Замер контура заземления: Измерение сопротивления заземляющего устройства

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:

Измерение сопротивления заземления, замер контура заземления проверка

Система электроснабжения – сложная и тщательно рассчитанная совокупность элементов, построенная в соответствии с правилами, требованиями, нормами специальных документов компетентных органов. В этой системе должно быть предусмотрено все, включая обеспечение безопасности людей. Для того, чтобы система исправно функционировала, имела достаточно длительный срок службы, позволяла работать оборудованию на полную мощность нужно проводить своевременные электроизмерения, позволяющие выявить неисправности, слабые места, устранить обнаруженные дефекты, рассмотреть возможности подключения современного оборудования и электроустановок, гарантировать безопасность жизнедеятельности людей.

Одним из важных элементов, обеспечивающих безопасное пользование электроприборами и электрооборудованием, является защитное заземление. Под заземлением подразумевается преднамеренное соединение любой точки электрической сети, электрооборудования или установки с устройством, обеспечивающим заземление.

Существуют разные системы обеспечивающие заземление, чаще всего, для создания контура заземления используют стальные уголки или стальные прутки (оцинкованные и неоцинкованные). Для обеспечения эффективного заземления их нужно вбить (вкопать) в землю, на расстояние, примерно 2-3 метра. Такие системы контура заземления имеют как преимущества (доступность, относительно легкая и простая установка), так и недостатки (металл подвергается коррозии, сопротивление заземления зависит напрямую от окружающих и погодных условий, применяемые материалы оказывают зависимость на механические и электрические параметры заземления, такое заземление нужно устанавливать в нескольких точках).

На сегодняшний день существуют современные модульные системы глубинного заземления, не зависящие от вышеперечисленных факторов. Данные системы удобны для монтажа, требуют минимальных эксплуатационных затрат, надежно защищены от коррозии, имеют длительный срок службы, порядка 30 лет.

Любая система организации контура заземления должна выполнять защитную функцию, которая основывается на определенных принципах. Принципы заключаются в следующем: выполнение уменьшения до безопасных показателей разностей потенциалов между проводящим предметом, для которого организовано заземление, и другим проводящим предметом (предметами), которые имеют естественное заземление и отводка тока утечки, при осуществлении контакта заземляющего проводящего объекта и фазного провода. Если система спроектирована правильно, то возникновение тока утечки обязательно провоцирует срабатывание УЗО (устройства защитного отключения), из чего можно сделать вывод, что заземление будет наиболее эффективным только при работе в комплексе с применением устройств защитного отключения.

Устройство заземления состоит из заземлителя и заземляющего проводника, выполняющего роль соединителя заземляемой части и заземлителя. Качественные показатели заземления определяются значениями сопротивления заземления, его можно снизить, увеличив площадь заземлителя. Электросопротивление заземляющего устройства определено требованиями ПУЭ.

Измерение сопротивления заземления должен производиться в четко установленные сроки и его основной целью должно быть определение правильных показаний и обеспечение безопасности и сохранности здоровья и жизни окружающих людей.

Компания «Электрик-Мастер» окажет Вам услуги по проведению электроизмерений, среди которых – и замер заземления. Все измерительные работы проводятся профессиональными специалистами нашей компании, с применением современного оборудования и новейших технологий. Наши сотрудники имеют достаточный опыт работы в проведении электроизмерений, владеют современными требованиями, нормами, ознакомлены с условиями, новейшими системами для организации контура заземления и прочими тонкостями измерительных действий.

Мы гарантируем высокое качество проводимых работ, предоставляем нужную техническую документацию, заботимся о Вашей безопасности. У нас Вы можете заказать полный комплекс работ по проведению обслуживания сетей электроснабжения, включая и составление проекта заземления, расчет заземления, изготовление контура для организации заземления, проведение монтажа заземления, замер заземления. Мы выполняем электроизмерения уже на протяжении нескольких лет, о нашей работе оставлены только положительные отзывы заказчиков.

Сначала, как и при проведении многих видов электроизмерительных работ, производится визуальный тщательный осмотр всего контура заземления, особое внимание уделяется качеству присоединения частей устройства-заземлителя к соответствующей системе электроснабжения. Для определения надежности соединений, их целостности, прочности болтовых соединений выполняют простукивания молотком мест сварки. Все выявленные недостатки и проблемы записываются на специально отведенные страницы паспорта. Затем проводятся необходимые электроизмерения, которые также фиксируются.

Для создания искусственной цепи движения тока через устройство-заземлитель, нужно вбить или вкопать в землю вспомогательный заземлитель (в его роли может выступить токовый электрод), выполнить его присоединение с помощью провода к измерительному прибору. После этого в грунт устанавливается зонд (расстояние от заземлителя должно составлять не меньше 20 метров). Вспомогательный заземлитель также присоединяется к прибору, которым будут выполняться измерения, с помощью провода. Теперь можно проводить замер сопротивления заземляющих устройств.

Для измерения величины сопротивления заземления можно использовать различные измерительные приборы, занесенные в Госреестр России или других стран ближнего зарубежья (например, омметром М416, ЭКО-200, MRU-100 АНЧ-3, КТИ-10, ЭКЗ-01, ИС-10 и другие).

Для получения наиболее точных данных при проведении электроизмерений следует учитывать следующий фактор: для работ по выполнению замера заземляющих устройств необходима сухая погода, при которой удельное сопротивление грунта наиболее высокое.

При возникновении необходимости в проведении такого вида электроизмерений, как замер сопротивления заземляющих устройств воспользуйтесь нашими предлагаемыми услугами. Мы организованно выполним необходимые замеры, установим качество заземления и защитим Вашу жизнь от вредного воздействия электрического тока при непреднамеренном контакте с ним.

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

замер, проверка, испытания по выгодной цене от Testvolt

Методика работы заземляющих систем

Устройство предназначено для отведения опасности поражением электрическим током человека при появлении напряжения на оборудовании.  Тело является отличным проводником, и его противодействие составляет 1000 Ом. 

Поэтому для того, чтобы электричество отходило в сторону (в землю), необходимо намного меньше сопротивляемости. Как правило, по нормам ПУЭ значение не должно превышать 4 Ом. В случае неисправности электрооснащения, например, при появлении пробоя в изоляционном слое, ток может пройти при прикосновении рукой через все тело и дойти до ног. Это в итоге может привести к летальному исходу. Поэтому для предотвращения негативных последствий необходима установка защитной системы. Также следует периодически осуществлять проведение проверки заземления и измерения сопротивления изоляции. 

Как происходит защита человека

Представим ситуацию, что у вас сломалось оборудование. При выходе из строя изолирующего слоя, если вы прикоснетесь рукой за корпус, то почувствуете легкое жжение и покалывание, даже в специальной одежде. Так как мы знаем, что ток течет по пути наименьшего сопротивления, а вы являетесь не самым лучшим проводником, то через тело пройдет меньшее количество энергии, а основная масса отводится в землю.  

В противном случае, когда контур нарушен или неправильно установлен, то ток выбирает путь протекания через тело человека, находящегося между потенциалами грунта и поврежденного электрического оборудования. В итоге такая ситуация может привести к гибели или к серьезным проблемам со здоровьем. Поэтому необходима проверка сопротивления заземлителей и заземляющих устройств. 

Для чего нужны периодические испытания

Ваше оборудование должно выполнять свои функции в полной мере. Для этого исследуют состояние системы защиты при помощи замеров специальным аппаратом – мультиметром. При нормальной работе контура во время возникновения нештатной аварийной ситуации ток будет уходить в грунт по заземляющему проводнику беспрепятственно и равномерно. 

Со временем на металлических поверхностях происходит образование окисной пленки из-за постоянной связи с землей и химически активными веществами. Что, в свою очередь, приводит к коррозии металла. Отслоенные чешуйки мешают нормальному электрическому контакту. Постепенно таких мест становится больше, что ведет к увеличению противодействия, иными словами, к потере электропроводности (ведь отведенные токи проникают в землю недостаточно легко). 

Поэтому в лабораторных условиях необходимо проводить проверку цепи заземления и сопротивления контура, чтобы определить реальное состояние оборудования. Данный процесс предполагает

 точное соблюдение правил и методик для измерения. Процедуру невозможно выполнить самостоятельно в домашних условиях.

