) заземляющих проводов оборудования необходимы два отдельных тракта заземляющих проводов оборудования с ответвленной цепью. Один будет предоставлен в качестве необходимого заземляющего проводника оборудования для метода электропроводки и корпусов.Другой будет дополнительным изолированным (изолированным) заземляющим проводом оборудования, который будет заканчиваться непосредственно на изолированной розетке заземления (рисунок 3). В разделе 250.118 приведен список методов подключения, которые квалифицируются как заземляющие провода оборудования.

Изолированные розетки заземления

Рис. 4. Изолированные розетки заземления, обозначенные оранжевым треугольником на лицевой стороне розетки

Фото 2. Изолированные розетки заземления, установленные под фальшполом в помещении информационных технологий

Изолированные розетки заземления предназначены для уменьшения электромагнитных помех, как было рассмотрено ранее в этой статье.Эти розетки имеют клемму заземления, которая специально изолирована для подключения к изолированному заземляющему проводу оборудования ответвительной цепи при установке в розетку.

Изолированные розетки заземления должны быть обозначены оранжевым треугольником, расположенным на розетке (рисунок 4 и фото 2). Категория UL в Справочнике общей информации по электрическому оборудованию (RTRT) — это место, где можно найти дополнительную информацию об изолированных розетках заземления.

Разрешены дополнительные заземляющие электроды

При установке изолированных (изолированных) цепей часто возникает желание установить отдельное заземление в месте расположения оборудования.Этот электрод известен как дополнительный заземляющий электрод. Дополнительные заземляющие электроды разрешены в соответствии с положениями 250.54, не путать с дополнительными заземляющими электродами для электрода водопровода, требуемыми Разделом 250.53 (D) (2). Установка дополнительных заземляющих электродов не отменяет необходимости подключения заземляющего провода оборудования. Если установлен дополнительный заземляющий электрод, к оборудованию должны быть подключены как заземляющий провод оборудования, так и заземляющий провод, ведущий к электроду (рис. 4).Дополнительные заземляющие электроды часто устанавливаются и подключаются к металлическим фонарям на стоянках. Это не является требованием NEC, но желательно для многих проектов. Удаление необходимого заземляющего провода оборудования является нарушением Кодекса и представляет угрозу безопасности. В разделах 250.4 (A) (5) и 250.54 четко указано, что землю нельзя использовать в качестве эффективного пути тока замыкания на землю.

Способы подключения

Фото 3.MC Кабель с изолированными (изолированными) заземляющими жилами оборудования

Существует несколько способов подключения, которые квалифицируются как заземляющие провода оборудования, как это предусмотрено в Разделе 250.118. Заземляющие проводники оборудования могут быть кабелепроводом, трубкой, проводом или любым другим подходящим материалом или методами электропроводки, включенными в этот раздел. Если изолированные (изолированные) заземляющие проводники оборудования устанавливаются вместе с ответвленной цепью, вероятно, будет два пути заземляющих проводников оборудования.Первый путь будет проводником заземления необходимого оборудования; следующий путь будет желаемым изолированным (изолированным) заземляющим проводом оборудования. Первый путь может быть металлическим трубопроводом, трубой, кабельной броней и т. Д. Однако второй путь всегда будет изолированным проводником проволочного типа. Иногда кабельная сборка, такая как MC Cable, будет включать в себя два изолированных проводника типа провода для использования с этими цепями. Два заземляющих проводника оборудования обычно обозначаются зеленым и зеленым с одной или несколькими желтыми полосами в соответствии с 250.119, чтобы различать их (фото 3 и 4).

Фото 4. Изолированный (изолированный) заземляющий проводник оборудования кабеля подключается непосредственно к розетке IG, а заземляющий провод оборудования параллельной цепи подключается к коробке, как требуется в Разделе 250.148

Изолированные розетки заземления в местах оказания помощи пациентам

Еще одно важное соображение при установке изолированных (изолированных) заземляющих проводов оборудования — это место их установки в местах оказания помощи пациентам.В этих ответвленных цепях согласно 517.13 (A) и (B) требуются два пути заземления оборудования. Если розетка IG или цепь с изолированным (изолированным) заземляющим проводом оборудования требуется в проекте для места оказания помощи пациенту, то для ответвленной цепи потребуется дополнительный путь заземляющего проводника оборудования. В результате получается три пути заземления оборудования (фото 5).

