Как замерить контур заземления: Страница не найдена — Я — Комплексный ремонт квартир, домов, офисов, магазинов в Ульяновске

Содержание

Как проверить контур заземления самому,метод электрочайника

Контур защитного заземления в электропроводке дома или квартиры переоценить довольно сложно. Во-первых – это Ваша безопасность, а во-вторых – это долгий срок службы практически всех ваших бытовых потребителей электроэнергии.Но довольно часто попадаются в интернете статьи о том как правильно своими силами проверить смонтированный контур.

Давайте познакомимся с этими советами…

Совет №1 (из форума электриков)

Цитата: народ,кто хорошо разбирается в тонкостях контуров заземления?Есть у меня вопросики.Сегодня захреначили контур 6 арматурин по 4 метра.Прибора специального для замера сопротивления не было сегодня.Сделали по деревенски.Подключили через фазу и контур(без рабочего ноля) чайник на 1.5КВта.Получилось следующее.Без нагрузки напряжение 247 В.Включаем чайник,на нём падение напряжения 220 В.Значит на контуре падение 27 В.Сопротивление чайника 27 Ом.Если посчитать по закону ома,то получается,что сопротивление контура чуть выше 3-х Ом.Вот у меня вопрос.Насколько данный метод объективен?Если я не учёл что-то,то хотелось бы понять,что именно? И тут понеслось…

Советы,разные советы,электрики со стажем в десятки лет…Все разговоры крутятся вокруг сопротивления чайника,а о контуре заземления забыли.Понравилось то,что все остались при своем мнении и каждый уверен что он прав на 100%.

Совет №2 (как проверить контур заземления тестером)

Цитата: не стоит проводить подобные работы, не обладая соответствующим опытом. Хотя правила их выполнения довольно просты.

Все гениальное просто…

А теперь советы «опытных электриков»:

1.Необходимо определить контакт фазы в розетке. Это делается специальной отверткой-тестером с индикатором фазы. Индикатором касаются поочередно проверяемых проводов с током, пальцем касаются специального контакта на ручке отвертки, лампочка горит только при касании к фазе;

2.Измерительным прибором в режиме измерения сопротивления определяется сопротивление между нулевым контактом сети и контактом заземления.

Описанный выше способ имеет высокую погрешность из-за низких токов измерительного прибора. Более правильной будет методика со специальным генератором, который подает питающий ток на контакт заземления, и тогда измеряются напряжение в проводе заземления и сила тока. Сопротивление заземления в этом случае рассчитывается по закону Ома.

Предлагаем посмотреть видео как проверить заземление на нашем канале :

Если в результате измерений вы выясните, что полученный результат отклоняется от требуемой нормы, то можно предпринять ряд мер по уменьшению сопротивления:

увеличение кислотности грунта,
замена грунта в месте нахождения заземлителя,
увеличение площади заземлителя.

Таких советов можно найти множество.Но удивляет то что люди которые называют себя электриками-думают не о том как проверить контур заземления правильно по методикам и с помощью специальных приборов,а как провести провести электрические измерения с помощью каких-то чудометодов (метод электрочайника) или приборами которые не предназначены для испытания контура заземления.

Это равноценно тому,что при посещении врача в поликлинике-он будет измерять температуру Вашего тела с помощью какой-то таблицы,а слушать хрипы в легких прикладывая ухо к спине.А в итоге предложит приобрести «амулетик здоровья» вместо лекарств.

Звучит смешно?Вот также смешно выглядят «кулибины» которые готовы доказать любую теорию которую они якобы прочитали в какой-то «умной книге».

Не выглядят смешными последствия деятельности таких электриков.

Если Вам необходимо проверить контур заземления обращайтесь в электроизмерительную лабораторию которая имеет сертификат позволяющий проводить такие измерения.И не забудьте спросить свидетельство о поверке измерителя сопротивления заземления.

Заказать проверку контура заземления или модульное заземление Вы можете через онлайн форму или по телефонам указанным на нашем сайте www.energomag.net

+38(095)235-49-95,+38(096)262-98-48, +38(063)103-80-04

Доставка комплектов заземления в любую точку Украины Новой почтой по предоплате или наложенным платежом.

Если Вы сомневаетесь в выборе или не знаете как выбрать комплект заземления,мы будем рады Вам помочь.

Звоните, пишите мы Вам подскажем.

Статьи по категории «Заземление для дома»

Аккумулятор для ИБП,гелевый,AGM или мультигелевый,разница?

Аккумуляторные батареи для котла отопления или насоса

Вода из крана бьется током,в чем причина,как устранить?

Гальмар заземление инструкция по монтажу

Гибридный инвертор,как работает,как выбрать?

Заземление дома или дачи своими руками,как сделать

Заземление зарядной станции для электромобиля

Заземление МРТ или медицинского оборудования

Заземление своими руками,уголком или модульное заземление?

ИБП для дома,генератор или солнечная станция что лучше?

Измерение сопротивления заземления,проверка контура заземления

Как выбрать бесперебойник?Советы бывалых

Как выбрать заземление правильно

Как выбрать солнечный инвертор для дома?

Как выгодно купить твердотопливный котел?

Как заземлить бойлер правильно

Как заземлить дом

Как заработать на солнечной энергии?

Как защитить розетки от перегрузки?Решение есть!!!

Как настроить регулятор тяги котла твердотопливного Огонек

Как получить зеленый тариф в Украине,порядок оформления

Как проверить контур заземления самому,метод электрочайника

Как сделать заземление в розетке и проверить заземление розеток?

Какие колосиники бывают,котлы с охлаждамыми колосниками

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный?

Комплект ИБП+аккумулятор для газового котла

Котел длительного горения Огонек ДГ модернизированный

Можно ли фундамент использовать для заземления дома?

Молниезащита дома своими руками,монтаж молниезащиты дома

Молниезащита дома,цена,или от чего зависит стоимость?

Пиролизные котлы,как они работают?

С праздником пасхи,получите подарок

Система уравнивания потенциалов для борьбы с блуждающими токами

Солнечная станция для дома,выгодно или нет?

Солнечные инверторы SAJ выставка SOLAR Ukraine 2018

Солнечные инверторы для дома,как выбрать

Солнечные станции для дома,зеленый тариф

Твердотопливные котлы Огонек с электротенами

Твердотопливный котел для отопления дома,выгодно или нет?

Термическая сварка Galmar weld,для монтажа заземления

Требования к заземлению

УЗО без заземления работает или нет?

Чем забивать модульное заземление на глубину

Что такое сетевой солнечный инвертор?

Электромонтажные работы в квартире,офисе,доме в Киеве,расценки

Что такое заземление и зачем это нам нужно?

Как выбрать твердотопливный котел

Молниезащита внутренняя,зачем она нужна?

Как выбрать электрогенератор для дома правильно?

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения

Использование мультиметра для проверки заземления

Электрические приборы используют в квартирах, коттеджах и дачных домиках. Процесс их эксплуатации предполагает создание определенных условий для прохождения тока. В целях защиты человека от поражения электричеством в домах и квартирах устанавливают заземление. Оно нужно для того, чтобы уровнять потенциалы корпуса электрического прибора и земли. Далее речь пойдёт о том, как проверяют заземление мультиметром и омметром.

Зачем проверять заземление

Проводить данную процедуру нужно для того, чтобы предотвратить поражение жильцов дома электрическим током. Используют для проверки заземления стационарное или мобильное оборудование. Оценив результаты измерений, можно сделать вывод о том, как функционирует изоляция и соответствует ли электрическая сеть установленным нормативам. Провести процедуру можно самостоятельно либо пригласить специалиста из электросети.

Не стоит думать, что, если установкой розеток и другого электрооборудования в вашей квартире занимались специалисты, заземление работает правильно и измерять ничего не нужно. Часто контур соединяют неверно, что приводит к его быстрому износу. Поэтому опытные мастера рекомендуют с определенной периодичностью проверять состояние грунта с находящимися в нём электродами, проводник, заземляющую шину и металлосвязи. В жилых домах эту процедуру рекомендуют проводить один раз в три года, а в промышленных зданиях работники должны её проводить каждый год.

Как проверяют грунт и металлосвязи?

Оценка состояния металлосвязей начинается с визуального осмотра. Мастера бьют по контактам молоточком с изолированной ручкой. Если всё в порядке, то вы услышите небольшое дребезжание проводника. Специалисты должны убедиться в том, что сопротивление всех металлических соединений соответствует установленным стандартам. Для этого применяют мультиметр или омметр. Прибор не должен выдавать больше 0,05 Ома. Данное требование должны соблюдать застройщики многоэтажных и частных домов. Оценкой состояния грунта занимаются в конце весны или летом. В это время меньше всего осадков. Удельное сопротивление земли измерить могут работники электросети с помощью специальной аппаратуры. Если полученные результаты сильно отличаются от принятых норм, заземление выводят на другой участок грунта.

Как оценить состояние заземляющего контура в квартире?

Для измерения сопротивления заземления применяют тестер либо конструкцию из контрольной лампы. Также вам понадобится отвёртка и изолированный провод с двумя щупами. Если у вас под рукой есть мультиметр, необходимо выполнить следующие действия:

Проверить напряжение в розетке. Просто подключите к ней настольную лампу или телевизор. Если прибор заработал, то всё в порядке.
Отключите электроэнергию в квартире. Для этого следует воспользоваться УЗО или автоматом (если у вас старый дом).

Аккуратно снимите крышку розетку. Найдите провод, соединенный с контактом заземления. Если в вашем доме электросеть работает по принципу заземления, то провод будет уходить в стену. Если же провод подключён к одной из клемм, то в доме применяется принцип зануления либо заземляющего контура нет вообще.

Если схема заземления была обнаружена, переключите тестер в режим проверки напряжения.

Необходимо измерить напряжение между фазой и нулём, а затем между фазой и землёй.

В идеале цифры напряжения между фазой и землёй должны быть больше величины напряжения между фазой и нулём. Бить тревогу нужно, если при втором измерении тестер показал ноль. Это значит, что заземление в квартире или доме не работает. Не все пользуются мультиметром в повседневной жизни, поэтому смысла покупать его не видят. В таких ситуациях для проверки заземления можно собрать контрольную лампу. Для этого вы должны найти патрон, провода, концевики и лампу. Точно измерить таким способом величину напряжения не получится, но зато вы узнаете, работает ли у вас заземление.

Предварительно нужно определить с помощью индикаторной отвёртки, где в розетке фаза, а где ноль. При соприкосновении с фазой лампочка в инструменте загорится, а при взаимодействии с нулём ничего не произойдёт. После того, как вы определите расположение контактов, совершите следующие действия:

Притроньтесь одним концом провода к фазе, а вторым к нулю. Лампочка должна загореться.

После этого переместите конец провода от нуля к усику заземления. Лампочка должна гореть ярко. Если она мигает либо свет тусклый, то контур работает плохо. Если тока нет совсем, то «земля» не работает.

При такой проверке в новых домах могут срабатывать УЗО. Это тоже свидетельствует о том, что заземление работает плохо.

Как измерить заземление в частном доме?

Техника измерения заземления в домах несколько отличается от проведения этой процедуры в квартире. Первым вашим шагом будет проверка целостности всех металлосвязей и грунта. Как это сделать, описано выше в статье. Чтобы измерить заземление, вам нужно будет приобрести тестер, индикатор, отвёртку и изолированный провод. Одну из розеток необходимо отсоединить от напряжения через автоматический выключатель или УЗО.

Перед проведением манипуляций с розеткой следует ещё раз проверить напряжение. Оно должно быть нулевым. Как только вы в этом убедитесь, можно раскручивать корпус розетки. Вы должны убедиться в том, что контакт заземления идёт к соответствующему проводу в стене. Если это так, то можете собрать розетку назад и измерить заземление проводника мультиметром. Если контакт заземления, идущий от розетки, не соединён с проводом, необходимо это исправить, а затем продолжить процедуру. В третьем случае вы можете увидеть, что перемычка розетки переводится на сопротивление. Это означает, что у вас применяется в доме зануление и нужно модернизировать сеть.

В первых двух случаях всё хорошо. Остаётся только собрать розетку, убедиться, что отсутствует ток на металлическом контакте. После этого можно измерить заземление. С помощью индикатора нужно найти фазу. Туда следует поместить свободный конец кабеля, а другой на заземляющий контакт. Если индикатор заработал, то заземляющий контур работает правильно.

Как понять, что заземляющий контур не работает?

Не обязательно измерять напряжение мультиметром, чтобы выявить проблемы в работе заземляющего контура. Возникновение шума в колонках, разряды тока от стиральной машинки говорят о том, что электричество в землю не уходит. Если у вас дома установлены старые обогревательные батареи, то возле них будет скапливаться пыль в большом количестве.

Если у вас не получилось самостоятельно измерить напряжение заземляющего контура, то пригласите электрика. При небольших перепадах проблемы с работой этого электрического соединения незаметны, но, если возникнет серьёзное замыкание, человек, контактирующий с техникой, может погибнуть, т.к. ток попадёт в него.

Как проверить качество заземления — electro city

Как проверить тестером сопротивление – методы изысканий

Есть много разных методов измерений системы заземления, которые встречаются среди пользователей. Многие из них имеют свои преимущества и ограничения. Наиболее часты следующие методы:

с использованием внутреннего генератора и 2-мя электродами;
используя внешнее измерительное напряжение без подключения вспомогательных измерительных электродов;
используя внешнее напряжение и вспомогательные электроды;
используя внутренний генератор и 2 измерительных электрода, или с помощью одних измерительных клещей;
бесстержневой метод, в котором используются два измерительных клеща.

Если работа проводится методом с внутренним генератором и с применением двух измерительных электродов, в данном случае будет использоваться синусоидальный измерительный сигнал. Этот сигнал – идеальный вариант, в отличие от прямоугольного. Чаще используется именно синусоидальный сигнал, если измерение системы заземления имеет индуктивные компоненты как дополнение к активным сопротивлениям. Такой метод применим там, где заземление делается с помощью металлических полос, которые обходят вокруг объектов работы. Также этот подход наиболее предпочтителен тогда, когда все условия, в том числе и физические, позволяют его реализовать.

Методом, где используется внешнее измерительное напряжение без включения вспомогательных измерительных электродов, обследуют, если необходимо измерить заземления в системах ТТ. Основным преимуществом данного метода является то, что в работе не нужно использовать вспомогательные измерительные электроды. Это очень ценное условие для городов, так как мало свободного пространства на земле для того, чтобы разместить испытательные электроды. Методом, где используется не только внешнее измерительное напряжение, а также и вспомогательные электроды, активно обследуют в отдаленных населенных пунктах, в сельской местности. Для работы таким методом надо много свободного пространства.

Метод, где используется внутренний генератор и 2 измерительных электрода, или же с помощью одних измерительных клещей, работает тогда, когда не нужно разъединять электроды заземления. Часто эти электроды могут быть параллельно соединены с испытательными электродами. Бесстрежневым методом работают тогда, когда нужно проводить измерения в непростых заземляющих системах (особенно, если это множественные параллельные электроды заземления). Также этот метод используют при наличии вторичной системы с малым сопротивлением заземления. Благодаря этому методу, можно выполнять измерения без вспомогательных электродов. Важным преимуществом является то, что нет нужды разрывать шины заземлений.

Общие правила проведения замеров сопротивления

Стандартная проверка заземления включает в себя следующие методы:

Визуально проверяются болтовые и сварные соединения.
Проводятся замеры сопротивления контура заземления мультиметром.
Проверяется удельное сопротивление грунта.

Все измерения выполняются с помощью специальных приборов. Рекомендуется пользоваться мегомметрами, которые больше всего подходят для этих целей. Существует специальный прибор М-416 переносного типа, работающий на основе компенсационного метода с использованием потенциального электрода и вспомогательного заземлителя. Нижний и верхний пределы измерений составляют 0,1-1000 Ом, температурный диапазон – от минус 25 до плюс 60С. Питание прибора осуществляется тремя батарейками по 1,5В.

Измерение сопротивления заземления осуществляется в следующем порядке:

Прибор нужно установить на ровную горизонтальную поверхность и откалибровать. С этой целью в режиме контроля нажимается красная кнопка, затем она удерживается, а стрелка устанавливается в нулевое положение. Измерительное устройство нужно расположить максимально близко к заземлителю, поскольку соединительные провода сами обладают некоторым сопротивлением.
Перед тем как проверить сопротивление, выбирается требуемая схема подключения. Она может быть трех- или четырехзажимной, обозначенной на крышке прибора.
В землю забивается стержень зонда и вспомогательный электрод на глубину не ниже 50 см. Грунт должен иметь естественную плотность и не быть насыпным, а удары наносятся кувалдой точными прямыми ударами.
Место подключения заземляющего проводника к электроду зачищается от старой краски. Сечение медных проводов составляет 1,5 мм2.
Непосредственное измерение защитных устройств начинается с выбора диапазона х1. После нажатия на красную кнопку нужно вращать ручку, чтобы установить стрелку на нулевое значение. Большие значения сопротивлений измеряются в соответствующих диапазонах х5 или х20. Для замеров заземления вполне достаточно диапазона х1, который и выдаст требуемое сопротивление на шкале прибора. Измерения должны выполняться при определенной погоде с максимальной плотностью грунта.

Аналогичные замеры проводятся и в зимнее время при сильных морозах при сильно замороженном грунте. Не рекомендуется измерять сопротивление при влажной погоде, поскольку полученные данные будут сильно искажаться.

Проверка параметров защитного заземления

Кроме очевидных составляющих системы защитной «земли»: таких, как контактная колодка, провода, идущие к электроустановкам, соединение с контуром в грунте, важную роль в обеспечении защиты играет собственно земля. Соответственно надо убедиться в следующем:

Между всеми элементами контура (штыри, соединительные шины, проводник в помещение до клеммной колодки) есть надежное электрическое соединение с минимальным сопротивлением.
Попавшее на контур напряжение (в случае аварии), растекается по физической земле с максимальным током. Это возможно лишь при хорошем контакте между металлом и грунтом.
Физические условия местности (грунта) могут обеспечить надежный контакт даже при плохих (с точки зрения электротока) условиях. А именно, пересыхание грунта, растрескивание земли в местах установки заземлителей.

Разумеется, никто не проводит измерения параметров на каждом элементе заземляющей системы. Это потребуется лишь в случае несоответствия нормам, для поиска так называемого «слабого звена».

По какому принципу проводится проверка защитного контура заземления?

Необходимо создать полный аналог заведомо работающего контура, и сравнить показатели с тестируемым объектом. Для этого существуют комплексы проверки рабочего заземления.

Вы можете купить подобный набор, но вряд ли он себя окупит в обозримом будущем. Даже с учетом того, периодичность проверки заземляющих устройств составляет один раз в году (и для жилых, и для промышленных объектов), проще получать разовый доступ к оборудованию.

Для чего нужны проверки заземления

Для того чтобы заземление в полной мере выполняло свои функции, необходимо поддерживать исправность заземляющего контура. С этой целью выполняются периодические замеры сопротивления мультиметром, по результатам которых определяется состояние всей системы.

Если контур находится в исправном состоянии, то при возникновении аварийной ситуации ток по заземляющему проводнику будет уходить к токоотводящим электродам. Поскольку они контактируют с грунтом всей своей поверхностью, все проходящие токи быстро и равномерно уйдут в землю.

Однако, продолжительное нахождение в грунте и постоянный контакт с землей приводит к образованию на металлических поверхностях окисной пленки, постепенно переходящей в коррозию. В результате, создаются препятствия нормальному прохождению тока, сопротивление элементов конструкции возрастает. На некоторых участках ржавчина становится более ярко выраженной, в связи с наличием в этих местах химически активных веществ, постоянно контактирующих с металлом. Поэтому начинать проверку следует с определения технического состояния элементов системы.

Постепенно коррозия превращается в отдельные чешуйки, которые начинают отслаиваться от металла и препятствовать в этом месте электрическому контакту. В дальнейшем количество таких мест возрастает, вызывая увеличение сопротивления всего контура. В заземляющем устройстве наступает потеря электрической проводимости, и оно уже не в полной мере отводит в землю опасные токи. Таким образом, снижаются общие защитные свойства системы.

Установить реальное состояние контура возможно только с помощью замера сопротивления. Техническая сторона этого процесса основывается на законе Ома для участка цепи. Данная процедура проводится с помощью источника напряжения с заранее известным точным значением. После того как будет измерена сила тока, можно легко определить сопротивление. На практике все не так просто, как в теории, поскольку существуют определенные методики и правила замеров, которые требуют точного соблюдения.

Особенности и нюансы

У работы мультиметра есть сразу несколько важных особенностей, которые могут повлиять на результат его работы. Рассмотрим несколько важных примеров.
Достаточно часто возникает ситуация, когда требуется измерить сопротивление детали, уже впаянной в плату. В таком случае можно даже не пытаться провести измерение в сборе – результат гарантированно будет неверным. Причина проста: любой элемент на плате связан с другими, так что мультиметр в ходе испытания покажет лишь общий показатель. Если требуется протестировать только один элемент, придется извлекать его из схемы.

В случае многовыводных элементов демонтаж также является насущной необходимостью. Проверять их сопротивление можно только после этого. В противном случае на результат положиться будет нельзя.

Сопротивление изоляции кабелей следует мерить только в теплых и сухих условиях, поскольку обледенение и влажность дадут неверный результат.
Не стоит забывать и про состояние щупов мультиметра. Максимально точный результат можно получить лишь с исправными деталями. Проверить их состояние можно следующим образом: приложите оголенные концы друг к другу и подвигайте их. Если показания мультиметра будут сильно прыгать, значит, щупы надо срочно заменить. С неисправными деталями на точные данные рассчитывать не приходится.

Наконец, следует отметить исправность аккумулятор. Каждый специалист скажет, что стоит батарее начать разряжаться, как показания тестера уходят все дальше от истины. Чаще всего на экране появляется значок-индикатор разрядки. В таком случае следует или заменить батарею, или подзарядить прибор.

2 Монтаж контура заземления

Монтаж следует начать с прокладки заземляющего медного кабеля сечением не менее 4 квадратов от силового электрощита до места будущего соединения с выходом от контура заземления. В щите он подсоединяется к главной заземляющей шине (ГЗШ). В нем же на разрыве фазового провода можно установить УЗО. Если в доме есть ввод сети напряжением 380 вольт, то от него должен прокладываться отдельный проводник сечением не менее 10 кв. мм.

Далее можно приступать к установке самого контура. Для этого на удалении не менее 1 м и не более 10 м от стены, из которой выведен заземляющий проводник от щитка, прокапывается траншея глубиной не менее полуметра в виде равностороннего треугольника с длиной сторон 3 м и направлением одного из углов в сторону дома. Затем от него следует докопать ее до фундамента.

В вершинах получившейся фигуры нужно раскопать ямы объема, который обеспечит комфортное выполнение последующих работ. В середину этих углублений вбиваются вертикальные заземлители (электроды) длиной 2-3 м (с оставлением концов до 10 см), в качестве которых используются стальные уголки с полкой 40-50 мм или круглые пруты диаметром не менее 12 мм. Для облегчения этой трудоемкой работы конец уголка можно заострить или, если есть возможность, пробурить ямы на всю длину стержней.

К оставленным участкам электросваркой, плотно, в «нахлестку» горизонтально привариваются стальные полосы шириной 30-40 мм или «кругляк» диаметром не менее 10 мм, замыкая их в единый контур. Такой же элемент основательно крепится на ближайший к стене угол с последующей выкладкой его к месту выхода медного кабеля и, чтобы их соединить между собой, к концу проводника ЗУ сваркой закрепляется болт М 8.

Соединения элементов конструкции, которые длительное время будут находиться в земле, должны быть только сварными и покрытыми токопроводящими материалами на основе битума (краску использовать нельзя, она диэлекритричная). Болтовые крепления не допускаются, так как со временем они корродируют, ухудшая качество заземления.

По завершении сборки контур заземления плотно засыпается землей.

Методика проверки

Проверка контура заземления осуществляется по единому алгоритму:

Зачистка участка шины для хорошего контакта.
Вбивание в грунт на 50 см 2-х дополнительных штырей.
Подсоединение шин к штырям зажимами прибора по схеме.
Выполнение замеров по инструкции к прибору.

Расположите электрод «С» на расстоянии, в 5 раз превышающем длину заземлителя вертикали. Штыри удаляйте от подземных коммуникаций для точности данных.

Технология работы с устройством М-416

Проверка проводов прибором М416 на соответствие сопротивления

Если при зрительном осмотре на линии «земли» не выявлены поломки, узнавать состояние контура можно при помощи прибора М-416. Работы проводятся так:

Проверяются источники питания. В приборе должно быть 3 батарейки по 1,5 В каждая.
Устройство кладется горизонтально на плоскую поверхность.
Выполняется калибровка. Переключатель диапазонов ставится в режим «Контроль 5Ω».
Устанавливается стрелка на нулевое положение. Требуется нажать красную кнопку и прокрутить ручку реохорда. На шкале отображается 5±0,3 Ом.
Измеритель располагают на минимальном расстоянии от заземлителя. Это поможет предотвратить влияние сопротивления соединительных проводов на общий результат.
Проводится проверка по схеме под крышкой прибора. Основной и вспомогательный электроды понадобится забить в почву на глубину 50 см.
Проводятся расчеты. При сопротивлении меньше 10 Ом итог нужно умножить на 1, а переключатель перевести на х1. Если итог замера более 10 Ом, переключатель переводится на х5, х20, х100.

Проверка заземления розеток

Если вы купили дом или квартиру, и вся электрическая часть в помещении уже была смонтирована до вас, как проверить заземление в розетке?

Для начала предлагаем вам произвести визуальный осмотр. Отключите вводной автомат на квартиру и разберите одну розетку. У неё должна быть соответствующая клемма, к которой подсоединяется заземляющий проводник, как правило, он имеет жёлто-зелёное цветовое исполнение. Если всё это присутствует, значит, розетка заземлена. Если же вы обнаружили только два провода – коричневый и синий (фазу и ноль), то розетка не имеет защитного заземления.

Эффективность контура можно определить специальным прибором, без которого не обходится ни один электрик, мультиметром. Алгоритм этой проверки выглядит следующим образом:

В распределительном щитке включите вводной автомат, то есть в розетках должно присутствовать напряжение.
На приборе установите режим измерения напряжения.

Теперь необходимо щупами прибора прикоснуться к фазному и нулевому контакту и померить между ними напряжение. На приборе должна высветиться величина порядка 220 В.
Аналогичный замер произведите между фазным и заземляющим контактами. Измеряемое напряжение будет немного отличаться от первой величины, но сам факт появления на экране каких-то цифр говорит о том, что в помещении присутствует заземление. Если на экране прибора никаких цифр нет, значит, контур заземления отсутствует либо он в неисправном состоянии.

Когда нет мультиметра, проверить работу контура можно тестером, который собирается своими руками. Вам понадобятся:

Электрики называют подобный тестер «контрольной лампочкой» или сокращённо «контролькой». Прикоснитесь одним концевым щупом к фазному контакту, вторым дотроньтесь до нулевого. Лампочка при этом должна загореться. Теперь концевик, которым вы прикасались к нулю, переведите на усик заземляющего контакта. Если лампочка снова загорится, значит, контур заземления в рабочем состоянии. Лампа не будет гореть, если защитное заземление не рабочее. Слабое свечение станет свидетельством плохого состояния контура.

Если к проверяемой цепи подключено УЗО, то во время проверочных действий оно может сработать, это означает, что заземляющий контур работоспособен.

В идеале надо начинать проверочные действия с того, что при помощи индикаторной отвёртки определять в коммутационном аппарате фазный контакт.

Наглядно этот способ показан на видео:

О неисправном либо неподключенном контуре заземления могут также свидетельствовать такие косвенные ситуации:

бьётся током стиральная машина или водонагревательный бойлер;
слышится шум в колонках, когда работает музыкальный центр.

В чём суть работы заземления?

Принцип действия защитного заземления основывается на главном качестве электрического тока – протекать по проводникам, которые обладают наименьшим сопротивлением. На сопротивление человеческого тела оказывают влияние многие факторы, но в среднем оно приравнивается к 1000 Ом.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) контур заземления должен иметь сопротивление гораздо меньшее (допускается не более 4 Ом).

А теперь смотрите, в чём заключается принцип действия защитного заземления. Если какой-то электрический прибор неисправен, то есть произошёл пробой изоляции и на его корпусе появился потенциал, и кто-то прикоснулся к нему, то ток с поверхности прибора будет уходить в землю через человека, путь будет выглядеть как «рука-тело-нога». Это смертельная опасность, величина тока 100 мА вызывает необратимые процессы.

Защитное заземление сводит этот риск до минимума. Современные электроприборы имеют внутреннее соединение заземляющего контакта штепсельной вилки с корпусом. Когда прибор посредством вилки включён в розетку и в результате повреждения на его корпусе появляется потенциал, то он уйдёт в землю по заземляющему проводнику с низким сопротивлением. То есть ток не пойдёт через человека с сопротивлением 1000 Ом, а побежит через проводник, у которого эта величина намного меньше.

Вот почему важным этапом в обустройстве электрического хозяйства в наших жилых домах является измерение сопротивления заземления. Нам нужна 100 % уверенность, что эта величина ниже наших человеческих 1000 Ом.

И запомните, что это процедура не разового характера, измеряться сопротивление должно периодически, а сам контур надо постоянно поддерживать в исправном состоянии.

Обзор методик

Метод амперметра-вольтметра

Для проведения измерительных работ необходимо искусственно собрать электрическую цепь, в которой ток течет через испытуемый заземлитель и токовый электрод (его еще называют вспомогательным). Также в этой схеме задействуется потенциальный электрод, назначение которого – замер падения напряжения во время протекания электрического тока по заземлителю. Потенциальный электрод нужно расположить одинаково далеко от токового электрода и испытуемого заземлителя, в зоне с нулевым потенциалом.

Чтобы измерить сопротивление методом амперметра-вольтметра необходимо воспользоваться законом Ома. Итак, по формуле R=U/I находим сопротивление контура заземления. Такой метод хорошо подходит для измерений в частном доме. Чтобы получить нужный измерительный ток можно воспользоваться сварочным трансформатором. Также подойдут и другие виды трансформаторов, вторичная обмотка которых электрически не связана с первичной.

Использование специальных приборов

Сразу отметим, что даже для измерений в домашних условиях многофункциональный мультиметр не сильно подойдет. Чтобы измерить сопротивление контура заземления своими руками используются аналоговые приборы:

Рассмотрим, как измерить сопротивление прибором М-416. Сначала нужно убедиться, что у прибора есть питание. Проверим наличие батареек. Если их нет, нужно взять 3 элемента питания напряжением 1,5 В. В итоге получим 4,5 В. Готовый к использованию прибор нужно поставить на ровную горизонтальную поверхность. Далее калибруем прибор. Ставим его в положение «контроль» и, удерживая красную кнопку, выставляем стрелку на значении «ноль». Для измерения будем пользоваться трехзажимной схемой. Вспомогательный электрод и стержень зонда забиваем не менее чем на полметра в грунт. Подсоединяем к ним провода прибора по схеме.

Переключатель на приборе устанавливается в одно из положений «Х1». Зажимаем кнопку и крутим ручку, пока стрелка на циферблате не сравняется с отметкой «ноль». Полученный результат необходимо умножить на ранее выбранный множитель. Это и будет искомое значение.

На видео наглядно демонстрируется, как измерить сопротивления заземления прибором:

Также могут быть использованы более современные цифровые приборы, которые намного упрощают работы по замерам, более точны и сохраняют последние результаты измерений. Например, это приборы серии MRU – MRU200, MRU120, MRU105 и др.

Работа токовыми клещами

Сопротивление контура заземления можно измерять также токовыми клещами. Их преимущество в том, что нет необходимости отключать заземляющее устройство и применять вспомогательные электроды. Таким образом, они позволяют достаточно оперативно вести контроль за заземлением. Рассмотрим принцип работы токовых клещей. Через заземляющий проводник (который в данном случае является вторичной обмоткой) протекает переменный ток под воздействием первичной обмотки трансформатора, которая находится в измерительной головке клещей. Для расчета величины сопротивления необходимо разделить значение ЭДС вторичной обмотки на величину тока, измеренную клещами.

В домашних условиях можно использовать токовые клещи С.А 6412, С.А 6415 и С.А 6410. Более подробно узнать о том, как пользоваться токоизмерительными клещами. вы можете в нашей статье!

Прозвонка проводов – проверка целостности участка электрической цепи

Прозванивать провода мультиметром можно двумя способами, использование которых зависит от наличия в приборе звукового сигнала

Эта функция, если она есть, на разных приборах может включаться разными положениями переключателя – поэтому надо обращать внимание на значки, что нарисованы на корпусе прибора

Зуммер показан как точка, справа от которой нарисованы три полукруга, каждый из последующих больший предыдущего. Искать такой значок надо либо отдельно, либо над самой маленькой цифрой из сопротивлений, либо возле значка диода, который отображается как стрелка на линии, острым концом упирающаяся в еще одну, перпендикулярную первой, линию.

Наглядно про прозвонку проводов на видео:

Порядок прозвонки прост и интуитивно понятен – установить переключатель напротив значка зуммера и щупами коснуться концов проводника, который надо «прозвонить»:

Если провод целый, то мультиметр издаст звуковой сигнал.
Если провод целый, но из-за его длины сопротивление больше чем то, при котором срабатывает зуммер, то на дисплее отобразится цифра, показывающая его значение.
Если сопротивление значительно больше чем диапазон, на который рассчитан этот режим работы, то на дисплее отобразится единица – значит надо переставить переключатель на другой режим и повторить измерение.
Если целостность провода нарушена, то никакой индикации не произойдет.

Если для «прозвонки» проводников используется аналоговый мультиметр без звукового сигнала, то он выставляется на минимальный диапазон измерений – если при прикосновении щупов к проводу стрелка показывает значение стремящееся к нолю, значит провод целый. То же самое касается цифровых приборов без зуммера.

Перед тем, как проверить сопротивление проводников, сначала всегда надо выполнить тест самого устройства – прикоснуться щупами друг к другу. Также надо проверить как прибор реагирует на человеческое тело – у некоторых людей достаточно низкое сопротивление и если прижимать концы провода к щупам руками, то прибор может показать что проводник целый, даже если это не так.

Методики измерения

Рассмотрим, как измерить сопротивление контура заземления. Первоначальным этапом всех проверок электричества станут подготовительные работы. К ним отнесем следующие операции:

визуальный осмотр устройств заземления на целостность;
проверка сварочных швов;
измерение расстояние от здания;
осмотр крепежей;
подтверждение отсутствия утечек тока с шин.

Проверка заземления — последовательный и несложный процесс. Чтобы провести все вышеперечисленные операции самостоятельно в домашних условиях, применяют измеритель сопротивления заземления и зануления. Все данные, которые будут получены в процессе замеров параметров заземления, должны соответствовать правилам. Все данные по заземлению регулируют нормы ПУЭ.

Рассмотрим поэтапно измерение заземления:

Проверяем напряжение. В случае его отсутствия устанавливаем группу питательных элементов (батарейки, аккумуляторы). Необходимо, чтобы они были с габаритами 1,5х3 и с правильным соотношением полярности.
Прибор необходимо взять в руки и установить на ровную горизонтальную поверхность. Необходимо строго проследить, чтобы все углы аппарата были на одном уровне.
Затем последует процедура калибровки измерительного аппарата. Находим переключатель диапазона на панели инструментов устройства. Устанавливаем его в положение “контроль”. Нажав красную кнопку, воспользовавшись вращающейся ручкой, устанавливаем стрелку табло в положение ноля. В случае измерения заземления аппаратом М416 шкала на этом этапе покажет 5 (с отклонением в «+» или «-» 0,3). Если данные не соответствуют норме, прибор необходимо отдать в ремонт.
Выбираем более удобное расположение и определяемся со схемой, по которой следует работать аппарату.
Производим расчёт. Если необходимо получить укрупненные данные, соединяем первый и второй выводы с перемычкой. Аппарат М416 переключаем в схему трех зажимов.
В случае необходимости измерений по четырехзажимной схеме, ориентируемся на порядок действий, представленный на приборе.
Вбиваем в грунтовые массы стержень зонта и электрод, выполняющий вспомогательную функцию

Важно учитывать, что минимально допустимая глубина проникновения зонда и электрода — 0,5 м.
В процессе вбивания зонда в грунт производим только плавные удары, которые позволят снизить сопротивление заземляющего контура.
Провода, идущие к заземлению необходимо тщательно очистить от различных примесей, пыльного налета и красок. Лучше всего применять для этих целей напильник, к которому с другого конца прикрепляется кабель с сечением 2,5 мм.кв.
Когда все вышеперечисленные мероприятия предприняты, определена схема, откорректировано местоположение аппарата, можно приступать к расчету.
Фиксируем переключатель на отметке “х1”, производим вращение ручки и устанавливаем стрелку на нулевое значение.
Полученное значение умножается на соответствующее число

К примеру, если рычаг указывает на отметку “х10”, умножаем значение на 10.
Результаты измерения заносятся в акт проверки заземления (его еще называют протоколом проверки заземления).

Проведение измерений сопротивления и какие могут возникнуть нюансы

Щупы мультиметра подключаются в те же гнезда и в целом, измерение сопротивления выполняется практически так же, как и прозвонка проводов, но так как проверить при этом надо не просто целостность проводника, то у этого процесса есть некоторые особенности.

Выбор границ измерений. Когда измеряемое сопротивление хотя бы примерно известно, то регулятором выставляется ближайшее большее значение (если мультиметр не определяет его автоматически). Если сопротивление точно неизвестно, то стоит начать измерения с самого большого значения, постепенно переключая мультиметр на меньшее.

Когда нужна точность, то обязательно надо учитывать погрешности. К примеру, если есть на резисторе указано сопротивлением 1 кОм (1000 Ом), то во-первых надо учитывать допуски для его изготовления, которые составляют 10%. Как итог – реальные цифры могут быть в диапазоне от 900 до 1100 Ом. Во-вторых – если взять тот же резистор и выставить мультиметр на максимальное значение, к примеру 2000 kОм, то прибор может показать единицу, т.е. 1000 Ом. Если после этого перевести переключатель в положение 2 kОм, то вероятнее всего прибор покажет другую – более точную цифру, к примеру, 0,97 или 1,04.
Если надо проверить сопротивление детали, которая впаяна в плату, то как минимум один из ее выводов надо выпаивать. В противном случае прибор покажет неправильный результат, так как с высокой долей вероятности параллельно проверяемой детали на схеме есть другие проводники.

В ряде случаев надо учитывать переходное сопротивление контактов – даже чистый припой или ножки неиспользованных радиодеталей со временем может покрываться оксидной пленкой, поэтому место контакта желательно хотя бы минимально зачистить или процарапать концом щупа.

Как проверить сопротивление провода наглядно показано на видео:

Как проверить мультиметром напряжение в розетке 220в?

Для измерения напряжения в розетке цифровым тестером, необходимо вставить щупы в гнезда розеток, полярность при этом неважна, главное при этом — не касаться руками токопроводящих частей щупов.

Еще раз напомню, что на мультиметре должен быть выставлен режим определения напряжения переменного тока, предел измерения выше 220в, в нашем случае 500В, щупы подключены в разъемы «COM» и «VΩmA».

Если мультиметр рабочий и нет проблем с подключением розетки или перебоев с электроснабжением, то прибор покажет вам напряжение близкое к 220-230В.

Такого простого теста достаточно чтобы продолжить поиск фазы тестером. Сейчас, в качестве примера, мы определим какой из двух проводов, например, выходящих из потолка для люстры, фазный.

Если бы провода было три – фаза, ноль и заземление, то достаточно было бы измерить напряжение на каждой из пар, точно так же, как мы определяли его в розетке. При этом между двумя проводами напряжения практически бы не было – между нолем и заземлением, соответственно оставшийся третий провод фазный. Ниже представлена наглядная схема определения.

Если же провода, для подключения светильника, только два и вы не знаете какой из них каакой, то опознать их таким образом не получится. Тогда нам и приходит на помощь метод определения фазы мультиметром, который я сейчас опишу.

Всё достаточно просто, мы просто должны создать условия для протекания через тестер электрического тока, и зафиксировать его. Для этого просто создаём электрическую цепь, по тому же принципу, что и у индикаторной отвертки.

В режиме проверки напряжения переменного тока, с выбранном пределом 500В, красным щупом прикасаемся к проверяемому проводнику, а черный щуп зажимаем пальцами рук либо касаемся им заведомо заземленной конструкции, например, радиатора отопления, стального каркаса стены и т.п. При этом, как вы помните, черный щуп у нас воткнут в разъем COM мультиметра, а красный в VΩmA.

Если на проверяемом проводе будет фаза, мультиметр покажет на экране достаточно близкую к 220 Вольтам величину напряжения, в зависимости от условий тестирования она может быть разной. Если же провод не фазный, значение будет или нулевым, или очень низким, до нескольких десятков вольт.

Еще раз напомню, ОБЯЗАТЕЛЬНО УБЕДИТЕСЬ ПЕРЕД НАЧАЛОМ ПРОВЕРКИ, ЧТО НА МУЛЬТИМЕТРЕ ВЫБРАН РЕЖИМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, а не какой-нибудь другой.

Вы, должно быть скажете, что метод достаточно рискованный, становится частью электрической цепи и добровольно попасть под напряжение захочет не каждый. И хотя такой риск есть, он минимальный, ведь, как и в случае с индикаторной отверткой, напряжение из сети проходит через большое сопротивление резистора, встроенного в мультиметр и удара током не происходит. А работоспособность этого резистора, мы проверили, предварительно измерив напряжение в розетке, если бы его там не было, сложились бы все условия для короткого замыкания, которое, уверяю вас, вы бы сразу обнаружили.

Конечно, как я уже писал выше, лучше вместо руки использовать заземленные конструкции – радиаторы и трубы отопления, стальной каркас здания и т.д. но, к сожалению, такая возможность есть не всегда и нередко приходится браться за щуп самому. Бывалые электрики советуют в таких случаях всё же принять дополнительные меры безопасности: стоять на резиновом коврике или в диэлектрической обуви, касаться щупа сперва кратковременно, правой рукой и лишь не обнаружив опасных воздействий тока, выполнить измерение.

В любом случае это единственный, самый надежный и простой способ определить фазу бытовым мультиметром самому.

Зачем проверять заземление

Измерение сопротивления заземления мегаомметром и мультиметром

«Диагностика» контура делается довольно часто. Измерение величины заземления проводится как при его обустройстве (последний, заключительный этап работы), так и в плане контроля состояния уже имеющегося.

Например, для проверки целостности стержня, оценки возможности использования контура без его реконструкции при значительном увеличении нагрузки на домашнюю электросеть, и в ряде других случаев. И уж тем более определение номинала сопротивления важно, если в цепи эл/питания нет защитных устройств (АВ, УЗО или дифференциального автомата).

Примечание

Для измерения R заземления мультиметр не очень подходит. Почему, поясняется ниже. В интернете встречаются рекомендации, что лучше пользоваться приборами аналоговыми М-416, Ф4103 (М1), ИСЗ-2016, МС-08 или цифровыми серии MRU (модели 105, 120 или 200). А в чем разница, непонятно. Схемы их подключения аналогичны.

Дело в том, что все перечисленные приборы для проведения официальных измерений не подходят. Для этого необходима специальная тестирующая аппаратура. Для «домашнего» же контроля состояния заземления можно использовать любой из образцов, который есть под рукой. Хотя результат будет лишь приблизительным, и это следует учитывать.

Измерение мультиметром

Этот универсальный прибор, если все делать по стандартной, официально утвержденной методике, для таких целей, как отмечено, не подходит. Мультиметр на практике используется лишь для примерной оценки состояния заземления, выявления явных обрывов, то есть отсутствия надежного контакта соответствующего проводника с грунтом. Как это правильно делать описано здесь.

Почему данный тип измерительного прибора применяется лишь в редких случаях?

Большая погрешность измерений не дает истинного представления о реальном значении сопротивления.
Стандартная (рекомендуемая) методика не может быть применена, так как согласно ей прибор должен подключаться к 4-м точкам, к тому же разнесенным территориально. С мультиметром это сделать невозможно.
Официального заключения по результатам измерений таким прибором (задокументированного) не выдаст ни один специалист. Причина вполне объяснима – в нормативных актах использование мультиметра при проверке заземления не предусмотрено.

Тем не менее, есть ситуации, когда без мультиметра не обойтись. Например, на территории с довольно плотной застройкой. Это не позволяет производить измерения на больших расстояниях от здания. А согласно методике, оно должно быть в пределах 30±10 м. Подробнее, как измерить сопротивление с помощью мультиметра можно из видео:

Как подготовить мультиметр

Задача любого измерения – добиться максимальной точности показаний. Что необходимо проделать:

подобрать «хороший» мультиметр (у друзей, соседей и так далее). Какой лучше выбрать для различных целей описывали вот в этой статье. Подразумевается достаточно новый, а не выпущенный десятилетия тому назад, неповрежденный, с максимально возможным классом точности для этого типа приборов;
заменить элемент питания. Старая батарейка, частично разряженная, только увеличит погрешность измерения;
произвести калибровку (если она предусмотрена для конкретной модели).

Как подготовить рабочее место

Даже если вспомогательный электрод изначально при организации заземления и был установлен, то его еще нужно найти. Тем более, если дом построен много лет назад, и территория вокруг него уже несколько раз подвергалась перепланировке, обустройству и так далее. Следовательно, его «дубликат» необходимо поставить самостоятельно.

Для измерения сопротивления подойдет любой металлический штырь (то же арматурный пруток) сечением порядка 5 мм, который вгоняется в землю минимум на 1,5 м на расстоянии 7,5±2,5 от основного. Его найти намного проще, тем более что место расположения должно быть помечено (знаком, символом на стене дома). Хотя несложно определить и визуально – к нему часто тянется по-над поверхностью металлическая проволока (шестерка или восьмерка).

Где измерять сопротивление

Между основным штырем заземления и вновь установленным (дополнительным). Схема показана на рисунке.

Результат замеров позволяет понять, насколько отвечает стержень заземления тем требованиям, которые к нему предъявляются. По сути, измеряется суммарное сопротивление его и грунта. Дело в том, что большая его часть заглублена. В процессе длительной эксплуатации металл подвергается коррозии.

Кроме того, агрессивные хим/соединения вступают с ним в прямой контакт, что вызывает появление на поверхности этого электрода окисной пленки. Как результат – снижение способности стержня отводить в землю эл/ток (наведенный, возникший вследствие пробоя изоляции или в ином аварийном случае). Следовательно, такое заземление уже не способно обеспечить безопасность пользователя (обслуживающего персонала).

Предварительно определяется сопротивление дополнительного стержня. Его значение при оценке результата не учитывается.
Величина R заземления должна быть < 0,05 Ом.
При таком способе измерения погрешность в пределах 15%.
Диагностику контура необходимо проводить при благоприятных погодных условиях.

Измерение мегаомметром

Принцип измерений тот же самый. Отличия лишь в некоторых моментах.

Для получения максимально точных показаний прибор необходимо установить в строго горизонтальной плоскости. Перекос ни по одной из осей не допускается.

Подготовка мегаомметра (измеритель сопротивления заземления) сводится к его проверке на пригодность к измерениям. Сделать это достаточно просто (пример – модель М416).

Переключатель – в «Контроль».
Нажимается кнопка и производится вращение рукоятки. Стрелка должна встать на отметке 5 (±0,3). Если показание иное, прибор отбраковывается.

Как правильно подключать к клеммам измеритель сопротивления заземления провода в зависимости от схемы измерения, показано на его корпусе.

Следует напомнить, что перед началом измерений необходимо произвести визуальный осмотр контура заземления на целостность всех соединений, швов и так далее. И только если дефекты не выявлены, можно приступать к работе с прибором.

Методик измерения сопротивления заземления довольно много. Они предполагают использование различных приборов, схем, и оптимальное решение принимается для конкретного контура индивидуально. Но для самостоятельной диагностики его состояния в домашних условиях достаточно и двух описанных выше.

Если же есть сомнения в правильности определения результатов, большой погрешности и так далее, следует обратиться к профессионалам. К заземлению, учитывая, что оно – составная часть схемы эн/снабжения, пренебрежительно относиться не стоит.

Успехов вам в измерениях!

Измерение сопротивления заземления классическими трёх- и четырёхпроводным методами

Когда идёт речь о вопросах безопасности людей предпочтительнее использовать методики измерений, хорошо зарекомендовавшие себя на протяжении десятилетий. Применительно к заземлению таким методом является измерение сопротивления с помощью комбинации амперметра и вольтметра (рекомендуемый ГОСТ Р 50571.16-2007). Иногда такой метод называют «трёхпроводным» (или «трёхзажимным»). Существует и более точная его модификация, именуемая «четырёхпроводным» («четырёхзажимным») методом. Как правило, оба метода могут быть реализованы в одном измерительном приборе.

При проведении измерений данным методом заземление отключается от электроустановки. На расстоянии не менее 20 м от исследуемого заземления в землю вкапывается потенциальный штырь. На расстоянии не менее 40 м от исследуемого заземления вкапывают токовый штырь. Штыри и заземление должны быть расположены на одной линии. Конкретные рекомендации по расстояниям между заземлением и штырями могут отличаться в зависимости от типа заземления и модели применяемой измерительной аппаратуры. Как правило, такие рекомендации указываются в инструкции к измерительной установке.

На контур, образованный исследуемым заземлением, токовым штырем и амперметром, через трансформатор передается переменный ток. В современных приборах это обычно не синусоида с частотой 50 Гц, а меандр с частотой порядка 100 — 200 Гц. Тем самым проверяется работоспособность заземления на гармониках высшего порядка и удается частично сократить влияние помех. При помощи вольтметра измеряется напряжение между заземлением и потенциальным штырем. Далее на основе закона Ома вычисляется сопротивление заземления по формуле:

R = U/I,

где U – напряжение между заземлением и потенциальным штырем, а I – сила тока в контуре, образованном заземлением, токовым штырем, трансформатором и амперметром.

Общая проблема классических методов измерения сопротивления заземления — влияние блуждающих токов в почве.

Метод амперметра-вольтметра на практике имеет две разновидности: трёхпроводный и четырёхпроводный методы, о которых и пойдет далее речь.

Трёхпроводный метод

Обозначим клеммы для измерения напряжения как П1 и П2, а клеммы для измерения тока — как T1 и T2. В реально существующих измерительных приборах эти клеммы могут иметь иные обозначения.

При трёхпроводном методе клеммы П1 и T1 соединяются перемычкой и подключаются одним проводом к исследуемому заземлению. Клемма П2 соединяется проводом с потенциальным штырем, а клемма П1 — с токовым штырем.

Преимуществом трёхпроводного метода является меньшее количество проводов. Недостатком — сильное влияние сопротивления провода, идущего к заземлению, на результаты измерения. Поэтому, обычно, трёхпроводный метод применяется для измерения сопротивления заземления, значение которого заведомо выше 5 Ом.

Четырёхпроводный метод

Когда к точности измерений предъявляются более высокие требования, используется четырёхпроводный метод. При нем к исследуемому заземлению идут раздельные провода от клемм П1 и T1, которые соединяются только непосредственно на клеммах заземления.

Через провод, который идет к T1, течет ток. Образующаяся при этом разность напряжений на концах провода вносит погрешность в измерения, характерные для трёхпроводного метода. Но при четырёхпроводном методе точка измерения напряжения (на клеммах заземления) соединена с измерительным прибором отдельным проводом. По этому проводу течет пренебрежимо малый ток (не более единиц миллиампер), так что его сопротивление практически не вносит погрешности в измерения.

Повышение точности измерений

Классический способ измерения сопротивления заземления чувствителен к неравномерности свойств почвы в разных местах. Поэтому для повышения точности измерения рекомендуется несколько раз поменять расположение потенциального штыря с шагом, примерно равным 10% от его номинального расстояния до заземления. Разброс измеренных значений не должен быть больше 5%. Если он больше, то расстояние между исследуемым заземлением и штырями увеличивают в 1,5 раза или меняют направление линии, по которой расставлены штыри.

Выбор измерителя сопротивления заземления

До сих пор в литературе для классического метода измерения сопротивления рекомендуются приборы еще советской разработки. Но они уже не соответствуют современным реалиям, ведь электрооборудования в наших домах с тех пор стало намного больше. Появились новые устройства (например, базовые станции мобильной связи), предъявляющие особые требования к заземлению. Поэтому есть смысл обратиться к продукции ведущих мировых брендов. Но и здесь не все так просто — цены зачастую «кусаются», да и могут быть расхождения в отечественных и зарубежных нормах.

Оптимальным вариантом представляется измерительная аппаратура, выпущенная в Китае на основе самых современных технологий, но по спецификациям и под локальным брендом российской компании. Например, ЖГ-4300 (аббревиатура расшифровывается как «Железный Гарри»). Это устройство позволяет измерять сопротивление заземления в пределах от 0,05 Ом до 20,9 кОм. Доступно измерение по двух- трёх- и четырёхпроводному методам. Напряжение на клеммах не превышает 10 В, что позволяет проводить измерения с высоким уровнем электробезопасности. Прибор не просто соответствует российским нормам, он включен в Государственный реестр средств измерений. При этом цена раза в 3 ниже, чем у аналогов от известных зарубежных брендов.

Другие способы измерений

Более простым в использовании, но при этом менее точным является двухпроводный метод измерения сопротивления заземления. Он позволяет быстро получить оценку сопротивления, что бывает ценным, например, при проведении ремонтных работ. Об этом методе рассказывается в отдельной статье (ссылка).

Дальнейшим развитием классического метода измерения стал так называемый компенсационный метод. Он позволяет чисто аналоговыми способами отстроиться от помех, вызванных блуждающими токами. Недостатком данного метода является сложность настройки прибора и более высокие требования к квалификации оператора, поэтому большой популярности он не завоевал.

Также существует семейство безэлектродных методов измерения, позволяющих не отключать заземление от электроустановки. Они основаны на использовании токовых клещей. Метод, основанный на применении двух клещей также относится к рекомендованным ГОСТ Р 50571.16-2007. Недостатком такого метода является то, что он может напрямую применяться только в системах ТТ и системах TN с ячеистым заземлением. Для обычных систем TN потребуется кратковременная установка перемычки между нейтралью и заземлением, что потенциально представляет угрозу электробезопасности, так что питание во всем здании, где установлено заземление, придется на время измерений отключить.

Выводы

И в цифровую эпоху классический метод вольтметра-амперметра является основным для измерения сопротивления заземлений. Накоплен большой опыт его применения, поэтому его можно считать надежным. Цифровые технологии позволяют мгновенно вычислить значение сопротивления и сразу увидеть результат на дисплее измерительного прибора. Кроме этого, с помощью современных технологий удается в значительной степени подавлять помехи при измерениях. Благодаря этому точность измерений может быть доведена до 1 — 2%, что позволяет классическим методам успешно конкурировать с методами, основанными на использовании токовых клещей, погрешность у которых заметно выше.

Смотрите также:

Как замерить сопротивление контура заземления

Как замерить сопротивление заземления мультиметром

То, что правилами требуется периодически измерять сопротивление заземления, это не просто чья-то придумка или блажь, это, прежде всего, вопрос безопасности человеческой жизни. Существуют определённые нормативы и замеры должны им соответствовать. В статье мы рассмотрим, как замерить сопротивление заземления мультиметром и другими измерительными приборами.

Перед тем, как проверить заземление в частном доме очень важно, чтобы вы поняли саму суть этой процедуры, для чего она выполняется, какую основную цель преследует, почему это так необходимо?

Что такое заземление?

Защитное заземление – это преднамеренное соединение с землёй тех частей электрического оборудования, которые при нормальной работе электросети не находятся под действием напряжения, но могут попасть под его влияние в результате пробоя изоляции. Основной целью заземления является защита людей от действия электрического тока.

Главная составляющая защитного заземления – это контур. Он представляет собой конструкцию естественных или искусственных заземлителей, то есть несколько заземляющих электродов соединяются в единое целое. В качестве электродов чаще всего используют прутья из стали. Медные пруты применяют реже в силу того, что это дорого.

Но если есть финансовые возможности, то имейте в виду, что медь является идеальным вариантом и наилучшим проводником.

По логике понятно, что контур заземления должен располагаться в земле. Так как нас интересует защита дома, то неподалёку от строения и силового щитка выбирается подходящее место с нормальным грунтом. В землю вбиваются три штыря так, чтобы они располагались треугольником, и расстояние между ними было 1,5 м.

Эти электроды необходимо вбить максимально глубоко (их длина должна быть не менее 2 м).

Теперь понадобится сварочный аппарат и металлическая шина, с помощью которых электроды нужно увязать между собой в равносторонний треугольник. Контур готов, теперь к нему нужно закрепить медный проводник, который дальше идёт в щиток и подсоединяется там к заземляющей шинке. А на эту шинку выводятся заземляющие проводники от всех розеток.

Перед использованием необходимо проверить контур на заземляющее сопротивление.

О том, что такое заземление – на следующем видео:

В чём суть работы заземления?

Проверка заземления розеток

В то же время наличие жёлто-зелёного проводника ещё не говорит об исправности заземления.

В распределительном щитке включите вводной автомат, то есть в розетках должно присутствовать напряжение.
На приборе установите режим измерения напряжения.

Теперь необходимо щупами прибора прикоснуться к фазному и нулевому контакту и померить между ними напряжение. На приборе должна высветиться величина порядка 220 В.
Аналогичный замер произведите между фазным и заземляющим контактами. Измеряемое напряжение будет немного отличаться от первой величины, но сам факт появления на экране каких-то цифр говорит о том, что в помещении присутствует заземление. Если на экране прибора никаких цифр нет, значит, контур заземления отсутствует либо он в неисправном состоянии.

патрон;
лампочка;
провода;
концевики.

Обратите внимание! Может быть такая ситуация, что во время прикосновения концевиками к фазному и заземляющему контактам лампа не загорелась. Попробуйте тогда с фазного контакта переместить щуп на нулевой, возможно во время подключения розетки ноль с фазой были попутаны.

Наглядно этот способ показан на видео:

бьётся током стиральная машина или водонагревательный бойлер;
слышится шум в колонках, когда работает музыкальный центр.

Проведение замеров

И всё же в вопросе, как замерить сопротивление заземления, лучше пользоваться не мультиметром, а мегаомметром. Наилучшим вариантом считается электроизмерительный переносной прибор М-416. Его работа основывается на компенсационном методе измерения, для этого пользуются потенциальным электродом и вспомогательным заземлителем. Его измерительные пределы от 0,1 до 1000 Ом, работать прибором можно при температурных режимах от -25 до +60 градусов, питание осуществляется за счёт трёх батареек напряжением 1,5 В.

А теперь пошаговая инструкция всего процесса как измерить сопротивление контура заземления:

Прибор расположите на горизонтальной ровной поверхности.
Теперь произведите его калибровку. Выберите режим «контроль», нажмите красную кнопку и, удерживая её, установите стрелку в положение «ноль».
Некоторое сопротивление есть и у соединительных проводов между выводами, чтобы свести к минимуму это влияние расположите прибор поближе к измеряемому заземлителю.
Выберите нужную схему подключения. Можете проверить сопротивление грубо, для этого выводы соедините перемычками и подключите прибор по трёхзажимной схеме. Для точности измерений следует исключить погрешность, которую дадут соединительные провода, то есть между выводами снимается перемычка и применяется четырёхзажимная схема подключения (кстати, она нарисована на крышке прибора).
Выполните забивание в землю вспомогательного электрода и стержня зонда на глубину не меньше 0,5 м, имейте в виду, что грунт должен быть плотный и не насыпной. Для забивания используйте кувалду, удары должны быть прямыми, без раскачивания.

Место, где будете подсоединять проводники к заземлителю, зачистите напильником от краски. В качестве проводников применяйте медные жилы сечением 1,5 мм². Если используете трёхзажимную схему, то напильник будет выполнять роль соединительного щупа между заземлителем и выводом, так как с другой его стороны подсоединяется медный провод сечением 2,5 мм².
И теперь переходим уже непосредственно к тому, как измерить сопротивление заземления. Выберите диапазон «х1» (то есть умножение на «1»). Нажмите красную кнопку и вращением ручки стрелку установите на «ноль». Для больших сопротивлений необходимо будет выбрать и больший диапазон («х5» или «х20»). Так как мы выбрали диапазон «х1», то цифра на шкале и будет соответствовать измеренному сопротивлению.

Наглядно, как проводится измерение заземления на следующем видео:

Некоторые основные параметры и правила

Неважно, в какое время года вы будете производить замеры, показания всегда должны соответствовать следующим нормам:

Для источников с однофазным напряжением	Для источников с трёхфазным напряжением	Величина сопротивления заземления
127 В	220 В	8 Ом
220 В	380 В	4 Ом
380 В	660 В	2 Ом

Замеры рекомендуется выполнять при определённых погодных условиях, когда земля считается наиболее плотной.

Идеальное время – это середина лета (когда грунт сухой) и середина зимнего периода (когда земля сильно промёрзшая).

Мокрый грунт сильно повлияет на растекаемость тока, поэтому измерения, проведённые в сырую и влажную погоду в весенний или осенний период, будут искажёнными.

Есть ещё способ производить замеры токоизмерительными клещами, но самым лучшим вариантом будет обращение в специализированную службу. Электротехническая лаборатория произведёт все необходимые измерения и выдаст соответствующий протокол, в котором будут указаны место проведения испытаний, характер и удельное сопротивление грунта, величины замеров с сезонным поправочным коэффициентом.

4 Важные методы проверки сопротивления заземления

Трехточечный метод является наиболее тщательным и надежным методом проверки; используется для измерения сопротивления заземления установленного заземляющего электрода.

Возможность правильного измерения сопротивления заземления имеет важное значение для предотвращения дорогостоящих простоев из-за перебоев в работе, вызванных плохим заземлением.

Процедуры проверки сопротивления заземления указаны в стандарте IEEE № 81. Ниже описаны четыре наиболее распространенных метода проверки сопротивления заземления, используемых специалистами-испытателями:

2-точечный метод (мертвого заземления)

В областях, где установка заземляющих стержней может быть непрактичной, можно использовать метод двух точек.

С помощью этого метода сопротивление двух последовательно соединенных электродов измеряется путем подключения клемм P1 и C1 к тестируемому заземляющему электроду; P2 и C2 подключаются к отдельной цельнометаллической точке заземления (например, водопроводной трубе или строительной стали).

Метод мертвого заземления — это самый простой способ получить показания сопротивления заземления, но он не такой точный, как трехточечный метод, и его следует использовать только в крайнем случае, он наиболее эффективен для быстрого тестирования соединений и проводов между точками соединения. .

Примечание: Тестируемый заземляющий электрод должен располагаться достаточно далеко от точки вторичного заземления, чтобы находиться вне ее сферы влияния для получения точных показаний.

Двухточечный метод наиболее эффективен для быстрой проверки соединений и проводов между точками соединения. Фото: TestGuy.

Метод трех точек (падения потенциала)

Трехточечный метод — самый тщательный и надежный метод испытаний; используется для измерения сопротивления заземления установленного заземляющего электрода.

Стандарт, используемый в качестве эталона для испытаний на падение потенциала, — это стандарт IEEE 81: Руководство по измерению удельного сопротивления земли, сопротивления земли и потенциалов земной поверхности системы заземления.

В четырехконтактном тестере клеммы P1 и C1 на приборе соединяются перемычками и подключаются к тестируемому заземляющему электроду, в то время как эталонный стержень C2 вбивается в землю как можно дальше от тестируемого электрода. Опорный потенциал P2 затем вбивается в землю в заданном количестве точек примерно по прямой линии между C1 и C2.Показания сопротивления регистрируются для каждой точки P2.

Метод испытания на падение потенциала. Фото: Megger

Измерения нанесены на график зависимости сопротивления от расстояния. Правильное сопротивление заземления определяется по кривой для расстояния, которое составляет примерно 62% от общего расстояния между C1 и C2. Существует три основных типа метода падения потенциала:

Полное падение потенциала: Ряд тестов проводится с разными интервалами P, и строится полная кривая сопротивления.
Упрощенное падение потенциала: Три измерения выполняются на определенных расстояниях P, и математические вычисления используются для определения сопротивления.
61,8 Правило: Одиночное измерение выполняется с P на расстоянии 61,8% (62%) расстояния между C1 и C2.

Примечание: Испытание на падение потенциала и его модификации — единственный метод наземных испытаний, соответствующий IEEE 81.

4-точечный метод

Этот метод наиболее часто используется для измерения удельного сопротивления грунта , что важно для проектирования систем электрического заземления.В этом методе четыре электрода небольшого размера врезаются в землю на одинаковой глубине и на одинаковом расстоянии друг от друга — по прямой — и проводится измерение.

Количество влаги и солесодержание почвы коренным образом влияет на ее удельное сопротивление. На измерения удельного сопротивления почвы также будут влиять существующие поблизости заземленные электроды. Закопанные в землю проводящие объекты, контактирующие с почвой, могут сделать показания недействительными, если они находятся достаточно близко, чтобы изменить схему протекания испытательного тока. Это особенно актуально для больших или длинных объектов.

Четырехштырьковый метод Веннера, показанный на рисунке выше, является наиболее часто используемым методом для измерения удельного сопротивления почвы. Фото: Викимедиа

Метод крепления

Метод клещей уникален тем, что он дает возможность измерять сопротивление без отключения системы заземления. Это быстро и легко, а также включает в себя измерение сопротивления заземления и общего сопротивления заземляющего соединения.

Метод зажима уникален тем, что он дает возможность измерять сопротивление без отключения системы заземления.Фото: AEMC

Измерения производятся путем «зажатия» тестера вокруг проверяемого заземляющего электрода, аналогично тому, как вы измеряете ток с помощью токоизмерительных клещей мультиметра.

Тестер подает известное напряжение без прямого электрического соединения через передающую катушку и измеряет ток через приемную катушку. Испытание проводится с высокой частотой, чтобы трансформаторы были как можно меньше и практичны.

Для того, чтобы метод фиксации был эффективным, должна быть установлена полная цепь заземления.Тестер измеряет полный путь сопротивления (контур), по которому проходит сигнал. Все элементы петли измеряются последовательно. Оператору важно понимать ограничения метода тестирования, чтобы он / она не злоупотребляли прибором и не получали ошибочные или вводящие в заблуждение показания.

Некоторые ограничения метода фиксации включают:

эффективен только в ситуациях с несколькими параллельными заземлениями.
нельзя использовать на изолированном основании, не применимо для проверки установки или ввода в эксплуатацию новых объектов.

Код

нельзя использовать, если существует альтернативный возврат с более низким сопротивлением, не связанный с почвой, например, с вышками сотовой связи или подстанциями.
результатов должны быть приняты по «вере».

Список литературы

Как измерить сопротивление с помощью мультиметра »Электроника

Знать, как измерить сопротивление с помощью мультиметра, легко — здесь мы приводим некоторые инструкции по измерению сопротивления с помощью мультиметра, а также даем несколько советов и подсказок.

Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей

Одно из важных измерений, которое можно выполнить с помощью мультиметра, — это измерение сопротивления.Это можно сделать не только для проверки точности резистора или проверки его правильного функционирования, но измерения сопротивления могут потребоваться и во многих других сценариях.

Это может быть измерение сопротивления неизвестного проводника или проверка на короткое замыкание и разрыв цепи.

На самом деле, во многих случаях измерение сопротивления представляет большой интерес и важность. Во всех этих случаях мультиметр является идеальным тестовым оборудованием для измерения сопротивления

Основы измерения сопротивления

При измерении сопротивления все musltimeters используют один и тот же принцип, будь то аналоговые мультиметры или цифровые мультиметры.Фактически, другие виды испытательного оборудования, которое измеряет сопротивление, также используют тот же основной принцип.

Основная идея заключается в том, что мультиметр подает напряжение на два щупа, и это вызывает протекание тока в элементе, для которого измеряется сопротивление. Измеряя сопротивление, можно определить сопротивление между двумя щупами мультиметра или другого измерительного оборудования.

Как измерить сопротивление аналоговым мультиметром

Аналоговые мультиметры хороши при измерении сопротивления, хотя следует отметить несколько моментов в том, как это делается.

Первое, что следует отметить, это то, что сам счетчик реагирует на ток, протекающий через тестируемый компонент. Высокое сопротивление соответствует низкому току, и стрелка измерителя устанавливается на левой стороне шкалы, а низкое сопротивление соответствует более высокому току, и стрелка измерителя отклоняется сильнее, поэтому она появляется на правой стороне шкалы как показано ниже.

Также можно заметить, что калибровки становятся намного ближе друг к другу по мере увеличения сопротивления, т.е.е. на левой стороне циферблата.

Калибровка циферблата аналогового мультиметра

Другой аспект использования аналогового мультиметра для измерения сопротивления заключается в том, что перед измерением его необходимо обнулить. Это делается путем соединения двух щупов вместе так, чтобы возникло короткое замыкание, а затем с помощью «нулевого» регулятора, чтобы получить полное отклонение шкалы на измерителе, то есть нулевое сопротивление.

Каждый раз, когда изменяется диапазон, измеритель необходимо обнулять, поскольку положение может меняться от одного диапазона к другому.Измеритель необходимо обнулить, потому что отклонение полной шкалы будет меняться в зависимости от таких аспектов, как состояние батареи.

Для измерения сопротивления аналоговым мультиметром необходимо выполнить несколько простых шагов:

Выберите элемент для измерения: это может быть что угодно, где необходимо измерить сопротивление, и оценить, какое сопротивление может быть.
Вставьте щупы в требуемые гнезда. Часто мультиметр имеет несколько гнезд для контрольных щупов.Вставьте их или проверьте, что они уже установлены в правильные гнезда. Обычно они могут быть помечены как COM для общего, а другие, где виден знак ома. Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.
Выберите требуемый диапазон Требуется включить аналоговый мультиметр и выбрать требуемый диапазон. Выбранный диапазон должен быть таким, чтобы можно было получить наилучшее показание. Обычно на переключателе функций мультиметра указывается максимальное значение сопротивления. Выберите тот, при котором расчетное значение сопротивления будет ниже, но близко к максимуму диапазона.Таким образом можно сделать наиболее точное измерение сопротивления.
Обнулить счетчик: необходимо обнулить счетчик. Это делается путем плотного соединения двух щупов вместе, чтобы возникло короткое замыкание, а затем регулировкой нулевого уровня для получения показания нулевого сопротивления (отклонение полной шкалы). Этот процесс необходимо повторить при изменении диапазона.
Проведите измерение Когда мультиметр будет готов к измерению, датчики могут быть применены к объекту, который необходимо измерить.При необходимости диапазон можно отрегулировать.
Выключите мультиметр. После измерения сопротивления целесообразно повернуть функциональный переключатель в положение высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа считывания, то не будет причинен ущерб, если он будет использован случайно без выбора правильного диапазона и функции.

Аналоговые мультиметры — идеальное тестовое оборудование для измерения сопротивления. Они относительно дешевы и предлагают достаточно хороший уровень точности и общих характеристик.Обычно они обеспечивают уровень точности, более чем достаточный для большинства работ.

Как измерить сопротивление цифровым мультиметром, DMM

Измерение сопротивления с помощью цифрового мультиметра проще и быстрее, чем измерение сопротивления с помощью аналогового мультиметра, поскольку нет необходимости обнулять счетчик. Поскольку цифровой мультиметр дает прямое показание измерения сопротивления, аналогового мультиметра также нет эквивалента обратному показанию.

Для измерения сопротивления цифровым мультиметром необходимо выполнить несколько простых шагов:

Выберите элемент для измерения: это может быть что угодно, где необходимо измерить сопротивление, и оценить, какое сопротивление может быть.
Вставьте щупы в необходимые гнезда. Часто цифровой мультиметр имеет несколько гнезд для контрольных щупов. Вставьте их или проверьте, что они уже установлены в правильные гнезда. Обычно они могут быть помечены как COM для общего, а другие, где виден знак ома.Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.
Включите мультиметр
Выберите требуемый диапазон Необходимо включить цифровой мультиметр и выбрать требуемый диапазон. Выбранный диапазон должен быть таким, чтобы можно было получить наилучшее показание. Обычно на переключателе функций мультиметра указывается максимальное значение сопротивления. Выберите тот, при котором расчетное значение сопротивления будет ниже, но близко к максимуму диапазона. Таким образом можно сделать наиболее точное измерение сопротивления.
Проведите измерение Когда мультиметр будет готов к измерению, датчики могут быть применены к объекту, который необходимо измерить. При необходимости диапазон можно отрегулировать.
Выключение мультиметра После измерения сопротивления мультиметр можно выключить для сохранения батарей. Также целесообразно установить функциональный переключатель в диапазон высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа считывания, то не будет причинен ущерб, если он будет использован случайно без выбора правильного диапазона и функции.

Цифровые мультиметры

— идеальное испытательное оборудование для измерения сопротивления. Они относительно дешевы, отличаются высокой точностью и общими характеристиками.

Общие меры предосторожности при измерении сопротивления

Как и при любом другом измерении, при измерении сопротивления следует соблюдать некоторые меры предосторожности. Таким образом можно предотвратить повреждение мультиметра и сделать более точные измерения.

Измерьте сопротивление, когда компоненты не подключены в цепь: Всегда рекомендуется , а не измерять сопротивление элемента, находящегося в цепи.Всегда лучше проводить измерение компонента самостоятельно, вне схемы. Если измерение выполняется внутри схемы, все остальные компоненты вокруг него будут иметь значение. Любые другие пути, по которым будет проходить ток, будут влиять на показания, делая их в некоторой степени неточными.
Не забудьте убедиться, что на тестируемую цепь не подается питание. В некоторых случаях необходимо измерить значения сопротивления на самом деле. При этом очень важно убедиться, что не подключен к цепи питания .Любой ток, протекающий в цепи, не только приведет к недействительности любых показаний, но и при достаточно высоком напряжении возникший ток может повредить мультиметр.
Убедитесь, что конденсаторы в проверяемой цепи разряжены. Опять же, при измерении значений сопротивления в цепи необходимо убедиться, что все конденсаторы в цепи разряжены. Любой ток, протекающий в результате них, приведет к изменению показаний счетчика. Также любые разряженные конденсаторы в цепи могут заряжаться под действием тока мультиметра, и в результате может потребоваться некоторое время для стабилизации показаний.
Помните, что диоды в цепи будут давать разные показания в любом направлении. При измерении сопротивления в цепи, которая включает диоды, измеренное значение будет другим, если соединения поменять местами. Это потому, что диоды проводят только в одном направлении.
Путь утечки через пальцы в некоторых случаях может изменить показания. При выполнении некоторых измерений сопротивления необходимо удерживать резистор или компонент на щупах мультиметра.Если проводятся измерения высокого сопротивления, утечка через пальцы может стать заметной. При некоторых обстоятельствах путь сопротивления через пальцы может быть измерен всего на несколько МОм, и в результате это может стать значительным. К счастью, уровни напряжения, используемые в большинстве мультиметров при измерении сопротивления, низкие, но некоторые специализированные измерители могут использовать гораздо более высокие напряжения. Целесообразно проверить.

Измерить сопротивление мультиметром очень просто и удобно.При рассмотрении того, как измерить сопротивление, это довольно просто как для аналоговых, так и для цифровых мультиметров, и процесс практически одинаков в обоих случаях, хотя измерения могут быть не так просты, если сопротивление велико и измерения должны быть взяты там, где калибровки близки друг к другу. Тем не менее, какое бы испытательное оборудование ни использовалось, сопротивление легко измерить.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

Омметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

Сетевые сайты:
Последний
Новости
Технические статьи
Последний
Проектов
Образование
Последний
Новости
Технические статьи
Обзор рынка
Образование
Последний
Новости
Мнение
Интервью
Особенности продукта
Исследования
Форумы

Авторизоваться
Присоединиться

0:00 / 0:00

Подкаст
Последний
Подписывайся

Наземные и другие контрольные точки

Сетевые сайты:
Последний
Новости
Технические статьи
Последний
Проектов
Образование
Последний
Новости
Технические статьи
Обзор рынка
Образование
Последний
Новости
Мнение
Интервью
Особенности продукта
Исследования
Форумы

Авторизоваться
Присоединиться

Измерение сопротивления заземления: способы + фото

На сегодняшний день измерение сопротивления заземления необходимо выполнять для того, чтобы удостовериться, что оно полностью соответствует всем требованиям ПУЭ, а также ПТЭЭП. Все замеры, которые будут проводиться в электроустановке с глухо заземленной нейтралью (напряжение, которых будет ниже 1000 Вольт) обязательно должны будут соответствовать следующим нормам.

Значение, которые вы получите после выполнения замеров не должно превышать отметку в 8, 4 и 2 Ом при напряжении в 220, 380 и 660 Вольт. Если в электроустановках будет использоваться изолированная нейтраль, тогда сопротивление заземляющего контура будет соответствовать п 1.7.104 ПУЭ и рассчитываться оно будет по формуле Rз * Iз < 50 В. В этой статье мы рассмотрим основные методики замеров контура, а также приборы, которые необходимо для этого использовать.

Обзор методик

Метод амперметра-вольтметра

Для проведения разнообразных измерительных работ, вам может потребоваться искусственно собрать электрическую цепь, где ток будет течь через испытуемый заземлитель, а также токовый электрод. Также в подобной схеме будет задействоваться потенциальный электрод. Основным его назначением будет считаться замер падения напряжения во время протекания электрического тока по заземлителю. Потенциальный электрод обязательно необходимо расположить одинаково далеко от токового электрода и испытуемого заземлителя, в зоне, где будет располагаться нулевой потенциал.

Чтобы измерить сопротивление методом амперметра-вольтметра, вам необходимо будет воспользоваться законом Ома. Такой метод в большинстве случаев необходимо будет использовать для частного дома. Чтобы получить необходимый измерительный ток вы также можете воспользоваться сварочным трансформатором. Также вы можете использовать и другие трансформаторы, где вторичная обмотка не будет связана с первичной.

Использование специальных приборов

Даже если у вас дома присутствует функциональный мультиметр, то в этом случае необходимо помнить, что он не подойдет для измерения сопротивления контура заземления. Чтобы измерить сопротивление контура заземления своими руками, вам потребуется использовать следующие аналоги:

MC-08.
M-416.
ИСЗ-2016.
Ф4103-М1.

Теперь давайте рассмотрим, как измерить сопротивление прибором М-416. Перед тем, как использовать устройство необходимо убедиться, что у него есть питание. Готовый прибор вам необходимо будет поставить на ровную горизонтальную поверхность. Теперь необходимо выполнить калибровку этого прибора. Устройство необходимо поставить в положение «контроль» и удерживать красную кнопку, а значение необходимо перевести в режим «ноль». Для проведения измерений необходимо использовать трехзажимную схему. Вспомогательный стержень необходимо забить не менее чем на полметра в землю. Все провода, вам необходимо подключить по схеме, которая размещена ниже.

Переключатель, который располагается на приборе необходимо будет перевести в положение «Х1». После этого можно будет зажать ручку и крутить стрелку, пока она не станет в положение «ноль». Полученный результат, вам необходимо умножить на ранее полученный множитель. Это и будет ваше искомое значение. На видео ниже вы сможете заметить, как измерить сопротивления заземления прибором.

При необходимости вы также можете использовать современные приборы, которые позволяют значительно упростить всю работу по выполнению замеров. Например, для измерения сопротивления заземления вы можете использовать приборы MRU-MRU200, MRU120, MRU105.

Работа токовыми клещами

Сопротивление контура заземления можно также измерять токовые клещи. Их преимущество будет заключаться в том, что нет необходимости отключать заземляющее устройство и применять вспомогательные электроды. Благодаря этому у вас появится замечательная возможность оперативно вести процесс измерения. Теперь рассмотрим принцип использования токовых клещей. Через заземляющий проводник будет протекать переменный ток под воздействием первичной обмотки трансформатора, которая будет находиться в измерительной головке клещей. Для расчета величины сопротивления необходимо разделить значение ЭДС вторичной обмотки на величину тока, измеряемыми клещами.

Если вы планируете проводить измерение в домашних условиях, тогда в этом случае можно будет использовать токовые клещи С.А 6412, С.А 6415, а также С.А 6410. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про повторное заземление ВЛИ.

Какая должна быть периодичность измерений?

Проводить измерение сопротивления, а также частичную раскопку грунта необходимо регулярно. В большинстве случаев необходимо руководствоваться графиком, который составлен на предприятии или который вы составили самостоятельно. Многие люди, которые проживают в частном доме пренебрегают защитой, но делать этого не следует.

Если вы планируете выполнять проверку, тогда помните, что выполнять подобную задачу лучше всего в сухое время года. Благодаря этому у вас появится замечательная возможность добиться точных результатов. Если выполнение проверки выполнять осенью или весной, тогда помните, что из-за мокрого грунта ток может растекаться и поэтому показания будут неточными.

Чтобы измерение сопротивления заземления проводили специалисты, вам потребуется обратиться в соответствующую компанию. После завершения проверки у вас появится возможность получить протокол, в котором будут указаны все необходимые данные о проведении подобной проверки. Многие лаборатории указывают в этом документе место проведение работ, назначение заземлителя, сезонный поправочный коэффициент. Ниже вы сможете увидеть образец подобного протокола.

Ниже вы также можете увидеть видео, в котором будет рассказано, как измеряют сопротивление заземления опоры ВЛ.

Теперь вы знаете все методики измерения сопротивления заземления в домашних условиях. Если вы не обладаете определенными навыками, тогда в этом случае лучше всего обратиться к настоящим профессионалам.

Читайте также: как сделать заземление в квартире.

Общие сведения об ошибке контура заземления при измерении напряжения

Практические инструкции

Резюме

Контуры заземления представляют проблемы при измерении сигналов низкого уровня, таких как измерения термопар. В этой статье объясняется, что вам нужно о них знать.

Описание

Истинный потенциал земли — это то, что существует только на бумаге или в симуляциях. В реальном мире не существует такого понятия, как истинное заземление, которое при испытаниях и измерениях приводит к ошибкам контура заземления.Контуры заземления создают проблемы при измерении сигналов низкого уровня, таких как измерения термопар. При измерении напряжений в цепях, в которых цифровой мультиметр и тестируемое устройство привязаны к общему заземлению, образуется контур заземления. Как показано на рисунке, любая разница напряжений между двумя опорными точками заземления (Vground) вызывает прохождение тока через измерительный провод гетеродина. Это вызывает ошибку напряжения (VL), которая приводит к неточностям измерения цифрового мультиметра.

При рассмотрении контуров заземления только с точки зрения постоянного тока, пока Ri имеет большое значение (имеется в виду воздух между двумя потенциалами), ошибка будет довольно незначительной при измерении мВ и выше.Цифровые мультиметры Keysight Truevolt, такие как 34460/61/65 / 70A, имеют Ri 10 Гом при влажности 80%. Влажность 80% является высокой нормой для лабораторных условий, поэтому в большинстве случаев фактическое значение Ri намного превышает 10 Гом. Ошибка, вызванная контурами заземления постоянного тока, может быть дополнительно уменьшена, если путь заземления сигналов низкого уровня будет как можно короче.

Более крупным источником шума и ошибок от контуров заземления является компонент переменного тока. Сопротивление цифрового мультиметра относительно земли ниже при использовании переменного тока из-за емкостной составляющей Ci, параллельной Ri.Емкостная составляющая возникает из-за обмоток трансформатора внутри цифрового мультиметра. Ссылаясь на расчет Z в нижней части рисунка, по мере увеличения частоты изоляция цифрового мультиметра по оси Z по отношению к земле начинает уменьшаться. Теперь в большинстве низкочастотных настроек шум контура заземления исходит от линии электропередачи, поэтому он составляет 60 или 50 Гц. Влияние шума контура заземления линии питания переменного тока можно уменьшить, установив время интегрирования измерения цифрового мультиметра на 1 или более циклов линии питания (для 60 Гц это 16,67 мс).Если ваша среда тестирования состоит из высокочастотных сигналов, высокоскоростных цифровых сигналов или компонентов с шумом, таких как реле или двигатель, лучше всего проводить любые чувствительные измерения напряжения на отдельном потенциале земли, если это возможно.

Снижение шума и изоляция

ГЛАВА 10: Снижение шума и изоляция
Обратите внимание: в онлайн-отрывках цифры были опущены.

КОНТРОЛЬ ШУМА
Контроль шума в измерительных системах жизненно важен, потому что он может стать серьезной проблемой даже для лучших приборов и оборудования для сбора данных.Большинство лабораторий и промышленных предприятий содержат многочисленные источники электрического шума, включая линии электропередач переменного тока, тяжелую технику, радио- и телестанции, а также различное электронное оборудование. Радиостанции генерируют высокочастотный шум, а компьютеры и другое электронное оборудование генерируют шум во всех частотных диапазонах. Создание полностью бесшумной среды только для проведения тестов и измерений редко бывает практическим решением. К счастью, простые устройства и методы, такие как использование надлежащих методов заземления, экранированных и скрученных проводов, методов усреднения сигналов, фильтров и дифференциальных усилителей входного напряжения, могут контролировать шум в большинстве измерений.Некоторые методы предотвращают попадание шума в систему, а другие удаляют посторонний шум из сигнала.

КОНФЛИКТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
В нетехническом словаре термин «земля» определяется как место, соприкасающееся с землей, общий возврат в электрической цепи и произвольная точка нулевого потенциала напряжения. Заземление или соединение некоторой части электрической цепи с землей обеспечивает безопасность персонала и обычно улучшает работу цепи. К сожалению, безопасная среда и надежная система заземления часто не создаются одновременно.Это требует планирования, основанного на систематическом понимании того, как электричество ведет себя в различных типах цепей. Например, высокая избыточность — одна из ключевых особенностей, которая делает большинство электрических распределительных систем по всему миру безопасными и работающими должным образом.

Заземление в целях безопасности
Изолированные вторичные обмотки понижающих силовых распределительных трансформаторов обычно заземляются рядом с трансформатором и внутри первой коммутационной панели на проводном пути к возможной нагрузке (см. Рисунок 10.01). Земля — это точка внутри панели, соединенная с ближайшим заземляющим стержнем. Как правило, к одной и той же точке подключается большая или значимая конструкция (каркас здания) или металлическая система (водопровод). Это сводит к минимуму разницу в напряжении, которая может возникнуть между водопроводной трубой и устройством, например, с трехжильным заземленным шнуром. Электрическое повреждение, такое как контакт незаземленного проводника с металлическим предметом, предназначено для размыкания предохранителя или размыкания прерывателя, а не для того, чтобы оставить электрически запитанный прибор под более высоким потенциалом, чем близлежащая водопроводная труба или кран для раковины.Если заземление на панели отключается по какой-либо причине, резервное заземление рядом с трансформатором обеспечит путь для токов короткого замыкания для размыкания предохранителей или размыкания выключателей. Предотвращение поражения электрическим током и электрических пожаров является наивысшим приоритетом для цепей заземления, но резервирование, встроенное во многие системы электрического заземления, иногда ограничивает определенные виды соединений для ввода в системы сбора данных.

Заземление для надежной аппаратуры
Несколько внутренних общих шин в приборе управления данными расположены для регулирования потоков тока и завершения всех путей в одной общей точке.Такой подход гарантирует, что ток, протекающий по любому пути, не вызовет падение напряжения в обратном пути для другой цепи и не проявится как (ошибочный) входной сигнал (см. Рисунок 10.02). Обычно эта общая точка подключается через низкое сопротивление к заземлению на шнуре питания переменного тока прибора. Это соединение предотвращает плавание внутренней системы при потенциале переменного тока между землей и входным потенциалом источника переменного тока.

КОНТУРЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Измерительные приборы, которые содержат заземленное заземление, как описано выше, обычно создают контур заземления.Контур заземления может стать серьезной проблемой, даже если напряжение заземления в измеряемой точке равно напряжению заземления, поступающему в прибор через сетевой шнур. Напряжение, возникающее между двумя заземлениями, может быть переменным или постоянным напряжением любого значения и частоты, и по мере увеличения напряжения и частоты влияние контура заземления становится более серьезным.

Опасные и разрушительные контуры заземления
Переходный ток может генерировать значительное напряжение на заземленных проводниках.Например, во время электрического повреждения, когда находящийся под напряжением провод касается защитного заземления, часть напряжения питания может оказаться на защитном заземлении до того, как предохранитель или автоматический выключатель, питающий повреждение, сработает и снимет напряжение. Это происходит за несколько миллисекунд и обычно не представляет угрозы для безопасности. Но проблема может быть гораздо более серьезной, если молния ударяет в конструкцию защитного заземления и через систему заземления проходят тысячи ампер. Потенциальные различия даже на доли Ом могут легко превысить 1000 В переменного тока и повредить оборудование и поставить под угрозу жизнь.

Признаки контуров заземления
Иногда ошибку измерения ошибочно связывают с проблемой контура заземления, особенно если заземление не задействовано строго. Это явление относится к двум типам ситуаций; общий поток тока в цепи, который создает непреднамеренные напряжения, и непреднамеренные цепи, которые мешают правильной работе предполагаемых цепей.

Как создаются контуры заземления
Проблему контура заземления можно проиллюстрировать на следующем примере.Встроенный датчик с внутренней обработкой сигнала состоит из трех проводов; положительный провод источника питания, провод вывода сигнала и отрицательный провод, который служит как возвратным током, так и общим сигналом (см. рисунок 10.03). Внутренняя схема датчика потребляет около 30 мА, а выходной сигнал находится в диапазоне от 0 до 5 В постоянного тока.

Датчик стимулируется, и цифровой вольтметр считывает правильное выходное значение 2,50 В постоянного тока на испытательном стенде. Но когда три провода удлиняются на 500 футов с помощью провода 20 AWG (10.4 Вт / 1000 футов при 20 ° C) общий подводящий провод, по которому проходит ток источника питания 30 мА, падает примерно на 150 мВ. Это падение напряжения на сопротивлении выводов добавляет к выходному напряжению датчика и подает 2,65 В постоянного тока на цифровой вольтметр. Погрешность составляет около 6,6% и, что еще хуже, она сильно варьируется в зависимости от температуры провода. Конкретное приложение определяет, можно ли допустить ошибку.

Когда ток, потребляемый схемой датчика, не является значением установившегося состояния, то есть он состоит из уровня окружающей среды в сочетании с динамической составляющей, вносимая ошибка будет изменяться во времени.Это может быть относительно высокая частота, которая действует как шум на измеряемом выходе, или она может быть идеально синхронизирована с обнаруживаемым физическим явлением. Затем он влияет на величину изменяющегося во времени выходного сигнала. Оба типа ошибок часто возникают в системах сбора данных.

Как устранить контуры заземления
Надежный метод поиска и устранения неисправностей анализирует текущий ток и прогнозирует его результаты. Провода от предполагаемой точки измерения должны пропускать только ток, связанный с требованиями смещения аналогового входного канала (см. Рисунок 10.04). Эти токи обычно измеряются в микроамперах. При более низких уровнях напряжения их можно существенно изменить, если они будут вынуждены использовать вместе очень длинные провода, несущие только мА. Подробная электрическая схема и принципиальная электрическая схема могут дать представление и понимание, чтобы помочь предотвратить этот тип проблемы до того, как будут установлены сотни футов провода.

Часто несколько проводов, проложенных между двумя точками, не могут использоваться совместно. Когда общий провод используется совместно, ток в одном канале влияет на показания напряжения в другом канале.В предыдущем числовом примере четвертый провод, подключенный к нижнему концу дифференциального измерительного канала, обеспечивает выходное напряжение, которое можно точно измерить с высокой степенью уверенности. Этот подход наиболее эффективен, когда система поддерживает три провода, и они используют общий источник питания. Дифференциальные входные соединения, используемые с общим аналоговым сигналом, который относится к клемме возврата источника питания, устраняют влияние контуров заземления, присущих этой схеме с несколькими датчиками.

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ В СИСТЕМАХ СБОРА ДАННЫХ
Другой тип ошибки контура заземления — это перекрестные помехи между каналами. Это можно определить как взаимодействие между показаниями двух или более каналов, которое может быть статическим или динамическим. Когда используется несколько каналов и существуют контуры заземления, упрощенные ошибки, описанные ранее, скорее всего, будут усугубляться вкладом от других каналов. Перекрестные помехи могут быть очевидными, а могут и не быть.

Статические перекрестные помехи
Рассмотрим группу статических каналов с постоянными напряжениями, которые при индивидуальном измерении дают точные показания.Однако, когда каждый канал подключен к входу системы сбора данных и показания меняются, это изменение указывает на то, что перекрестные помехи генерируются установившимся контуром заземления. Аналогичным образом, когда показание канала изменяется при подключении другого канала, возникают перекрестные помехи, и проблема заключается в контуре заземления.

Динамические перекрестные помехи
Динамические перекрестные помехи — это название ситуации, когда известный динамический сигнал на конкретном канале появляется в физически несвязанном канале.Установившиеся токи, потребляемые преобразователями, описанными в предыдущем примере, идеализированы для простоты. Эти токи обычно меняются в зависимости от измеряемых физических величин вместе с ошибками.

Последовательное считывание сигналов самых разных величин создает последовательные перекрестные помехи в мультиплексированных системах сбора данных. Емкостная или индуктивная связь между каналами создает перекрестные помехи в системах с неправильно или небрежно одетыми проводами. Однако, как правило, они не относятся к контурам заземления и встречаются реже.

ЭКРАНИРОВАННАЯ ПРОВОДКА
Преимущества
Металлические экраны, расположенные вокруг оборудования и измерительных проводов, эффективно предотвращают проникновение и выход шума из системы. Например, незакрепленные или оголенные провода становятся антеннами для приема радиочастотного сигнала и могут образовывать петли, излучающие шум.

Чтобы подчеркнуть необходимость контроля шума, на рисунке 10.05 показано несимметричное измерение напряжения на закороченном канале. К системе сбора данных было подключено около 6 футов провода, не скрученного и не экранированного.На рисунке 10.06 показан шум в несимметричном закороченном канале с использованием экранированного кабеля с очевидным улучшением.

Лучшие схемы подключения КИП состоят из тщательно сгруппированных линий, скрученных попарно, иногда покрытых вторым экраном и проложенных через специальный кабелепровод или кабельный канал. Экранированная витая пара довольно часто используется в канале для подключения сигнала от источника к входной клемме. Экраны минимизируют емкостную связь, а скрученные провода минимизируют индуктивную связь.

Близость к другим проводам, особенно к силовым проводам с высоким напряжением и током, может привести к возникновению шума в проводниках сигналов низкого уровня. Емкостная связь может существовать между любыми двумя металлическими частями в непосредственной близости, включая два проводника в полностью отдельных цепях. Точно так же трансформаторная муфта с воздушным сердечником может возникать между двумя замкнутыми контурами проводки в полностью отдельных цепях.

Правильная установка и использование экранов
Обычно экран заканчивается только на одном конце, если он не доходит до экрана в другом участке той же разводки каналов.Экран может заканчиваться либо на конце преобразователя, либо на конце входного канала, но не на обоих концах. Когда датчик или преобразователь находится в экранированном металлическом корпусе, который также подключен к заземлению, экран может быть подключен на конце датчика и оставаться открытым на клеммах входного канала. Когда датчик хорошо изолирован, экран может плавать и подключаться к общей аналоговой клемме входных клемм системы сбора данных. Иногда многожильные кабели, состоящие из пучка проводов и общего экрана, приемлемы для группы сигналов высокого уровня, постоянного или низкочастотного сигнала, но не рекомендуются для общего случая сбора данных.Компрометация хорошо спланированной системы электропроводки с использованием некачественных проводов, общих проводников или экранов и параллельных нескрученных проводов приведет к неоптимальным результатам.

ИЗОЛЯЦИЯ И ПЛАВАЮЩИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ
Изоляция
Изоляция определяется как отделение одного сигнала от другого для предотвращения непреднамеренного взаимодействия между ними. Все системы сбора мультиплексированных данных содержат определенную степень межканальной изоляции; релейные системы имеют гальваническую развязку, а твердотельные — нет.Гальваническая развязка — это отсутствие какого-либо пути постоянного тока. Большинство методов изоляции исключают все пути постоянного тока мощностью менее 100 МВт. Три основных преимущества гальванической развязки — это защита цепи, снижение шума и подавление высокого синфазного напряжения, особенно тех, которые создаются контурами заземления.

Компьютерное оборудование для сбора данных делает возможным множество многоканальных измерений, ранее недоступных для многих приложений с экономической точки зрения. Это было достигнуто за счет принятия пользователем двух основных компромиссов: мультиплексирования и неизолированных входов.Мультиплексирование является успешным, когда частота дискретизации достаточно высока, а полное сопротивление источника достаточно низкое. Отсутствие изоляции накладывает совершенно другие ограничения на типы входных сигналов, которые могут быть подключены.

Защита цепи
Изоляция отделяет источник сигнала от измерительной схемы, которая может быть повреждена сигналом. Напряжение выше примерно 10 В может исказить данные или повредить компоненты, используемые в системе. Поэтому входные сигналы высокого напряжения или сигналы, содержащие выбросы высокого напряжения, должны быть изолированы.Защита также работает в противоположном направлении, чтобы защитить чувствительный формирователь сигнала от сбоя устройства в другом месте системы.

Компьютерное оборудование для сбора данных чаще всего подключается к главному компьютеру, который заземлен. Аналоговые входы сменных карт и наиболее экономичных внешних систем не изолированы электрически от земли или друг от друга. Многие приложения совместимы с этой ситуацией, но некоторые приложения сталкиваются с проблемой высокого синфазного напряжения.

Отклонение высокого синфазного напряжения
Синфазное входное напряжение определяется как напряжение, приложенное между общей клеммой и двумя входными клеммами при условии, что два входных напряжения идентичны. Другими словами, две входные клеммы могут быть соединены вместе и синфазное напряжение приложено между закороченными входами и общей клеммой, как показано на рисунке 10.07. При практических испытаниях и измерениях синфазное напряжение может превышать номинальное значение на входе инструментального усилителя, которое обычно составляет менее 10 В.Для безопасных и точных измерений синфазные напряжения выше 10 В должны быть изолированы от инструментального усилителя, позволяя измеряемому сигналу проходить. В обычных типах развязывающих усилителей для передачи сигнала используются магнитные, оптические или емкостные средства.

Магнитная изоляция
В специальных инструментальных усилителях используются трансформаторы, которые с помощью магнитного поля соединяют аналоговые сигналы переменного тока от входной части к выходной, эффективно поддерживая высокие синфазные напряжения.Трансформаторная связь также позволяет им подавать изолированное питание на входной каскад без использования отдельного преобразователя постоянного / постоянного тока. Конкретный инструментальный усилитель содержит входной операционный усилитель с CMRR около 130 дБ при коэффициенте усиления 100 и изоляцией синфазного напряжения 2000 В. Подобные инструментальные усилители доступны для питания изолированных мостов, компенсации холодного спая, линеаризации и других специальных требований к формированию сигналов (см. Рисунок 10.08).

Оптическая изоляция
В настоящее время оптическая изоляция является наиболее часто используемым методом для связи цифровых сигналов.Измеренный сигнал входного напряжения преобразуется в ток, который активирует светоизлучающий диод в оптическом соединителе. Светочувствительный транзистор, расположенный рядом с диодом, но на противоположной стороне барьера напряжения, преобразует световой сигнал обратно в ток, с которым может справиться инструментальный усилитель. Барьер напряжения обычно обеспечивает изоляцию на несколько тысяч вольт между входом и выходом.

Оптические устройства также обычно используются для изоляции выхода АЦП, который обычно представляет собой последовательную цепочку импульсов данных, проходящих через один оптический соединитель (см. Рисунок 10.09). Последовательная строка часто преобразуется из нескольких параллельных сигналов (например, от 8 до 24 выходных портов), чтобы минимизировать количество оптических устройств, необходимых в системе. Цепи преобразования из параллельного в последовательный менее дороги, чем от 8 до 24 оптических устройств (по одному на каждый бит вывода параллельного АЦП). В этих случаях источник питания для АЦП и связанных входных цепей также изолирован, обычно с помощью трансформатора.

Емкостная изоляция
Конденсатор — это пассивное устройство, которое передает переменное напряжение с одного каскада на другой, блокируя при этом компонент постоянного тока.По этому определению это простой, но недорогой изолятор. Измеряемый сигнал, который необходимо изолировать, модулируется и передается через конденсатор на приемную сторону. На приемной стороне сигнал переменного тока демодулируется для восстановления исходного сигнала. Этот метод часто применяется к недорогим изолирующим усилителям, в которых разделительный конденсатор состоит из общего слоя между двумя изолированными секциями подложки ИС. Изоляция сигналов с использованием этих специализированных ИС рассчитана на напряжение 1500 В. Основными преимуществами этого подхода являются простота, низкая стоимость и полоса пропускания до 50 кГц.На рисунке 10.10 показан преобразователь постоянного / постоянного тока, часто используемый в качестве модулятора / демодулятора в развязывающем усилителе.

На рисунке 10.11 показан типичный многоканальный программируемый развязывающий усилитель в системе сбора данных, в которой используются все три типа изоляции: трансформаторы, оптические устройства и конденсаторы. Преобразователь постоянного / постоянного тока на основе трансформатора подает питание на изолированную сторону. Устройство с емкостной связью изолирует аналоговый сигнал, в то время как два оптических соединителя передают цифровые управляющие сигналы на плавающую схему.

Основные ошибки приложения
Опасности при измерениях могут легко возникнуть, если неизолированный аналоговый вход системы сбора данных ошибочно подключен к устройству, работающему при высоком синфазном напряжении по отношению к заземлению. Ошибка, которая часто предшествует этой проблеме, заключается в определении диапазона напряжения полезного сигнала с помощью портативного цифрового или аналогового мультиметра и пренебрежении отношением сигнала к заземлению.Если он соединен пунктирными линиями, как показано на рисунке 10.12, моторный привод может быть поврежден сразу после подачи питания. Это связано с тем, что схема управления во многих приводах двигателей переменного и постоянного тока обязательно связана с высоким напряжением по отношению к заземлению. Когда ток двигателя измеряется с помощью шунта или резистора с низким сопротивлением, общая шина управления обычно находится под высоким синфазным потенциалом по отношению к заземлению.

В некоторых приводах используются бесконтактные датчики тока, трансформаторы и оптические соединители для гальванической развязки схемы управления.Однако, если специально не известно, что привод имеет изолированный аналоговый интерфейс, предполагайте, что это не так.

Изолирующие трансформаторы
Не все устройства с питанием от сети переменного тока содержат внутренние изолирующие трансформаторы, которые понижают напряжение до более низких рабочих уровней, необходимых для электронных схем, и одновременно защищают пользователей от внешних замыканий на землю. Общая шина источника питания в бестрансформаторных устройствах часто подключается к одной стороне сетевого шнура переменного тока. Если система не защищена от переворота разъема сетевого шнура в розетке, общая линия устройства (и, следовательно, корпус) может быть повышена до уровня напряжения, который выше, чем общий вывод других устройств поблизости или других подключенных инструментов. к системе сбора данных.Замыкание на землю, возникающее в результате такого расположения, приводит к замыканию линии питания и может представлять опасность для операторов и разрушать оборудование.

Изолирующий трансформатор позволяет пользователю безопасно подключать входной канал системы сбора данных, заземленный через главный компьютер, к низковольтному сигналу в устройстве с питанием от переменного тока. Предпочтительный изолирующий трансформатор для такого использования имеет заземленный электростатический экран между первичной и вторичной обмотками для минимизации емкостной связи и потенциалов относительно земли.Этот подход работает только тогда, когда нейтраль переменного тока в электрической системе заземлена. Изолирующие трансформаторы не могут прервать путь для защитного заземления, проходящего через заземляющий контакт стандартного 3-проводного шнура.

Портативный компьютер, работающий от внутренней батареи и не подключенный к другим периферийным устройствам, заземленным (например, к принтерам), может быть плавающим хостом, надежно подключенным к системе сбора данных. Но лучший общий подход — изолировать источник входного сигнала.

Изолирующий трансформатор обычно не обеспечивает всю изоляцию, предназначенную для системы сбора данных, потому что общий цифровой выход в большинстве компьютеров обеспечивает путь с низким импедансом к заземлению как часть схемы защиты от электростатического разряда (ESD). Но некоторые устройства сбора данных, которые связываются с главным компьютером через последовательные каналы передачи данных, такие как RS232 и RS485, используют изоляторы связи, специально разработанные для этого протокола. Для сравнения, большинство интерфейсов Ethernet изолированы трансформатором и имеют сети защиты от электростатических разрядов с обеих сторон изоляционного барьера, привязанного к шасси, а также заземление через главный компьютер.

Аналоговые изоляторы
Идеальным решением для измерения высоких синфазных сигналов является аналоговый изолятор. Изолятор надежно измеряет аналоговые входные сигналы низкого уровня, содержащие до 1500 В синфазного сигнала, через магнитные, оптические или емкостные устройства. Усилители обеспечивают как межканальную изоляцию, так и межканальную изоляцию. Напротив, большинство твердотельных мультиплексоров не имеют межканальной развязки за пределами стандартного диапазона сигнала ± 10 В.

Самыми распространенными аналоговыми изоляторами являются съемные модули.Эти 3-портовые устройства требуют источника питания постоянного тока и обеспечивают рабочее напряжение для схем преобразования сигнала и модуляции на входной стороне. Они также обеспечивают напряжение для схем демодуляции и восстановления сигнала на выходной стороне. Большинство устройств также обеспечивают встроенную фильтрацию нижних частот и масштабирование до выходных уровней от 0 до 5 В. Широкий спектр доступных опций в этих модулях может упростить многие сложные требования к измерениям и по-прежнему предоставлять данные для всей выбранной системы сбора данных, поскольку все производители сбора данных имеют продукты, которые принимают эти модули.

Изолирующие модули относительно дороги и вряд ли будут использоваться в недорогих системах сбора данных. Недорогие системы обычно не содержат аналоговых изоляторов, но для многих приложений требуются изоляторы, по крайней мере, в нескольких каналах. С точки зрения системы, лучшее место для адресации канала с высоким синфазным сигналом — это источник для безопасности и целостности сигнала.

Беспроводные методы
Не все системы сбора данных могут подключаться к датчикам на испытуемом образце с помощью проводов.Им требуется форма радиосвязи, называемая телеметрией. Радиопередатчики и датчики расположены на тестируемом устройстве, а приемники — в системе сбора данных. Например, вращающийся элемент большого двигателя или генератора можно контролировать дистанционно и безопасно. Система может контролировать температуру, вибрацию, прогиб и скорость в об / мин без использования контактных колец, которые использовались в прошлом.

Относительно новый протокол, называемый Bluetooth, все чаще используется для дистанционного измерения и управления.Это беспроводная система малого радиуса действия, которая позволяет устройствам распознавать, подключаться и передавать данные между собой. Устройства оснащены специальными микросхемами Bluetooth и обеспечивают передачу на небольшом расстоянии, обычно до 10 м. Они могут передавать данные со скоростью 720 кбит / с в диапазоне частот от 2,40 до 2,48 ГГц. Другая система — это беспроводная система на базе 802.11 Ethernet. Он часто обеспечивает физическую и электрическую изоляцию в заводских цехах, а также для высоковольтных линий электропередач и испытательных площадок для сноса. Он работает в том же частотном диапазоне, что и Bluetooth, и может обрабатывать более высокие скорости передачи данных от 1 до 11 Мбит / с.

СНИЖЕНИЕ ШУМА
Усреднение сигнала
Некоторые методы шумоподавления предотвращают проникновение шума в систему изначально, а другие удаляют посторонние шумы из сигнала. Другой метод усредняет несколько отсчетов сигнала с помощью программного обеспечения. В зависимости от природы шума и конкретного метода усреднения, шум можно уменьшить на квадратный корень из числа усредненных отсчетов (RMS). Но для получения приемлемого измерения может потребоваться большое количество образцов.На рисунке 10.13 показано напряжение на закороченном канале при усреднении только 16 выборок данных.

Хотя усреднение является эффективным методом, у него есть несколько недостатков. Шум, присутствующий в последовательности измерений, уменьшается как квадратный корень из числа измерений. Следовательно, в приведенном выше примере для уменьшения среднеквадратичного шума до одного счета путем усреднения потребуется 3500 выборок. Таким образом, усреднение подходит только для низкоскоростных приложений и устраняет только случайный шум.Это не обязательно устраняет многие другие типы раздражающего шума системы, такие как периодический шум от импульсных источников питания.

Аналоговая фильтрация
Фильтр — это элемент аналоговой схемы, который выборочно ослабляет определенную полосу частот входящего сигнала. Цепи фильтров могут быть пассивными или активными. В зависимости от того, является ли фильтр низкочастотным или высокочастотным, он определяет частоты, которые ослабляются выше или ниже частоты среза. Например, когда частота сигнала увеличивается за пределами точки отсечки однополюсного фильтра нижних частот, его затухание увеличивается медленно.Затухание многополюсного фильтра также медленно увеличивается. Многополюсные фильтры обеспечивают большее затухание за пределами частоты среза, но они могут вносить фазовые сдвиги, которые могут повлиять на некоторые приложения. Частота, при которой сигнал падает на 3 дБ, определяется уравнением, показанным на рисунке 10.14.

Пассивные фильтры по сравнению с активными
Пассивный фильтр — это схема или устройство, полностью состоящее из неусилительных компонентов, обычно катушек индуктивности и конденсаторов, которые пропускают одну полосу частот, подавляя другие.Активный фильтр, с другой стороны, представляет собой схему или устройство, состоящее из усилительных компонентов, таких как операционные усилители, и подходящих элементов настройки, обычно резисторов и конденсаторов, которые пропускают одну полосу частот, подавляя другие. На рисунке 10.15 сравнивается амплитуда однополюсного фильтра нижних частот с трехполюсным фильтром. Оба типа настроены на частоту среза 1 кГц. Трехполюсный фильтр имеет гораздо большее затухание для частот, превышающих порог среза. Улучшение качества сигнала, обеспечиваемое фильтрацией нижних частот, показано на рисунке 10.16, на котором сигнал, содержащий широкополосный шум, проходит через трехполюсный фильтр с частотой среза 1 кГц. Отклонение от среднего сигнала отображается в вольтах. Максимальное отклонение составляет 6 отсчетов, а среднеквадратичный шум — 2,1 отсчета.

Трехполюсный фильтр, показанный в примере, имеет активный вход с изменяемыми конфигурациями. Активный трехполюсный фильтр может быть фильтром Баттерворта, Бесселя или Чебышева с угловыми частотами до 50 Гц. Свойства фильтра зависят от номиналов резисторов и конденсаторов, которые пользователь может изменить.В фильтрах также используются переключаемые конденсаторы. Этот тип требует тактового сигнала для установки частоты среза. Основное преимущество этого фильтра — простота программирования частоты среза.

Измерение дифференциального напряжения
Дифференциальные входные усилители чаще всего используются в системах сбора данных, поскольку они обеспечивают высокий коэффициент усиления для алгебраической разницы между двумя входными сигналами или напряжениями, но низкий коэффициент усиления для напряжений, общих для обоих входов. Измерение дифференциального напряжения — еще один способ снижения шума в аналоговых входных сигналах.Этот метод эффективен, потому что часто большая часть шума на входном проводе высокого напряжения близко приближается к шуму на проводе низкого уровня. Это называется синфазным шумом. Измерение разницы напряжений между двумя выводами устраняет этот синфазный шум.

Улучшение, полученное при измерении дифференциального напряжения, показано на рисунке 10.17. На нем показан тот же сигнал, что и на рисунке 10.05, но с использованием дифференциального входа, а не несимметричного входа.

Загрузите бесплатную копию в формате PDF.

Контуры заземления — обзор

1.10 Контуры заземления и излучаемые помехи

Ранее было сказано, что контуры заземления могут вносить значительный вклад в излучаемые электромагнитные помехи. Это важно, потому что такой излучаемый шум может влиять на другие чувствительные схемы аналогового или цифрового характера. Рассмотрим, например, сценарий, изображенный на рисунке 1.33.

Рисунок 1.33. Иллюстрация контуров заземления между разъемами карты.

На этом рисунке два разъема (разъем 1 и разъем 2) используются для реализации двух конфигураций платы драйвера / приемника.В разъеме 1 обратный ток от драйвера 1 может возвращаться через ближайший контакт заземления; некоторые из них, особенно на высоких частотах, могут вернуться через гораздо более удаленный заземленный контакт, ближайший к драйверу n. Площадь контура 1 (0) (драйвер 1 и контакт заземления 0), сформированная обратным током драйвера 1 через его ближайший заземляющий контакт, намного меньше, чем площадь контура 1 ( n, ) (драйвер 1 и контакт заземления n ), вызванный некоторым обратным током, использующим контакт n разъема 1 в качестве его возврата.Также возможны другие сценарии использования обратным током других заземляющих контактов в разъеме 1. Поскольку область петли 1 ( n )>> область петли 1 (0), излучаемое излучение от разъема 1 может значительно увеличиться, особенно на высоких частотах, где значительная часть обратного тока может выбрать контакт n в качестве обратного. дорожка. Величина электрического поля от тока контура прямо пропорциональна не только самому току, но и площади контура, через которую проходит этот ток.

На рисунке мы также наблюдаем другой сценарий, очень распространенный на высоких частотах: емкостная связь между заземляющим контактом n в разъеме 1 и металлическим корпусом разъема ( C _C3, C _C4). Дальнейшая связь приведет к емкостному соединению обоих разъемов 1 и 2. Часть тока заземления от разъема 1 будет течь в разъем 2 и его заземляющие штыри через емкостную связь. Общая площадь петли теперь становится суммой площадей петли, площадь петли 1 ( n ) + площадь петли 2 ( n ), что может создать еще большую проблему излучаемых выбросов.Количество излучаемых излучений, создаваемых областями контуров сигнальных / обратных токов, равно

(1,74) EV / м = 263 × 10−16F2HzAm2IampsRm,

, где F (Гц) — интересующая частота, A (м ²) — это площадь контура, образованная управляющим сигналом и обратным током, I (амперы) — величина тока, а R (м) — расстояние в метрах, на котором должно быть вычислено электрическое поле.

Предположим, например, сценарий на Рисунке 1.33, полное излучаемое электрическое поле можно приблизительно рассчитать для наихудшего сценария как

(1,75) | EtotalV / m | = | E10 | + | E1n | + | E2n |,

, где E _{1 ( 0)}, E _{1 ( n )} и E _{2 ( n )} — это электрические поля, создаваемые областями контура заземления через контакт 0, контакт n разъема 1 и пин n разъема 2:

(1.76) E10V / m≅263 × 10−16f2Hzlooparea10Ig1ampsRm

(1.77) E1нВ / м≅263 × 10−16f2Hzlooparea1nIg2ampsRm

(1.78) E2nV / m≅263 × 10−16f2Hzlooparea2nIg4ampsRm.

При расчете I _gl, I _{g 2}, I _g3 и I _{g 4}, мы знаем, что

(1.79) I1 = Ig1 + Ig2 = Ig1 + Ig3 + Ig4,

и максимальное значение I ₁ можно приблизительно рассчитать, используя выражение

(1,80) I1 = 5VZ0ohms.

Ток в I _gl равен

(1.81) Ig1 = 5.0VZ0ohmsLg10Lg1n,

, где L _{g1 (0)} и L _{g1 ( n )} — это индуктивность контура заземления через контакт (0) в разъеме 1 (область контура 1 (0)) и L _{g1 ( n )} — индуктивность контура заземления через контакт n в разъеме 1 (площадь контура l ( n )) соответственно. Также таким же образом

(1.82) Ig2 = Ig3 + Ig4 = 5.0VZ0ohmsLg1nLg0n.

Обозначения L _{g1 ( n )} и L _{g0 ( n )} получаются из индуктивности вывода, заданной как

(1.83) LpinnH = 10,16d⁢ln⁡Lr + L⁢ln⁡dr,

, где d — расстояние между сигналом и землей в дюймах. Член d будет иметь вид d ₁ или d ₂, как показано на рисунке 1.33 для L _{g0 ( n )} и L _{g1 ( n )} расчеты соответственно. L — длина пальца в дюймах, а r — радиус пальца. Таким же образом, как только мы вычислили I _g2, мы можем вычислить I _g3 и I _g4 следующим образом:

(1.84) Ig3 = Ig2Lg3Lg4Ig4 = Ig2Lg4Lg3,

, где L _g3, L _g4 можно рассчитать по уравнению (1.84) с использованием d ₃ , d _{, показанного на рисунке 4} .

Один из самых тривиальных выводов предыдущего анализа состоит в том, что добавление большего количества контактов заземления к разъему приблизит заземление к каждому сигналу и снизит индуктивность всего обратного пути. Другие вещи, которые можно сделать, — это переместить разъемы ввода / вывода как можно ближе друг к другу, никогда не направлять сигналы заземления от одного и того же источника на отдельные разъемы и обеспечивать более медленное время нарастания для драйверов.

Проблема паразитной емкости не только влияет на обратный путь тока земли, но ее совокупное воздействие от многих разъемов может искажать передаваемые сигналы. Поэтому очень желательны проводники с минимальной паразитной емкостью. Влияние паразитной емкости на разъемы показано на рисунке 1.34.

Рисунок 1.34. Влияние паразитной емкости на разъемы.

По мере передачи сигнала общая паразитная емкость земли на каждом ответвлении шины будет обеспечивать некоторые паразитные искажения.Эта кумулятивная емкость, представленная на рисунке 1.34, может быть результатом (1) межконтактной емкости разъема на печатной плате, (2) емкости трассировки от разъема к локальным драйверам и приемникам или ( 3) входная емкость местного приемника плюс выходная емкость драйверов.

Емкость трассы определяется как

(1,85) CpF / дюйм = tdZ0,

, где t _d — это распространение трассы в пс / дюйм, а Z ₀ — импеданс трассы в Ом.Один из примеров правильного расположения выводов сигнала и заземления в разъеме показан на рисунке 1.35.

Рисунок 1.35. Правильное расположение выводов сигнала и заземления (темные) в разъеме.

Контуры заземления и AV-оборудование

Электрические контуры заземления оказывают вредное воздействие на большинство AV-оборудования, начиная от ухудшения сигнала и заканчивая серьезным повреждением оборудования. Контур заземления создается, когда переменный или постоянный ток неожиданно протекает через заземляющий провод. Это может произойти из-за ошибки в электропроводке, неправильного заземления или плохого соединения между проводами заземления и землей.

На рисунке 1 ниже показано типичное соединение между компьютером и плазменным дисплеем. Если потенциал земли Vg1 на вводе питания 1 не равен потенциалу земли Vg2 на вводе питания 2, и они соединены вместе, существует вероятность возникновения контура заземления.

Рисунок 1 — Типичное соединение между компьютером и плазменным дисплеем

После подключения AV-кабеля между источником (портативным компьютером) и AV-дисплеем (плазменным) ток заземления будет течь между обоими устройствами через экран коаксиального кабеля ( см. Рисунок 2 ниже ).Схема внутри AV-дисплея может быть не оборудована для обработки тока заземления, проходящего через кабель, и в результате могут быть повреждены электрические компоненты.

Рисунок 2

Как измерить контуры заземления

Перед подключением любого AV-оборудования к удаленному дисплею (на расстоянии более 25 футов) всегда измеряйте потенциал земли между экраном (или сигналом) видеокабеля и землей на источнике питания дисплея с помощью цифрового мультиметра.См. Рис. 3, где показаны рекомендуемые точки для измерения.

Рисунок 3

Измеренное напряжение должно быть менее 1-2 вольт. Измерьте как напряжение переменного, так и постоянного тока. Если какое-либо напряжение превышает 2 В, не подключайте аудио / видео оборудование вместе. Если вы не знакомы с мультиметром, обратитесь к квалифицированному электрику.

Чего НЕ делать, если есть контур заземления

Нецелесообразно поднимать или отключать заземление на каком-либо AV-оборудовании или иным образом изменять или отключать функцию заземления для решения проблем контура заземления.Поднятие заземляющего провода с шнуров питания, кабелей или любого электрического оборудования снимает функцию безопасности, предназначенную для защиты персонала, использующего это оборудование. Неправильно заземленное оборудование представляет серьезную опасность поражения электрическим током.

Обычный наземный подъемник, как показано на Рисунке 4, не следует использовать в любое время. Несмотря на то, что он поляризован, он все же представляет угрозу безопасности.

Первоначальная цель этих типов вилок заключалась в том, чтобы подключить заземленную трехконтактную вилку к более старой розетке, не имеющей заземления.Центральный язычок должен быть подключен к заземлению кабелепровода с помощью винта гнезда.

Как исправить проблемы контура заземления

Лучший способ решить любую проблему с контуром заземления — поговорить с лицензированным подрядчиком по электрике. Они являются экспертами в области электрических систем и предложат лучшее решение для улучшения заземления между AV-оборудованием.

Для аудиосигналов на пути прохождения сигнала может использоваться изолирующий трансформатор. Этот тип инструмента разорвет контур заземления и обеспечит чистый звук (как показано на рисунке 5).Изолирующий трансформатор может быть установлен на переднем конце или на конце усилителя мощности.

Рисунок 5

Для видеосигналов есть несколько вариантов, которые могут обеспечить благоприятные результаты. Устройства с изоляцией контура заземления (GLI) могут использоваться совместно с видеосигналами. Хотя они эффективны, в большинстве случаев они эффективны только до тех пор, пока контур заземления не превысит входные характеристики устройства GLI. В среднем устройства GLI выдерживают около 3-4 вольт.Все, что выше этого уровня, повредит входную схему.

Другой способ решить эту проблему — использовать оптоволоконный передатчик и приемник. Поскольку оптоволоконные кабели обеспечивают чистую гальваническую развязку между двумя устройствами, при их использовании отсутствует возможность образования контура заземления. Однако во многих случаях оптоволоконные решения могут быть непомерно дорогими.

Контуры заземления и передача видео / аудио по витой паре

Во всех видеопередатчиках и приемниках по витой паре используются дифференциальные драйверы и приемники, способные выдерживать минимальное напряжение контура заземления.Как правило, напряжение контура заземления выше 4 вольт повредит передатчик, приемник или и то, и другое на витой паре.

Всегда измеряйте напряжение контура заземления перед установкой любого видео / аудио оборудования на витой паре. Это измерение следует проводить от проводов витой пары до земли розетки со стороны дисплея. Если напряжение контура заземления превышает 4 В, не подключайте аудио / видео оборудование вместе.

Рисунок 6

Заключение

Ток и напряжение контура заземления могут повредить оборудование за доли секунды и обычно не покрываются гарантиями производителя.Обязательно измеряйте наличие контуров заземления перед соединением кабелей каждый раз, когда длина сигнального кабеля превышает 25 футов.

Контуры заземления и неизолированные общие элементы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

НЕПРЕДСКАЗУЕМЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИГНАЛА 4-20 МА

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

ДОБАВЛЯЕТ, ОБНАРУЖИВАЕТ ИЛИ ВЫВОДИТ ДИСПЛЕЙНЫЙ СИГНАЛ ВНЕ ДИАПАЗОНА

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

ОБЩИЕ ОБЩИЕ ОБЩИЕ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ УСРЕДНИЕ СИГНАЛА

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

ФИЗИЧЕСКОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ

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

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

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

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

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

Саймоном Паонессой — техническим писателем, Precision Digital Corporation

Загрузите это приложение Примечание в формате PDF.

Осциллограф и контуры заземления |

Differential Scope Primer — хорошее введение в осциллографические измерения. Эта публикация в Интернете представляет собой сокращенную версию информации в этом документе, относящейся к контурам заземления.Я также добавил сюда свои собственные комментарии.

Большинство осциллографов предназначены для измерения напряжений, относящихся к заземлению, подключенному к шасси осциллографа. Они называются «несимметричными» измерениями. Контуры заземления могут легко испортить такое измерение осциллографа.

Контур заземления возникает, когда два или более отдельных пути заземления связаны вместе в двух или более точках. В результате получается петля из проводника. Подключение заземляющего провода пробника осциллографа к земле в тестируемой цепи приводит к образованию контура заземления, если цепь «заземлена» на землю.Обычно металлическое шасси осциллографа и тестируемого устройства подключаются к заземлению и общему внутреннему источнику питания. Заземление зонда осциллографа подключается к шасси осциллографа через входной разъем BNC.

Источник изображения: http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/DiffOscPrimer/Introduction.html

В присутствии переменного магнитного поля этот контур становится вторичной обмоткой трансформатора, которая, по сути, представляет собой закороченный виток. Магнитное поле, возбуждающее трансформатор, может быть создано любым проводником поблизости, по которому проходит переменный или изменяющийся ток.Разность потенциалов на земле пробника осциллографа может составлять от микровольт до сотен милливольт.

В таких ситуациях часто возникает соблазн отсоединить заземляющий провод пробника, чтобы избавиться от шума. Иногда этот метод действительно работает, но он эффективен только при измерении очень низкочастотных сигналов. На более высоких частотах зонд без хорошего контакта с землей на обоих концах начинает добавлять к сигналу «кольцо». Имейте в виду, что ток всегда должен образовывать петлю, и чем меньше петля, тем лучше.Загадочная наземная статья дает вам более подробную информацию о том, что происходит и какие ошибки вы можете увидеть. Возможно, положение кабеля датчика может повлиять на форму сигналов, которые вы видите на осциллографе (попробуйте). Еще один неприятный артефакт при установке пробника без заземления — это резонанс, связанный с комбинацией довольно большой индуктивности (индуктивность контура L1 = 500 нГн) и входной емкости пробника (например, C1 = 1-10 пФ). Этот резонанс называется резонансом зонда. Короткое явное соединение с землей между землей осциллографа и тестируемым оборудованием шунтирует как CI, так и L1, устраняя их влияние на результат измерения и выдвигая резонанс зонда вверх и за пределы исследуемой полосы.

Следующий метод, который часто пытаются разорвать контуры заземления, — это «смещение» осциллографа или «смещение» измеряемой цепи. Эта практика по своей сути опасна, поскольку снижает защиту от поражения электрическим током. Идея «плавающего» осциллографа обычно плохая и небезопасная идея с обычным осциллографом (обычно металлический корпус и металлические детали в нем, контактирующие с землей зонда). Некоторые портативные прицелы с батарейным питанием допускают безопасную работу в плавающем режиме, и с их помощью можно избавиться от проблем с контуром заземления и ни с одной стороны.

В случае измерения небольшой цепи может оказаться полезным питание цепи через предохранительный изолирующий трансформатор, который разрывает заземление. Питание измеряемой цепи через предохранительный изолирующий трансформатор — проверенный метод, используемый в мастерских по ремонту электроники.

Даже когда в измерительной системе нет контуров заземления, в измеряемом устройстве может существовать синдром «земля не земля». Сильные статические токи и токи высокой частоты действуют на резистивные и индуктивные компоненты пути заземления устройства, создавая градиенты напряжения.Эти эффекты годами бросали вызов разработчикам чувствительных аналоговых систем и быстрых цифровых систем.

Если измеряемое напряжение находится между двумя узлами схемы, ни один из которых не заземлен, обычное зондирование осциллографом использовать нельзя. Существует несколько типов дифференциальных усилителей и систем развязки для осциллографов с различными характеристиками (предназначенными для разных приложений).

Как измерить пульсации и переходные процессы в источниках питания

Двумя наиболее распространенными характеристиками при оценке источника питания являются пульсации и переходные .Хотя они могут показаться простыми измерениями, есть два важных аспекта, о которых следует помнить, чтобы получить правильные данные. Первый — это метод измерения при использовании пробника осциллографа, а второй относится к конкретным условиям, при которых указываются эти данные.

Правильные методы измерения с использованием пробника осциллографа

Перед тем, как пытаться измерить пульсации или переходные процессы, следует обсудить некоторые основы измерения с помощью осциллографа.Поскольку величина интересующего сигнала обычно измеряется в милливольтах, любой усиливаемый внутренний сигнал или принимаемый внешний сигнал может легко скрыть или исказить сигнал и привести к неверным результатам. Чрезвычайно важно смягчить это с помощью правильных методов измерения с помощью датчиков.

Самое важное, что может сделать тестер для обеспечения хорошего измерения, — это минимизировать контур заземления, создаваемый пробником. Петля, создаваемая обратным трактом пробника, вызывает индуктивность, которая может усиливать внутренний шум и улавливать внешний шум.Зонды обычно поставляются с заземляющим зажимом в стиле аллигатора, подобным показанному на изображении ниже. Хотя эти зажимы заземления просты в подключении, они образуют большие контуры заземления, которые не рекомендуются для этих измерений. Вместо этого есть два распространенных и предпочтительных метода создания небольшого контура заземления: метод «наконечника и ствола» и метод «скрепки».

Большой контур заземления из-за длинного зажима заземления

Метод наконечника и цилиндра удаляет защитный слой заземления и зажим зонда, оставляя острие и корпус зонда открытыми.Затем на наконечник зонда подается выходное напряжение, а цилиндр наклоняется так, чтобы он контактировал с землей в точке, очень близкой к наконечнику. Недостатком этого метода является то, что доступные точки зонда или точки, в которых можно использовать наконечник и цилиндр, могут быть не идеальными и / или находиться на расстоянии от любого выходного конденсатора. В идеале пробник следует размещать как можно ближе к выходному конденсатору.

Идеальная установка для метода наконечника и ствола

С другой стороны, метод скрепки использует метод наконечника и ствола и добавляет к стволу небольшую катушку проволоки с коротким выводом.Это создает наконечник зонда, похожий на пинцет, что обеспечивает более гибкое расположение зонда при сохранении небольшой площади петли.

Идеальная установка для метода скрепки

Хотя это не единственные методы получения хорошего сигнала, следует приложить усилия, чтобы контур заземления был как можно меньше, независимо от выбранного метода. Для получения дополнительной информации посмотрите наше видео, демонстрирующее эти методы зондирования.

Пульсация и шум

Пульсация — это неотъемлемая составляющая переменного тока выходного напряжения, вызванная внутренним переключением источника питания.Шум — это проявление паразитов в источнике питания, которые проявляются в виде высокочастотных скачков напряжения на выходе. В таблицах данных указано максимальное отклонение выходного напряжения от пика до пика, вызванное пульсацией и шумом. Как обсуждалось выше, важно использовать хорошие методы измерения, чтобы гарантировать, что измерения точно представляют пульсации и шум источника питания.

При тестировании пульсации и шума необходимо помнить несколько условий. Во-первых, нагрузка оказывает значительное влияние на пульсацию, поэтому важно, чтобы измерения проводились при тех же условиях нагрузки, обычно при полной нагрузке, как указано в таблице данных.Входное напряжение также влияет на пульсации, и испытание следует проводить при всех интересующих входных напряжениях. Помимо электрических условий, многие производители указывают некоторые внешние конденсаторы (обычно электролитический порядка 10 мкФ и керамический 0,1 мкФ), которые используются на выходе источника питания для целей измерения. . Зонд следует размещать рядом с этими конденсаторами. Наконец, для этого измерения обычно указывается предел полосы пропускания 20 МГц на канале осциллографа.

Как правило, для выполнения этого теста требуется только один пробник, при этом пробник помещается поперек выходного конденсатора или указанного внешнего конденсатора с использованием методов измерения пробника, описанных выше.

Пример плохих и хороших измерений пробника: измерение больших пульсаций контура заземления и шума (слева) и метод «скрепки» (справа)

Переходный отклик

Переходная характеристика — это величина, на которую выходное напряжение может отклоняться из-за изменения нагрузки. При изменении нагрузки источник питания не может немедленно отреагировать на новые условия и либо имеет слишком много накопленной энергии, либо ее недостаточно.За избыток или недостаток энергии отвечают выходные конденсаторы. Они либо расходуют свой заряд, чтобы поддерживать нагрузку, вызывающую снижение напряжения, либо накапливают избыточную энергию, вызывая повышение напряжения. В течение нескольких циклов переключения источник питания будет настраиваться на хранение только той энергии, которая требуется нагрузке, в то время как выходное напряжение вернется к своему номинальному значению. При измерении переходной характеристики важны величина отклонения выходного напряжения от номинального значения, время, необходимое для восстановления, или время, в течение которого напряжение выходит за установленные пределы регулирования.

В отличие от пульсаций и шума, условия которых ограничиваются нагрузкой и входным напряжением, переходная характеристика имеет несколько дополнительных условий, которые могут повлиять на ее измерение. Важные условия, на которые следует обратить внимание, — это скорость нарастания приложенной ступени нагрузки, пусковой ток и конечный ток. Скорость нарастания имеет большое влияние на переходную характеристику, потому что чем быстрее изменяется нагрузка, тем больше будет отклоняться выходной сигнал, прежде чем источник питания сможет адаптироваться к изменяющимся условиям. Начальный и конечный текущие уровни также могут иметь влияние.Источники питания часто ведут себя по-разному при малых нагрузках, и переходный процесс, который проходит между этими областями, может привести к тому, что источник питания будет реагировать иначе, чем если бы переходный процесс произошел в одной области. Начальный и конечный токи, наряду со скоростью нарастания, также определяют время изменения тока и должны соответствовать указанным условиям.

Для измерения переходной характеристики пользователю потребуются два канала осциллографа. Первый зонд должен быть на выходе источника питания рядом с выходными контактами или точкой регулирования.Измерение выходного напряжения вдали от точки регулирования вызовет смещение постоянного тока между двумя состояниями нагрузки, вызванное падением напряжения в выходных кабелях. Второй датчик должен показывать ток или сигнал, синхронный с переходным изменением нагрузки. Этот пробник будет использоваться в качестве триггера, чтобы можно было четко увидеть результирующее отклонение выходного напряжения.

Измерение переходной характеристики с выходным напряжением (вверху) и нагрузкой (внизу)

Заключение

Пульсации и переходные процессы являются общей частью оценки источника питания.При измерении этих характеристик с помощью осциллографа важно минимизировать площадь контура пробника, чтобы избежать искажения рассматриваемых сигналов. В дополнение к надлежащим методам измерения с помощью зонда, условия, при которых в таблице данных указываются эти измерения, также должны быть известны и соблюдаться, чтобы любое сравнение было достоверным.

Категории:
Основы
, Тестирование и анализ отказов

Дополнительные ресурсы

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?

Отправьте нам письмо по адресу powerblog @ cui.