Как часто нужны лабораторные испытания и проверка цепи заземления

Услуга производится по заказу. Есть различные ее составляющие:

• Визуальный осмотр. Каждые 6 месяцев ответственный электрик обязан обследовать приборы на предмет обрывов, повреждений, механических дефектов, сильных загрязнений, окисления контактов или образования коррозии с последующей записью в паспорт технического средства. Если у вас нет штатного специалиста, доверьте процедуру нашей электролаборатории.
• Методика замеров специальными приборами. Состояние элемента электросети можно проверять летом или зимой, когда почва сильно промерзает.
• Анализ функционирования высоковольтных линий требуется осуществлять раз в год, а также после ремонта и модернизации.

Почему и как возникают неисправности у защитного устройства

При некорректной работе оборудования ток беспрепятственно протекает по шинам обнуления и поступает на отводящие электроды, а затем от них на потенциал земли.

В грунте содержатся большое количество химически активных веществ (солей, щелочей, кислот). Поэтому при длительном нахождении в агрессивной среде почвы металлические элементы токоотводов постепенно покрываются оксидной пленкой, что приводит к ржавчине. Чешуйки отслаиваются от железа и мешают местному электроконтакту. Через короткое время ненадежных мест становится еще больше, что влечет за собой потерю электрической проводимости. В итоге, защитное устройство теряет свою непосредственную функцию по отводу опасного потенциала в землю.  

Часто в процессе реорганизации производства или переналадки технологии приходится производить манипуляции с оборудованием. Зачастую к безопасности монтажники относятся халатно. Контакт, присоединенный не по нормативам, со временем теряет свои свойства. Что приводит к травмам.  

Методы измерения сопротивления изоляции и заземления

В электролаборатории «Тествольт», применяется несколько способов для выяснения надежности приборов с довольно высокой точностью. Рассмотрим каждый метод более подробно.

Применение профессионального измерительного аппарата – мультиметра

Он необходим для выявления скрытых разрывов в цепи, пропадания контактов. Такая методика позволяет выявить грубые нарушения в работе контура. 

Алгоритм:

• Проводится оценка напряжения между фазой и «нулем».
• Измеряется эта же величина по отношению к корпусу.
• Сопоставляются оба значения.

Если отличия минимальные, то оборудование заземлено. В противном случае это говорит о появившейся проблеме.  

С помощью амперметра и вольтметра 

Измерения сопротивления заземляющих устройств можно условно поделить на проверку целостности подводящих проводников и эффективности контакта «Земля – оборудование». Для контроля второго пункта используется метод вычисления по закону Ома. Для этого необходимо собрать цепь. Между исследуемым контуром и дополнительным соединением на некотором удалении создается напряжение. Ток, инициированный источником, контролируется амперметром. Между тестируемой точкой и зондом делается замер.

Использование спецтехники

Для упрощения работы и исключения вычислительных процессов применяются автоматизированные приборы, выдающие сразу значения в Омах. Принцип функционирования такой же, как мы писали выше.  

Измерения токовыми клещами

Метод позволяет оперативно оценить работоспособность без демонтажа системы и дополнительных электродов. Под рабочим напряжением контуром прибора снимается величина протекающего тока. По закону Ома вычисляются значения.  

Периодичность проверок и измерений сопротивления защитного и рабочего заземления

Операцию проводят, чтобы оценить состояние токоведущих металлических систем. Ведь неисправность влечет за собой поражение человека током и, как следствие, гибель. Поэтому по нормативному предписанию исследования необходимо проводить в четырех случаях. Подробно рассмотрим каждый вид.

Плановые проверки

При установке электрооборудования вы должны прочитать прилагающуюся к ней инструкцию. По нормативам ПУЭ обязаны проводить исследования:

1. Один раз в шесть месяцев – визуальный осмотр всех видимых элементов конструкции.
2. Через 6 лет – измерение контура.
3. Обследование металлического оборудования со вскрытием земли – не реже одного раза в 12 лет. 

Всю ответственность за исследовательские работы берут на себя организации, уполномоченные соответствующими органами. Протокол, подписанный такими электролабораториями, имеет законную силу.

Внеочередные 

Измерение сопротивления изоляции заземляющих устройств и электроустановок проводится после появления нештатных ситуаций, то есть, если были произведены ремонтные работы, внесены технологические изменения в конструкцию во время введения ЗК в эксплуатацию или после аварийного разрушения и последующего восстановления.

Пусковые 

Перед запуском нового оборудования приглашается специалист из электролаборатории, например, из компании «Тествольт». После проверки подписывается акт приемки, на основании которого можно запускать устройство в эксплуатацию.

При каких условиях необходимо проводить обследование

Согласно действующим нормативам ПУЭ испытания возможны только в летнюю сухую погоду. Объясняется тем, что в это время получают наиболее реальные результаты. В дождь показатели будут значительно искажены, так как влажный грунт увеличивает параметры проводимости почвы. 

Приборы для замеров контура заземления и сопротивления заземляющих устройств

До сих пор остаются актуальными аппараты, сделанные несколько десятилетий назад в Советском Союзе: МС-08, М 4116, Ф4103-М1. Сейчас стали использовать усовершенствованные цифровые и микропроцессорные приборы. С их помощью проводятся наиболее точные исследования. Последние вычисления хранятся в карте памяти, что значительно упрощает процесс работы.   

По каким правилам проходят исследования

Любая электролаборатория использует множественные методы, о которых мы расскажем чуть позже. Но стандартная проверка всегда начинается с визуального осмотра болтовых соединений и сварных швов. Далее, проверяется удельная сопротивляемость земли и проводятся замеры заземления. 

Трехпроводный способ 

Прибор подсоединяется к контуру и к двум зондам, вбитых в грунт на определенном расстоянии. Между дальними контактами наводится ЭДС и замеряется ток. В промежутке до ближайшего штыря оценивается падение напряжения. Для этой операции используется специализированное устройство. 

Четырехточечный метод 

Отличается от предыдущего тем, что разность потенциалов измеряется с помощью заземленных электродов на участке между контуром и тестовым зондом.

Способ с токоизмерительными клещами

Этот инструмент позволяет оценить протекающий в проводнике ток без прямого подключения за счет снятия наводок с шины.

Без разрыва цепи

В данном случае клещи дают возможность произвести замер без демонтажа точек соединения.

Способ двух клещей

ЭДС в проводнике можно навести с помощью встроенной катушки. При измерениях один элемент является источником, а второй оценивает величину протекающего тока. По правилам необходимо разнести зонды на расстояние не менее 30 сантиметров для получения корректных данных. 

Формулы расчета

Общая конечная цифра сопротивления вычисляется по закону Ома. Суммирование величин зависит от схемы подключения (параллельная/последовательная) и подчиняется общим физическим принципам.

Амперметр и вольтметр 

Приборы – базовые. С помощью них можно получить точные результаты. Недостатком является необходимость производить простейшие вычисления, и учитывать погрешности.

Проверка в бытовых приборов

Операция сводится к оценке потенциала от фазы к «нулю» и к «земле». Результаты не должны отличаться более чем на 5%. 

В нашей статье мы рассказали о необходимости и способах диагностике защитных систем. Простым выходом для поддержания уровня безопасности является привлечение специалистов. Цена замеров сопротивления контура заземления, измерения растекания тока заземлителя зависит от того, сколько их делалось и в каких условиях. Более подробно можно узнать на сайте.

По каким нормам мы работаем

Основные нормативные документы, которыми пользуются наши сотрудники, – это ПЭУ и ПТЭЭП. Они предлагают формулу для расчета величин противодействия с учетом ряда факторов: количество фаз источника, сила тока, напряжение, расстояние до заземлителя и состояние грунта. Именно поэтому обследования должны проводиться в такую погоду, когда земля обладает лучшим удельным сопротивлением.

Мы работаем только по официальному методу снятия показаний с использованием лучшего современного оборудования. У него высокая точность и результативность, поэтому он дает безошибочный результат.

Этапы нашей работы

Мы приступаем к деятельности сразу после подписания договора с заказчиком. Бригада выезжает на объект и реализует сперва камеральные исследования (на месте), а затем лабораторные.

Вся процедура состоит из следующих фаз:

1. Изучение документации. По электрической схеме здания уже можно понять многое: каким моментам стоит уделить особое внимание, где максимально возможны допущенные при монтаже ошибки. Также внимательный просмотр чертежей и расчетов определяет последовательность действий.
2. Визуальный осмотр системы. Все контакты, крепления, соединения исследуются на предмет деформаций, появления коррозии.
3. Замеры и испытания.
4. Расчеты и заполнение необходимых бумаг.

В результате вы получаете отчет по проведенной деятельности.

