Teren (electricitate) - Ground (electricity)
În electrotehnică , solul sau pământul este un punct de referință într-un circuit electric de la care sunt măsurate tensiunile , o cale comună de retur pentru curent electric sau o conexiune fizică directă la pământ .
Circuitele electrice pot fi conectate la masă din mai multe motive. Părțile conductoare expuse ale echipamentelor electrice sunt conectate la masă, astfel încât defecțiunile izolației interne care creează tensiuni periculoase pe piesele care ar putea reprezenta un pericol de șoc vor declanșa mecanisme de protecție în circuit, cum ar fi siguranțele sau întrerupătoarele care opresc alimentarea. În sistemele de distribuție a energiei electrice, un conductor de împământare de protecție (PE) este o parte esențială a siguranței oferite de sistemul de împământare .
Conexiunea la masă limitează, de asemenea, acumularea de electricitate statică la manipularea produselor inflamabile sau a dispozitivelor sensibile la electrostatică . În unele circuite de transmisie telegrafică și de putere , pământul în sine poate fi folosit ca un singur conductor al circuitului, economisind costul instalării unui conductor de retur separat (vezi telegraful de revenire la pământ cu un singur fir și de revenire la pământ ).
În scopuri de măsurare, Pământul servește ca o referință de potențial constantă (în mod rezonabil) față de care pot fi măsurate alte potențiale. Un sistem electric de împământare ar trebui să aibă o capacitate adecvată de transportare a curentului pentru a servi ca un nivel de referință adecvat de tensiune zero. În teoria circuitelor electronice , o „masă” este de obicei idealizată ca sursă infinită sau chiuvetă pentru încărcare, care poate absorbi o cantitate nelimitată de curent fără a-și schimba potențialul. Acolo unde o conexiune la sol reală are o rezistență semnificativă, aproximarea potențialului zero nu mai este valabilă. Vor apărea tensiuni rătăcite sau efecte potențiale de creștere a pământului , care pot crea zgomot în semnale sau pot produce un pericol de electrocutare dacă este suficient de mare.
Utilizarea termenului de masă (sau împământare) este atât de obișnuită în aplicațiile electrice și electronice încât circuitele din dispozitivele electronice portabile, cum ar fi telefoanele mobile și playerele media , precum și circuitele din vehicule pot fi vorbite ca având o „masă” sau masă a șasiului conexiune fără nicio conexiune reală cu Pământul, în ciuda faptului că „comun” este un termen mai potrivit pentru o astfel de conexiune. Acesta este de obicei un conductor mare atașat la o parte a sursei de alimentare (cum ar fi „ planul de masă ” de pe o placă de circuite imprimate ) care servește ca cale de întoarcere comună pentru curent de la mai multe componente diferite din circuit.
Istorie
Sistemele de telegraf electromagnetic pe distanțe lungi începând cu 1820 foloseau două sau mai multe fire pentru a transporta semnalul și a întoarce curenții. A fost descoperit de omul de știință german Carl August Steinheil în 1836–1837, că solul ar putea fi folosit ca cale de întoarcere pentru a finaliza circuitul, făcând firul de întoarcere inutil. Steinheil nu a fost primul care a făcut acest lucru, dar nu a fost conștient de lucrările experimentale anterioare și a fost primul care a făcut-o pe un telegraf în serviciu, făcând astfel cunoscut principiul inginerilor telegrafici în general. Cu toate acestea, au existat probleme cu acest sistem, exemplificat de linia de telegraf transcontinental construită în 1861 de Western Union Company între St. Joseph, Missouri și Sacramento, California . Pe vreme uscată, conexiunea la sol a dezvoltat adesea o rezistență ridicată, necesitând să fie turnată apă pe tija de la sol pentru a permite telegrafului să funcționeze sau să sune telefoanele.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, când telefonia a început să înlocuiască telegrafia, s-a constatat că curenții din pământ induși de sistemele de alimentare, căile ferate electrice, alte circuite telefonice și telegrafice și sursele naturale, inclusiv fulgerele, au cauzat interferențe inacceptabile la semnalele audio și sistemul cu două fire sau „circuit metalic” a fost reintrodus în jurul anului 1883.
