Последовательное заземление запрещено: Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Содержание

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

( ПУЭ п.1.7.29 )

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления—снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

ВНИМАНИЕ!

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления.
Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство
— это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

Запрещено:

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.

2. Искуственные

Контурные

При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциалов в защищаемой зоне и уменьшается напряжение шага.

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте www.zandz.ru

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциаловв электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

-должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.

Сторонняя проводящая часть
— проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».

Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть

Рисунок

Необходимость подключения

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

НЕТ

Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.

ДА

(потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

На полке расположен электроприбор.

ДА

(возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)

Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.

НЕТ

Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу.

В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.

ДА

(потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.

Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….

Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает:«…Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть.»

К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).

Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.

Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.

Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ

( встроенный щиток с шиной 100 мм² ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).

Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:

— возможность осмотра соединения

— возможность индивидуального отключения

Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м. ( ? ). Сечение 4 мм² Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.

Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг –FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.

Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.

МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»

Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.

Допускается ли последовательное соединение заземляющими проводниками

1.7.139

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрервывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений.

Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений.

Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта.

1.7.140

Соединения должны быть доступны для осмотра и выполнения испытаний за исключением соединений, заполненных компаундом или герметизированных, а также сварных, паяных и опрессованных присоединений к нагревательным элементам в системах обогрева и их соединений, находящихся в полах, стенах, перекрытиях и в земле.

1.7.141

При применении устройств контроля непрерывности цепи заземления не допускается включать их катушки последовательно (в рассечку) с защитными проводниками.

1.7.142

Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.

Присоединения оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям и вибрации, должны выполняться при помощи гибких проводников.

Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников.

При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление»

1.7.143

Места и способы присоединения заземляющих проводников к протяженным естественным заземлителям (например, к трубопроводам) должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных работ ожидаемые напряжения прикосновения и расчетные значения сопротивления заземляющего устройства не превышали безопасных значений.

Шунтирование водомеров, задвижек и т.п. следует выполнять лри помощи проводника соответствующего сечения в зависимости от того, используется ли он в качестве защитного проводника системы уравнивания потенциалов, нулевого защитного проводника или защитного заземляющего проводника.

1.7.144

Присоединение каждой открытой проводящей части электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику должно быть выполнено при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей не допускается.

Присоединение проводящих частей к основной системе уравнивания потенциалов должно быть выполнено также при помощи отдельных ответвлений.

Присоединение проводящих частей к дополнительной системе уравнивания потенциалов может быть выполнено при помощи как отдельных ответвлений, так и присоединения к одному общему неразъемному проводнику.

1.7.145

Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи PE– и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей.

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN -проводника на PE– и -проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата.

1.7.146

Если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединителя, что и соответствующие фазные проводники, розетка и вилка штепсельного соединителя должны иметь специальные защитные контакты для присоединения к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов.

Если корпус штепсельной розетки выполнен из металла, oн должен быть присоединен к защитному контакту этой розетки.

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов

1.7.139. Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрервывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений. ¶

Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. ¶

Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта. ¶

1.7.140. Соединения должны быть доступны для осмотра и выполнения испытаний за исключением соединений, заполненных компаундом или герметизированных, а также сварных, паяных и опрессованных присоединений к нагревательным элементам в системах обогрева и их соединений, находящихся в полах, стенах, перекрытиях и в земле. ¶

1.7.141. При применении устройств контроля непрерывности цепи заземления не допускается включать их катушки последовательно (в рассечку) с защитными проводниками. ¶

1.7.142. Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки. ¶

Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников. ¶

1.7.143. Места и способы присоединения заземляющих проводников к протяженным естественным заземлителям (например, к трубопроводам) должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных работ ожидаемые напряжения прикосновения и расчетные значения сопротивления заземляющего устройства не превышали безопасных значений. ¶

1.7.144. Присоединение каждой открытой проводящей части электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику должно быть выполнено при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей не допускается. ¶

Присоединение проводящих частей к основной системе уравнивания потенциалов должно быть выполнено также при помощи отдельных ответвлений. ¶

1.7.145. Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей. ¶

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN -проводника на PE– и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата. ¶

1.7.146. Если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединителя, что и соответствующие фазные проводники, розетка и вилка штепсельного соединителя должны иметь специальные защитные контакты для присоединения к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов. ¶

Если корпус штепсельной розетки выполнен из металла, oн должен быть присоединен к защитному контакту этой розетки.¶

5.10.1. Заземляющие устройства должны удовлетворять требованиям обеспечения электробезопасности людей и защиты электроустановок, а также эксплуатационных режимов работы.