Рис. 5. Заземляющие проводники оборудования и заземляющий провод от дополнительного заземляющего электрода должны подключаться к оборудованию.

FPN к Разделу 517.16 предоставляет информацию, которая предупреждает пользователей об установке такой системы с розетками, имеющими изолированные заземляющие выводы, потому что полное сопротивление заземления контролируется только заземляющими проводниками оборудования и не имеет функциональной выгоды от каких-либо параллельных путей заземления. Этот тип установки обычно используется там, где необходимо снижение электрического шума (электромагнитных помех) и следует избегать параллельных путей заземления. В основном это означает, что изолированный (изолированный) заземляющий проводник оборудования не обеспечивает того преимущества, что он параллелен цепям заземляющих проводов оборудования, требуемым в 517.13 (А) и (В). Будьте осторожны, чтобы обеспечить выполнение требований 517.13 (A) и (B) в дополнение к любому изолированному (изолированному) заземляющему проводнику оборудования для розетки IG или другого оборудования (рисунок 5).

Рис. 6. Ответвительная цепь для питания изолированных (изолированных) заземляющих розеток в местах оказания помощи пациентам требует трех проводов заземления оборудования.

Сводка

Изолированные (изолированные) цепи заземления оборудования должны обеспечивать эффективный путь тока замыкания на землю в дополнение к обеспечению чистого заземляющего соединения для оборудования.По сути, изолированный (изолированный) заземляющий провод оборудования служит обеим целям. Требуемые заземляющие проводники оборудования всегда должны быть на месте и эффективны в дополнение к любому желаемому изолированному (изолированному) заземляющему проводнику оборудования. Там, где конструкции требуют более специализированных средств заземления оборудования для уменьшения нежелательных электромагнитных помех в цепи заземления, обычно устанавливается дополнительный изолированный путь заземления оборудования. В помещениях для ухода за пациентами лечебно-профилактических учреждений, где устанавливаются изолированные (изолированные) цепи заземления оборудования с параллельными цепями, предусмотрено три тракта заземляющих проводников оборудования.Не забудьте выполнить требования 517.13 (A) и (B) в дополнение к любому желаемому изолированному (изолированному) заземлению оборудования, которое может потребоваться. А го

Фото 5. Заливка изолированного (изолированного) оборудования электрических цепей в помещениях лечебно-профилактических учреждений. Требуются три пути заземления оборудования, как указано в 517.16 (см. Также FPN к 517.16)

od подход к этим установкам состоит в том, чтобы всегда стремиться удовлетворить минимальные требования NEC перед применением любых желаемых изолированных (изолированных) цепей заземления оборудования.Безопасность нельзя ставить под угрозу.

Свод правил штата Калифорния, раздел 8, раздел 2395.61. Использование заземленного проводника для заземляющего оборудования.

Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобство пользователя, и не дается никаких заверений или гарантий, что информация актуален или точен.См. Полный отказ от ответственности на странице https://www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.

Подраздел 5. Приказы по электробезопасности
Группа 1. Приказы по низковольтной электробезопасности.
Статья 11. Заземление



(a) Оборудование стороны предложения. Заземленный провод цепи должен быть разрешен для заземления не токоведущих металлических частей оборудования на стороне питания средств отключения обслуживания, таких как кожухи счетчиков, кабельные каналы и т. Д., а также на стороне питания основных средств отключения отдельных зданий и отдельно выделенных систем.

(Раздел 24, Часть 3, Раздел 250-61 (а).)

(b) Бортовое оборудование. Заземленный провод цепи не должен использоваться для заземления не токоведущих металлических частей оборудования на стороне нагрузки средства отключения обслуживания или на стороне нагрузки средства отключения отдельной системы или устройств максимального тока для отдельно выделенной системы, не имеющей основные отключающие средства.