Измерение сопротивления контура заземления: методы, приборы, недостатки

В основе безопасности использования электроэнергии лежит не только и не столько соблюдение всех норм при монтаже электроустановки, но и следование требованиям по ее эксплуатации, заложенным в нормативных документах. Заземляющий контур жилых домов и зданий требует периодического выполнения контрольных измерений и выявления неисправности. Расскажем в статье, как происходит измерение сопротивления заземления, какими способами.

Принцип работы заземляющего устройства

В обычных условиях контур заземления, соединенный посредством РЕ-проводника с системой выравнивания потенциалов и с корпусом каждого находящегося в здании электроприбора, бездействует: кроме незначительных по величине фоновых, токи по нему не идут.

При нарушении изоляции электропроводки и аварийной ситуации на поверхности корпуса поврежденного электроприбора образуется опасное напряжение, которое по контуру заземления переходит на потенциал земли. Благодаря этому величина напряжения, попавшего на непроводящие элементы, снижается до абсолютно неопасного значения, не способного нанести травму соприкасающегося с корпусом поврежденного прибора через землю человеку.

При нарушении контура заземления либо РЕ-проводника пути для отвода напряжения нет, и ток будет протекать сквозь тело человека, находящегося между землей и потенциалами неисправного бытового электроприбора. Читайте также статью: → «Монтаж контура заземления в доме».

Почему заземляющее устройство становится неисправным?

При находящемся в работоспособном состоянии контуре ток по РЕ-проводнику переходит на токопроводящие электроды, находящиеся в контакте с почвой, а по ним постепенно переходит на потенциал земли. Весь поток делится на несколько составных частей.

При продолжительном пребывании в агрессивной среде грунта металлические поверхности тоководов окисляются, на них образуется окисная пленка. По мере развития коррозионных процессов прохождение тока ухудшается, электрическое сопротивление конструкции повышается. Возникающая на металлических элементах ржавчина, как правило, носит общий характер, хотя, местами можно увидеть ярко выраженные следы глубокой коррозии. Этот факт объясняется тем, что находящиеся в почве постоянно химически активные растворы щелочей, солей и кислот распределены неравномерно.

Частицы разрушенного коррозией металла отходят от тела проводника, ухудшая либо вовсе прекращая местный электрический контакт. Таких точек со временем возникает все больше, на фоне постепенно увеличивающегося сопротивления контура заземляющее устройство постепенно снижает проводимость и неспособно отвести в почву опасный потенциал. Своевременное выполнение замеров сопротивления заземления позволяет определить момент наступления критического состояния контура.

Максимально допустимое сопротивление заземления

Для каждого типа заземлителя сопротивление нормируется согласно ПУЭ (р — сопротивление грунта).

Приборы для измерения сопротивления

Для выполнения замеров сейчас используются преимущественно современные цифровые приборы, пришедшие на смену устаревшим аналоговым устройствам. Сама технология выполнения измерений намного упростилась, улучшилась точность.Так как замеры необходимо выполнять 1 раз в шестилетний период, для выполнения измерений сопротивления заземления частных домов из-за дороговизны приборов экономически выгодно пригласить специалистов, имеющих все необходимое оборудование.

Для выполнения замеров чаще всего применяются следующие специальные виды приборов:

• МС-08;
• М-416 на полупроводниках и питанием от батареи;
• Тестер СА-6415, оснащенный токовыми клещами.

Методика определения состояния ЗУ основывается на законе Ома для участка цепи. Для проверки через проверяемый элемент пропускается электроток от прошедшего калибровку источника напряжения, проводятся высокоточные замеры проходящего тока и определяется значение сопротивления. Читайте также статью: → «Расчет заземляющих устройств».

Выполнение замеров

Способ амперметра и вольтметра

По причине того, что контур постоянно всем свои объемом работает в грунте, именно его необходимо оценивать при выполнении измерений. С этой целью в почву на расстоянии не менее 20 м от подлежащего контролю заземляющей системы погружаются основной электрод и дополнительный, на которые подается переменный ток.

а) Принципиальная электрическая схема; б, в) Схемы сборки с прибором МС-08

По устроенной источником ЭДС, проводами и заглубленными в почву электродами цепи течет электрический ток, сила которого определяется при помощи амперметра. На поверхность заземляющего контура, очищенного во избежание малейшей погрешности, и контакты основного заземляющего электрода устанавливается вольтметр, замеряющий снижение напряжения на линии промеж контуром заземления и основным стержнем. При делении величин напряжения на силу тока определяется общее сопротивление исследуемой части цепи.

Если к точности измерений не предъявляется высоких требований, то можно ограничиться и этой величиной. При необходимости получения точных результатов, вычисленное значение следует откорректировать, вычтя из него сопротивление проводов и учтя воздействие диэлектрических свойств грунта на характер токов растекания в почве.

• Основными преимуществами такого метода являются простота и несложность выполнения замеров для частных домов.
• Недостаток — не обеспечивается требуемая точность измерений.

Трехпроводной способ измерения сопротивления

При выполнении работ по этому методу исходя из требований безопасности требуется отключение автоматического выключателя в вводном щитке питания либо снятия с заземлителя РЕ-проводника.

• Проводник подключается замеряющему прибору и струбцине. На определенном удалении в землю забиваются стержни заземлителя, на которые навешиваются катушки с проводниками, концы которых подключаются.
• Контакты проводов устанавливаются в разъемы измерительного устройства, проверяется работоспособность схемы к производству замеров и определяется напряжение помехи между электродами-штырями, значение которого должно быть менее 24В.
• При большем напряжении следует изменить точки установки электродов и перепроверить эту величину. Снимаются показания с экрана устройства.

Совет #1. В целях контроля правильности выполнения работы следует провести несколько измерений, переставляя потенциальный стержень на различные расстояния. Отличие полученных значений друг от друга допускается до 5%.

Метод пробного электрода

Измерения необходимо производить до установки ЗУ. Порядок выполнения работ следующий:

• перед проверкой в почву забивается немного возвышающийся над ней пробный стержень-заземлитель идентичный по длине будущему постоянному устройству;
• определяется сопротивления тестером;
• выполняется расчет удельного сопротивления грунта с учетом геометрических размеров пробного штыря.

Такой метод применим только при установке несложных заземляющих устройств, к примеру, при заземлении индивидуального дома. Читайте также статью: → «Для чего выполняется заземление крыши дома».

Четырехэлектродная схема измерения

Такая схема измерения, иначе называющаяся способом вертикального электрозондирования (ВЭЗ), дает достаточную точность результатов, так как при ней учитываются свойства всех слоев грунта — от глубинных до поверхностных. К внешним стержням (№1 и №2) подключается ЭДС, а на штырях, находящихся внутри (№3 и №4), определяется разность потенциалов.

Четырехэлектродная схема измерений

Компенсационный способ выполнения замеров

При выполнении замеров таким способом потребуются промышленные высокоточные приборы. Пара стержней-электродов заглубляется в землю на единой линии так, чтобы охватить заземляющий контур. Основным средством измерения является зонд, подключающийся к стержням №1 и №2 на максимальном приближении к шине (2) заземляющего контура.

Выполнение замеров компенсационным способом

Через погруженные в почву дополнительные штыри, грунт, проводники и первичную обмотку трансформатора подается электродвижущая сила. На вторичной обмотке возникает ток (I₁). Реохордом (б) напряжения устанавливаются так, чтобы U₁=U₂, достигающееся обнулением показаний вольтметра, подключенного к реохорду посредством трансформатора.

Совет #2. Значение сопротивления заземления определяется установкой показаний вольтметра на ноль и кручением ручки реостата исходя из положения стрелки реохорда.

Применение калиброванного резистора

Измерение сопротивления через резистор

Через охлаждаемый резистор на заземляющее устройство электричество подается непосредственно с фазы питания. По известному значению сопротивления и определенному напряжению выявляется сила проходящего через заземлительное устройство тока. Измерения производятся при отсоединении РЕ-проводника от заземлителя, на который через калиброванное сопротивление 46 Ом подается фазное напряжение.

Преимущество данного метода, особенно эффективного в стесненных условиях города, заключается в следующем:

• нет нужды в заглублении тяжелых электродов;
• не требуется наличие многих метров проводов;
• все измерения выполняются на малой площади земли.

Использование токовых клещей

При работе с клещами нет необходимости в отключении цепи заземления. В цепь подается напряжение и по ней начинает протекать ток. Определив его силу клещами, становятся известны все значения, требующиеся для выполнения расчета сопротивления.

а) Схема измерения; б) Схема эквивалентная

Что влияет на сопротивление заземления?