Все металлические части электрооборудования и электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, должны быть заземлены или занулены.

5.10.2. При сдаче в эксплуатацию заземляющих устройств электроустановок монтажной организацией кроме документации, указанной в п.1.2.9 настоящих Правил, должны быть представлены протоколы приемо-сдаточных испытаний этих устройств.

5.10.3. Каждый элемент установки, подлежащий заземлению, должен быть присоединен к заземлителю посредством отдельного заземляющего проводника.

Последовательное соединение заземляющими проводниками нескольких элементов установки не допускается.

5.10.4. Присоединение заземляющих проводников к заземлителю и заземляемым конструкциям должно быть выполнено сваркой, а к корпусам аппаратов, машин и опорам воздушных линий электропередачи – сваркой или болтовым соединением.

5.10.5. Заземляющие проводники должны быть предохранены от коррозии. Открыто проложенные заземляющие проводники должны иметь черную окраску.

5.10.6. Для контроля заземляющего устройства должны производиться:

измерение сопротивления заземляющего устройства и не реже 1 раза в 12 лет выборочная проверка со вскрытием грунта для оценки коррозионного состояния элементов заземлителя, находящихся в земле;

проверка наличия и состояния цепей между заземлителем и заземляемыми элементами, соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством -не реже 1 раза в 12 лет;

измерение напряжения прикосновения в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения;

проверка (расчетная) соответствия напряжения на заземляющем устройстве требованиям правил устройства электроустановок – после монтажа, переустройства и капитального ремонта заземляющего устройства, но не реже 1 раза в 12 лет;

в установках до 1000 В проверка пробивных предохранителей и полного сопротивления петли фаза-нуль – не реже 1 раза в 6 лет.

5.10.7. Измерение сопротивления заземляющих устройств должно производиться:

после монтажа, переустройства и капитального ремонта этих устройств на электростанциях, подстанциях и линиях электропередачи;

при обнаружении на тросовых опорах ВЛ напряжением 110 кВ и выше следов перекрытий или разрушений изоляторов электрической дугой;

на подстанциях воздушных распределительных сетей напряжением 35 кВ и ниже – не реже 1 раза в 12 лет. В сетях напряжением 35 кВ и ниже у опор с разъединителями, защитными промежутками, трубчатыми и вентильными разрядниками и у опор с повторными заземлителями нулевых проводов – не реже 1 раза в 6 лет; выборочно на 2% опор с заземлителями в населенной местности, на участках ВЛ с наиболее агрессивными, оползневыми, выдуваемыми или плохо проводящими грунтами – после монтажа, переустройства, ремонта, а также в эксплуатации – не реже 1 раза в 12 лет. Измерения должны выполняться в периоды наибольшего высыхания грунта.

5.10.8. В электроустановках, выполненных по нормам на напряжение прикосновения, измерения напряжений прикосновения должны производиться после монтажа, переустройства и капитального ремонта заземляющего устройства, но не реже 1 раза в 6 лет.

Измерения должны выполняться при присоединенных естественных заземлителях и тросах ВЛ.

5.10.9. Проверка коррозионного состояния заземлителей должна производиться:

на подстанциях и электростанциях – в местах, где заземлители наиболее подвержены коррозии, а также вблизи нейтралей силовых трансформаторов, короткозамыкателей;

на ВЛ – у 2% опор с заземлителями.

Для заземлителей подстанций и опор ВЛ в случае необходимости по решению технического руководителя организации, эксплуатирующей электрические сети, может быть установлена более частая проверка коррозионного состояния.

\|	следующая лекция ==>
Релейная защита и электроавтоматика	\|	Защита от перенапряжений

Дата добавления: 2018-09-24 ; просмотров: 435 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Надежная последовательная сеть | Инженерия управления

Без надлежащего заземления в установке RS-422/485 пользователь становится уязвимым для синфазных переходных процессов напряжения, которые могут поставить под угрозу точную передачу данных и измерения датчиков и повредить оборудование.

По
Брайан Фостер

6 февраля 2016 г.