ИСКЛЮЧЕНИЕ: Допускается заземление корпусов счетчиков путем подключения к заземленному проводнику цепи на стороне нагрузки сервисного разъединителя, если:

а. Не установлена ​​служебная защита от замыканий на землю; а также

г. Все корпуса счетчиков расположены рядом со средствами отключения обслуживания.

(Раздел 24, Часть 3, Раздел 250-61 (b) без Исключений 1 или 2.)

ПРИМЕЧАНИЕ: Уполномоченный орган: Раздел 142.3 Трудового кодекса. Ссылка: раздел 142.3 Трудового кодекса; и Раздел 18943 (c), Кодекс здоровья и безопасности.

ИСТОРИЯ

1. Раздел п. 3-20-79; начиная с тридцатого дня после этого (Регистр 79, № 12).

2. Редакционная поправка подана 11-2-83 (регистр 83, № 45).

3. Поправка к подпункту (b), поданная 8-27-86; начиная с тридцатого дня после этого (Регистр 86, № 37).

4.Изменение без регулирующих последствий, вносящее поправку в подраздел (а), поданное 8-1-94 в соответствии с разделом 100, заголовок 1, Свод правил штата Калифорния (Реестр 94, № 31).

Вернуться к статье 11 Содержание


Как заземлить пассивные цепи, Pt. 2 (Плюс, Постройте паяльную клетку!)

Добро пожаловать обратно в Mod Garage и во вторую и последнюю колонку о заземлении в пассивных гитарных и басовых схемах. Если вы пропустили первую часть, посмотрите «Как заземлить пассивные гитарные (и басовые) схемы», Pt.1 »с апреля 2021 года. Сегодня мы обсудим заземление отдельных клемм на потенциометрах, что обычно имеет место на всех регуляторах громкости, но также и на некоторых определенных тональных потенциометрах, в зависимости от того, как настроена схема.


Возвращаясь к первой части, помните, что цель состоит в том, чтобы соединить отдельную часть или часть цепи с землей, и качество заземления внутри пассивной цепи не зависит от калибра используемого провода. Так что, чем больше, тем веселее может выглядеть круто, но здесь просто не стоит переусердствовать.Лично я использую посеребренный медный провод AWG24 с твердым сердечником, который выглядит красивым и блестящим, и с ним приятно работать.

Начнем с версии №1, метода, с которого все началось: припаивание наконечника непосредственно к корпусу горшка. Это версия, которую использовал Лео Фендер (помните: Лео не тратил время ни на что, в чем не было необходимости), но Гибсон и все остальные тоже использовали ее. Мне нравится называть это «ковбойской версией», или, для вас, Trekkies: это версия, которую выбрал бы Джеймс Т. Кирк, когда он занимался пайкой гитарных цепей.

Ручка клетки используется для подключения всех трех заземляющих проводов от датчиков по отдельности, поэтому при необходимости легко отсоединить только один, не нагревая корпус.

Это самая простая версия, и она просто заключается в том, чтобы согнуть ушко по направлению к корпусу горшка и спаять обе части вместе, как показано здесь в нашем примере с объемным горшком Stratocaster 1965 года (фото 1). Звучит просто, но это не так. Если вы не восстанавливаете винтажную гитару, я рекомендую использовать одну из следующих версий.В зависимости от кастрюли велики шансы, что вы легко сломаете выступ, пытаясь заставить его коснуться корпуса. Это не конец света, это проблемы, которых можно избежать.

Допустим, вам удалось согнуть ушко в сторону корпуса, не сломав его. Вам понадобится действительно горячий паяльник, чтобы соединить обе части друг с другом, а время пайки будет немного дольше обычного. Следует учитывать возможность перегрева кастрюли. С хорошей и быстрой техникой пайки, которая приходит с опытом и подходящими инструментами, это выполнимо, но важно избегать перегрева, чтобы не убить ваш горшок.Если вы работаете на винтажной гитаре, будьте очень осторожны, чтобы не сломать выступ при сгибании. Позаботьтесь о том, чтобы очистить обе точки контакта и по возможности используйте радиатор. Для получения дополнительных советов по пайке электролизеров прочтите эту колонку, которую я написал в прошлом году: «Как установить и обслуживать электрогитары».