Instalații de construcții de cabluri
Sistemele de distribuție a energiei electrice sunt adesea conectate la pământ pentru a limita tensiunea care poate apărea pe circuitele de distribuție. Un sistem de distribuție izolat de pământ poate atinge un potențial ridicat din cauza tensiunilor tranzitorii cauzate de electricitatea statică sau contactul accidental cu circuite cu potențial mai mare. O conexiune la pământ a sistemului disipează astfel de potențiale și limitează creșterea tensiunii sistemului împământat.
Într-o instalație de cablare a energiei electrice (curent alternativ), termenul de conductor de masă se referă de obicei la doi conductori sau sisteme de conductori diferiți, după cum se enumeră mai jos:
Conductoarele care leagă echipamentele sau conductoarele la sol ale echipamentelor (EGC) asigură o cale de impedanță scăzută între părțile metalice ale echipamentului care nu transportă curent în mod normal și unul dintre conductorii sursei sistemului electric respectiv. Dacă orice componentă metalică expusă ar trebui să fie alimentată (defect), cum ar fi de un izolator sfărâmat sau deteriorat, acesta creează un scurtcircuit, provocând deschiderea dispozitivului de supracurent (întrerupător sau siguranță), eliminând (deconectând) defecțiunea. Este important să rețineți că această acțiune are loc indiferent dacă există o conexiune la solul fizic (pământ); pământul însuși nu are niciun rol în acest proces de eliminare a defectelor, deoarece curentul trebuie să revină la sursa sa; cu toate acestea, sursele sunt foarte frecvent conectate la solul fizic (pământ). (vezi legile circuitului lui Kirchhoff ). Prin legarea (interconectarea) tuturor obiectelor metalice expuse fără curent expuse împreună cu alte obiecte metalice, cum ar fi țevile sau oțelul structural, acestea ar trebui să rămână aproape de același potențial de tensiune, reducând astfel șansa unui șoc. Acest lucru este deosebit de important în băile în care unul poate fi în contact cu mai multe sisteme metalice diferite, cum ar fi conductele de alimentare și de scurgere și cadrele aparatelor. Atunci când un sistem trebuie conectat la pământul fizic (pământ), conductorul de legare a echipamentului devine, de asemenea, conductor de electrod de împământare (a se vedea mai sus).
A Conductorul de electrod de împământare (GEC) este utilizat pentru a conecta conductorul de împământare („neutru”) al sistemului sau echipamentul la un electrod de împământare sau la un punct al sistemului de electrod de împământare. Aceasta se numește „împământare a sistemului” și majoritatea sistemelor electrice trebuie să fie împământate. NEC din SUA șiBS 7671din Marea Britanieenumeră sistemele care trebuie să fie împământate. Conform NEC, scopul conectării unui sistem electric la pământul fizic (pământ) este de a limita tensiunea impusă de evenimentele fulgerului și contactul cu liniile de tensiune mai mare. În trecut,conductele dealimentare cu apăerau utilizate ca electrozi de împământare, dar datorită utilizării crescute a conductelor de plastic, care sunt conductori slabi, este necesară utilizarea unui electrod de împământare propriu-zis. Acest tip de sol se aplică antenelor radio și sistemelor de protecție împotriva trăsnetului.
Echipamentul electric instalat permanent, cu excepția cazului în care nu este necesar, are conectate permanent conductoare de împământare. Dispozitivele electrice portabile cu carcase metalice pot fi conectate la împământare printr-un știft de pe fișa de atașament (consultați fișele și prizele de alimentare cu curent alternativ ). Mărimea conductoarelor de împământare este de regulă reglementată de reglementările de cablare locale sau naționale.
Legătură
Strict vorbind, termenii împământare sau împământare se referă la o conexiune electrică la pământ / pământ. Legarea este practica de conectare electrică intenționată a obiectelor metalice care nu sunt proiectate să transporte electricitate. Acest lucru aduce toate articolele legate la același potențial electric ca o protecție împotriva șocurilor electrice. Articolele legate pot fi apoi conectate la masă pentru a elimina tensiunile străine.