Сопротивление ЗУ находится в прямой зависимости от удельного сопротивления грунта, которое в разных условиях может иметь различные значения. Оно зависит от:

• состава грунта;
• температуры;
• времени года.

Сопротивление почвы значительно меняется при повышении влажности. Потому, перед монтажом заземления и выполнением замеров крайне важно четко определить тип, геологический состав почв, находящихся на участке.

Ошибки при выполнении замеров

Наиболее часто встречающимися ошибками являются:

• выбор для выполнения замеров на электроустановках точек не с максимальным воздействием коррозии, а в случайном порядке;
• пренебрежение проверки заземления нейтралей при сильной коррозии;
• размещение основного и дополнительного электродов слишком близко от заземляющего устройства при замерах методом амперметра и вольтметра.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Какие участки следует выбирать для контроля ВЛ?

Для выполнения замеров рекомендуется выбирать участки с наиболее агрессивными грунтами. При этом контролю подлежат не менее 2% опор.

Вопрос №2. Можно ли вместо высокоточных приборов использовать другие средства измерения?

В принципе, замеры можно произвести и мультиметром, но его применение чревато получением данных со слишком большой погрешностью.

Вопрос №3. Когда лучше всего проводить измерения?

Выполнять замеры лучше всего в разгар лета либо в середине зимы при благоприятной погоде и максимальном сопротивлении почвы.

Вопрос №4. Какова периодичность выполнения замеров?

Проверка производится сразу же после сдачи дома в эксплуатации. Согласно нормативам, периодичность замеров сопротивления должно проводиться каждые 6 лет, но для себя лучше выполнять их каждый год.

Вопрос №5. При выполнении нескольких замеров какой результат принимать окончательным?

Реальное значение сопротивления необходимо принимать по самому худшему результату.

Оцените качество статьи:

Измерение заземления, замер сопротивления заземления

Измерение заземления

2.00 Br

Проводим измерение сопротивления контура заземления в электрической цепи. Мы предлагаем только качественно выполненную работу, современное оборудование и услуги собственной аккредитованной лаборатории. Стоимость работ зависит от количества точек. В результате проведения работ выдаем протокол измерений сопротивления заземления, в котором указаны место проведения измерений, назначение заземлителя и другие данные.

Уточните данные для своего объекта в Калькуляторе: он рассчитает стоимость онлайн и пришлет коммерческое предложение со скидкой через несколько минут. Все настолько быстро и просто — вы только попробуйте!

Рассчитать цену онлайн

Заказать обратный звонок

Заказать обратный звонок

Описание

Измерение электрического сопротивления

Замер сопротивления контура заземления — лучшее вложение в свою безопасность, ведь заземление является важным средством защиты от поражения током. А как конкретно работает контур заземления? Контур заземления снижает электрический потенциал между землей и корпусом, который оказался под напряжением.

Например, когда электроприбор выходит из строя и возникает пробой изоляции, на корпусе появляется напряжение. Если сопротивление заземления не соответствует норме, то прикасаться к электрическому прибору крайне опасно! Ток через человека пойдет в землю, что может привести к смертельному исходу. Напряжение, возникающее на корпусе электроприбора, должно уходить в землю по заземляющему проводнику. Разумеется, сопротивление проводника должно быть намного ниже, чем сопротивление тела человека. Чтобы спокойно эксплуатировать электрооборудование, своевременно проводите измерения сопротивления заземляющих устройств.

От чего зависит цена измерений?

от размеров контура

от вида грунта

Что насчет периодичности измерений сопротивления контура заземления?

Важно понимать, что измерение удельного сопротивления проводника — это процедура не разового характера. Необходимо соблюдать периодичность выполнения измерений, которая прописана в нормативных документах. Рекомендуется проводить проверку заземления минимум 1 раз в 3 года.

После проведения процедур Вам выдают протокол измерения сопротивления заземления. Протокол должен содержать информацию о месте и дате проведения работ, сезонный поправочный коэффициент, результаты измерений.

Проверка заземления

Если в процессе монтажа новых линий энергоснабжения заземление будет подключено под контролем владельца здания или жилого дома, то в случае работы и проживания в уже готовом помещении вы не можете знать о наличии контура заземления.

Следует это проверить, а заодно убедиться в правильности установки контура заземления.

Наша компания осуществляет проверку заземления электрооборудования, как на крупных объектах, так и в частных домах, успейте заказать услугу по доступной цене!

Замер сопротивления контура заземления- Энерго-Команд

Безопасная эксплуатация электроустановок в обязательном порядке подразумевает наличие исправных систем заземления. Поэтому их диагностика обязательно осуществляется с запланированной периодичностью, а также во время проведения внеплановых (приёмосдаточных, мониторинговых и т.п.) обследований электрооборудования. Её основной этап – технический контроль, включающий проверку сопротивлений заземлений.

Электротехническая лаборатория «ЭНЕРГО-КОМАНД» предоставляет такие услуги с оперативным выездом в любую точку Москвы и Московской области.

Зачем нужна проверка сопротивления заземления

К заземляющим устройствам относятся защитные и рабочие электросистемы, имеющие гальваническую связь с заземлителями – электродами, размещёнными непосредственно в грунте.

• Защитные заземляющие устройства предназначены для снижения до безопасного уровня напряжения шага либо потенциала на корпусе электрооборудования, возникшего по причине аварии или индуктивной наводки.
• Рабочий заземлитель несет функциональную нагрузку по обеспечению работоспособности электроустановки и не относятся к системам безопасности.

Технологические параметры заземляющих устройств должны соответствовать нормам ПУЭ. В них определяются сечения и конфигурации проводников, электродов, электросопротивление системы и её отдельных элементов. Поэтому измерение величины сопротивления заземления во многом позволяет судить об исправном состоянии электроустановки.

Оборудование для проверок заземляющих устройств

Передвижная электролаборатория располагает всеми необходимыми средствами для контроля и испытаний электрических систем. В частности, использование переносного комплекса Eurotest. Прибор позволяет измерить сопротивление контура заземления, непрерывность цепей, протестировать электросеть переменного тока низкого напряжения в широком диапазоне, а также помогает проконтролировать многие другие важные показатели работоспособности электроустановки.

Безопасная эксплуатация нашего лабораторного оборудования осуществляется согласно требованиям ГОСТ IEC 61010.1-2014

Как осуществляются проверка сопротивления заземления

Этапу технического контроля предшествуют осмотры исследуемых коммуникаций и установок. Для проверки контура заземления и измерения его сопротивления к устройству расчищаются подходы (вскрывается грунт, если требуется), а с обследуемых частей удаляется пыль и прочие загрязнения. Специалист, выполняющий диагностику, должен получить визуальное подтверждение:

• соответствия заземляющей системы типу обслуживаемого электрооборудования;
• правильности прокладки и подключений соединительных линий;
• целостности коммуникаций и их контактных участков
• степень коррозионных повреждений (линии заземления должны быть защищены от коррозии лакокрасочным покрытием черного цвета)

Методика измерения сопротивления заземления, выбирается с учетом разновидности схемы электроснабжения – TT, TN или IT (ГОСТ Р 50571.16.2007). При этом к тестированию электротехнических параметров приступают только после устранения замечаний, выявленных на этапе визуального контроля.
Например, если после вскрытия грунта обнаруживается чрезмерное коррозионное разрушение заземлителей (более 50% сечения электродов), то они должны быть заменены.

Диагностические работы, требующие проведения земляных работ, в первую очередь выполняются на участках с высокой агрессивной активностью грунтов, подключений силовых нейтралей, разрядников или ограничителей перенапряжений. Вскрытие почвы для проверки сопротивлений заземлителей осуществляется выборочно:

• для всех ЗУ электроустановок потребителей;
• для 2% опор воздушных линий, оборудованных такими устройствами.

Результат испытания контура заземления

В процессе технического контроля выявляется текущее состояние, повреждения, дефекты и их причины, влияющие на функциональность защитных или рабочих систем. Результаты фиксируются в «Протокол проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств».

Протокол измерения сопротивления заземления

Это один из официальных документов, подтверждающих безопасность ЭУ. Протокол может быть затребован инспекторами контролирующих организаций при проведении ими мониторинговых проверок, расследовании аварийных ситуаций или несчастных случаев.

Периодичность проверки контура заземления

Систематичность осмотров соединительных коммуникаций и устройств электроустановок отображается в графике планово-профилактических работ (ППР) предприятия или организации. Он составляется с учётом местных особенностей и рекомендаций нормативов испытаний ЭУ (ПТЭЭП, приложение 3.26). В графике ППР также указывается периодичность измерения сопротивления заземления.

