Правила монтажа наружного контура заземления в Москве

Монтаж наружного контура заземления предполагает использование углубленных в грунт заземлителей. Они соединяются между собой внешним контуром. Затем к нему же подключается внутренняя сеть из заземляющих проводников, проложенных в стене. Они обязательно подсоединяются к наружному контуру. Важно, чтобы металлические заземлители на большой площади соприкасались с грунтом.

Когда необходимо заземление

Заземление и защитные меры электробезопасности обеспечивают корректную эксплуатацию таких приборов:

• электроустановок и приборов с металлическим корпусом;
• светильников;
• распределительных металлических щитов;
• стальных труб с электропроводкой.

Схема выполнения

Монтаж защитного заземления выполняется на основе естественных заземлителей – металлических трубопроводов, проложенных в грунте, железобетонных конструкций. Важно, чтобы было минимум две точки присоединения магистрали и заземлителей.

Заземляющие проводники соединяются друг с другом, а затем присоединяются к заземлителям. Для этого используется сварка, причем длина шва равняется:

• если проводник прямоугольник – ширине, умноженной на два;
• проводник круглый, то диаметру, умноженному на 6.

Сварные швы дополнительно защищаются от коррозии битумом. В случае, если естественные заземлители отсутствуют, наружный контур заземления создается искусственно из вбитых в землю уголков или труб из стали. Используются трубы длиной до 3 метров и с толщиной стенки более 4 мм.

Выполнение молниезащиты

Для частного дома также выполняется молниезащита. Заземление и молниезащита в частном доме выполняются по одному проекту, поскольку эти системы связаны между собой.

Наружная система молниезащиты – это конструкция из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземляющего контура. Для комплексной защиты также предусматривают внутреннюю систему в виде ограничителя перенапряжения, которая отключит приборы в доме в случае возникновения перегрузки.

В качестве молниеприемника используется металлический проводник длиной до полутора метров. Он устанавливается в самой высокой точке дома и будет принимать на себя электрический разряд. Молниезащиту подключают к заземлению – тому контуру, который выполняет заземление бытовых приборов.

Наружный контур заземления и его монтаж

Контур заземления, его устройство, расчет и схема

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

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

Устройство и принцип действия заземления

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

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

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

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

Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:

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

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

Проведение расчета защитного контура

Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:

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

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

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

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

Объекты, требующие оснащения контуром

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

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

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

Заземление не проводится:

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

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

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

Установка контура заземления

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

Сначала проводятся подготовительные работы.

Подготовка к монтажу

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

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

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

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

Монтаж защитного устройства

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

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

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

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

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

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

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

Замер сопротивления защитного устройства

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

Выполнение замеров разбито на несколько этапов.

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

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

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

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

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

Как решить проблемы с электрическим контуром заземления?

Формальное определение контура заземления, которое является очень общим, дается в IEEE Std. 100-1991, словарь IEEE следующим образом:. . . контур заземления «образуется, когда две или более точек в электрической системе, которые номинально имеют потенциал земли, соединены токопроводящей дорожкой, так что одна или обе точки не имеют одинакового потенциала». Хотя это хорошее определение общего назначения, оно недостаточно специфично для использования при работе с цепями уровня сигнала и заземляющими соединениями.Поэтому более конкретное и полезное определение, представленное в этом документе, выглядит следующим образом:

Контур заземления (нежелательный)

Любой токопроводящий путь, включающий «землю» через заземляющий проводник или саму землю, через которую проходит любая часть или весь ток процесса желаемого сигнала, так что он может быть алгебраически добавлен к любому нежелательному току, такому как «шум». которые также могут проходить по общему наземному пути.

Контур заземления (желательный)

Любое количество параллельно включенных проводов и соединений, включающих заземленные или заземляющие проводники любого вида или землю, через которые предполагается провести замыкание на землю системы переменного тока или токи молнии с целью уменьшения электрической дуги, опасности прикосновения и средство для устранения неисправностей.

Контур заземления (доброкачественный)

Либо из двух вышеуказанных контуров заземления, либо их комбинации, где, несмотря на существование контура заземления, не создается никаких электрических опасностей и никакие процессы сигнала не нарушаются из-за его существования.

Поскольку нас беспокоит нежелательное влияние контуров заземления на сигналы, мы в основном будем использовать первое из приведенных выше определений.

Сигналы, которые передаются по изолированным симметричным парам, не связаны с землей, а дифференциально связанные сигналы, которые относятся к земле, относительно невосприимчивы к проблемам, связанным с заземлением, с которым они связаны.

В этих схемах нас интересуют только напряжения относительно земли, которые достаточно высоки, чтобы вызвать пробой напряжения систем изоляции или электронных компонентов или насыщать магнитные поля, которые могут использоваться для изоляции и передачи сигнала между сигнальным кабелем и используемой электроникой. управлять или принимать сигнал на пути.

Несимметричные сигналы относительно земли делятся на две основные категории:

1. Есть такие, которые обычно используют коаксиальный кабель только с одним центральным проводником для процесса передачи сигнала, и где внешняя оплетка заземлена с обоих концов.Сюда входят многие виды схем, используемых с компьютерами, системами управления технологическими процессами и подобными установками.
2. Есть такие, в которых используется заземленный общий провод, как часть пути возврата сигнала для одного или нескольких сигналов в многожильном кабеле. Стандартный протокол передачи сигналов RS-232 обычно попадает в эту категорию.

В обоих вышеупомянутых примерах, если нежелательный ток возникает в заземленном проводнике, который также несет сигнал, и если имеется перекрытие между полосой частот мешающего сигнала и желаемого, то процесс сигнала почти наверняка будет прерываться, как только помехи достигают минимального уровня амплитуды.

Обычно существуют два основных средства решения проблемы контура заземления:

(1) Измените протокол сигнала с помощью преобразователя на тот, который не использует «заземляющий» путь для любого тока сигнала, или;

(2) Шунтируйте концы кабеля, включенные в контур заземления, эффективно подключив оборудование на каждом конце кабеля к одному и тому же SRG. Это значительно снижает влияние шумового тока в тракте проводника сигнала, обеспечивая множество параллельных путей для его прохождения через низкоомный SRG.

Тем не менее, полезный сигнал будет оставаться относительно равномерно разделенным между двумя сигнальными проводниками на кабеле и не попадать в SRG. Это происходит потому, что взаимно связанные поля от тесно связанных питающих и обратных проводников в кабеле и для сигнала действуют, чтобы сделать этот путь гораздо более низким импедансом для прохождения сигнальных токов, чем SRG.

Наша рекомендация — правильно спроектировать и внедрить систему заземления объекта, чтобы избежать его нежелательного вмешательства в работу оборудования.Такой подход может также устранить необходимость в рассмотрении модификаций оборудования и проведении дорогостоящих диагностических мероприятий, поскольку большинство проблем, связанных с синфазным шумом, устраняется в сигнальных цепях. Правильно установленный SRG вместе с хорошими практиками подключения является рекомендуемым методом минимизации проблем с синфазным шумом, поэтому в таких случаях он становится первой линией защиты.

Хотя может быть правдой, что конструкция такого типа на основе SRG является одновременно консервативной и несколько более дорогостоящей (изначально), чем другие широко используемые методы подключения, наш опыт ясно показывает, что использование подхода SRG обеспечивает более качественные и, в конечном итоге, более дорогие. эффективные результаты из-за отсутствия последующих операционных проблем.Другими словами, консервативный дизайн с использованием SRG стоит немного дороже, но позволяет избежать множества очень сложных и потенциально дорогостоящих проблем после того, как работа будет выполнена.

Как решить проблемы с электрическим контуром заземления?

В сложных системах с взаимосвязанными проводниками данных и сигналов, как правило, невозможно избежать всех контуров заземления.

Некоторые подходы, которые могут использоваться для предотвращения вредного воздействия таких контуров заземления, включают:

Пункт № 1

Где это возможно, кластер взаимосвязанного электронного оборудования в области, которая обслуживается опорной сеткой одного сигнала (SRG).Если соединенное между собой оборудование расположено в отдельных, но смежных помещениях, то общая опорная сетка сигналов должна обслуживать все помещения.

Пункт № 2

Эффективно прикрепите каждую раму / корпус подключенного оборудования к SRG. Таким образом, SRG действует как единообразно совместно используемый опорный сигнал земли, который поддерживает очень низкий импеданс в очень широком диапазоне частот. Обычно от постоянного тока до нескольких десятков МГц, например.

Пункт № 3

Если рабочая зона существует и ее компьютер подключен к сети, держите все оборудование рабочей зоны (например,(например, ЦП, монитор, принтер, внешний модем и т. д.) тесно сгруппированы и питаются от выделенной ответвительной цепи рабочей области. Если требуется использовать более одной ответвленной цепи для питания рабочей зоны, убедитесь, что оба питаются от одной панели. Избегайте подключения любого другого оборудования к ответвленной (ым) цепи (ам), используемой оборудованием рабочей зоны.

Пункт № 4

Используйте волоконно-оптические тракты для каналов передачи данных. Лучшее, но также и самое дорогое решение — использовать оптоволоконные кабели для всех цепей передачи данных, поскольку в цепях такого типа не может быть контуров заземления (или проблем с импульсными токами).

Однако из-за повышенной начальной стоимости и дополнительной сложности использование волоконно-оптических кабельных цепей обычно (и, к сожалению) рассматривается как последнее средство. Вместо этого его следует рассматривать как важную первую стратегию, позволяющую избежать проблем, решение которых в конечном итоге может стоить дороже.

Пункт № 5

Используйте оптоизоляторы, которые могут обеспечить изоляцию в несколько кВ для тракта данных, на котором они используются. Они доступны как дополнительные преобразователи протоколов передачи данных для наиболее популярных типов каналов передачи данных.

Это очень полезный вариант модернизации для цепей данных, подверженных скачкам напряжения и контурам заземления. В этих цепях также рекомендуется применять устройства защиты от перенапряжения (SPD), если требуется защита от более высоких напряжений, связанных с большими токами.

Пункт № 6

Другие формы преобразователей протоколов могут применяться к стандартным формам сигнальных цепей, чтобы сделать их менее восприимчивыми к синфазному шуму на заземляющих проводниках, связанных с трактом прохождения сигнала.Например, преобразование с RS-232 в RS-422 или RS-485 и т. Д. Следует рассматривать в особенно шумной среде.