Sisteme de împământare
În sistemele de alimentare cu energie electrică, un sistem de împământare (împământare) definește potențialul electric al conductorilor față de cel al suprafeței conductoare a Pământului. Alegerea sistemului de împământare are implicații pentru siguranța și compatibilitatea electromagnetică a sursei de alimentare. Reglementările pentru sistemele de împământare variază considerabil între diferite țări.
O conexiune la pământ funcțională servește mai mult decât protejarea împotriva șocurilor electrice, deoarece o astfel de conexiune poate transporta curent în timpul funcționării normale a unui dispozitiv. Astfel de dispozitive includ suprimarea supratensiunii, filtre de compatibilitate electromagnetică, unele tipuri de antene și diverse instrumente de măsurare. În general, sistemul de protecție a pământului este, de asemenea, utilizat ca pământ funcțional, deși acest lucru necesită îngrijire.
Împământarea impedanței
Sistemele de alimentare de distribuție pot fi împământate solid, cu un conductor de circuit conectat direct la un sistem de electrod de împământare. Alternativ, o anumită cantitate de impedanță electrică poate fi conectată între sistemul de distribuție și masă, pentru a limita curentul care poate curge pe pământ. Impedanța poate fi un rezistor sau un inductor (bobină). Într-un sistem împământat cu impedanță ridicată, curentul de defect este limitat la câțiva amperi (valorile exacte depind de clasa de tensiune a sistemului); un sistem împământat cu impedanță redusă va permite să circule câteva sute de amperi pe o defecțiune. Un sistem mare de distribuție solid împământat poate avea mii de amperi de curent de defect la sol.
Într-un sistem de curent alternativ polifazat, se poate utiliza un sistem de împământare artificial neutru. Deși niciun conductor de fază nu este conectat direct la masă, un transformator special construit (un transformator „zig zag” ) blochează curentul de frecvență de curgere să curgă la pământ, dar permite oricărei scurgeri sau curent tranzitor să curgă la sol.
Sistemele de împământare cu rezistență redusă utilizează un rezistor de împământare neutru (NGR) pentru a limita curentul de defect la 25 A sau mai mare. Sistemele de împământare cu rezistență redusă vor avea o durată de timp (să zicem, 10 secunde) care indică cât timp rezistența poate transporta curentul de defect înainte de supraîncălzire. Un releu de protecție la defecțiunea la pământ trebuie să declanșeze întrerupătorul pentru a proteja circuitul înainte de a se produce supraîncălzirea rezistorului.
Sistemele de împământare de înaltă rezistență (HRG) utilizează un NGR pentru a limita curentul de defect la 25 A sau mai puțin. Au o evaluare continuă și sunt proiectate să funcționeze cu o defecțiune la sol. Aceasta înseamnă că sistemul nu se va declanșa imediat la prima defecțiune la sol. Dacă apare o a doua defecțiune la pământ, un releu de protecție la împământare trebuie să declanșeze întrerupătorul pentru a proteja circuitul. Pe un sistem HRG, un rezistor de detectare este utilizat pentru a monitoriza continuu continuitatea sistemului. Dacă este detectat un circuit deschis (de exemplu, din cauza unei suduri rupte pe NGR), dispozitivul de monitorizare va detecta tensiunea prin rezistorul de detectare și va declanșa întrerupătorul. Fără un rezistor de detectare, sistemul ar putea continua să funcționeze fără protecție la sol (deoarece o stare de circuit deschis ar masca defecțiunea la sol) și ar putea apărea supratensiuni tranzitorii.
Sisteme nefondate
În cazul în care pericolul de electrocutare este ridicat, pot fi utilizate sisteme de alimentare speciale neîmpământate pentru a reduce la minimum curentul posibil de scurgere la sol. Exemple de astfel de instalații includ zone de îngrijire a pacienților din spitale, unde echipamentele medicale sunt conectate direct la pacient și nu trebuie să permită trecerea curentului de curent în corpul pacientului. Sistemele medicale includ dispozitive de monitorizare pentru a avertiza asupra oricărei creșteri a curentului de scurgere. Pe șantierele umede sau în șantierele navale, pot fi prevăzute transformatoare de izolare, astfel încât o defecțiune a unei scule electrice sau a cablului său să nu expună utilizatorii la pericol de șoc.
Circuitele utilizate pentru alimentarea echipamentelor sensibile de producție audio / video sau a instrumentelor de măsurare pot fi alimentate dintr-un sistem de alimentare tehnic izolat, fără legare la pământ , pentru a limita injecția de zgomot din sistemul de alimentare.
Transmiterea puterii
În sistemele de distribuție electrică de curent alternativ cu un singur fir (SWER), costurile sunt economisite prin utilizarea unui singur conductor de înaltă tensiune pentru rețeaua electrică , în timp ce direcționați curentul de retur alternativ prin pământ. Acest sistem este utilizat mai ales în zonele rurale, unde curenții mari de pământ nu vor cauza altfel pericole.
Unele sisteme de transmisie a puterii cu curent continuu de înaltă tensiune (HVDC) folosesc solul ca al doilea conductor. Acest lucru este deosebit de frecvent în schemele cu cabluri submarine, deoarece apa de mare este un bun conductor. Electrozii de împământare îngropați sunt folosiți pentru a face conexiunea la pământ. Locul acestor electrozi trebuie ales cu grijă pentru a preveni coroziunea electrochimică a structurilor subterane.
O preocupare specială în proiectarea stațiilor electrice este creșterea potențialului pământului . Atunci când curenții de defect foarte mari sunt injectați în pământ, zona din jurul punctului de injecție poate crește la un potențial ridicat față de punctele îndepărtate de acesta. Acest lucru se datorează conductivității limitate finite a straturilor de sol din pământul stației. Gradientul tensiunii (schimbarea tensiunii pe distanță până la punctul de injecție) poate fi atât de mare încât două puncte de pe sol pot avea potențiale semnificativ diferite. Acest gradient creează un pericol pentru oricine stă pe pământ într-o zonă a stației electrice care este insuficient izolată de sol. Țevile, șinele sau firele de comunicații care intră într-o stație pot vedea diferite potențiale de sol în interiorul și în afara stației, creând o tensiune de atingere periculoasă pentru persoanele nebănuite care ar putea atinge acele țevi, șine sau fire. Această problemă este atenuată prin crearea unui plan de legătură echipotențială cu impedanță redusă instalat în conformitate cu IEEE 80, în cadrul stației. Acest plan elimină gradienții de tensiune și asigură eliminarea oricărei defecțiuni în cadrul a trei cicluri de tensiune.
Electronică
|
|
|
||
| Semnalul la sol |
Terenul șasiului |
Solul pământului |
Zonele de semnal servesc drept căi de retur pentru semnale și putere (la tensiuni foarte mici , mai mici de aproximativ 50 V) în interiorul echipamentului și la interconectările de semnal dintre echipamente. Multe modele electronice au o singură retur care acționează ca o referință pentru toate semnalele. Terenurile de alimentare și semnal se conectează adesea, de obicei prin carcasa metalică a echipamentului. Proiectanții de plăci de circuite imprimate trebuie să aibă grijă la aspectul sistemelor electronice, astfel încât curenții de mare putere sau de comutare rapidă dintr-o parte a sistemului să nu injecteze zgomot în părțile sensibile la nivel scăzut ale unui sistem din cauza unor impedanțe comune la împământare. urmele aspectului.
Circuit masă versus pământ
Tensiunea este definită ca diferența de potențial electric între punctele dintr-un câmp electric. Un voltmetru este utilizat pentru a măsura diferența de potențial între un punct și un punct de referință. Acest punct de referință comun este notat „teren” și se consideră că are potențial zero. Semnalele sunt definite cu privire la masa de semnal , care poate fi conectată la o masă de alimentare . Un sistem în care pământul sistemului nu este conectat la un alt circuit sau la pământ (în care poate exista încă cuplare de curent alternativ între aceste circuite) este adesea menționat ca un pământ plutitor sau izolat dublu .
Temeiuri funcționale
Unele dispozitive necesită o conexiune la masa pământului pentru a funcționa corect, diferit de orice rol pur de protecție. O astfel de conexiune este cunoscută ca un pământ funcțional - de exemplu, unele structuri de antenă cu lungime de undă lungă necesită o conexiune funcțională de pământ, care, în general, nu ar trebui să fie conectată fără discriminare la pământul de protecție a alimentării, deoarece introducerea frecvențelor radio transmise în rețeaua electrică de distribuție este atât ilegale și potențial periculoase. Datorită acestei separări, în mod normal nu ar trebui să se bazeze un teren pur funcțional pentru a îndeplini o funcție de protecție. Pentru a evita accidentele, aceste motive funcționale sunt în mod normal cablate în cablu alb sau crem, și nu verde sau verde / galben.
Separarea solului de semnal scăzut de un sol zgomotos
În posturile de televiziune , studiourile de înregistrare și alte instalații în care calitatea semnalului este critică, este instalat deseori un semnal special de masă cunoscut sub numele de „masă tehnică” (sau „masă tehnică”, „masă specială” și „masă audio”), pentru preveniți buclele la sol . Acesta este în esență același lucru cu o masă de curent alternativ, dar niciunui fir general de împământare al aparatului nu este permisă nicio conexiune la aceasta, deoarece acestea pot avea interferențe electrice. De exemplu, numai echipamentele audio sunt conectate la masa tehnică într-un studio de înregistrare. În majoritatea cazurilor, rafturile pentru echipamente metalice ale studioului sunt unite împreună cu cabluri grele de cupru (sau tuburi de cupru aplatizate sau bare ) și conexiuni similare sunt făcute la solul tehnic. Se acordă mare atenție ca niciun dispozitiv general împământat pe șasiu să nu fie așezat pe rafturi, întrucât o singură conexiune de împământare AC la solul tehnic îi va distruge eficacitatea. Pentru aplicații deosebit de solicitante, solul tehnic principal poate consta dintr-o țeavă de cupru grea, dacă este necesar montată prin găurirea prin mai multe pardoseli de beton, astfel încât toate terenurile tehnice să poată fi conectate prin cea mai scurtă cale posibilă la o tijă de împământare în subsol.
Antene radio
Anumite tipuri de antene radio (sau liniile lor de alimentare ) necesită o conexiune la masă. Deoarece frecvențele radio ale curentului din antenele radio sunt mult mai mari decât frecvența de 50/60 Hz a liniei electrice, sistemele de împământare radio utilizează principii diferite de împământarea de curent alternativ. Terenurile de siguranță „al treilea fir” din cablajul clădirilor de curent alternativ nu au fost proiectate și nu pot fi utilizate în acest scop. Cablurile de masă lungi au o impedanță ridicată la anumite frecvențe. În cazul unui transmițător, curentul RF care curge prin firele de masă poate radia interferențe de radiofrecvență și poate provoca tensiuni periculoase pe piesele metalice împământate ale altor aparate, astfel încât sunt utilizate sisteme de împământare separate.
Antenele monopol care funcționează la frecvențe mai mici, sub 20 MHz, folosesc Pământul ca parte a antenei, ca plan conductor pentru a reflecta undele radio. Acestea includ antena T și L inversată , antena umbrelă și radiatorul catargului utilizat de posturile de radio AM. Linia de alimentare de la transmițător este conectată între antenă și masă, deci necesită un sistem de împământare (împământare) sub antenă pentru a intra în contact cu solul pentru a colecta curentul de retur. În transmițătoarele de putere redusă și receptoarele radio , conexiunea la sol poate fi la fel de simplă ca una sau mai multe tije metalice sau mize introduse în pământ sau o conexiune electrică la conducta de apă metalică a unei clădiri care se extinde în pământ. Cu toate acestea, în antenele de transmisie, sistemul de masă transportă curentul total de ieșire al emițătorului, astfel încât rezistența unui contact de sol inadecvat poate fi o pierdere majoră a puterii emițătorului. Sistemul de masă funcționează ca o placă de condensator , pentru a primi curentul de deplasare de la antenă și a-l întoarce la partea de masă a liniei de alimentare a emițătorului, deci este de preferință situat direct sub antenă.
Transmițătoarele de putere medie spre mare au de obicei un sistem de împământare extins constând din cabluri goale de cupru îngropate în pământ sub antenă, pentru a reduce rezistența. Deoarece pentru antenele omnidirecționale utilizate pe aceste benzi, curenții Pământului se deplasează radial spre punctul de sol din toate direcțiile, sistemul de împământare constă de obicei dintr-un model radial de cabluri îngropate care se extind în exterior sub antenă în toate direcțiile, conectate împreună cu partea de sol a linia de alimentare a emițătorului la un terminal de lângă baza antenei.
Puterea emițătorului pierdută în rezistența la sol și deci eficiența antenei depinde de conductivitatea solului. Acest lucru variază foarte mult; solul mlăștinos sau iazurile, în special apa sărată, oferă solul cu rezistența cea mai redusă, în timp ce solul stâncos sau nisipos este cel mai ridicat. Pierderea de putere pe metru pătrat în sol este proporțională cu pătratul densității curentului emițătorului care curge în pământ. Densitatea curentului și puterea disipată crește cu cât se apropie cel mai mult de terminalul de la sol, la baza antenei, astfel încât sistemul radial de masă poate fi considerat că oferă un mediu de conductivitate mai mare, cupru, pentru ca curentul de la sol să curgă, în părțile solului care transportă densitate mare de curent, pentru a reduce pierderile de putere.
Proiecta
Un sistem de masă standard utilizat pe scară largă pentru antenele de difuzare a radiatorului de catarg care funcționează în benzile MF și LF constă din 120 de fire de masă radiale îngropate în mod egal, care se extind la un sfert de lungime de undă (0,25 , 90 de grade electrice) de la antenă. Se folosește în mod obișnuit sârmă de cupru desenată moale, de 8 până la 10, îngropată adâncime de 4 până la 10 inci. Pentru antenele de bandă de difuzare AM, aceasta necesită o suprafață circulară de teren care se extinde de la catarg 47-136 metri (154-446 ft). Aceasta este de obicei plantată cu iarbă, care este păstrată tunsă scurt, deoarece iarba înaltă poate crește pierderea de putere în anumite circumstanțe. Dacă suprafața terenului disponibilă este prea limitată pentru radiale atât de lungi, acestea pot fi în multe cazuri înlocuite cu un număr mai mare de radiale mai scurte sau cu un număr mai mic de radiale mai lungi.
În transmiterea antenelor, a doua cauză a irosirii de energie este pierderile dielectrice ale câmpului electric ( curent de deplasare ) al antenei care trece prin pământ pentru a ajunge la firele de la sol. Pentru antenele aproape de o jumătate de lungime de undă mare (180 de grade electrice), antena are o tensiune maximă ( antinod ) lângă baza sa, ceea ce duce la câmpuri electrice puternice în pământ, deasupra firelor solului, lângă catarg, unde curentul de deplasare intră în sol. Pentru a reduce această pierdere, aceste antene folosesc adesea un ecran de împământare conductiv din cupru sub antena conectată la firele de pământ îngropate, fie întinse pe sol, fie ridicate la câțiva metri, pentru a proteja pământul de câmpul electric.
În câteva cazuri în care solul stâncos sau nisipos are o rezistență prea mare pentru un teren îngropat, se folosește o contrapoise . Aceasta este o rețea radială de fire asemănătoare cu cea dintr-un sistem de pământ îngropat, dar întins la suprafață sau suspendat la câțiva metri deasupra solului. Acționează ca o placă de condensator , cuplând capacitiv linia de alimentare cu straturile conductoare ale pământului.
Antene scurte electric
La frecvențe mai mici, rezistența sistemului la sol este un factor mai critic din cauza rezistenței reduse la radiație a antenei. În benzile LF și VLF , limitările înălțimii construcției necesită utilizarea antenelor electrice scurte , mai scurte decât lungimea rezonantă fundamentală a unui sfert de lungime de undă ( ). Un monopol de un sfert de undă are o rezistență la radiații de aproximativ 25 până la 36 ohmi , dar sub rezistență scade odată cu pătratul raportului dintre înălțime și lungime de undă. Puterea alimentată către o antenă este împărțită între rezistența la radiații, care reprezintă puterea emisă ca unde radio, funcția dorită a antenei și rezistența ohmică a sistemului de la sol, ceea ce duce la risipa de energie ca căldură. Pe măsură ce lungimea de undă se mărește în raport cu înălțimea antenei, rezistența la radiație a antenei scade, astfel încât rezistența la sol constituie o proporție mai mare din rezistența de intrare a antenei și consumă mai mult din puterea emițătorului. Antenele din banda VLF au adesea o rezistență mai mică de un ohm și chiar și cu sisteme de împământare cu rezistență extrem de scăzută, 50% până la 90% din puterea emițătorului poate fi irosită în sistemul de împământare.
Sisteme de protecție împotriva trăsnetului
Sistemele de protecție împotriva trăsnetului sunt proiectate pentru a atenua efectele fulgerului prin conectarea la sisteme extinse de împământare care asigură o conexiune cu suprafață mare la pământ. Suprafața mare este necesară pentru a disipa curentul ridicat al unui fulger fără a deteriora conductorii sistemului prin exces de căldură. Deoarece trăsnetele sunt impulsuri de energie cu componente de frecvență foarte mare, sistemele de împământare pentru protecția împotriva trăsnetului tind să utilizeze curse scurte drepte de conductori pentru a reduce auto- inductanța și efectul pielii .
Mat (pământ) mat
Într-o stație electrică, un covor de masă (pământ) este o plasă de material conductor instalată în locuri în care o persoană ar sta să acționeze un comutator sau alt aparat; este legat de structura metalică locală de susținere și de mânerul tabloului de comutare, astfel încât operatorul să nu fie expus la o tensiune diferențială ridicată din cauza unei defecțiuni la stația de stație.
În vecinătatea dispozitivelor sensibile la electrostatică, un covor de împământare (pământ) sau un covor de împământare (împământare) este utilizat pentru a împământa electricitatea statică generată de oameni și echipamente în mișcare. Există două tipuri utilizate în controlul static: covorase disipative statice și covorase conductive.
Un covor disipativ static care se sprijină pe o suprafață conductivă (în mod obișnuit în instalațiile militare) este realizat de obicei din 3 straturi (3 straturi) cu straturi de vinil disipative statice care înconjoară un substrat conductor care este atașat electric la sol (pământ). Pentru utilizări comerciale, sunt utilizate în mod tradițional covorașe de cauciuc disipative statice care sunt realizate din 2 straturi (2 straturi) cu un strat disipativ superior rezistent la lipire, care le face să dureze mai mult decât covorașele de vinil și un fund de cauciuc conductiv . Covorașele conductoare sunt fabricate din carbon și utilizate numai pe podele în scopul de a atrage electricitatea statică la sol cât mai repede posibil. În mod normal, covorașele conductoare sunt realizate cu amortizare pentru a sta în picioare și sunt denumite covorase "anti-oboseală".
Pentru ca un covor disipativ static să fie împământat în mod fiabil, acesta trebuie atașat la o cale către sol. În mod normal, atât covorașul, cât și cureaua de încheietură sunt conectate la masă utilizând un sistem de împământare punctual comun (CPGS).
În atelierele de reparații de computere și producătorii de electronice, lucrătorii trebuie să fie conectați la pământ înainte de a lucra pe dispozitive sensibile la tensiuni care pot fi generate de oameni. Din acest motiv, covorașele disipative statice pot fi și sunt, de asemenea, utilizate pe podelele de asamblare de producție ca „alergare de podea” de-a lungul liniei de asamblare pentru a atrage statica generată de oameni care merg în sus și în jos.
Izolare
Izolarea este un mecanism care învinge împământarea. Este frecvent utilizat cu dispozitive de consum redus de energie, iar atunci când inginerii, pasionații sau reparatorii lucrează la circuite care ar fi acționate în mod normal folosind tensiunea liniei de alimentare. Izolarea poate fi realizată prin simpla plasare a unui transformator „raport de sârmă 1: 1” cu un număr egal de spire între dispozitiv și serviciul de alimentare obișnuit, dar se aplică oricărui tip de transformator folosind două sau mai multe bobine izolate electric unul de celălalt.
Pentru un dispozitiv izolat, atingerea unui singur conductor alimentat nu provoacă un șoc sever, deoarece nu există o cale de întoarcere către celălalt conductor prin sol. Cu toate acestea, pot apărea șocuri și electrocutare dacă ambii poli ai transformatorului sunt contactați de pielea goală. Anterior, s-a sugerat că reparatorii „lucrează cu o mână la spate” pentru a evita atingerea a două părți ale dispozitivului supus testului în același timp, prevenind astfel trecerea unui curent prin piept și întreruperea ritmurilor cardiace sau provocarea stopului cardiac .
În general, fiecare transformator de curent alternativ acționează ca un transformator de izolare și fiecare pas în sus sau în jos are potențialul de a forma un circuit izolat. Cu toate acestea, această izolare ar împiedica dispozitivele defecte să sufle siguranțe atunci când sunt scurtcircuitate la conductorul lor de masă. Izolarea care ar putea fi creată de fiecare transformator este învinsă având întotdeauna un picior al transformatoarelor împământat, pe ambele părți ale bobinelor transformatorului de intrare și de ieșire. De asemenea, liniile electrice pun la pământ un fir specific la fiecare pol, pentru a asigura egalizarea curentului de la pol la pol dacă are loc un scurtcircuit la masă.
În trecut, aparatele cu împământare au fost proiectate cu izolare internă într-un grad care permitea deconectarea simplă a solului de către dopurile de înșelătorie fără probleme aparente (o practică periculoasă, deoarece siguranța echipamentului plutitor rezultat se bazează pe izolația din transformatorul său de putere) . Cu toate acestea, aparatele moderne includ module de intrare a puterii, care sunt proiectate cu cuplare deliberată capacitivă între liniile de curent alternativ și șasiu, pentru a suprima interferențele electromagnetice. Acest lucru duce la un curent semnificativ de scurgere de la liniile electrice la masă. Dacă pământul este deconectat de o priză de înșelătorie sau accidental, curentul de scurgere rezultat poate provoca șocuri ușoare, chiar și fără nicio defecțiune a echipamentului. Chiar și micii curenți de scurgere reprezintă o preocupare semnificativă în mediile medicale, deoarece deconectarea accidentală a solului poate introduce acești curenți în părțile sensibile ale corpului uman. Ca urmare, sursele de alimentare medicale sunt proiectate să aibă capacitate redusă.
Aparatele și sursele de alimentare de clasa II (cum ar fi încărcătoarele de telefonie mobilă) nu asigură nicio conexiune la masă și sunt proiectate pentru a izola ieșirea de la intrare. Siguranța este asigurată prin izolarea dublă, astfel încât sunt necesare două defecțiuni ale izolației pentru a provoca un șoc.
Vezi si
Note
Referințe
- Standardul Federal 1037C în sprijinul MIL-STD-188
linkuri externe
- Terenuri de circuit și practici de împământare
- Capitolul Siguranță electrică din Lecții în circuite electrice Vol 1 DC carte și serie .
- Împământare pentru circuite de joasă și înaltă frecvență ( PDF ) - Notă privind aplicația pentru dispozitive analogice
- Ghidul utilizatorului unui amplificator IC pentru decuplare, împământare și îmbunătățirea lucrurilor (PDF) - Notă privind aplicația pentru dispozitive analogice
- Telegraful electromagnetic, de JB Calvert