Интервалы между осмотрами должны быть:

• без вскрытия грунта – не более полугода. За их проведение отвечает работник, назначаемый приказом по предприятию;
• с частичным вскрытием грунта – не более 12 лет. Если подземные коммуникации эксплуатируются в среде с высокой коррозионной активностью (под действием естественных либо техногенных факторов), то осмотры и измерение сопротивления заземления осуществляются чаще. Их периодичность может быть установлена согласно рекомендациям наших специалистов.

Снятие электротехнических параметров должно осуществляться в наиболее засушливые периоды при минимальной влажности грунта

Ваше сотрудничество с электролабораторией ООО «ЭНЕРГО-КОМАНД» будет иметь неоспоримые преимущества

Определение функционального состояния рабочего или защитного заземления осуществляется нашими сотрудниками электролаборатории «ЭНЕРГО-КОМАНД», имеющими действующие квалификационные удостоверения, выданного региональной службой Ростехнадзора. Обратившись к нам, вы получите:

• Успешное решение самых сложных и нестандартных задач.
• Бесплатный выезд и развернутая консультация нашего инженера
• Соблюдение договорных сроков выполнения диагностики и полное соответствие госстандартам
• Оптимальная цена проверки контура заземления и гарантия 100% точности результатов
• Технический отчет с результатами измерения сопротивления заземления, в соответсвии с требованиями действующего законодательства

Узнать стоимость услуги

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 вывод, ближайший к драйверу n. Площадь контура 1 (0) (драйвер 1 и контакт заземления 0), образованная 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 возврата. 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 контактом заземления 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 контакт 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 вычислении I _gl , I _{g 2} , I _g3 и I _{g 4} , мы знаем, что

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

и максимум 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. Таким же образом

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

Термины 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. Условие d будет либо d ₁ , либо d ₂ , как показано на рисунке 1.33 для L _{g0 ( n )} и L _{g1 ( n )} расчеты соответственно. L — длина штифта в дюймах, а r — радиус штифта. 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), используя d ₃ , d _{3 4} , показанное на рисунке 1.3. .

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.

При передаче 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.

WTF Есть контуры заземления? | Hackaday

Эти волшебные существа появляются из ниоткуда и поджаривают вашу электронику или раздражают ваши ушные раковины. Понимание их, несомненно, сэкономит вам деньги и нервы. В двух словах, контур заземления — это то, что происходит, когда два отдельных устройства (A и B) отдельно соединяются с землей, а затем также соединяются друг с другом через какой-то кабель связи с землей, создавая петлю.Это обеспечивает два отдельных пути к земле (B может проходить через собственное соединение с землей или может проходить через землю кабеля к A, а затем к земле A), и означает, что ток может начать течь непредвиденным образом. Это особенно заметно в аналоговых аудиовизуальных установках, где результатом является гудение звука или видимые полосы на изображении, но также иногда является причиной необъяснимых отказов оборудования.

Вы можете найти петлю?

Один из примеров — кабельное телевидение. Это аналоговый сигнал, который поступает в ваш дом и заземляется в одном месте, обычно за пределами вашего дома.Кабель извивается к вашему развлекательному центру, где он подключается к ресиверу, который заземлен в другом месте. Это создает петлю и, благодаря электромагнитной индукции, связанной со всеми видами сигналов переменного тока вокруг, паразитный ток, который затем течет через различные цепи. Другой способ думать об этом — как о половине трансформатора; это одиночный контур, и значительная часть этого контура — это сразу после от живого провода электросети здания с постоянно изменяющимся током.В звуковом оборудовании нередко бывает гул с частотой 50 или 60 Гц из-за влияния контуров заземления.

Решение

Теперь, когда вы эксперт, решить проблему (или полностью ее избежать) довольно просто. Самый надежный способ — разрезать петлю, то есть удалить кабель или заменить его чем-то, кроме провода. Вы можете переключиться на беспроводную связь, такую ​​как Bluetooth или WiFi. Некоторые проводные протоколы используют дифференциальные сигналы вместо несимметричной передачи сигналов, поэтому нет необходимости в общей земле для справки.Переместите вилки так, чтобы они вставлялись в одну розетку, сделав петлю как можно меньше. Другой вариант — использовать изолятор, который вы можете приобрести для выбранного кабеля или спроектировать в своем проекте с оптоизолятором или изолирующим трансформатором. Не используйте штепсельную вилку и не удаляйте заземляющий контакт, так как это просто устраняет функцию безопасности и может создать опасную ситуацию с корпусом под напряжением.

Когда дело доходит до вашего осциллографа, вполне вероятно, что в какой-то момент вы захотите проверить что-то, что питается от сети, и тогда вы получите совершенно другой тип контура заземления.Если ваша вещь работает от батарейки, опасности здесь нет; сходить с ума, потому что нет возможности создать контур заземления. Если он подключен к стене, но через изолированный источник питания (что-то только с двумя контактами и изолирующим трансформатором), все в порядке, потому что по-прежнему нет пути для контура заземления, но вы можете увидеть некоторый шум от грязного питания .

Но если он подключен к сети и имеет контакт заземления (даже косвенно, как устройство, питаемое от USB через блок питания компьютера), существует возможность создания контура заземления, потому что вы подключаете заземленный осциллограф к другому заземленному устройство через зонд.Зажим заземления на пробнике подключается прямо к контакту заземления, а заземления на всех пробниках соединяются друг с другом, а эти контакты заземления подключаются к заземлению на вашем устройстве. Если это было неясно, лучше сформулировать это как «все ваши заземления уже подключены друг к другу и связаны с одним и тем же проводом — контактом заземления». Когда вы подключаете заземляющий зажим к тестируемому устройству, вы создаете контур заземления, который добавит шума к вашим измерениям и, возможно, повредит осциллограф.

Заземление зонда осциллографа подключено. Технически вам нужно прикрепить к тестируемому устройству только один зажим заземления.

Заземление зонда подключается непосредственно к земле. Они не плавают.

Если вы сделаете ошибку и прикрепите заземляющий зажим к чему-то, что на самом деле не заземлено, у вас будут всевозможные проблемы, так как теперь устройство замкнуто на землю через ваш зонд, который быстро самоуничтожится. Для тестирования устройств с заземляющим контактом требуется особая осторожность, чтобы не допустить подключения устройств с разными потенциалами.Разорвать контур заземления можно, просто не подключив зажим заземления, хотя это имеет и другие последствия. Здесь лучше всего использовать дифференциальные пробники или подключить тестируемое устройство к изолирующему трансформатору. Не снимайте заземление с прицела , а не , потому что вы будете часто прикасаться к нему и лучше не подвергаться электрошоку.

Итак, подведем итоги: земля — ​​это не просто земля. Для измерения шума лучше всего, чтобы у каждого устройства был один и только один путь к одной точке заземления.Когда есть два или более пути к земле, они могут образовывать петлю, которая улавливает всевозможные электрические и магнитные помехи окружающей среды. Починить контур заземления так же просто, как его разомкнуть, но для этого у вас должно быть хорошее мысленное представление обо всех наземных путях в игре. Какой самый сложный контур заземления вы когда-либо видели? Не хватает хороших решений?

Контуры заземления в системах вибрационных испытаний

Вернуться к: Системный шум и контуры заземления

Как обсуждалось в предыдущем уроке, электронное «заземление» может быть ссылкой на 0 вольт.Это опорное напряжение 0 В используется в качестве основы для других напряжений, генерируемых в системе тестирования. Это основная точка отсчета, и ее необходимо поддерживать в надлежащем состоянии.

Общие сведения о контурах заземления

Контур заземления возникает, когда несколько компонентов, каждый из которых имеет заземление для цепи электропитания здания, подключаются друг к другу с помощью кабеля с нулевым заземлением. Это создает несколько путей к заземлению через несколько компонентов системы.

Когда на опорное напряжение 0 В влияют контуры заземления, оно больше не равно 0 вольт, поскольку теперь присутствует дополнительное напряжение. Это может вызвать ошибки в измерениях, используемых системой тестирования.

Системы контроля вибрации

имеют полное заземление через набор соединительных кабелей, идущих от: (1) выхода контроллера к усилителю, (2) усилителя к встряхивателю, (3) встряхивателя к датчику управления и (4) ) датчик управления ко входу контроллера.В дополнение к этому полному контуру одноточечного заземления, контроллер, усилитель и шейкер имеют ссылки на защитное заземление на землю.

Множественные ссылки на землю и соединенные кабели имеют чрезвычайно высокий потенциал для создания контуров заземления, особенно когда различные компоненты требуют разных типов питания (120 В — однофазное, 480 В — 3 фазы и т. Д.). См. Рисунок 1.3 ниже.

Рисунок 1.3. Соединения и потенциальные контуры заземления в системе контроля вибрации.Обратите внимание, что заземления всех трех устройств подключены через цепь электропитания.

Электричество ищет баланс; Таким образом, два провода цепи должны содержать равное количество напряжения или тока. Любой дисбаланс передается на землю.

В зависимости от сопротивления несимметричных проводов создаются разные напряжения. Согласно закону Ома, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I * R). По мере увеличения сопротивления общее напряжение увеличивается, даже если ток остается прежним.

Провода и цепи с более высоким сопротивлением приведут к тому, что сигнал с более высоким напряжением будет передаваться по заземленной стороне кабелей. В некоторых случаях эта разница напряжений может вызвать фактическое движение вибростенда; в других случаях разница может быть измерена только контроллером вибрации.

Есть два признака того, что ваша система контроля вибрации испытывает шум контура заземления: (1) если шейкерная головка движется, когда система включена, но тестирование не выполняется, или (2) если ваши графики тестирования показывают скачки амплитуды в течение цикла частота источника питания (60 Гц в Северной Америке, 50 Гц в Европе).

Если вы подозреваете, что шум может влиять на вашу систему контроля вибрации, следующие уроки проведут вас через шаги по устранению неполадок.

Избегание контуров заземления

Вопрос

При установке измерительной установки акселерометра на испытательные конструкции мне посоветовали избегать контуров заземления. Скажите, пожалуйста, что такое контуры заземления и как их предотвратить?

Ответ

Термин «контур заземления» относится к наличию нежелательного электрического тока в установке акселерометра.Что еще хуже, шум часто проявляется на «линейных» частотах 50 или 60 Гц, обычно в диапазоне частот, представляющих интерес для большинства планов испытаний на вибрацию.

Рисунок 1

Контуры заземления возникают, когда в измерительной системе имеется более одной точки заземления (см. Рисунок 1). В электрических системах мы часто предполагаем, что все «земли» имеют одинаковый потенциал. На самом деле, это часто не так, особенно при установке вне лабораторных условий или когда между позиционированием акселерометра и формирователем сигнала требуются большие расстояния.Если заземления имеют разные потенциалы, в результате будет протекать ток, совершенно не связанный с током измерительного сигнала.

Диагностика проблем контура заземления может быть трудным и утомительным занятием в зависимости от фактических условий установки. Лучшим упреждающим подходом к предотвращению контура заземления является использование подхода одноточечной системы заземления. Идея одноточечной системы заземления состоит в том, чтобы гарантировать, что во всей измерительной системе (акселерометр, кабель и формирователь сигнала) существует только одна точка заземления.В общем, Endevco рекомендует размещать назначенную одноточечную землю на стабилизаторе сигнала.

Большинство формирователей сигналов заземляются через источник питания. Уловка состоит в том, чтобы гарантировать, что остальная часть системы не будет дополнительно заземлена ни в какой точке. Необходимо проверить акселерометр. В частности, изолирован ли корпус преобразователя или заземлен ли корпус?

Рисунок 2

Если корпус изолирован, проблем с контуром заземления быть не должно. Однако, если акселерометр заземлен (т.е.е., где возврат сигнала проходит через корпус акселерометра; см. TP328 для получения дополнительной информации), возможно, потребуется изолировать акселерометр с помощью изолированной монтажной шпильки. Изолированная монтажная шпилька электрически изолирует сторону шпильки с испытательной структурой от стороны акселерометра, эффективно разрывая контур заземления (см. Рисунок 2).

Для дополнительной помощи в предотвращении контуров заземления Endevco предлагает ряд различных изолированных монтажных шпилек для использования с акселерометрами с заземленным корпусом.Существуют и другие более продвинутые методы решения проблем контура заземления, выходящие за рамки данной статьи.

Двухпортовое шунтирующее измерение и собственный контур заземления | 2019-04-05

Двухпортовый шунтирующий метод измерения представляет собой адаптацию 4-проводной системы измерения Кельвина с использованием векторного анализатора цепей (ВАЦ) для измерения очень низких импедансов, порядка милли / микроом. Этот метод становится популярным из-за его важности для измерения полного сопротивления распределительной сети (PDN).В этой статье мы показываем теорию, лежащую в основе двухпортовых параллельных измерений с использованием векторного анализатора цепей, и то, как собственный контур заземления вносит ошибку измерения. Наконец, мы предлагаем решения проблемы контура заземления с результатами измерений. Эта статья получила награду за выдающуюся публикацию на конференции EDI CON USA 2018.

Двухпортовое шунтирующее измерение является золотым стандартом для измерения импеданса в миллиомах при поддержке измерений на очень высоких частотах. Эти возможности делают его идеальным для измерения в сети распределения электроэнергии (PDN).В этой статье показано, как сделать 2-портовый шунт путем измерения с помощью коммерческого векторного анализатора цепей (ВАЦ). К сожалению, это измерение включает нежелательный контур заземления. Если не исправить, контур заземления вносит значительные ошибки.

Рис. 1. Установка для измерения импеданса через 2-портовый шунт с использованием коммерческого анализатора цепей Omicron Bode 100 для измерения низких сопротивлений
(Z _DUT << 50 Ом).

Рисунок 2.Эквивалентная принципиальная схема двухпортового сквозного измерения, показанная на (Рисунок 1)
для измерения R.

На рисунке 1 показана стандартная двухпортовая установка для измерения сквозного шунтирования. На рисунке 2 показана конфигурация схемы для измерения резистора малого номинала при двухпортовом сквозном шунтирующем измерении. Из определения S ₂₁ [1, стр. 2-3],

Решая для R, получаем,

, где предполагается, что R ₀ = 50 Ом и S ₂₁ < <1 (Верно для очень малых значений импеданса / сопротивлений - R << R ₀ ).Уравнение 1 менее интуитивно понятно при двухпортовых измерениях с шунтированием. Другое представление определения S ₂₁ показано в [1, стр. 2],

Уравнение 3 дает такое же значение для S ₂₁ после упрощения. Разница здесь в том, что это дает интуитивное ощущение того, что происходит с S ₂₁ . Знаменатель для ВАЦ является постоянным, если импедансы источника и приемника фиксированы. Одно исключение из этого предложено Стивом Сэндлером в его статье «Расширение полезного диапазона 2-портового шунта за счет измерения импеданса» [2].Здесь источник R ₀ увеличивается, чтобы сместить окно измерения. Источник R ₀ увеличивается до более высокого значения путем добавления внешнего резистора, скажем, 450 Ом, и теперь Rs становится 500 Ом для 50-омного ВАЦ, предполагая, что интересующий нас частотный диапазон таков, что внешний резистор электрически очень мал. и является сосредоточенным элементом на этой частоте. Что мы здесь делаем, так это то, что мы уменьшили максимальную мощность, которая может быть получена от векторного анализатора цепей, что увеличивает диапазон измеряемых импедансов.Следует отметить, что чувствительность является неотъемлемым свойством ВАЦ и не изменяется.

В уравнении 3, S ₂₁ ² — это принимаемая мощность в Rx, масштабированная по мощности, которая была бы получена, если бы DUT не присутствовал. Давайте посмотрим, как это повлияет на измерения импеданса двух портов. R = 25S ₂₁ и S ₂₁ увеличивается, когда принимаемая мощность увеличивается.

Любое увеличение принимаемой мощности будет отражено как увеличение измерения R.

Неидеальности

Как и все измерения, измерения с двухпортовым шунтом страдают от неидеальности. На рисунке 3 показаны две неидеальности:

1. Потери в кабеле
2. Контур заземления

Рис. 3. Неидеальность, добавленная к двухпортовому шунту посредством измерений

Каждый кабель будет иметь потери в кабеле, которые обозначены как сопротивления кабеля на Рис. 3. Все заземления в ВАЦ соединены вместе на ВЧ заземление передней панели.Это приводит к образованию контура заземления в двухпортовых измерениях, как показано на рисунке 3.