Пункт № 7

Улучшите экранирование кабелей передачи данных. Поместите кабели в хорошо заземленные металлические кабелепроводы или аналогичные кабельные каналы.

Пункт № 8

Следуйте рекомендациям по установке сигнальных кабелей в IEEE Std. 1100, Рекомендуемая практика для питания и заземления чувствительного электронного оборудования.

Оборудование, соединенное между собой кабелями передачи данных и расположенное на разных этажах или широко разнесенное в здании, может не иметь возможности эффективно использовать некоторые или все вышеперечисленные решения, за исключением тех, которые включают оптическую изоляцию и некоторые методы преобразования протоколов.Это происходит из-за того, что оконечное оборудование для сигнальных кабелей, вероятно, будет получать питание от разных ответвленных цепей, панелей и даже отдельных систем переменного тока. Следовательно, соответствующие опорные точки заземления оборудования, вероятно, будут иметь разный потенциал, по крайней мере, время от времени.

Хотя лучшее решение в вышеуказанной ситуации включает использование волоконно-оптических методов или методов оптоизоляции, часто можно достичь хороших характеристик, обеспечив каждое из отдельных мест с помощью SRG, а затем соединяя SRG с большим расстоянием друг от друга и с несколькими заземлениями. / соединительные провода, металлические кабельные лотки со сплошным дном, кабельные каналы или кабелепроводы, содержащие кабели передачи данных.

Примером использования широко разнесенных заземляющих / соединительных проводов для соединения двух зон SRG является доступность конструкционной строительной стали и ее использование в этой роли.

Поскольку колонны из конструкционной стали устанавливаются на стандартных расстояниях в данном здании, эти колонны обычно могут использоваться для этой цели. Необходимо большое расстояние, поскольку задействованные проводники являются индукторами, и взаимная индуктивность между такими проводниками, которые не разнесены на большие расстояния, довольно высока.Это заставляет несколько близко расположенных проводников выглядеть как один индуктор, а не как параллельные индуктивности, которые демонстрируют более низкое общее реактивное сопротивление между элементами, которые они используются для соединения.

Кроме того, каждая из вышеупомянутых отдельных областей оборудования, содержащих SRG, должна получать питание от локально установленного и привязанного к SRG изолирующего трансформатора, в отличие от их питания от щитовых панелей и фидеров от некоторого удаленного источника питания.

Наконец, поскольку отдельные участки в здании подвержены большим перепадам потенциалов из-за токов разряда молнии и некоторых форм замыканий на землю в системе переменного тока, концы сигнальных кабелей всегда должны быть оборудованы устройствами защиты от перенапряжения (SPD).

У вас проблемы с заземлением? Поделись с нами.

Артикул: erico

Читать дальше:

.

Основы заземления | Что такое контур заземления?

Контур заземления — это нежелательный путь тока в электрической цепи. Контуры заземления возникают всякий раз, когда заземляющий провод электрической системы подключается к заземляющей пластине в нескольких точках.

Контуры заземления могут не только вызывать шум в сигнальных кабелях прибора, но в тяжелых случаях могут даже перегревать сигнальный кабель прибора и, таким образом, представлять опасность возгорания!

Явление контуров заземления показано на схематической диаграмме ниже:

Причины замыкания на землю

Существует несколько причин возникновения контуров заземления в любой установке КИПиА.Некоторые из них перечислены ниже:

• Разница потенциалов между точками заземляющего провода, к которым были подключены клеммы заземления.
• Индуктивная муфта
• Емкостная муфта
• Использование инструментов с внутренним заземлением внутри уже заземленного контура
• Экраны кабелей заземлены с обоих концов
• Заземленные термопары с неизолированными преобразователями
• Четырехпроводные передатчики, используемые в качестве входа для прибора-приемника, заземленного на другое заземление

Существует несколько методов ограничения контуров заземления, которые вносят нежелательное шумовое напряжение в сигнальные кабели прибора.

Однако есть два наиболее эффективных метода уменьшения контуров заземления:

• Одноточечное заземление
• Использование дифференциальных входов

Одноточечное заземление подразумевает заземление контрольно-измерительной аппаратуры в одной точке. Такой подход значительно снижает шумовое напряжение, создаваемое контурами заземления от нескольких точек заземления.

Дифференциальные входы используются для подавления напряжения шума, которое может появиться в измерительной цепи.

Одним из очень эффективных способов полной изоляции измерительной системы от контуров заземления является использование инструментов с батарейным питанием. Однако из-за ограниченного срока службы батареи они используются редко.

Импедансная муфта (или кондуктивная муфта)

Если две или более электрических цепей имеют общие проводники, между разными цепями может быть некоторая связь.

Когда сигнальный ток из одной цепи проходит обратно по общему проводнику, он создает напряжение ошибки на обратной шине, которое влияет на другие сигналы.Напряжение ошибки связано с сопротивлением обратного провода.

Один из способов уменьшить влияние импедансной связи — минимизировать импеданс обратного провода.

Второе решение — избежать любого контакта между цепями и использовать отдельные возвратные линии для каждой отдельной цепи.

Индуктивная муфта

Когда по проводу проходит электрический ток, он создает магнитное поле; если этот провод находится рядом с другим проводом, по которому также проходит электрический ток или сигнал, создаваемые ими магнитные поля взаимодействуют друг с другом, в результате чего в проводах индуцируется шумовое напряжение.

Это принцип, по которому возникает индуктивная связь в проводке сигнального кабеля КИП.

Как мы уже знаем, индуктивность — это свойство, присущее любому проводнику, благодаря которому энергия накапливается в магнитном поле, образованном током, протекающим через провод.

Взаимная индуктивность между параллельными проводами образует мост. посредством чего переменный ток через один провод может индуцировать переменное напряжение вдоль другого провода.

Это становится еще более явным, если у нас есть силовые кабели и сигнальные кабели инструментов, проходящие через один и тот же канал или канал.

Простой способ уменьшить индуктивную связь сигналов — просто разделить проводники, несущие несовместимые сигналы.

Вот почему электрические силовые проводники и сигнальные кабели инструментов почти никогда не встречаются в одном и том же кабелепроводе или работают вместе.

Наиболее практичный метод уменьшения индуктивной связи и обеспечения устойчивости к магнитному полю сигнальным проводам прибора — это скручивать пару проводов, а не позволять им лежать вдоль параллельных прямых линий.Это значительно снижает влияние электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция уменьшается, потому что, когда провода скручены таким образом, чтобы создать серию петель вместо одной большой петли, индуктивные эффекты внешнего магнитного поля имеют тенденцию нейтрализоваться, тем самым уменьшая наведенное шумовое напряжение на сигнальных проводах прибора из-за внешнее магнитное поле.

.

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

Altium Designer

| & nbsp 30 марта 2018 г.

Я думаю, мы все там были.Вы покупаете эту потрясающую стереосистему только для того, чтобы слышать знакомый гудящий звук на заднем плане. Когда вы приносите его обратно в магазин, продавец обвиняет производителя. Затем производитель стереосистемы обвиняет 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 приводит к образованию контура заземления.Звон или гудение в некоторых аудиосистемах — лишь одно из проявлений шума контура заземления.

Почему вообще важна маршрутизация по земле?

Если вы помните свой класс «Электроника 101», вы знаете, что все электрические токи движутся по замкнутым контурам. На печатной плате сигналы маршрутизируются вокруг платы с использованием сигнальных и близлежащих обратных трасс. Когда 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 находится ближе к плоскости заземления, емкостный импеданс, воспринимаемый 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. Поместив 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 плоскости.Это должно продемонстрировать удобство использования большой плоскости заземления для маршрутизации обратных сигналов, а не маршрутизации обратных трасс по отдельности.

Нет заземления — идеальный проводник; у него есть сопротивление и реактивность. Если две сигнальные дорожки соединяются с землей в разных точках, между этими двумя соединениями может существовать небольшой перепад напряжения. Это основной источник контуров заземления печатной платы в плоскости заземления. Потенциалы контура заземления и обратного пути обычно составляют 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, который возникает 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, ограниченной дорожками сигнала и заземляющей поверхностью, также снижает восприимчивость к внешним электромагнитным помехам.

Распределение большой заземляющей поверхности под каждым компонентом может быть нежелательным даже в высокочастотных приложениях. Например, в схемах с высокочастотными смешанными сигналами, управляемыми кварцевыми генераторами, размещение заземляющего слоя непосредственно под тактовым сигналом создает патч-антенну с центральным питанием.Это фактически обострит проблемы EMI, 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 можно подключать к заземлению источника питания в топологии звезды. Последовательное соединение ваших заземляющих плоскостей может привести к образованию контуров заземления между заземляющими плоскостями.Топология звезды соединяет каждую плоскость напрямую с источником питания и исключает петли между плоскостями заземления.

Используйте топологию звезды для соединения нескольких заземляющих плоскостей

Когда 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 при проектировании смешанных сигналов. Например, если цифровой сигнал маршрутизируется по аналоговой заземляющей поверхности, между цифровыми и аналоговыми сигналами может возникнуть 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.

.

Советы по экранированию и заземлению в промышленной автоматизации | SMAR

Найдите свой продукт: По FunctionAll FunctionsAbsolute давления TransmittersAccessoriesActuatorsAsset ManagementConcentration TransmittersConfiguration SoftwareControl SystemsControllersDensity TransmittersDidactic Pilot PlantDifferential TransmittersDiscrete давления удаленного ввода / вывода устройства — PROFIBUS PADP / PA Profibus CouplerFieldbus Сеть AnalyzerFieldbus Сегмент ProtectFlow TransmittersFoundation Межсетевой дискретного ввода / вывода DevicesGage давления TransmittersHigh Статическое давление TransmittersHuman машина InterfaceIndicatorsInterfacesIsolatorJunction BoxLevel TransmittersLinking Приборы и BridgesMaintenance и Инструмент для диагностики — 20 mAModbusOPCProfibusWirelessHART По NameAllA до EF до IJ до MN до Z

.

Контур заземления

Телефон	Email	Viber
8 (495) 233-76-05 8 (499) 686-40-92	[email protected]	+79852337605

Контур заземления — устройство, предназначенное для того, чтобы заземлить различные части электрооборудования.