Фото 2

Предоставлено singlecoil.com

Все следующие версии являются «Джентльменскими версиями», или, для Trekkies: это версии, которые выбрал бы Жан-Люк Пикар.Вариант №2 предполагает удлинение заземляющего провода. Это легко и аккуратно сделать, когда вы прокладываете оголенный провод заземления от горшка к горшку. Вместо того, чтобы припаивать его непосредственно к корпусу горшка, пропустите провод через наконечник горшка, который вы хотите заземлить, и припаяйте его, как показано здесь в примере разводки Stratocaster, используя экранированный выходной провод к разъему ( Фото 2 ) .

Фото 3

Предоставлено singlecoil.com

Версия №3 является разновидностью версии №2, в которой заземленный наконечник используется в качестве заземления для выходного разъема, как показано здесь на проводке Stratocaster в винтажном стиле ( Фото 3 ).Просто протяните заземляющий провод для выходного гнезда через наконечник и припаяйте его к корпусу и наконечнику, и все готово. Мне очень нравится использовать эту версию для чистой проводки, и пока все потенциометры заземлены, эта работает отлично.

Версия №4 использует заземляющий браслет. Когда вы используете заземляющий ремешок от горшка к горшку, вы уже должны припаять его к корпусу объемного горшка. Вместо того, чтобы нагревать корпус во второй раз для подключения наконечника к земле, гораздо разумнее и проще подключить наконечник к заземляющей планке.Для этого у вас есть три варианта:

1. Оставьте немного провисающего ремня заземления, чтобы он касался выступа.

2. Согните выступ вверх так, чтобы он касался заземляющего ремня. Не ломай!

3. Припаяйте кусок провода к наконечнику, а другой конец — к заземляющей пластине.

Фото 4

Предоставлено singlecoil.com

В нашем примере, показанном на Фото 4 , я использовал метод провисания, поэтому пайка была легкой.

Фото 5

Предоставлено singlecoil.com

Теперь давайте посмотрим, как подключить заземляющие провода звукоснимателей к земле, начав с метода, который Fender использовал с самого начала на Stratocaster: припаял все три провода рядом друг с другом на корпусе ( Фото 5 ).

Здесь вы можете ясно видеть: ушко припаяно к корпусу, а дополнительный черный провод, который вы видите, является заземляющим проводом от выходного разъема, поэтому этот корпус должен был сильно нагреваться во время процесса установки. Преимущество этого метода в том, что при необходимости легко заменить только один датчик, отпаяв только его отдельный провод заземления.Недостатком (помимо большого количества тепла корпуса) является то, что вам нужна некоторая практика, чтобы освоить этот метод, потому что вы должны удерживать все три провода на месте во время пайки и обычно для этого нужны три руки (еще одна из тех «чужих задач» в лютерии).

Фото 6

Предоставлено singlecoil.com

Действительно хорошая альтернатива — скрутить и припаять все три заземляющих провода вместе, чтобы на корпусе оставалось только одно небольшое место для пайки ( фото 6 ).Это быстро и легко сделать, выглядит аккуратно и сэкономит вам время, нервы и сэкономит тепло на корпусе кастрюли. Вы также можете продлить скрученную часть до наконечника, который вы хотите заземлить, как в версии №3 выше, только наоборот. Минус в том, что поменять только один из звукоснимателей при необходимости не так-то просто. Придется распаять все три заземляющих провода, отрезать скрученную часть и вытащить нужный провод.

Фото 7

Предоставлено Марком Фоли / mfguitarproducts.com

В заключение я хочу показать вам действительно классную версию, объединяющую все это, которую использует мой друг Марк Фоли из MF Guitar Products в Великобритании.

Фолей строит своего рода клетку на горшках с объемом, соединяя наконечник с помощью куска проволоки с другим куском проволоки (фото 7). Назначение и преимущества очевидны: согнуть выступ вниз намного проще, чем вверх, и вероятность его поломки минимальна. Кроме того, у вас есть только два небольших места для пайки на корпусе, которые можно быстро и легко сделать, сэкономив много тепла на корпусе.Итак, для чего нужна «ручка» на корпусе горшка? Это только для подключения провода, идущего от наконечника? Нет, самое лучшее еще впереди.