Термины «2-проводной» и «4-проводной» часто используются при обсуждении установок RS-422/485. Эти термины могут ввести в заблуждение, поскольку они предполагают, что нет необходимости в дополнительном проводе заземления. Это не так. Без надлежащего заземления пользователь становится уязвимым для синфазных переходных процессов напряжения, которые могут поставить под угрозу точность передачи данных и измерений датчиков и повредить оборудование.

Таким образом, несмотря на то, что мы говорим о «2-проводной» и «4-проводной» установке, всегда будет потребность в дополнительном проводе для подключения сигнальной земли, что часто упускается из виду при заказе кабеля. Кабель с витой парой и третьим проводником существует, как и кабель с двумя витыми парами и пятым проводником. Проще просто использовать кабель с дополнительной витой парой. Затем пользователь может использовать один или оба проводника для заземления сигнала. Таким образом, для «двухпроводной» системы потребуются две витые пары; для «4-проводной» системы потребуется три.

Системы RS-422/485 иногда могут успешно обмениваться данными без заземления сигнала. Это может произойти, когда узлы расположены в непосредственной близости, а локальная земля имеет тот же потенциал, что и в контролируемой лабораторной среде. Этот метод не рекомендуется, потому что, если узлы разделяют значительное расстояние и отсутствует сигнальная земля, удары молнии и другие электрические помехи могут привести к повышению синфазного напряжения до уровней, которые могут препятствовать обмену данными и привести к серьезным повреждениям.

Подсоединение сигнальных заземлений на обоих концах при сохранении их отделения от заземления недостаточно для предотвращения проблем при длинных линиях RS-422/485, даже если у вас есть хорошее физическое заземление и внешняя защита от перенапряжений. Иногда пользователи вообще не подключают заземлители или используют одну сторону, думая, что она обеспечивает некоторую защиту. Иногда они не удлиняют сигнальную землю, что исключает опору для сигнала RS-485. Поначалу может показаться, что любой из этих вариантов работает, но они неизбежно приведут к прерывистым проблемам со связью и большей вероятности повреждения оборудования. Некоторые называют этот вид установки «частично изолированным», но на самом деле его следует называть тем, чем он является: «неизолированным».

При использовании изоляции пользователь должен соединить сигнальную землю между обоими концами. Изолированная сторона должна оставаться на длинной дистанции. Внешняя защита от перенапряжения требуется только в том случае, если ожидаются большие выбросы на землю, связанные с молнией. Однако будьте осторожны; ограничители перенапряжения на каждом конце цепи могут просто обеспечить путь для протекания тока.

Не забывайте и о силе. Если оборудование питается от одного и того же источника питания на обоих концах цепи, это вполне может обеспечить обход изоляции. В этом случае потребуется тройной изолированный продукт. Тройная изоляция расширяет изоляцию каждого порта данных, а также источника питания, обеспечивая полностью изолированную систему.

Брайан Фостер , менеджер по продукции Advantech B+B SmartWorx. Под редакцией Криса Вавры, производственного редактора CFE Media, Control Engineering , [email protected].

Ключевые понятия

Дополнительный заземляющий провод необходим для «2-проводных» и «4-проводных» установок RS-422/485 для защиты передачи данных и оборудования от повреждений.
Пользователь должен понимать свою среду и устанавливать на основе своего окружения для максимальной защиты.

Подумайте об этом

С какими проблемами вы столкнулись, но не были упомянуты в этой статье? Как вы их преодолели?

ОНЛАЙН дополнительный

См. соответствующие статьи о RS-422/485, ссылки на которые приведены ниже.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Найдите системных интеграторов и откройте для себя новые инновации в своей отрасли

RoviSys

Мальборо, США

Faith Technologies

Менаша, США

Quantum Solutions, Inc.

Колумбия, США

Квантовая инженерия

Темпе, США

Interstates, Inc.

Sioux Center, США

Изоляция и заземление последовательного устройства

Последовательное устройство

Предотвращение переходных процессов, надлежащее заземление и изоляция являются важными факторами при внедрении системы управления производством. Неадекватные или ошибочные стратегии защиты могут привести к преждевременным отказам устройств и систем. Хотя связь RS485 может быть надежной на высоте до 4000 футов, переходные процессы, неправильное заземление и неадекватная изоляция могут создавать проблемы между устройствами, которые находятся на расстоянии всего нескольких футов друг от друга.