Для достижения максимального результата корпуса бытовых устройств в доме соединяют с главной шиной заземляющего устройства, создается внутренний контур заземления.

К нему подключают все металлические элементы конструкции здания, трубы водопровод. Подробно устройство такой системы уравнивания потенциалов описано в ПУЭ (п.1.7.82). 

Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур заземления. Его также подключают к главной заземляющей шине.

Монтаж внешнего контура необходимо производить как можно ближе к заземляемому зданию.

Эффективность любого заземлителя заключается в его способности обеспечить условия для срабатывания устройства защиты (на это влияет сопротивление контура).

Сопротивление зависит от типа грунта, времени года, влажности, климатической зоны.

Для частного дома или дачи обычно изготавливают контур заземления по «классической» треугольной схеме, которая подходит практически для любых условий эксплуатации. 

Контур заземления рассчитывается и описывается в схеме, являющейся частью проекта электрики. Рассчитывается площадь изделия, глубина залегания. В спецификации проекта указывается тип материала, длина и количество. Для классического контура необходимы сварные и земельные работы.

В последнее время все большую популярность завоевывает модульное заземление (ZANDZ, DEHN, EZETEK и т.д.).

Материалы и конструктивные элементы системы обеспечивают постоянство электрического сопротивления на срок до 100 лет в обычных грунтах и до 30 лет в агрессивных (кислых или щелочных) грунтах 

Стальные омедненные стержни (толщина слоя меди не менее 0,25 мм) забиваются в землю с помощью ударного механизма перфоратора по стальному хвостовику, который накручивается на забиваемый штырь. Каждый последующий стержень ввинчивается в забитый ранее. Работа менее трудоемкая, чем в случае с классическим заземлением.

При забивании контура в черте города могут возникнуть проблемы из-за большого количества строительного мусора в земле: щебня, битого кирпича. Немного помогает стальной конический наконечник на первом забиваемом штыре.

Глубина забивания и количество стержней в модульном заземлении также рассчитываются проектировщиком.

Достоинства модульного заземления: 

• простота монтажа электрода на глубину до 30 метров
• не требуется применение специализированной техники и инструментов
• все монтажные операции может осуществить 1 человек.
• большая глубина позволяет получать очень эффективное заземление.
• минимальная площадь штыревого заземлителя, позволяет монтировать его в подвалах зданий, либо вблизи от стен дома.
• компактность сводит к минимуму необходимые земляные работы.
• все детали сопрягаются без сварки 

После выполнения работ необходимо произвести замер сопротивления контура заземления.

Эти работы выполняет электроизмерительная лаборатория. 

Расчет контура заземления осуществляется в несколько этапов:

• Выбор типа заземляющего устройства
• Выявление удельного сопротивления почвы;
• Определение уровня солености и влажности почвы;
• Фиксация средней температуры по нужному региону;
• Расчет расстояния между контуром и фундаментом;
• Определение габаритов заземлителей и остальных деталей.

Телефон	Email	Viber
8 (495) 233-76-05 8 (499) 686-40-92	[email protected]	+79852337605

внешний контур заземления — это… Что такое внешний контур заземления?

внешний контур заземления

 

внешний контур заземления
Имеет то же определение, что и контур заземления; термин применяется как отличительный в установках, имеющих внутренний контур заземления.
[Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах]

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

• внешний континентальный шельф
• внешний контур заземления тяговой подстанции [линейного устройства] системы тягового электроснабжения железной дороги постоянного тока

Смотреть что такое «внешний контур заземления» в других словарях:

• внешний контур заземления тяговой подстанции [линейного устройства] системы тягового электроснабжения железной дороги постоянного тока — Система неизолированных проводников погруженных в землю на тяговой подстанции [линейного устройства] системы тягового электроснабжения железной дороги постоянного тока, к которой подключаются заземляющие проводники электрооборудования до и свыше… …   Справочник технического переводчика

• реле заземления тяговой подстанции [линейного устройства] системы тягового электроснабжения железной дороги постоянного тока — Реле защиты тяговой подстанции [линейного устройства] системы тягового электроснабжения железной дороги постоянного тока, реагирующее на электрический ток в проводнике, соединяющем внутренний и внешний контур заземления тяговой подстанции… …   Справочник технического переводчика

• СТО РЖД 1.07.001-2007: Инфраструктура линии Санкт-Петербург — Москва для высокоскоростного движения поездов. Общие технические требования — Терминология СТО РЖД 1.07.001 2007: Инфраструктура линии Санкт Петербург Москва для высокоскоростного движения поездов. Общие технические требования: 3.6.1 адаптация контактной подвески: Регулировка геометрических параметров и натяжения проводов… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Требования — 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• TGV — отправляется от станции Лион Перраш …   Википедия

• ГАЗ-21 — ГАЗ 21 …   Википедия

• Детекторный приёмник — Схема простейшего детекторного приёмника. Он состоит из антенны и заземления подключённых к колебательному контуру из катушки L1 и переменного конденсатора C1, диодного детектора на диоде VD1, фильтра нижних частот, образованного C2 и… …   Википедия

• Разъём IEC — Разъём IEC  это общее название для набора из тринадцати гнездовых разъёмов, монтируемых на силовой шнур (далее называемые разъём) и тринадцати штыревых разъёмов, монтируемых на панель устройства (называемых ввод), определённых спецификацией… …   Википедия

Контур заземления

Обязательный элемент электробезопасности оборудования, установок, приборов – защитное заземление. В совокупности с сопутствующими системами: автоматическими защитными выключателями, грозозащитой контур заземления предотвращает опасности, связанные с использованием электричества.

Конструкция внешнего контура заземления частного дома представляет собою электроды, погруженные в грунт вертикально на предусмотренную расчетом глубину и соединенные цельным неразъединимым проводником. Располагают контур на участке за пределами строения.

Важное значение заземляющего устройства – показатель сопротивления. Оно тесно связано:

• с типом и структурой грунта;
• величиной заглубления электродов:
• расчетным количеством и свойствами заземлителей.

Характер грунта на участке, его влажность определяют сопротивление растекания тока и чем данное значение меньше, тем благоприятнее монтирование контура заземления. Что касается выбора оптимальной длины электродов и глубины их погружения в тело грунта, то они рассчитываются индивидуально в каждом конкретном случае.

Расположение вертикальных электродов может быть разным: в ряд или составлять конфигурацию квадрата, треугольника. Последний вариант – традиционный. Заземлители забивают в вершинах фигуры, соединяя затем полосой или прутом меньшего, чем у стержней диаметра. 

Материалы для монтирования контуров заземления

Лучшим материалом для вертикальных электродов специалисты считают цельные штыри и стержни из меди или стали с оцинкованным покрытием, изготовленные в заводских условиях. Для горизонтальных элементов – стальную или медную полосу. Обычно применяют стандартный вариант из оцинкованной стали размером 40х4. Соединение с распределительным щитком проводят, используя полосу или кабель.

Монтирование контура заземления можно значительно упростить, применяя готовые комплекты, состоящие из штырей и муфт, которые позволяют соединять модули для получения нужной длины. Входящие в комплектацию наконечники облегчают забивку стержней в твердый грунт, а соединители и зажимы надежно фиксируют элементы.

Услуги профессионалов

Опытные специалисты компании «Эксимтек Плюс подберут потребителю качественные комплектующие элементы, выполнят монтаж заземляющего устройства и молниезащиты домов, офиса, промышленного или коммерческого объекта.

Заказывайте контур заземления, работы проведем быстро и качественно в полном соответствии с действующими нормативами.

Обратите внимание, в наличии так же есть оборудование для молниезащиты здания по самым доступным ценам.

Контур заземления в частном доме по нормам ПУЭ своими руками (нормы и замеры)

Чтобы контур заземления эффективно выполнял свои функции, необходимо использование норм, которые приведены в «Правилах устройства электроустановок». Они утверждены Министерством энергетики России, приказом от 08. 07. 2002 г. Сейчас действительной является седьмая редакция. Но перед реализацией конкретного проекта необходимо уточнить новейшие изменения. Так как далее в статье есть ссылки на этот документ, будут применяться следующие сокращения: «ПУЭ», или «Правила».

Типовые схемы контуров заземления дома

Для чего выполнять требования

Может показаться, что неукоснительное соблюдение Правил избыточно, необходимо только для прохождения официальных проверок, ввода в действие объекта недвижимости. Конечно, это не так.

Нормативы созданы на основе научных знаний и практического опыта. В ПУЭ есть следующие сведения:

• Формулы для расчетов отдельных параметров защитной системы.
• Таблицы с коэффициентами, которые помогают учесть электротехнические характеристики разных проводников.
• Порядок проведения испытаний и проверок.
• Специализированные организационные мероприятия.

Применение на практике этих нормативов позволит предотвратить поражение электрическим током людей и животных. Создание контура должно быть безупречным, в точном соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возгораний при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных нанести ущерб имуществу.

В данной статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучаться те разделы ПУЭ, которые относятся к работе с напряжением до 1 000 V.

Составные части системы

Ключевым параметром данной системы является сопротивление заземления. Сопротивление заземления должно быть настолько малым, чтобы именно по такому пути шел ток при возникновении аварийной ситуации. Это обеспечит защиту при случайном прикосновении человека к поверхности, на которую подано напряжение.

Специалисты рекомендуют подключать бытовую технику к системе заземления

Для получения необходимого результата шасси и корпуса бытовых устройств дома соединяют с главной шиной заземляющего устройства,  создается внутренний контур. К нему же подключают металлические элементы конструкции здания, трубы водопровода. Подробно состав такой системы выравнивания потенциалов описан в ПУЭ (п.1.7.82). Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Его также подключают к главной шине. Для оснащения частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего заглубить в землю металлические стержни.