Фото 8

Предоставлено Марком Фоули / mfguitarproducts.com

Ручка клетки используется для подключения всех трех заземляющих проводов от датчиков по отдельности, поэтому при необходимости легко отсоединить только один, не нагревая корпус ( Фото 8 ). Это также идеальная точка подключения для любых других заземляющих проводов в цепи, таких как заземляющий провод от выходного гнезда, провод заземления струны, идущий от зажима тремоло и т. Д.И это также отличное руководство для горячих проводов от звукоснимателей на пути к селекторному переключателю звукоснимателей, поэтому вам не нужно использовать дополнительную ленту, кабельные стяжки или что-то еще, чтобы связать провода. Это крутое и умное решение, что ли?

Вот и все по теме заземления. В следующем месяце мы исследуем наш следующий гитарный мод, так что следите за обновлениями. U А пока … продолжайте моддинг!

Статьи с вашего сайта

Статьи по теме в Интернете

Справочник от цепи к системе

A: Иоффе, Эля Б., Лок, Кай-Санг: 9780471660088: Amazon.com: Книги

Первая книга, охватывающая заземление от цепи к системе и по всему спектру приложений

Заземление обеспечивает полный и тщательный подход к предмету проектирования электрических и электронных схем и систем, объединяя теорию и практику для демонстрации как несколько основных правил можно применить в широком диапазоне приложений.

Авторы начинают с основных концепций электромагнитной совместимости (ЭМС), которые необходимы для понимания теории заземления и ее приложений, таких как «контур заземления», который является одной из наиболее неправильно понимаемых концепций в ЭМС.Затем они предоставляют введение в заземление, включая безопасное заземление, заземление для контроля электромагнитных помех и тематические исследования, связанные с заземлением. В следующую главу входят:

  • Основы конструкции заземления

  • Принципы подключения

  • Заземление систем распределения питания и молниезащиты

  • Заземление в электрических цепях и экранах кабелей

  • Заземление

  • Заземление EMI ​​

  • защитные устройства

  • Заземление на печатных платах

  • Интегрированная система заземления оборудования и платформы

Практические примеры включены в всю книгу, чтобы помочь читателям понять, и каждая глава завершается полезной библиографией. Заземление — незаменимый ресурс для инженеров-электриков и электронщиков, которые занимаются проектированием цепей, систем и устройств.

Первая книга, охватывающая заземление от цепи к системе и по всему спектру приложений

Заземление обеспечивает полный и тщательный подход к предмету проектирования электрических и электронных схем и систем, объединяя теорию и практику для демонстрации как несколько основных правил можно применить в широком диапазоне приложений.

Авторы начинают с основных концепций электромагнитной совместимости (ЭМС), которые необходимы для понимания теории заземления и ее приложений, таких как «контур заземления», который является одной из наиболее неправильно понимаемых концепций в ЭМС. Затем они предоставляют введение в заземление, включая безопасное заземление, заземление для контроля электромагнитных помех и тематические исследования, связанные с заземлением. В следующую главу входят:

  • Основы конструкции заземления

  • Принципы подключения

  • Заземление систем распределения питания и молниезащиты

  • Заземление в электрических цепях и экранах кабелей

  • Заземление

  • Заземление EMI ​​

  • защитные устройства

  • Заземление на печатных платах

  • Интегрированная система заземления оборудования и платформы

Практические примеры включены в всю книгу, чтобы помочь читателям понять, и каждая глава завершается полезной библиографией. Заземление — незаменимый ресурс для инженеров-электриков и электронщиков, которые занимаются проектированием цепей, систем и устройств.

Об авторе

Эля Б. Иоффе — вице-президент по разработке K.T.M. Project Engineering, инжиниринговая консалтинговая компания, расположенная в Израиле. Он занимается проектированием, разработкой и инжинирингом EMC с 1981 года. В настоящее время он работает консультантом по EMC в проектировании коммерческих и военных систем, от схем до платформ и крупномасштабных установок и объектов.Его работа охватывает проектирование EMC, EMP и молниезащиты, а также численное моделирование для решения проблем EMC. Он также хорошо известен своими программами обучения EMC и EMC. Он является старшим членом IEEE, членом IEEE EMC Society, президентом EMC Society (2008-2009) и бывшим председателем израильского отделения IEEE EMC.