В данных указаниях по применению описаны проблемы, связанные с переходными процессами в линии, неправильной изоляцией и неадекватным заземлением; вместе с подробностями о стратегиях борьбы с ними.

В чем проблема?

К сожалению, первым признаком проблемы с изоляцией или заземлением является либо невозможность установить последовательную связь между двумя устройствами, прерывистые соединения последовательной связи, либо периодические сбои устройства. Эти сбои часто вызваны избыточным током, протекающим там, где он не должен протекать. Откуда берется этот избыточный ток? Есть ряд источников.

Во-первых, когда два последовательных устройства, соединенных проводником, имеют разные потенциалы земли, ток течет от высокого потенциала к низкому. Когда земля в одной части цепи имеет более высокий потенциал, чем земля в другой части цепи, нежелательный ток течет от последовательного устройства с более высоким потенциалом к последовательному устройству с более низким потенциалом. Поскольку разработчики серийных устройств редко обеспечивают возможность управления этим током, устройство нормально работает часами, днями или неделями, пока микросхемы буквально не сгорают; вызывая сбой устройства.

Другим возможным источником проблемы являются переходные процессы в линиях последовательных данных. Переходные процессы — это короткие всплески энергии, которые либо индуцируются беспроводным способом в последовательной линии, либо поступают в систему из внешнего источника. Молния часто является причиной переходных процессов, но скачки напряжения, любезно предоставленные вашей местной энергетической компанией, индуцированные переходные процессы от больших двигателей и неправильная проводка могут добавить переходные процессы в ваши линии последовательной передачи данных. Эти искажения сигнала иногда только мешают приемному устройству распознать бит как высокий или низкий, но если они достаточно велики, они могут разрушить последовательные приемники в вашем устройстве.

Под угрозой не только ваши последовательные устройства; но контуры заземления и переходные процессы также ежегодно наносят ущерб на миллиарды долларов телефонным системам, компьютерам, сетевым устройствам и другому электрическому оборудованию.

Как можно управлять этим риском?

Существует несколько механизмов, позволяющих свести к минимуму риски возникновения проблем такого типа. Двумя наиболее распространенными из них являются 1) изоляция источника питания и 2) оптическая изоляция последовательных линий связи.

Трансформатор изолированного источника питания передает питание от входа к выходу. Электрические помехи в плоскости земли от освещения, проблем с магнитным полем и близлежащего оборудования предотвращаются от проникновения в систему связи. Пример этого показан в верхней части рисунка 1. Хотя это хорошо помогает избежать контуров заземления и переходных процессов в земле, оно не предотвращает помехи, создаваемые беспроводной связью.

Другой подход заключается в оптической изоляции линий последовательной связи на каждом устройстве. В этом методе оптический изолятор с линейным питанием подключается к последовательным линиям связи на каждом устройстве, как это предлагается в решении 2 на рис. 1. Поскольку и последовательные линии передачи, и линии приема подключены через оптические соединения, по линии связи не может течь ток. линии. Недостатком этого подхода является то, что на каждом устройстве требуется оптическая изоляция.

Альтернативным решением этой проблемы является установка схемы шунтирования как можно ближе к последовательным портам. Эта шунтирующая схема поглощает нежелательные токи и напряжения, защищая последовательные порты. Схемы, показанные ниже, являются воспроизведением некоторых технических заметок на веб-сайте B&B Electronics (www.bbelec. com).

Рисунок 1. Минимизация риска, связанного с переходными процессами и контурами заземления

Что RTA рекомендует для 435NBX?

Если контуры заземления или переходные процессы являются потенциальными проблемами на вашем объекте, Real Time Automation, Inc. рекомендует использовать изолированный источник питания B&B. Если доступен источник питания переменного тока, рассмотрите возможность использования блоков питания серии DR-30, устанавливаемых на DIN-рейку, от B&B. Если переменный ток недоступен для вас, Power-One предлагает изолированный преобразователь постоянного тока, принимающий 15–36 В постоянного тока и выдающий 15 В постоянного тока. Также доступен монтажный комплект для этого преобразователя постоянного тока в постоянный.

Также доступны изолированные блоки питания V-Infinity; Серия PTK15 для изоляции DC-DC и серия VOF-25 для изоляции AC-DC. Power Electronics также предлагает изоляцию переменного и постоянного тока в своей серии GECA20.

Компания Real Time Automation, Inc.

Последовательное заземление запрещено: Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части