В следующем списке приведены отдельные компоненты системы и требования к ним:

• Провода, которыми подсоединяются утюги, стиральные машины и другие конечные потребители. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому необходимо только наличие соответствующей линии заземления, подключенной к розетке. В некоторых ситуациях, при установке варочных панелей, духовых шкафов, иного встроенного в мебель оборудования, требуется подсоединение корпусов отдельным проводом.
• В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» проводники такие, как металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь же надо отметить, что этот участок прохождения тока надо создавать так, чтобы предотвратить механические повреждения в процессе эксплуатации.
• Наружный контур частного дома создают из металлических элементов без изоляции. Это увеличивает вероятность разрушения процессом коррозии. Для снижения этого негативного воздействия используют цветные металлы. Места сварных соединений стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
• Реальное сопротивление заземляющего устройства такого типа будет зависеть от характеристик грунта. Глина и сланцы хорошо удерживают влагу, а песок – плохо. В каменистых грунтах сопротивление слишком велико, поэтому понадобится искать другое место для установки, или погружать заземлитель еще глубже. В особо засушливые периоды, чтобы сохранить функциональность устройства рекомендуется регулярный полив почвы.

Почвы обладают разной проводимостью

Проводники системы заземления

Частью внутреннего контура являются изолированные провода. Их оболочки делают цветными (чередующиеся зеленые и желтые продольные полосы). Такое решение уменьшает ошибочные действия при выполнении монтажных операций. Подробно требования изложены в разделе «Защитные проводники» Правил, начиная с раздела 1.7.121.

В частности, там приведена методика простого расчета допустимой площади изолированного проводника в сечении (без поверхностного слоя). Если фазный провод меньше, или не превышает 16 мм², то выбирают равные диаметры. При увеличении размеров применяют иные пропорции.

Для точных расчетов используется формула из пункта 1.7.126 ПУЭ:     

 /k    , где:

• S – сечение проводника заземления в мм²;
• I – ток, проходящий по нему при коротком замыкании;
• t – это время в секундах, за которое автомат разорвет цепь питания;
• k – специальный комплексный коэффициент.

Величина тока должна быть достаточной для срабатывания автомата за время, не превышающее пяти секунд. Чтобы система была рассчитана с определенным запасом, выбирают ближайшее большее по типоразмеру изделие. Специальный коэффициент берут из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. Правил.

Если планируется использовать многожильный алюминиевый кабель, в котором один из проводников – защитный, то применяют следующие коэффициенты с учетом разных изоляционных оболочек.

Таблица коэффициентов с учетом типа изоляционных оболочек

	Темп. нач., °C	Темп. кон., °C	Комплексный коэффициент k
ПВХ	70	160	76
Резина (бутиловая)	85	220	89
Сшитый полиэтилен	90	250	94

В качестве следующих элементов внутреннего контура частного дома допустимо применение конструкционных деталей. Подойдет металлическая арматура, которая находится внутри железобетонных изделий.

При использовании такого варианта обеспечивается непрерывность цепи, предпринимаются дополнительные меры для защиты от механических воздействий. Учитываются особенности конкретного строения, структурные деформации, которые возникают в процессе усадки.

Не разрешается использовать:

• Части трубопроводных систем газоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения.
• Трубы водоснабжения из металла, если они соединяются с применением прокладок, изготовленных из полимеров,  иных диэлектрических материалов.
• Стальные струны, использующиеся для крепления светильников, гофрированные оболочки, иные недостаточно прочные проводники, либо изделия, находящиеся под относительно большой для их параметров загрузкой.

Если используется отдельный медный проводник, не входящий в состав кабеля цепи питания, или он находится не в общей изоляционной, защитной оболочке с фазными проводами, допустимо следующее минимальное сечение в мм²:

• при дополнительной защите от механических воздействий – 2,5;
• в случае отсутствия таких предохранительных средств – 4.

Этот медный проводник не защищен от случайного механического повреждения

Алюминий менее прочен по сравнению с медью. Поэтому сечение проводника из такого металла (вариант – отдельная прокладка) должно быть равно, или более следующей нормы: 16 мм².

Какое должно быть сечение проводников внешнего контура заземления дома можно посмотреть в таблице ниже.

Сечение проводников внешнего контура заземления

Материал проводника	Площадь сечения в мм2
Медь	10
Алюминий	16
Сталь	75

Здесь приведены минимально допустимые нормы. Определенная величина проводника установлена с учетом большей устойчивости цветных металлов к процессам окисления, относительно небольшой механической прочности алюминия, других важных факторов.

При проходе через внешнюю толстую стену дома проще просверлить тонкое отверстие. Его изнутри  можно укрепить трубкой подходящих размеров. Медный провод не сложно будет согнуть под углом для присоединения к стальной шине внешнего контура.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства определено в п. 1.7.101 ПУЭ. Сводные нормы приведены в таблице ниже.

Нормы допустимого сопротивления заземляющего устройства

При подсоединении заземлителя к нейтрали генератора, или другого источника
Сопротивление заземляющего устройства, Ом	2	4	8
Напряжения (V) в сети однофазного тока	380	220	127
Напряжения (V) в сети трехфазного тока	660	380	220
На близком расстоянии от заземлителя до источника тока
Сопротивление заземляющего устройства, Ом	15	30	60
Напряжения (V) в сети однофазного тока	380	220	127
Напряжения (V) в сети трехфазного тока	660	380	220

Приведенные выше нормы справедливы для случаев, когда сопротивление грунта (удельное) не превышает порог R=100 Ом на метр. В противном случае допустимо увеличение сопротивления с умножением исходного значения на R*0,01. Итоговое сопротивление заземлителя не должно быть больше, чем в 10 раз исходного значения.

За городом для подключения дома часто используют воздушные линии электропередачи. Поэтому уместно упомянуть нормы ПУЭ, относящиеся к соответствующей ситуации. Если проводник одновременно выполняет функции защитного и нулевого (PEN-типа),  то на концах таких линий, участках подключения потребителей устанавливают устройство повторного  заземления. Как правило,  такие действия обязана выполнить энергетическая компания, но хозяину дома следует сделать соответствующую проверку. В качестве заземлителя используют металлические части опор, заглубленные в грунт.

Заземление воздушной линии электропередачи

При выборе комплектующих элементов личного внешнего контура, который будет установлен в земле, используют следующие нормы ПУЭ.

Параметры комплектующих элементов внешнего контура заземления по нормам ПУЭ

Профиль изделия в сечении	Круглый (для вертикальных элементов системы заземления)	Круглый (для горизонтальных элементов системы заземления)	Прямоугольный	Угловой	Коль- цевой (труб- ный)
Сталь черная
Диаметр, мм	16	10			32
Площадь сечения в поперечнике, мм2			100	100
Толщина стенки, мм			4	4	3,5
Сталь оцинкованная
Диаметр, мм	12	10			25
Площадь сечения в поперечнике, мм2			75
Толщина стенки, мм			3		2
Медь
Диаметр, мм	12				20
Площадь сечения в поперечнике, мм2			50
Толщина стенки, мм			2		2

Если повышен риск повреждения горизонтальных участков окислительными процессами, применяют следующие решения:

• Увеличивают площадь сечения проводников выше нормы, указанной в ПУЭ.
• Применяют изделия с гальваническим поверхностным слоем, либо изготовленные из меди.

Траншеи с горизонтальными заземлителями засыпают грунтом с однородной структурой, без мусора. Повысить сопротивление способно чрезмерное осушение грунта, поэтому в летние периоды, когда долго нет дождей, специально поливают соответствующие участки.

При прокладке контура заземления избегают соседства с трубопроводами, повышающими искусственно температуру почвы.

Какое должно быть сопротивление

Прочность металлических проводников, их электрическое сопротивление определить несложно. Если должно быть определенное сопротивление по ПУЭ, то соблюдение правил не будет чрезмерно сложным. Так, например, для заземления опор воздушных линий установлен максимально допустимый норматив 10 Ом, если эквивалентное сопротивление грунта не превышает 100 Ом*м (Таблица 2.5.19.).  Целостность сварных соединений обеспечивают дополнительной защитой антикоррозийным слоем. При риске разрыва в процессе сдвижек почвы, или деформации строения, соответствующий участок делают из гибкого кабеля.

Но гораздо больше проблем возникает с землей. В этой неоднородной среде, подверженной самым разным внешним воздействиям, одинаковая величина  проводимости в течение длительного времени невозможна. Именно поэтому в ПУЭ отдельный раздел посвящен устройствам заземления, которые устанавливаются в почвах с большим удельным сопротивлением (нормы по пунктам 1.7.105. – 1.7.108.).

Ниже перечислены основные рекомендации для таких случаев:

• Используются металлические элементы (заземлители вертикального типа) увеличенной длины. В частности, допустимо подсоединение к трубам, установленным в артезианские скважины.
• Заземлители переносят на большое расстояние от дома (не более 2000 м), туда, где сопротивление почвы (Ом) меньше.
• В скальных и других «сложных» породах прокладывают траншеи, в которые засыпают глину или другой подходящий грунт. Туда, в свою очередь, устанавливают элементы системы заземления горизонтального типа.

Горизонтальные заземлители в системе заземления

Если удельное сопротивление грунта превышает 500 Ом на м, а создание заземлителя сопряжено с чрезмерными затратами,  разрешено превышение нормы заземляющих устройств не более чем в 10 раз. Используется следующая формула для вычисления. Точное значение должно быть: R * 0,002. Здесь величина R – это удельное эквивалентное сопротивление грунта, в Ом на м.

Внутренний и внешний контур

Как правило, главную шину внутри здания устанавливают внутри устройства ввода. Ее допустимо изготавливать только из стали или из меди. Применение алюминия в данном случае не разрешено. Предпринимают меры, предотвращающие свободный доступ к ней посторонних людей. Шина размещается в запирающемся шкафчике, или в отдельном помещении.

К ней подключают:

• металлические элементы конструкции здания;
• проводник внешнего контура заземления;
• проводники РE и PEN типов;
• металлические трубопроводы и проводящие части систем водоснабжения, кондиционирования и вентиляции.

Внешний контур дома создают, учитывая перечисленные выше нормы ПУЭ по отдельным частям системы. Это позволит получить необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которое достаточно для надежной защиты. Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.

Сопротивление (Ом) повторного заземлителя не определено четко положениями ПУЭ.

Ниже приведены некоторые важные особенности стандартного заземлителя частного дома:

• Основную часть, вертикальные элементы, устанавливают на небольшом удалении от дома, с учетом параметров грунтов.
• К ним прокладывают траншею глубиной до 0,8 м и не менее 0,4 м шириной, в которой устанавливаются горизонтальные участки цепи. Точной нормы нет, но размеры траншеи должны быть достаточными для беспрепятственного монтажа элементов.
• Вертикальные заземлители длиной до 3 м устанавливают в углах равностороннего (по 3 м) треугольника. Эти размеры приведены в качестве примера. Точных нормативов по длине нет. Есть нормы только по максимально допустимому сопротивлению защитной системы.
• Чтобы проще было забивать их в грунт, концы заостряют.
• К выступающим частям сварным соединением крепят полосы.
• Траншеи засыпают равномерным по структуре грунтом, не содержащим щебня.

Монтаж внешнего контура заземления частного дома

Если в цепи заземления применяются болтовые соединения, предпринимают меры против их раскручивания. Как правило, соответствующие узлы приваривают.

Видео. Заземление своими руками

Нормы для испытательных процедур изложены в главе 1.8 ПУЭ, а также в «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП, пр. 3.1), действующих с 1.07.2003 г. на основании решения Министерства энергетики России (приказ от 13. 01. 2003 г.). Выполняется визуальный контроль, проверяется целостность соединений. По специальной методике выясняется сопротивление контура системы заземления. Измеренное значение не должно быть выше нормы (Ом). Если такое условие не выполнено, используют заземлитель большей длины или иные технологии, приведенные в данной статье.

Оцените статью:

Контур заземления | Заметки электрика

Здравствуйте, дорогие гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня я расскажу Вам про контур заземления, для чего он необходим и как правильно выполнить его монтаж своими руками.

Покупая дачные участки для строительства домов и коттеджей, мы должны получить разрешение от энергоснабжающей организации на присоединение определенной мощности. И на данном этапе практически у всех возникает проблема с электромонтажом контура заземления, т.к. в технических условиях на электроснабжение дома он обязателен.

Также он необходим при реконструкции старой электропроводки. Более подробно об организации электропроводки в своем доме читайте в статье: электропроводка в деревянном доме.

Что такое контур заземления?

Для начала давайте разберемся, что такое заземление?

Заземление — это ЗУ (заземляющее устройство), предназначенное для электрического соединения с «землей» различных заземляемых частей электрооборудования.

Для каждой системы заземления (TN-C, TN-C-S, TN-S, TT и IT) существуют свои требования к сопротивлению заземляющего устройства (переходите по ссылкам соответствующих систем заземления и знакомьтесь).

Сопротивление ЗУ очень сильно зависит от:

• типа грунта
• структуры грунта
• состояния грунта
• глубины залегания электродов
• количества электродов
• свойств электродов

Контур заземления — это и есть, соединенные между собой, горизонтальные и вертикальные электроды, которые заложены на определенной глубине в грунте Вашего участка.

Все вышеописанные свойства грунта определяются его сопротивлением растекания тока. И чем это сопротивление меньше, тем лучше для монтажа контура заземления.

Грунты, идеально подходящие для монтажа контура заземления:

• торф
• суглинок
• глина с высокой влажностью

Грунты, подходящие для монтажа контура заземления

Грунты, не подходящие для монтажа контура заземления:

Грунты, не подходящие для монтажа контура заземления

В зависимости от условий окружающей среды, даже один и тот же тип грунта может иметь разные свойства.

Поэтому производить монтаж контура заземления необходимо осознанно, а выбор количества и длины заземляющих электродов рассматривать по конкретному случаю.

В данной статье я опишу Вам самый распространенный и простой способ монтажа контура заземления. Существуют и более современные способы, например, модульно-штырьевая система заземления. Но к ним мы вернемся в других моих статьях. Чтобы не пропустить новые выпуски статей, подпишитесь.

 

Подготовка

Выбираем место для установки и монтажа заземляющего устройства.

Рекомендую выбирать место для заземления вблизи вводного распределительного устройства (сборки) Вашего дома. 

Согласно ПУЭ (п.1.7.111), искусственные вертикальные и горизонтальные заземлители (электроды) должны быть либо медными, либо из черной или оцинкованной стали. Также их поверхность не должна быть окрашена.

Вот таблица (ПУЭ, табл.1.7.4) рекомендуемых размеров вертикальных и горизонтальных заземлителей (электродов) и заземляющих проводников для прокладки в земле:

В качестве вертикальных и горизонтальных заземлителей (электродов) мы используем:

• стальной уголок размером 50х50х5 (мм) с поперечным сечением 480 (кв.мм)
• стальную полосу размером 40х4 (мм) с поперечным сечением 160 (кв.мм)

Материалы для контура заземления

Вот мои заготовки материала для монтажа контура заземления для повторного заземления PEN-проводника жилого многоквартирного дома и дальнейшего его разделения: на защитный проводник РЕ и нулевой рабочий проводник N.

 

Монтаж контура заземления

Теперь нам необходимо взять лопату и выкопать траншею в виде треугольника с размерами (3 х 3 х 3) метра. Можно выкопать траншею в виде прямой линии длиной порядка 4-5 метров. Последнее время мы именно так и делаем.

Ширина траншеи составляет 0,3-0,5 метра, а глубина 0,5-0,8 метра.

Траншея для контура заземления

В вершины данного треугольника забиваем кувалдой стальной уголок (вертикальные заземлители) длиной 2,5-3 метра. Вместо кувалды можно использовать специальные буры. Если траншея у Вас выкопана в виде прямой линии, то забиваем вертикальные электроды в количестве 4-5 штук через каждый метр.

Чтобы легче забивать стальные уголки в землю, заострите их концы болгаркой.

Забиваем стальные уголки (вертикальные электроды) не полностью, а оставляем около 20 (см). Затем с помощью сварочного аппарата привариваем к нашим стальным уголкам по периметру треугольника или прямой линии горизонтальную стальную полосу, идущую в силовой электрический щиток на шину РЕ (ГЗШ).

Проводник, который соединяет заземляющее устройство с заземляющей частью электроустановки (вводным распределительным устройством или сборкой), называется заземляющим.

В нашем примере в качестве заземляющего проводника применяется стальная полоса размерами 40 х 4 (мм), что удовлетворяет требованиям ПУЭ.

В итоге у нас получается вот такая конструкция (схема). Кстати забыл сказать, что места сварки нужно обработать антикоррозийным составом, например, битумом, а траншею закопать однородным грунтом.

Далее стальную полосу прокладываем до шины РЕ (ГЗШ). Вот фотография для наглядности.

Можно сделать и по-другому, воспользовавшись ПУЭ, п.1.7.117. Выводим из земли горизонтальный заземляющий проводник в виде стальной полосы, а к нему с помощью болтового соединения подключаем проводник, который прокладываем до шины РЕ (ГЗШ):

• медный сечением не менее 10 кв.мм
• алюминиевый сечением не менее 16 кв.мм
• стальной сечением не менее 75 кв.мм

Я использовал заземляющий проводник из медной шины.

Окончание работ

После монтажа необходимо произвести замер его сопротивления. Как сделать это самостоятельно — читайте в статье замер контура заземления (заземляющего устройства).

P.S. В завершении хотелось бы Вам напомнить, что правильное и качественное заземление является Вашей защитой от поражения электрическим током.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Как устранить проблемы с контуром заземления (гудение или гудение) — Native Instruments

Признак

В аудиосигнале слышно нежелательное гудение или гудение.

Причина

Это может быть вызвано устройствами, которые создают электрический потенциал на заземлении. Сюда входят:

• Периферийные устройства, подключенные к вашему компьютеру.
• Низкокачественный блок питания.
• Использование нескольких розеток.
• Электрические устройства поблизости, такие как холодильники, электрические обогреватели, лифты, вентиляторы, диммеры и т. Д.

Решение

Устранение замыкания на землю требует некоторого исследования. В приведенных ниже инструкциях по устранению неполадок описаны наиболее распространенные решения.

Отключение ваших устройств

Чтобы выяснить, где возникает контур заземления, отключите все периферийные устройства от основного устройства (например, от компьютера, микшера или MASCHINE +), но не от усилителя и / или динамиков. Это относится ко всем подключенным периферийным устройствам (например, внешним жестким дискам, MIDI-контроллерам и т. Д.).).

Чтобы проверить, создают ли усилитель или активные мониторы контур заземления, контролируйте аудиосигнал с выхода наушников вашего устройства (пока усилитель / активные мониторы отключены).

Если вы найдете устройство, которое вводит контур заземления, заземление аудиосоединения может решить проблему. Никогда не поднимайте заземление силового соединения!

Обратитесь к производителю вашего устройства, прежде чем поднимать землю, чтобы узнать, поддерживается ли ваше устройство подъемом земли.Некоторые устройства предлагают для этого переключатель, в то время как для других может потребоваться модифицированный аудиокабель или DI-Box (см. Главы «Сбалансированные кабели и DI-Box» в конце этой статьи).

Блок питания

Низкокачественный блок питания может стать причиной шума контура заземления, особенно на портативных компьютерах. Отключите компьютер от источника питания, чтобы он работал от батареи, и проверьте, решает ли это проблему. Если вы собираетесь использовать запасной блок питания, убедитесь, что его технические характеристики соответствуют требованиям вашего компьютера, чтобы избежать необратимого повреждения.

Розетка общего пользования

Всегда подключайте устройства к одной и той же розетке (например, к удлинителю с несколькими розетками). Обратите внимание, что даже если блок питания вашего портативного компьютера не подключен, ваша установка все еще может быть уязвима для шума заземления от внешнего устройства с собственным источником питания.

Все устройства, которые физически соединены друг с другом, должны иметь одну и ту же розетку. Возможно, вам также придется отделить поляризованные вилки (двухконтактные) от заземленных (трехконтактных), подключив их к отдельным цепям.

Ближайшие электрические устройства

Устраните возможные источники, отключив близлежащие электрические устройства одно за другим. Или отключите все из них, а затем снова подключите их по очереди, чтобы определить, какой из них вызывает проблему.

Если по-прежнему не удается определить причину гудения или гудения, мы рекомендуем протестировать устройство в другом месте (например, в другом доме или студии), чтобы убедиться, что проблема все еще существует.

Если источник не может быть идентифицирован или был идентифицирован, но не может быть устранен, должен помочь заземленный источник питания (тот, который имеет разъемы заземления).

Примечание. Если вы не уверены, что электрическая система в вашем доме / квартире правильно заземлена, вам необходимо проконсультироваться с электриком.

Нота для диджеев TRAKTOR, использующих Timecode Vinyl

Если вы используете винил с временным кодом TRAKTOR, обязательно подключите заземляющий кабель на задней панели проигрывателя к винту заземления на задней панели аудиоинтерфейса или аппаратного микшера. Если заземляющий кабель или винт заземления не входят в комплект, обратитесь к производителю оборудования для получения дополнительной информации.

Сбалансированные кабели

По возможности всегда используйте симметричные аудиокабели для подключения аудиоустройства к микшеру или динамикам. Если ваш микшер имеет как небалансные, так и симметричные входы, всегда подключайте симметричные источники к соответствующим входам микшера.

DI Box

Если вы не можете исправить контур заземления с помощью приведенных выше советов, вы можете попытаться установить блоки DI между соединениями ваших аудиоустройств, вашего микшера и / или ваших активных громкоговорителей. Это нарушит заземление аудиосоединения.С блоком DI вы можете использовать симметричные аудиокабели для несимметричных источников звука. Кроме того, большинство этих DI-боксов оснащены переключателем Ground Lift.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• Образование
• Исследовать
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О Массачусетском технологическом институте
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О Массачусетском технологическом институте

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

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

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

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

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

Примечание. Присутствует некоторый шум, например шипение ленты или шипение, когда вы увеличиваете усиление на входе. Это часть оборудования, и единственное лекарство — это, как правило, лучшее оборудование.

Контуры заземления

Упомянутые в этой статье

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

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

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

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

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

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

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

Ebtech

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

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

Viewsonics

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

Шум в линии переменного тока

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

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

TrippLite

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

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

Упоминается в статье

Разделительный трансформатор Tripp Lite IS1000HG

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

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

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

TrippLite

Задняя часть изолирующего трансформатора IS1000HG, который предназначен для устранения всех шумов переменного тока, которые могут повлиять на чувствительное испытательное оборудование. Это также работает для развлекательных систем.

Провода

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

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

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

Другое правило для проводов заключается в том, что сигнальные кабели антенны не должны быть закольцованы (двухжильные), которые имеют тенденцию вызывать такой же шум, делая их самими антеннами.Электромагнитная индукция; это благословение, это проклятие. (Если вы об этом не знаете)

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

Упоминается в статье

Изолятор контура заземления кабельного телевидения VSIS-EU

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

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

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

RF-помехи

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

Но практические реализации (например, отказ от облицовки телевизионной комнаты медной оболочкой) клеток Фарадея могут сделать не так много, поэтому вам может потребоваться уменьшить мощность сигналов, с которыми они должны иметь дело. Я говорю о портативных телефонах, сотовых телефонах, оборудовании Wi-Fi и даже компьютерах.

Неизвестно

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

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

Возвращаясь к сути: не будьте параноиками по этому поводу, но неплохо было бы держать РЧ-излучающее оборудование как можно дальше от мультимедийной системы. И если это устройство, которое должно быть рядом с вашей установкой, убедитесь, что оно достаточно защищено.

Шум кабеля USB / HDMI

Упомянуто в этой статье

ИБП Tripp Lite TRIPP LITE SU1000XLCD

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

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

Неизвестно

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

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

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

Аудиошум ПК

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

Как только вы это услышали, теперь вы этого не делаете.

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

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

Как исправить контур заземления

Написано Доном Шульцем, техническим торговым представителем trueCABLE и сертифицированным техником Fluke Networks

Довольно часто я получаю вопросы о том, как избежать или исправить ситуацию с контуром заземления при использовании кабеля Ethernet. Замечательно, что люди читают экранированные и неэкранированные кабели. Это отправная точка. Знание, что вы можете столкнуться с этой проблемой, — полдела.Исправить или избежать этого — другая половина.

Однако в этом блоге я не стал подробно рассказывать о том, как вообще избежать замыкания на землю. Я обещал, что сделаю это, и вот оно.

Что такое контур заземления?

Контуры заземления могут возникать при использовании экранированного кабеля Ethernet в следующих сценариях:

● Экранированный участок проходит между двумя зданиями, подключенными к собственной сети переменного тока (счетчики) или имеющим две или более различных субпанелей, заземленных по отдельности. .
● Экранированный участок находится внутри того же здания, в котором есть несколько субпанелей переменного тока (отличный пример — завод), и эти субпанели используют разные заземления.
● Экранированный участок идет к точке доступа WiFi или внешней камере, и здесь используется грозозащита, использующая собственную точку заземления. Затем этот же участок снова заземляется на заземление переменного тока внутри вашего дома / здания.

Домашний установщик, скорее всего, столкнется с третьим сценарием. Профессиональные установщики наверняка столкнутся со всеми тремя.

Вы видите преобладающий шаблон? В каждой установке имеется несколько точек заземления. Это может (без каламбура) создать ситуацию, которая приведет к следующим результатам:

● Необъяснимые битовые ошибки / ошибки передачи в вашей сети. Что еще хуже, эти ошибки обычно носят временный характер.
● Повреждение оборудования (гораздо менее вероятно, но возможно)
● Травмы (крайне маловероятно, но маловероятно в экстремальных сценариях, когда задействованы очень высокие напряжения переменного или постоянного тока).К счастью, проводники внутри кабеля Ethernet довольно тонкие по сравнению с электрическим проводом. Проводники, скорее всего, станут вишнево-красными и расплавятся, прежде чем вы превратитесь в угольный брикет. Тем не менее, вы можете получить неприятный ожог или толчок.

Как и почему это происходит?

Электричество — ваш друг, но оно также может навредить вам. По причинам, которые может полностью объяснить только инженер-электрик, наличие нескольких точек заземления может вызвать разность потенциалов заземления в вашей кабельной системе.Эти разности потенциалов земли затем буквально возвращаются в виде синфазного напряжения и передаются через ваш кабель Ethernet. Вам нужно не напряжение — в данном случае мы не говорим о PoE.

Какое решение?

Никогда не прокладывайте экранированный кабель? Нет, это не решение. В моем блоге, ссылка на который приведена выше, есть сценарии, когда вы должны использовать экранированный кабель. Основной из них, который я считаю неприкосновенным, — это когда вы используете кабель Ethernet на улице в сценариях под открытым небом.Движение воздуха вызывает накопление электростатического разряда (ESD) на вашем кабеле, особенно в засушливое время года. Этому электростатическому разряду нужен способ отвода, и это будет через экран кабеля / дренажный провод и ваше заземление. Я узнал об этом на собственном горьком опыте. Цена? Мертвая внешняя точка доступа Wi-Fi Ubiquiti за 200 долларов.

Вы можете обойтись без неэкранированного наружного кабеля CMX в сценариях прямого захоронения, предполагая, что кабель находится в земле и контактирует с грязью, и этот кабель не находится в непосредственной близости от подземной линии переменного тока.

Решение состоит в том, чтобы знать, что такая ситуация может возникнуть, и смягчить ее, прежде чем у вас возникнут проблемы. Вот две инфографики, показывающие распространенные сценарии и способы подключения:

Сценарий №1. Вы прокладываете экранированный кабель Ethernet между двумя зданиями с несколькими субпанелями или сетью переменного тока.

Обратите внимание на в приведенном выше сценарии, здание A. Патч-панель должна быть экранированной коммутационной панелью, если она используется.Если на экранированной коммутационной панели есть дополнительный провод заземления (в большинстве случаев), то либо НЕ подключайте его, либо к заземляющему проводу переменного тока вашего здания. Не заземляйте этот вспомогательный провод отдельно на другое заземление (например, заземляющий стержень). Вы только создадите еще один контур заземления.

Сценарий №2. Вы используете экранированный кабель Ethernet к устройству PoE снаружи, например к точке доступа Wi-Fi (AP). Точка доступа защищена устройством защиты от грозовых разрядов / перенапряжения, установленным снаружи, и заземлено непосредственно на землю.

В приведенном выше сценарии абсолютно ни один экранированный кабель Ethernet для установки вне помещений не заземлен внутри вашей конструкции. Он изолирован от внешнего заземления, обеспечиваемого устройством защиты от молнии / перенапряжения. Это изолирует ваше внутреннее сетевое оборудование. Нет, от прямого удара молнии он не защитит, но какая-то защита лучше, чем ничего.

Итак, вот оно. Вот как можно избежать контуров заземления в двух распространенных сценариях. Конечно, существует больше сценариев, чем два, которые я описал выше.При планировании сети разумное использование экранированного кабеля Ethernet сослужит вам хорошую службу. Обязательно используйте экранирование там, где это необходимо, и неэкранирование, где это необходимо. Оба типа кабеля Ethernet имеют свое место. Удачной работы!

trueCABLE представляет информацию на нашем веб-сайте, включая блог «Кабельная академия» и поддержку в чате, как услугу для наших клиентов и других посетителей нашего веб-сайта в соответствии с условиями и положениями нашего веб-сайта. Хотя информация на этом веб-сайте касается сетей передачи данных и электрических проблем, это не профессиональный совет, и вы полагаетесь на такие материалы на свой страх и риск.

Контуры заземления USB — Duet3D

• Когда компьютер подключен к сети, имеется соединение между контактом заземления сетевой вилки и контактом заземления на разъеме USB. Когда вы используете ноутбук с подключенным к нему сетевым зарядным устройством, это обычно также происходит.
• Когда вы запитываете Duet от источника питания 12 В или 24 В, обычно снова возникает соединение между заземляющим контактом сетевой вилки и отрицательным выходом блока питания.Это всегда относится к источникам питания ATX и может относиться к другим источникам — или вы могли добавить это соединение самостоятельно из соображений безопасности.
• Отрицательный вход VIN на Duet подключается к заземляющему контакту USB-разъема.
• Когда вы подключаете USB-кабель, кабель соединяет заземляющий контакт USB-разъема на печатной плате с заземляющим контактом USB-разъема на плате. Дуэт, завершающий петлю.

• USB-кабель и заземление сети образуют альтернативный путь прохождения тока между Duet и отрицательным выходом источника питания.Если соединение между отрицательной клеммой клеммной колодки VIN Duet и отрицательным выходом источника питания слабое, то будет использоваться этот альтернативный путь. Кабель USB нагревается, и вы рискуете повредить порты USB на ПК и Duet.
• Если соединения заземления источников питания Duet и ПК имеют разные потенциалы, например, из-за неисправности сети или из-за того, что другое оборудование, подключенное к сети, имеет значительный ток заземления, большой ток будет течь через USB провод заземления кабеля.
• Другие устройства, питаемые от сети, могут создавать переходные процессы заземления. Они будут проходить через USB-кабель и могут привести к перезагрузке Duet или другим сбоям в работе.

• Не подключайте принтер к ПК через USB, если в этом нет необходимости. У всех дуэтов есть соединения Ethernet или WiFi, поэтому USB обычно используется только при отладке.
• Если вам действительно необходимо использовать USB-соединение, подключите ПК и блок питания Duet и ничего другого либо к двойной сетевой розетке, либо от отдельного блока распределения питания.
• Убедитесь, что очень уверен, что кабель между источником питания и отрицательной клеммой VIN на Duet рассчитан на соответствующий ток и надежен на обоих концах. Убедитесь, что винты клеммной колодки VIN на Duet остаются затянутыми.
• Пропустите USB-кабель несколько раз через ферритовое кольцо, или используйте USB-кабель с уже установленным ферритовым кольцом, или купите разрезную ферритовую бусину и закрепите ее на проводе. Это снижает влияние переходных процессов заземления.

Вот четыре способа избежать контура заземления USB:

1. Не используйте USB-соединение.При обычном использовании он вам не нужен, потому что вы можете выполнять все операции с принтером (включая загрузку файлов GCode для печати) через веб-интерфейс.
2. Подключите Duet через USB к портативному компьютеру, работающему от батарей, без подключенного зарядного устройства.
3. Используйте модуль изолятора USB, такой как этот https://www.adafruit.com/product/2107 или этот https: //uk.farnell.com/olimex/usb-iso/us ….
4. Отсоедините отрицательный вывод источника питания от заземления. По соображениям безопасности это не рекомендуется .

5 лучших изоляторов контура заземления для подавления раздражающих звуковых шумов

Прерывание из-за статического жужжания, когда вы настроены синхронизировать губную синхронизацию ваших любимых треков, несомненно, очень раздражает. Наиболее частой причиной этого прерывания является влияние контура заземления на вашу стереосистему.

Эффект контура заземления возникает, когда существует неестественная разность потенциалов между двумя компонентами вашей стереосистемы, которые, естественно, должны иметь одинаковую разность потенциалов.Если вы не ботаник с гаражом, полным электронного оборудования, уравновесить эту разность потенциалов вручную может быть очень сложно.

К счастью, вы всегда можете избавиться от хлопот по установке всей стереосистемы, используя изолятор контура заземления. Эти удивительные устройства отфильтровывают любой жужжащий или гудящий шум, который пытается нарушить ваше настроение, выдавая только высококачественный звук.

Проблема в том, что большинство этих изоляторов на рынке жалкого качества и служат всего несколько дней.Те, которым удается прослужить достаточно долго, не работают должным образом, поэтому их использование бессмысленно. Поэтому, чтобы помочь вам, мы составили обширный список лучших изоляторов контура заземления, которые являются прочными, доступными по цене и не влияют на качество звука. Итак, без промедления, давайте сразу перейдем к вариантам.

1. Стереосистема BESIGN Ground Isolator

Последнее обновление 16.07.2021 / Партнерские ссылки / Изображения из Amazon Product Advertising API

Изолятор контура заземления BESIGN — один из лучших шумоизоляторов, доступных на рынке, и, имея более 2000 положительных отзывов клиентов, легко понять, почему.Он сделан максимально легким и весит всего 0,8 унции. Брелок или крошечный футляр, в котором находится электроника, имеет длину около 3,5 дюймов и подключается к вспомогательному кабелю длиной 8 дюймов.

Благодаря крошечному форм-фактору и высокому качеству сборки он идеально подходит для использования в автомобиле, а также в качестве домашнего кинотеатра. Использовать этот шумоизолятор очень просто. Все, что вам нужно сделать, это вставить дополнительный кабель в разъем 3,5 мм и подключить дополнительный кабель изолятора к стереосистеме.

При этом преимущества шумоизолятора контура заземления не ограничиваются только устранением нежелательного гудящего шума из стереосистемы. С двунаправленным изолятором BESIGN вы можете не только слушать музыку без перерывов, но и подключаться к ресиверу BlueTooth и наслаждаться потоковой передачей музыки по беспроводной сети.

2. Изолятор заземления MW Audio NY

Последнее обновление 18.07.2021 / Партнерские ссылки / Изображения из Amazon Product Advertising API

Этот прочный и компактный изолятор контура заземления совместим с любыми портативными динамиками постоянного тока с 3.Аудиоразъем 5 мм. Его можно использовать, чтобы решить проблему с заземлением как в автомобильной, так и в домашней стереосистеме.

Ключевой особенностью этого изолятора контура заземления является его высочайшее качество сборки. Брелок, в который заключен трансформатор, представляет собой прочный блок, но при этом очень легкий. Как и заземляющий изолятор BESIGN, его также можно комбинировать с приемником BlueTooth, чтобы наслаждаться музыкой без посторонних шумов по беспроводной сети.

Отличие этого шумоизолятора заключается в том, что он имеет выходное гнездо вместо фиксированного вспомогательного кабеля на одном конце.Это позволяет вам просто заменить вспомогательный кабель в случае его повреждения без необходимости замены всего изолятора контура заземления.

3. Изолятор шума контура заземления Smof

Последнее обновление 18.07.2021 / Партнерские ссылки / Изображения из Amazon Product Advertising API

Шумоизолятор Smof совместим со смартфонами, ноутбуками, планшетами и даже портативными MP3-плеерами. Как и другие упомянутые выше шумоизоляторы, он действует как посредник между источником звука и динамиками.

Вы заметите быстрое и дискретное изменение качества звука сразу после того, как пропустите через него звук. Несмотря на то, что он работает так же, как упомянутые выше шумоизоляторы, некоторые отличия выделяют его среди конкурентов.

Этот изолятор контура заземления спроектирован таким образом, чтобы быть прочным, но при этом сверхкомпактным и легким. Его диаметр составляет всего половину монеты в 25 центов, а вес — всего 0,81 фунта. Самое приятное то, что он также имеет 24-месячный гарантийный срок.

4. Сепаратор PYLE PRO PHE400

Последнее обновление 18.07.2021 / Партнерские ссылки / Изображения из Amazon Product Advertising API

Что делать, если вы слышите жужжание и шипение от усилителя переменного тока или высококлассных сабвуферов? Что ж, Pyle Pro PHE400 идеально подходит для устранения любых прерываний от таких высококачественных акустических систем, которые работают непосредственно от переменного тока.

Он работает без батареи и оснащен 14-дюймовым TRS-телефоном и входом XLR, а также двумя выходными каналами.Его разделительный трансформатор 1: 1 мгновенно разрывает контур заземления, что предотвращает гудение и обеспечивает кристально чистый звук, совершенно не влияя на качество звука.

Pyle Pro PHE400 также оснащен звуковой катушкой из жаропрочного алюминия для поддержки высокочастотных сигналов. Кроме того, он оснащен мощным конденсатором, обеспечивающим отличную мощность до 240 Вт.

5. Внешний ограничитель грунта iFi iDefender

Последнее обновление 18.07.2021 / Партнерские ссылки / Изображения из Amazon Product Advertising API

Если вы используете USB-кабель для подключения телефона к стереосистеме или если вы используете Pendrive для воспроизведения песен, вы все равно можете слышать те же жужжащие звуки.Устройство устранения петель заземления iFi Defendor — идеальное устройство для устранения таких помех. При подключении к источнику звука он автоматически обнаруживает и устраняет нежелательные контуры заземления. Это не только резко снижает уровень шума в системе, но также увеличивает динамический контраст и разрешение вашей музыки.

Самая распространенная причина, которая вызывает проблемы с заземлением при подключении телефона через порт USB, заключается в том, что ваш телефон также потребляет питание от того же порта при передаче аудиосигналов.Этот изолятор контура заземления имеет дополнительный порт USB C, который можно использовать для зарядки вашего устройства во время потоковой передачи музыки с него, что исключает любые шансы на создание дополнительного заземления.

Когда вы подключаете зарядное устройство к своему разъединителю, оно автоматически отключает передачу энергии от ваших динамиков к вашему телефону и питает его от самого зарядного устройства. Это делает его совершенно безопасным для вашего исходного устройства, поскольку они не будут подвергаться перенапряжениям.

FAQ

Вот ответы на наиболее часто задаваемые вопросы об изоляторах контура заземления.

Как работает изолятор контура заземления?

Изолятор контура заземления — это простое устройство, состоящее из трех частей. Во-первых, это входной разъем, трансформатор и выходной разъем.

Входной разъем направляет все аудиосигналы в виде электричества в изолятор контура заземления. Трансформатор преобразует эти электрические сигналы в магнитные волны, которые затем отправляются в стереосистему через выходной разъем.

Поскольку аудиосигналы преобразуются в магнитные волны, исключается возможность возникновения неестественной разности потенциалов, что приводит к непрерывной потоковой передаче звука.

Как установить изолятор контура заземления?

Установка изолятора контура заземления Очень просто. В случае изоляторов контура заземления на основе AUX вы можете напрямую подключить один конец к порту AUX стереосистемы, а другой — к смартфону.

Для звуковых изоляторов на основе USB необходимо сначала подключить устройство к USB-порту стереосистемы. Теперь вы можете подключить свой телефон или флешку к входному USB-порту шумоизолятора. Если вы используете телефон или mp3-плеер, вам также может потребоваться подключить шумоизолятор к зарядному устройству USB C через третий порт, чтобы полностью устранить любые помехи из-за шума.

Aux (3,5 мм) vs. Изоляторы аудио USB

Есть два разных типа шумоизоляторов. Один из них имеет входное и выходное гнездо AUX (3,5 мм), а другой основан на портах USB.

Звуковые изоляторы на базе AUX действуют как посредник между 3,5-мм портом AUX вашего смартфона и стереосистемой. Они фильтруют любые шумовые помехи, возникающие между этим подключением. С другой стороны, шумоизолятор на основе USB устраняет прерывания, возникающие из-за электрического тока, проходящего через USB-соединение во время передачи аудиосигналов.Он имеет вход USB и выход USB вместо входа и выхода AUX.

Влияют ли изоляторы контура заземления на качество звука?

Изоляторы контура заземления не влияют на качество звука и отвечают только за устранение эффекта контура заземления. Однако некоторые шумоизоляторы также улучшают звуковое разрешение, но будьте уверены, они не оказывают негативного влияния на звук.

Где их можно использовать?

Изоляторы контура заземления

можно использовать с любым громкоговорителем или усилителем, имеющим 3.Аудиоразъем 5 мм или порт USB. Для высокопроизводительных приложений вы также можете использовать шумоизолятор на основе переменного тока для одновременного подключения нескольких динамиков.

Какие есть альтернативы?

Если вы не уверены в выборе изолятора контура заземления, вы можете приобрести адаптер AUX с функцией шумоподавления Bluetooth. Он использует чип Bluetooth 5.0 для прямой потоковой передачи музыки через ваш телефон без подключения вашего телефона к кабелю AUX.

Еще одна отличная альтернатива — использовать блок питания для зарядки телефона, чтобы избежать образования нежелательных контуров заземления при подключении его к автомобильной стереосистеме с помощью кабеля AUX.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что изоляторы контура заземления отлично справляются с раздражающим жужжанием в вашей музыке. Мы надеемся, что эта статья помогла вам понять, как работает изолятор контура заземления и какой изолятор следует купить в соответствии с вашим вариантом использования.

Размыкание контуров заземления с функциональной изоляцией для уменьшения ошибок передачи данных

В этой статье объясняется, как возникают контуры заземления, и обсуждается, как гальваническая изоляция использовалась для их устранения.

Передача данных на большие расстояния чревата потенциальными проблемами. Контур заземления может быть источником помех, которые могут вызвать напряжение шума между заземлениями на обоих концах передачи. Если это напряжение достаточно велико, это может вызвать ошибки данных на приемнике. В этой статье объясняется, как возникают контуры заземления, и обсуждается, как гальваническая развязка использовалась для их устранения. Контуры заземления обсуждаются в контексте USB в этой статье, но другие интерфейсы, такие как RS-232, RS-485 и CAN, также чувствительны к контурам заземления (см. AN-375, AN-740, AN-770). .Хотя это обсуждение сосредоточено на разрыве контуров заземления как мотивации для изоляции этих интерфейсов, есть и другие важные соображения, такие как безопасность оператора и защита электроники, которые требуют изоляции. Более подробно они описаны в Ott, AN-375, AN-740, AN-770 и AN-727 (см. Раздел «Ссылки»).

Контуры заземления — это, как следует из названия, физическая петля в схеме заземления системы, возникающая в результате нескольких путей заземления между цепями. Эти пути заземления могут действовать как большая рамочная антенна, которая улавливает шум из окружающей среды, вызывая токи в системе заземления.Магнитное поле 50/60 Гц от сети переменного тока является обычным источником шума, который улавливается контурами заземления. Аналогично, распределенная система заземления может также позволить шуму напряжения заземления от источников в одном месте вызвать протекание заземляющих токов в контуре заземления. Поскольку заземление имеет низкий импеданс, шумовые токи часто бывают большими. Шум в сотнях милливольт может вызвать протекание тока через контур заземления.

На рисунке 1 показан пример того, как помехи контура заземления могут возникать в общем тракте передачи данных.Устройство №1 подает несимметричный сигнал, который принимает Устройство №2. Сигнальная линия заземлена на любом устройстве. Например, заземление может быть экраном коаксиального кабеля. Между заземляющими устройствами устройств имеется второй путь с низким сопротивлением через заземления их источников питания. Эти два заземляющих соединения создают большую петлю, которая улавливает шумовое напряжение от магнитного поля расположенного поблизости источника помех. Эти помехи ухудшают сигнал, воспринимаемый устройством №2, и затрудняют передачу.

Рис. 1. Помехи от контура заземления в общем тракте передачи данных.

Хотя разработчики должны быть осторожны, чтобы избежать петель, используя одно место заземления, некоторые интерфейсы требуют заземления между их трансиверами. Это заземление необходимо разорвать, сохраняя при этом поток информации от передатчика к приемнику. Другими словами, два устройства должны быть гальванически изолированы.

Один из возможных методов разрыва контура заземления — использование оптопары, как показано на рисунке 2.Устройство №1 управляет светодиодом оптопары, который возбуждает ток в фототранзисторе. Заземление через кабель удалено, что предотвращает протекание шумовых токов между устройством №1 и устройством №2, и информация передается в виде света.

Рисунок 2.

Этот подход имеет ограничения, поскольку производительность и сложность интерфейса возрастают. Интерфейсы с оптической изоляцией могут стать сложными, дорогими и потребовать значительного места на плате.Оптопары имеют значительные задержки распространения, что делает их полезными только для низкоскоростных сигналов. Рассеивание мощности в светодиодах и подтягивающем резисторе может стать значительным при использовании нескольких оптопар. Технология цифровой развязки может использоваться для разрыва контуров заземления без ущерба для производительности интерфейса и относительно небольшого количества компонентов в простых схемах приложений. Цифровые изоляторы — это неоптические изоляторы, в которых используются ИС интерфейса CMOS для передачи информации через емкостную или магнитную связь (Ott).

Соединение двух устройств с питанием от переменного тока с помощью кабеля USB может вызвать контур заземления, который нарушит связь по шине. Обмен данными по USB осуществляется по одной двунаправленной дифференциальной паре (сигналы D + и D- на рисунке 3). Хост-устройство управляет шиной и взаимодействует с периферийным устройством. Направленность пакетов данных устанавливается через протокол USB, а не через управляющие сигналы. Хост-устройство обеспечивает питание и заземление периферийного устройства. Это заземление в кабеле USB и заземление хоста и периферийного устройства образуют контур заземления, который может вызвать перемещение потенциала земли периферийного устройства относительно хоста и привести к ненадежной связи (см. AN-375, AN-727).

Рисунок 3.

Изоляция порта USB для устранения заземления кабеля по своей сути является сложной задачей, поскольку отсутствуют управляющие сигналы, указывающие, передаются ли данные в нисходящем (на периферийное устройство) или восходящем (на хост) потоке. Без доступа к внутренним сигналам механизма последовательного интерфейса (SIE), управляющего шиной, единственный способ определить направленность данных — это транзакции шины. Сигналы SIE могут быть недоступны, потому что SIE часто интегрируется в процессоры.

Есть несколько возможных подходов к изоляции USB. Например, проблемы изоляции D + и D- можно избежать, используя внешний SIE, который управляется последовательным интерфейсом с однонаправленными сигналами, такими как SPI. SPI однонаправлен, поэтому его легче изолировать. Рисунок 4 иллюстрирует этот подход. Задержка распространения оптронов сильно ограничит скорость изолированного SPI, поэтому используется четырехканальный цифровой изолятор. Внешний USB-контроллер передает данные из своих буферов, которые заполняются через интерфейс SPI.Хотя внешний SIE будет передавать данные на самой быстрой скорости передачи данных периферийного устройства, эффективная скорость передачи данных по шине ограничена способностью контроллера сохранять буферы SIE полными. В этом случае задержка распространения цифрового изолятора может быть узким местом. Этот подход является дорогостоящим с точки зрения места на плате из-за внешнего SIE и может потребовать модификации драйверов периферийного устройства.

Рисунок 4.

Более простой подход — напрямую изолировать линии D + и D− с помощью однокристального изолятора USB ADuM3160, как показано на рисунке 5.Этот цифровой изолятор не требует модификации драйверов хоста или периферийных устройств. Его внутренняя логика определяет направленность D + и D− по протоколу USB и соответственно активирует и деактивирует драйверы. Изолирующий барьер на 2,5 кВ разделяет заземляющее соединение через кабель USB, что в противном случае могло бы вызвать контур заземления (Кантрелл).

Рисунок 5.

Простое аппаратное моделирование контура заземления было разработано для иллюстрации рисков контуров заземления при проводной связи и эффективности гальванической развязки при размыкании контуров заземления.Тестовая установка создавала контур заземления с подключениями через USB-кабель и источники питания USB-концентратора и периферийного устройства, которыми управлял ноутбук. Эта установка соединяла сигнал 60 Гц, полученный из линии электропередачи переменного тока, с линией заземления с трансформатором. Это было аналогично магнитному полю от линий электропередач, вызывающему шум в контуре заземления, поскольку он основан на том же источнике шума. Переменное последовательное сопротивление позволяло регулировать ток через контур заземления. Наблюдалось напряжение от земли концентратора до земли периферийного устройства, и ток через контур заземления увеличивался до тех пор, пока не нарушалась связь с концентратором.Два разных периферийных устройства постоянно теряли связь с концентратором и ноутбуком, когда их земля повышалась до более чем 1 В (среднеквадратичное значение) над землей концентратора из-за имитации тока контура заземления. Изоляция порта концентратора USB-изолятором ADuM3160 от заземления через USB-кабель и предотвращение протекания трансформаторного тока. Это эффективно восстановило связь между ПК и любым периферийным устройством и демонстрирует, как можно использовать цифровую изоляцию для предотвращения контуров заземления.

Таким образом, контуры заземления могут быть проблематичными при проводной связи. Множественные заземляющие соединения между устройствами создают петлю, которая может улавливать помехи от близлежащих магнитных полей переменного тока. Кроме того, если есть разница в потенциале земли, которая может иметь место на больших расстояниях, это будет способствовать току шума контура заземления. Любой из них может вызвать ошибки данных. USB — это пример интерфейса, который может страдать от помех от контура заземления и который нелегко изолировать с помощью дискретных цифровых изоляторов.Аппаратное моделирование контура заземления дало реальный пример того, как контуры заземления могут повлиять на интерфейс USB, и как изолятор USB, ADuM3160, исправил ситуацию. Другие интерфейсы, помимо USB, также могут испытывать проблемы из-за контуров заземления. Ресурсы о том, как изолировать эти интерфейсы, и дополнительную информацию о цифровой изоляции можно найти на сайте www.analog.com/iCoupler.

Рекомендации

Замечания по применению AN-375.