Кай-Санг Лок, доктор философии, — основатель и главный консультант компании PQR Technologies Pte Ltd в Сингапуре. Он является консультантом по вопросам качества электроэнергии, надежности и безопасности.Доктор Лок является зарегистрированным профессиональным инженером в Сингапуре; научный сотрудник Института инженеров-электриков, Великобритания; президент и научный сотрудник Института инженеров Сингапура; а также старший член IEEE. Он также является членом Совета профессиональных инженеров Сингапура и председателем Сингапурского совета по стандартам.

Planet Analog — Заземление переменного тока: необходимо, опасно или и то, и другое?

Большинство инженеров-электриков рано узнают о важности того, что называется заземлением цепи.Во многих случаях, какой бы ни была ваша проблема, добавление заземления или улучшение имеющегося у вас (то есть более низкий импеданс) — это хорошо, и это не повредит. Это то, что схемотехнические EE внедрили в них, когда они работают и отлаживают прототипы стендовых схем и многое другое, и учатся подключать аналоговое заземление к цифровому заземлению только в одной точке, чтобы минимизировать нежелательный ток заземления и связанный с ним шум.

В большинстве случаев такое заземление действительно улучшает характеристики цепи, но, как знает каждый опытный инженер, каждое правило имеет допустимые исключения, и заземление является одним из них.Большая часть путаницы происходит из-за двусмысленной и небрежной терминологии, связанной с этим невинно звучащим семибуквенным словом.

Как так? На самом деле это слово может относиться к любому из трех типов схемных соединений:

  • Заземление, где цепь фактически подключена к Земле, которая действует как бесконечный источник и приемник электронов;
  • Общий (также может называться сигнальной землей), который устанавливает точку 0-В в цепи (а их часто бывает несколько).Обычно даже употреблять слово «земля» с этим очень вводит в заблуждение.
  • Заземление шасси, которое соединяет в цепи все точки с номинальным нулевым потенциалом; он может быть подключен к заземлению, но часто не может быть подключен, так как заземление отсутствует для многих устройств, таких как большинство портативных устройств с батарейным питанием; в данном случае использование слова «земля» может ввести в заблуждение, если оно не связано с реальной землей.

Для каждого есть свой символ, но вы не узнаете его по большинству схем, которые я видел, поскольку треугольник обычно используется для всех без исключения участков, если только составитель схематического эскиза не проявляет осторожность (, рис. 1, ).

Рисунок 1 Существуют разные символы для разных оснований, но они часто используются неправильно. Источник: Autodesk

Большая часть путаницы с землей связана с терминологией, связанной с другим важным словом: напряжение. Когда кто-то говорит: «В точке А напряжение X вольт», эта формулировка игнорирует ключевую часть истории напряжения. Напряжение существует только между двумя определенными точками, и лучший термин для обозначения напряжения — это более старая, но все еще используемая фраза «разность потенциалов».Если вы не укажете напряжение в точке A по отношению к другой точке, выражение «напряжение в точке A» может означать разные потенциалы для разных частей схемы. Это особенно сложно, поскольку различные земли в цепи — земля, шасси и общий (сигнал) — часто имеют разность потенциалов между собой, и она может варьироваться от милливольт до вольт и более.

Конечно, там, где есть разность потенциалов, есть вероятность протекания тока. Это еще один фактор, который часто теряется в словесной расплывчатости таких слов, как земля и напряжение.Хотя разность потенциалов является проблемой, во многих случаях часто имеет значение протекание тока через две точки цепи, обусловленное этой разницей. Эти токи являются источником шума и проблем с производительностью в конструкциях на основе датчиков низкого уровня, а также могут быть смертельными в некоторых случаях — это целый ряд проблем.