Проблема контура заземления

Рисунок 4. Формирование синфазного тока из-за контура заземления

На рисунке 4 показано альтернативный путь для возврата сигнального тока, рассматриваемого как ток синфазного режима. Этот путь был создан добавлением заземляющих соединений. Если бы этот путь никогда не существовал, весь ток вернулся бы через кабель. Новый путь создал дополнительный путь для тока, который зависит от значения R _G .Почти во всех ВАЦ R _G << Rcable1b и Rcable2b. Таким образом, дополнительный ток будет намного больше по сравнению со случаем отсутствия этого дополнительного пути. Этот дополнительный ток добавляет больше мощности в приемник, что приводит к увеличению до S ₂₁ и, в свою очередь, к расчетному R, который 25S ₂₁ . Это ошибка в измерениях, не имеющая отношения к фактическому значению R. Таким образом, это будет считаться ошибкой.

Пример

Рисунок 5.Пример оценки ошибки контура заземления

Давайте рассмотрим пример, чтобы оценить, сколько ошибок возникает из-за синфазного тока, создаваемого контуром заземления. На рисунке 5 показан пример, в котором изучаются два случая наличия и отсутствия контура заземления. Небольшое сопротивление (R _G = 10 ^{— 15} Ом) помещается в контур, чтобы имитировать соединение контура заземления, а большое сопротивление (R _G = 10 ¹⁵ Ом) помещается в контур. имитировать соединение контура заземления.Схема может быть решена с помощью любой программы SPICE для оценки мощности, потребляемой приемником в этих двух случаях:

1. R _G = 10 ^{— 15} Ом
2. R _G = 10 ¹⁵ Ом

Мы можем использовать уравнение 3 для оценки S ₂₁ . Знаменатель, мощность, потребляемая приемником Rx при отсутствии тестируемого устройства, = 5 мВт (потери в кабеле не учитываются и предполагается, что расширение порта не выполняется путем калибровки) — это максимальная мощность, которая может быть передана от источника.Это постоянная величина по отношению к ВАЦ. S ₂₁ для этих двух случаев:

1. S ₂₁ = = 0,022538
2. S ₂₁ = = 0,0036841

Как мы и ожидали в случае 1, приемник потребляет больше мощности из-за более высокого синфазного тока. Расчетный R из S ₂₁ на основе R = 25S ₂₁ ар,

1. S ₂₁ = 0,56344
2. S ₂₁ = 0.092101

Ошибка из-за контура заземления составляет около 460%. Небольшое отклонение в случае 2 связано с нашими приближениями и предположениями. Пример был сделан для DC. Такой же подход можно применить и к корпусу переменного тока. Это оставлено на усмотрение заинтересованных читателей.

Из этого примера ясно, что нам необходимо минимизировать ток синфазного режима, который вносит большую ошибку в измерения при двухпортовом шунтировании.

Способы решения проблемы контура заземления

Рисунок 6.Удаление контура заземления в 2-портовой схеме измерения импеданса, показанной на рисунке 1.

Рисунок 7. Схема синфазного трансформатора

На рисунке 6 показано решение проблемы контура заземления. Очевидный способ минимизировать ошибку измерения — минимизировать ток синфазного режима. Мы разработали два продукта для минимизации синфазного тока.

На рисунке 10 показаны результаты экспериментов с использованием синфазного дросселя Picotest (J2102A) и полуплавающего дифференциального усилителя (J2113A).

Первый подход заключается в использовании высококачественного синфазного трансформатора 50 Ом или синфазного дросселя. Как видно из названия, он блокирует ток общего режима. На рисунке 7 показана эквивалентная схема синфазного трансформатора. Синфазный трансформатор построен на ферритовом сердечнике, так что, когда Iout = Iin, индуктивность, обеспечиваемая протеканию тока, равна нулю. Часть этого тока называется дифференциальным током. Это ток, который способствует нормальной работе.

Когда часть тока проходит через один, но не возвращается через другой, это называется синфазным током.Синфазный трансформатор имеет очень большую индуктивность для этого тока и эффективно его блокирует. Величина блокировки (затухания) сильно зависит от конструкции трансформатора. Поскольку этот трансформатор не должен влиять на нормальную операцию измерения ВАЦ, он должен быть спроектирован таким образом, чтобы полное сопротивление дифференциального тока было 50 Ом. Важным моментом является то, что синфазный дроссель не работает на постоянном токе или на низкой частоте. Максимальная частота, при которой действует синфазный трансформатор, зависит от сердечника и определяется качеством материала.Мы обнаружили лучшие результаты измерений, когда синфазный дроссель подключен к контуру приемника, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Синфазный трансформатор включен в двухпортовый шунт через измерительную цепь

Рисунок 9. Полуплавающий дифференциальный усилитель, включенный в двухпортовый шунтирующий измерительный контур

Рисунок 10. Сравнение методов решения проблемы контура заземления при измерении полного сопротивления 2-портового шунта при измерении
a Сопротивление 1 мОм

Другой подход к проблеме контура заземления — использование полуплавающего дифференциального усилителя, который показывает большое сопротивление синфазному току.Поскольку это сопротивление, полуплавающий усилитель эффективен и при постоянном токе. Лучшие результаты измерения наблюдаются, когда он подключен к контуру приемника, как показано на рисунке 9.

Заключение

Двухпортовый шунтирующий проход является важным методом измерения для измерения очень низких импедансов. Поскольку импедансы PDN, которые необходимо измерить, уменьшаются из-за более высоких требований к функциональности микросхемы, этот метод набирает популярность. В настоящее время обычно рассчитываемое целевое сопротивление PDN находится в миллиомном диапазоне.Однако некоторые из усовершенствованных конструкций PDN находятся в диапазоне микроом. Это делает двухпортовое сквозное измерение важным методом при проектировании PDN.

К сожалению, двухпортовая шунтирующая топология измерения имеет собственный контур заземления. Один из способов решения этой проблемы — разорвать контур заземления. В этой статье предлагаются два метода (синфазный дроссель или полуплавающий дифференциальный усилитель) для разрыва контура заземления. Синфазный дроссель не эффективен при постоянном токе, в то время как полуплавающий дифференциальный усилитель является эффективным решением даже при постоянном токе.Результаты измерений для обоих предложенных решений были представлены, чтобы показать эффективность этих методов. Для точных измерений PDN требуется изоляция контура заземления с плоскими частотными характеристиками и постоянным сопротивлением 50 Вт. Решения общего назначения или самодельные решения могут не обеспечить требуемого плоского импеданса 50 Ом. Поэтому важно проверить свой изолятор или использовать изолятор, сделанный специально для этой цели.

Обратите внимание, что один из способов уменьшить влияние контура заземления — это минимизировать сопротивление в соединениях заземления от ВАЦ к ИУ.

Список литературы

[1] Р. В. Андерсон, «Методы S-параметров для более быстрого и точного проектирования сети», примечания к приложению HP 95-1, февраль 1967 г.

[2] С. М. Сандлер, «Расширение полезный диапазон 2-портового шунта посредством измерения импеданса », IEEE MTT-S Lat. Являюсь. Микроу. Конф. (LAMC), стр. 1–3, декабрь 2016 г.

[3] JY Choi и I. Novak, «Моделирование и измерение микроомов в PDN», DesignCon 2015

Биография авторов

Anto K Davis получил B.Tech. степень в области электротехники и электроники в Национальном технологическом институте Тричи, Индия, в 2006 году, а также степень магистра технических наук. и к.т.н. Степень в области дизайна электроники от Индийского института науки, Бангалор, Индия, в 2010 и 2015 годах соответственно. Он работал в Huawei Technologies, Бангалор, Индия, с 2006 по 2007 год, и в Brocade Communications, Бангалор, Индия, в 2011 году. Он работал докторантом в Школе электротехники и компьютерной инженерии Технологического института Джорджии, Атланта, США. США, с января 2016 года по декабрь 2017 года.В настоящее время он работает старшим специалистом по технологической стратегии в компании Picotest в Бангалоре, Индия (начата в январе 2018 года).

Его доктор философии. исследования касались методов снижения шума для микропроцессорных сетей распределения питания (PDN) и методов подавления антирезонансных пиков. В настоящее время он исследует стабильность коммутационных и линейных преобразователей в Picotest. Его исследовательские интересы включают в себя: электромагнитную совместимость, целостность питания, анализ стабильности импульсных преобразователей мощности, управление преобразователями мощности, преобразователи с переключаемыми конденсаторами, преобразователи с переключаемыми катушками индуктивности, беспроводную передачу энергии и Интернет вещей.

Стивен М. Сэндлер занимается проектированием энергосистем почти 40 лет. Основатель и генеральный директор Picotest.com, компании, специализирующейся на инструментах и ​​аксессуарах для высокопроизводительных систем электроснабжения и тестирования распределенных систем, Стив также является основателем AEi Systems, компании, которая специализируется на анализе схем наихудшего случая для обеспечения высокой надежности. отрасли.

Он часто читает лекции и издает международные публикации по темам целостности электроснабжения и проектированию распределенных энергосистем.Среди его последних книг: Моделирование импульсных источников питания с помощью SPICE (2018) и Power Integrity: Измерение, оптимизация и устранение неисправностей, связанных с параметрами питания в электронных системах (2014). Стив является лауреатом премии Джима Уильямса ACE в номинации «Автор года» (2015) и обладателем наград DesignCon 2017 и EDICON USA 2017 Best Paper Awards.

Определение и уменьшение обратной связи контура заземления

Краткое введение

Большинство рабочих уже знают, что правильное заземление является основной мерой безопасности для всех видов электрического оборудования.Однако менее известно, что, хотя заземление может предотвратить и решить многие проблемы с питанием, оно также может создавать серьезные проблемы сами по себе.

Одна из наиболее распространенных проблем известна как обратная связь контура заземления — электрическое явление, часто возникающее, когда разные электрические цепи питают систему и ее периферийные устройства. Это также может быть сезонной проблемой, так как горячие сухие температуры могут вызвать обратную связь контура заземления, поэтому специалисты по приложениям в CAS DataLoggers составили это краткое введение по этому вопросу.

Для получения более подробной информации, включая решения по устранению неисправностей электрических явлений, позвоните в CAS DataLoggers по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.

Разъяснение обратной связи контура заземления

Обратная связь по контуру заземления — часто встречающаяся проблема с проводкой, возникающая, когда два или более подключенных электрических устройства получают доступ к более чем одному пути к земле. Вместе пути заземления образуют петлю, по которой проходит непреднамеренный ток. В свою очередь, сопротивление преобразует эти токи в колебания напряжения, которые вызывают шум сигнала из-за нестабильности заземления системы, что искажает программные сигналы устройств.

Независимо от того, используются ли разные защитные заземления или защитное заземление и заземление, пользователи заметят эту обратную связь в виде экранных полос, гудящих / гудящих звуков, а также отключений или разрывов в компьютерах и их передаче данных — это обычно наблюдается в A / V приложений и сетевых компьютеров. Пользователи, собирающие данные, часто обнаруживают, что их показания и данные становятся неточными из-за шума сигнала.

Это может даже привести к катастрофе, поскольку многие предприятия в значительной степени полагаются на свои измерительные системы для мониторинга оборудования, качества продукции, тестирования и т. Д.- все же контуры заземления часто остаются незамеченными при поиске неисправностей и в равной степени игнорируются как фактор во многих установках, возникающий позже, когда здания расширяются и / или добавляют больше заземленных соединений.

Естественно, компьютеры, регистраторы данных и системы сбора данных часто связаны друг с другом более чем одним путем: все компьютеры с питанием от переменного тока подключаются друг к другу через заземляющий провод в общей проводке здания. Компьютеры также могут быть соединены кабелями передачи данных.Все эти многолучевые соединения между компьютерными цепями образуют контуры заземления, и всякий раз, когда контур заземления существует, существует вероятность повреждения из-за межсистемного шума заземления.

Например, на предприятии есть выключатель с медным экранированным кабелем, который прикреплен к стержню в земле. На этом заземляющем проводе не должно быть сопротивления и падения напряжения. Однако поблизости есть еще один автоматический выключатель с собственным заземлением, и благодаря этому новому пути на заземляющем проводе теперь есть сопротивление.Это создает падение напряжения на выходе, поскольку заземление цепей не имеет надлежащего потенциала, и цепи больше не изолированы. Это вызывает обратную связь контура заземления, которую рабочие в здании заметят в виде проблем с аудио / видео, потери данных и т. Д.

Обратная связь по контуру заземления все чаще представляет угрозу для промышленных процессов, учитывая чувствительность нового электрического оборудования. Например, более современные приводы переменного тока (например, те, которые используются в двигателях переменного тока) имеют очень избирательный входной каскад, особенно при возникновении любого вида шума в линии.В этих случаях накопители могут испытывать ошибки или даже перегорать. В этих случаях пользователи могут обнаружить, что обширное заземление необходимо только для одной единицы оборудования.

Диагностика обратной связи контура заземления

Этот тип обратной связи особенно распространен, поскольку заземление необходимо в качестве меры предосторожности против поражения электрическим током, но у конечных пользователей есть дополнительная потребность в максимально возможном снижении электронных шумов, используя заземление для сдерживания помех сигнала.

Это означает, что на практике хорошее заземление часто является балансирующим действием.Между каждой точкой заземления всегда существует определенное сопротивление электрическому току (на которое влияют влажность, температура, периферийные устройства и т. Д.), Поскольку ничто не заземлено идеально. Когда ток течет, это сопротивление позволяет электрическому напряжению проходить между этими точками заземления, увеличивая обратную связь.

Контуры заземления чаще всего возникают в заземляющих проводниках электрического оборудования, если две или более цепи имеют общий провод или путь тока.Например, вы, вероятно, столкнетесь с обратной связью контура заземления, когда ваша система включает оборудование, подключенное к разным заземленным розеткам в одной комнате. Таким образом, слаботочная проводка также особенно чувствительна к помехам.

Снижение шума сигнала

Для предотвращения обратной связи контура заземления необходима хорошая схема заземления. Фактически, проблемы с проводкой и заземлением составляют большую часть всех проблем с качеством электроэнергии, связанных с аудио / видео устройствами и другим электронным оборудованием.

Перед установкой оборудования важно найти любые неправильно заземленные розетки или проводку и убедиться, что они правильно заземлены. Как всегда, постарайтесь уменьшить или удалить близлежащие радиочастотные помехи.

Проблема контура заземления может возникнуть в нескольких точках системы, и каждое возникновение проблемы необходимо устранять индивидуально. Ни производитель, ни установщик системы обычно не могут предсказать, где возникнет петля, потому что только после установки можно определить, возникнет ли проблема.

Хотя это правда, что заземление никогда не бывает полностью свободным от шума, проблемы с контуром заземления можно исправить и избежать; однако это может быть многоэтапное мероприятие. Контур заземления не создаст заметной обратной связи, если провода в контуре не пропускают ток, хотя это может быть невозможно при данной схеме. Если по данному проводу течет ток, он будет течь по другим проводам, и ток может попасть в контур из соседних флуктуирующих магнитных полей, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы избежать этого.Ток также может протекать через сами электронные устройства через их кабели.

Предотвращение замыкания на землю

Вы можете предотвратить образование контуров заземления, отправив все сигнальные заземления в одну и ту же точку. Если необходимо использовать более одной точки заземления, сигнал должен быть изолирован с одной стороны и заземлен от своего соседа (ов). Экранированные кабели можно использовать для малых токов.

Что касается вашего оборудования, многие производители устройств разработали свои системы для использования с хорошим заземлением, поэтому их системы не так хорошо работают с входящим током и сопутствующим шумом, как в противном случае.Поэтому пользователи могут столкнуться с помехами и / или отключениями оборудования, хотя дифференциальные сигналы будут менее подвержены шумам. Если у вас есть устройства с высокими требованиями к мощности, устанавливайте их рядом с источником питания. При работе с приложениями системы сбора данных / сбора данных полезно выбрать регистратор данных с гальванически изолированными входами, которые менее уязвимы для улавливания шума земли.

Сводка

Как установщики, так и конечные пользователи должны учитывать обратную связь контура заземления во время установки и эксплуатации, чтобы предотвратить шум сигнала и последующее устранение неисправностей.Хотя этот источник обратной связи является распространенным и трудноразрешимым, его можно устранить, используя хорошо спроектированную систему, надлежащее заземление / проводку и расположение объекта. Пользователи, принимающие эти меры предосторожности, должны обнаружить, что их системы улавливают гораздо меньше шума и собирают более точные данные с более плавной передачей.

Для получения дополнительной информации о решениях по устранению неполадок обратной связи контура заземления или для поиска решения для конкретных задач, обратитесь к специалисту по приложениям CAS DataLoggers по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.

Основы заземления | Что такое контур заземления?

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

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

Явление контуров заземления показано на схематической диаграмме ниже:

Причины замыкания на землю

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

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

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

Однако есть два наиболее эффективных метода уменьшения контуров заземления:

• Одноточечное заземление
• Использование дифференциальных входов

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

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

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

Импедансная муфта (или кондуктивная муфта)

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

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

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

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

Индуктивная муфта

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

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

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

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

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

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