Если хорошие основания так важны, как они могут быть смертельными? Дело не в том, что они опасны сами по себе, это проблема, состоящая из двух частей. Рассмотрим медицинский инструмент с металлическим корпусом, который в целях безопасности заземлен, поэтому токи из-за внутренней неисправности, которая закорачивает линейное напряжение переменного тока на корпус, будут идти непосредственно на это заземление, а не через пользователя (или пациента) и затем вернитесь на Землю.

Похоже, хорошая идея, и это так, за исключением случаев, когда это не так. Происходят плохие вещи, и одна из возможных причин заключается в том, что защитное заземление неисправно из-за ослабленного провода или винта, или из-за коррозии (эй, такое бывает), или плохое или отсутствующее заземление на трехпроводной вилке переменного тока. или розетку, обычное дело ( рис. 2, ).

Рисунок 2 Стандартная трехпроводная вилка переменного тока имеет линейное (горячее) соединение, нейтраль и заземление; их цвета могут отличаться от страны к стране, а провод заземления обычно покрывается зеленой изоляцией или даже остается оголенным.Заземление часто отсутствует или оборвано в проводе сетевого шнура, вилке, розетке или магистрали электропитания. Источник: Lumen Learning

Тогда корпус действительно становится живым, и кто-нибудь к нему прикасается… ну, вы знаете, что происходит, когда ток течет из линии переменного тока через объект на землю (, рис. 3, ). Здесь смертельно опасно не напряжение, а напряжение, управляющее током через тело — всего несколько миллиампер через грудную клетку через контакт с кожей, чтобы вызвать фибрилляцию сердца (они также не зря называют разность потенциалов «электродвижущей силой»).

Рис. 3 Изношенная изоляция позволяет находящемуся под напряжением / горячему проводу непосредственно контактировать с металлическим корпусом устройства, а при разрыве соединения «земля-земля» человек получает серьезный электрошок, но при этом устройство может работать нормально. заземление отсутствует. Источник: Lumen Learning

Это ситуация, когда отсутствие заземления корпуса может фактически избежать опасности поражения электрическим током, и для предотвращения этого соединения часто используется изолирующий трансформатор (, рис. 4, ).У этого трансформатора есть линия переменного тока и нейтраль переменного тока на вторичной стороне, но там нет заземления. Таким образом, нет пути прохождения тока от горячего корпуса через пользователя и обратно к заземлению на первичной стороне.

Рисунок 4 Изолирующий трансформатор не имеет омического (гальванического) пути между проводом заземления первичной стороны и вторичной стороной, что предотвращает замыкание цепи и, следовательно, возврат тока через пользователя обратно к заземлению. Источник: Lumen Learning

Изоляционные трансформаторы

часто используются в медицинском оборудовании, поскольку риск поражения электрическим током особенно высок, если внутри пациента находится зонд, а контактное сопротивление низкое.Только несколько микроампер тока через грудную клетку могут быть смертельными. Нормативные ссылки в конце этого поста предоставляют полномочия и детали, но, конечно, их очень сложно расшифровать.

Необходимость в изоляции не ограничивается устройствами, подключенными к сети переменного тока, или ситуациями с риском поражения электрическим током. Есть много датчиков, которые не связаны с землей, но могут быть подключены к нему при использовании, например, датчик прикреплен к металлической раме. Это соединение «земля-земля» может привести к короткому замыканию в цепи аналогового входного каскада (AFE), поэтому используются «плавающие» незаземленные AFE с изоляцией, реализованной через трансформатор, оптопару, емкостную связь, радиочастотную связь или другие методы.

Во время проектного напряжения, связанного с тем, чтобы заставить схему работать, обычно стоит сделать шаг назад и спросить:

  • Где и какова разность потенциалов между заземлением и между функциями цепи?
  • Какая сила тока будет проходить через эти различия и каковы будут последствия?
  • Каковы соединения между землей (если есть), шасси и сигнальной (общей) землей? (Обратите внимание, что многие схемы фактически имеют несколько сигнальных заземлений.)

Хорошая и плохая новость заключается в том, что существует огромное количество достоверных материалов обо всех типах и аспектах заземления, охватывающих базовые учебные пособия, тематические исследования и практические советы «как это сделать», охватывающие практически все, начиная с батарейного питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *