Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments
Измерение сопротивления заземления: методики и периодичность
Измерение сопротивления заземления нужно выполнять, чтобы удостовериться, что оно совпадает с требованием ПУЭ (правила устройства электроустановок) гл. 1.8., а также ПТЭЭП пр. 3,3.1. Замеры, которые проводятся в электроустановке с глухозаземленной нейтралью (напряжение которых составляет ниже 1000В) должны соответствовать следующим нормам. Неважно, зимой или летом, значение не должно превышать отметку 8, 4 и 2 Ом при напряжении 220, 380, 660 В (для источников с трехфазным током) соответственно, или 127, 220 и 380 В для источников с однофазным током. Для электроустановок, где используется изолированная нейтраль (напряжение ниже 1000В) сопротивление заземляющего контура должно соответствовать п 1.7.104 ПУЭ и рассчитывается по формуле Rз * Iз

Содержание

Обзор методик

Метод амперметра-вольтметра

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

Метод амперметра-вольтметра

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

Использование специальных приборов

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

  • МС-08;
  • М-416;
  • ИСЗ-2016;
  • Ф4103-М1.

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

Схема подключения М-416

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

На видео наглядно демонстрируется, как измерить сопротивления заземления прибором:

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

Работа токовыми клещами

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

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

Безэлектродный способ

Этот метод является наиболее современным и позволяет измерять сопротивление контура, не прибегая к размыканию заземляющих стержней и установке дополнительных заземляющих электродов. В связи с этим условием, метод имеет ряд дополнительных преимуществ:

  • возможность производить замеры в полевых условиях, в тех местах, где невозможно применить другие методы измерения сопротивления;
  • экономия времени и средств для выполнения работ.

Безэлектродный метод может применяться, если используются двое измерительных токовых клещей. Например, это могут быть современные тестеры типа Fluke 163. Клещи располагают вокруг заземляющего электрода или соединительного кабеля. Клещами при этом измеряется индуцируемое напряжение. Его амплитуда фиксируется вторыми клещами.

Тестер автоматически определяет сопротивление контура заземления для данного соединения.

Периодичность измерений

Проводить визуальный осмотр, измерения, а также при необходимости частичное раскапывание грунта нужно согласно графику, который установлен на предприятии, но не реже чем один раз в 12 лет. Получается, что, когда производить замеры заземления – решать вам. Если вы живете в частном доме, то вся ответственность лежит на вас, но не рекомендуется пренебрегать проверкой и замерами сопротивления, так как от этого напрямую зависит ваша безопасность, при пользовании электрооборудованием.

Измерительные работы фото

При проведении работ необходимо понимать, что в сухую летнюю погоду можно добиться наиболее реальных результатов измерений, так как грунт сухой и приборы дадут наиболее правдивые значения сопротивлений заземления. Напротив, если замеры будут проведены осенью либо весной в сырую, влажную погоду, то результаты будут несколько искажены, так как мокрый грунт сильно влияет на растекаемость тока, что, в свою очередь, дает большую проводимость.

Если вы хотите, чтобы измерения защитного и рабочего заземления проводили специалисты, то необходимо обратиться в специальную электротехническую лабораторию. По окончании работы вам будет выдан протокол измерения сопротивления заземления. В нем отображается место проведения работ, назначение заземлителя, сезонный поправочный коэффициент, а также на каком расстоянии друг от друга находятся электроды. Образец протокола предоставлен ниже:

Пример заполнения бланка

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором показывается как измеряют сопротивление заземления опоры ВЛ:

Вот мы и рассмотрели существующие методики измерения сопротивления заземления в домашних условиях. Если вы не обладаете соответствующими навыками рекомендуем воспользоваться услугами специалистов, которые все сделают быстро и качественно!

Также рекомендуем прочитать:

Измерение сопротивления заземления: методы измерения сопротивления заземления

Контур заземления – важный элемент защитного электрооборудования. Он соединяется с системой выравнивания потенциалов строительного объекта и всеми корпусами электроприборов, оберегая людей от получения электротравмы при соприкосновении с токопроводящей цепью. Для соблюдения требований безопасности нужно периодически проверять состояние и эффективность заземляющих устройств.

Как работает заземление

Заземление обеспечивает уменьшение напряжения между электроустановкой и землей до безопасного уровня. При нормальной работе электрооборудования и цепей через контур проходят только малые фоновые токи. При пробое изоляционного слоя проводки на корпусе оборудования возникает высокое напряжение. Оно отводится через контур по РЕ-проводнику на потенциал земли. В итоге напряжение на нетоковедущих поверхностях оборудования уменьшается до безопасного значения.


При повреждении заземляющих устройств напряжение не отводится. Если при этом человек окажется между потенциалами неисправного электроприбора и землей, через его тело будет проходить ток. Поэтому во избежание электротравм при эксплуатации электрического оборудования важно поддерживать эффективность заземления и периодически проверять его состояние.

Как работает заземление

Причины проблем с сопротивлением заземления

В нормально работающем контуре ток в аварийной ситуации по РЕ-проводнику идет на контактирующие с грунтом токоотводящие электроды. Общий поток равномерно делится на составляющие и следует на потенциал земли. Но продолжительное пребывание тоководов в агрессивной среде грунта приводит к окислению металла и появлению на его поверхности окисной пленки.


Из-за коррозийных явлений ухудшается протекание тока, и увеличивается электрическое сопротивление контактов. Коррозия в виде отстающих от металлической поверхности чешуек нарушает локальный электрический контакт. При дальнейшем коррозийном повреждении тоководов сопротивление контура возрастает, заземляющее устройство становится менее проводимым и не справляется со своими задачами. Для выяснения состояния контура заземления выполняются замеры сопротивления заземляющих устройств.

Цель замеров сопротивления ЗУ

Цель замеров сопротивления ЗУКачество заземления характеризуется величиной сопротивления протеканию тока. Чем ниже это значение, тем лучше справляются со своими задачами заземляющие устройства. Основные способы уменьшения сопротивления – увеличение площади заземляющих электродов и уменьшение удельного электрического сопротивления почвы.

Чтобы снизить сопротивление, можно увеличить число или глубину заземляющих электродов. Измерение сопротивления заземляющих устройств помогает минимизировать риск аварий, поломки электроустановок и нанесения урона здоровью или жизни людей.

Типы заземляющих устройств

Есть 3 вида заземления:
- Рабочее – определенные точки электрической цепи соединены с землей. Этот тип заземления осуществляется при помощи прибивных предохранителей, резисторов и других элементов. Оно необходимо для безопасного функционирования в нормальных и аварийных рабочих условиях.
- Заземление молниезащиты – молниеприемники и разрядники соединяются с землей, чтобы токи молнии отводились в землю без ущерба для электроустановки и находящихся рядом людей.
- Защитное заземление – металлические части, по которым не проходит ток, но есть риск оказаться под напряжением в случае замыкания на корпус. Для обеспечения безопасности соединяются с землей.

Нормальные величины для сопротивления заземляющих устройств

Согласно Правилам устройства электроустановок, оптимальная периодичность измерений сопротивления заземления – не реже, чем единожды в год. При этом первая проверка осуществляется сразу после монтажных работ, чтобы удостовериться, что схема заземлена правильно.

Норматив величины сопротивления заземления зависит от напряжения источника в цепи.

Трехфазный ток в источнике с напряжением:

Однофазный ток в источнике с напряжением:

Норма сопротивления заземления

660 В

380 В

Не превышает 2 Ом

380 В

220 В

Не превышает 4 Ом

220 В

127 В

Не превышает 6 Ом

 

Как измеряют сопротивление заземления

Методика измерения сопротивления заземляющих устройств основывается на разных теоретических базах:

  • по формуле Дуайта (вычисляет сопротивление заземления в зависимости от радиуса электрода, глубины его погружения в землю и среднего удельного сопротивления грунта)
  • по принципу падения потенциала
  • по стандартному 3-проводному методу (другое название - метод 62%)
  • по двухточечному методу (с последовательно включенными двумя устройствами заземления - методика, отлично подходящая для городских условий)
  • по методу двух клещей (когда передающие клещи провоцируют ток в контуре, а дополнительные - снимают его величину)
  • по методу Веннера (выявляет зависимость между расстоянием от электрода до электрода и глубиной, где течет ток).

Цель замеров сопротивления ЗУ

Замер сопротивления контура заземления проходит с применением измерительных приборов М416 или Ф4103-М1. Ход работ таков:

  • Элементы питания устанавливаются в измеритель заземления.
  • Устанавливается переключатель в положение «Контроль», при этом стрелку индикатора нужно привести в отметку «0» после нажатия кнопки и вращения рукоятки «реохорд». Соединительные провода подключаются к прибору-измерителю, как указано в инструкции.
  • Зонд и заземлитель (которые выступают в качестве вспомагательных электродов) углубляют до 0,5 м, затем подключают к ним соединительные провода.
  • Переключатель устанавливают в «Х1», нажимают кнопку и двигают стрелку индикатора вращением ручки реохорда в нулевое положение. Результат умножается на необходимый множитель.

 

Методы замеров сопротивления заземляющих устройств

По 3-проводной схеме (3П) сопротивление заземляющего устройства измеряется при значениях выше 5 Ом. В остальных случаях прибор подключается по 4-проводной схеме (4П). Нужный метод измерения выбирается кнопкой «Режим». При использовании метода 4П выполняются следующие действия:

Цель замеров сопротивления ЗУ

    • Определяется максимальная диагональ (Д) заземляющего устройства (ЗУ).
    • ЗУ соединяется измерительными кабелями с гнездами Т1 и П1.
    • В грунт на дистанции 1,5 Д, но не менее 20 м от ЗУ, устанавливается потенциальный штырь П2.
    • В грунт на расстоянии больше 3Д, но не меньше 40 м от ЗУ, устанавливается токовый штырь Т2.
    • К разъему Т2 прибора подключается соединительный кабель.
    • Проводится серия замеров. При этом потенциальный штырь П2 последовательно устанавливается в грунт на расстоянии 10, 20, …, 90% от дистанции до токового штыря Т2. При этом ЗУ и измерительные штыри обычно размещаются на одной линии. Амплитудное значение напряжения помехи (при его наличии) измеряется в вольтах и отображается на индикаторе. В таком случае нужно отыскать подходящее направление размещения штырей, чтобы минимизировать значение напряжения помехи.

Цель замеров сопротивления ЗУ

  • Строится график зависимости сопротивления от дистанции между ЗУ и П2. При равномерном возрастании сопротивления в средней части графика истинным считается значение между точками с наименьшей разницей величины сопротивления (не более 5%). Иначе все расстояния от ЗУ до П2 и Т2 нужно увеличить в 1,5–2 раза или сменить направление расположения штырей.

При использовании 3-проводного метода нужно выбрать его кнопкой «Режим», подсоединить измерительный кабель наименьшей длины к гнезду Т1. Замеры выполняются аналогично, но важно учесть, что измеренная величина сопротивления ЗУ включает сопротивление измерительного кабеля, подсоединенного к гнезду Т1.

 

Используемые приборы и средства

Цель замеров сопротивления ЗУСопротивление ЗУ замеряется специальными приборами – измерителями сопротивления заземления типа ИС-10, EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, М416, Ф4103-М1, MRU различных конфигураций и др. Дополнительно используются диэлектрические боты и перчатки, защитная каска и инструмент с изолирующими рукоятками.

В процессе проведения работ используется инструмент для забивания электродов в грунт на глубину не менее 0,5 м. Прибор подключается к корпусу электроустановки с помощью щупа, в роли которого применяется квадратный напильник с глухоприсоединенным медным проводом сечением 2,5 мм2.

 

Периодичность проведения замеров

Периодичность необходимых замеров сопротивления ЗУ основывается на правилах эксплуатации технических устройств. Для зданий действуют индивидуальные правила, включающие общие рекомендации по осмотру контура заземления. Периодичность замеров значится в специальных справочных материалах, используемых при реализации профилактических мероприятий. В большинстве случаев для поддержания работоспособности электросети достаточно осматривать участки заземления раз в полгода.

Замеры сопротивления переносного электрооборудования и дымовых труб должны проводиться ежегодно и включать обследование грунта возле заземленного электрооборудования. Сопротивление ЗУ в виде опор воздушных ЛЭП с напряжением до 1 кВт необходимо измерять с периодичностью раз в 6 лет, а с напряжением более 1 кВт – раз в 12 лет. Замеры сопротивления ЗУ нужно проводить во время максимальной засухи или замерзания грунта.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет огромный опыт и высокоточное оборудование, позволяющее оперативно измерять сопротивление заземляющих устройств и проводить другие электротехнические работы.

Цель замеров сопротивления ЗУ Инженерный центр "ПрофЭнергия" имеет все необходимые лицензии для измерения сопротивления заземляющих устройств, слаженный коллектив профессионалов и сертификаты, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории "ПрофЭнергия" вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если Вы хотите заказать замер сопротивления заземления, а также по другим вопросам, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

Как измерить сопротивление контура заземления – обзор методик

Узнайте, как проводятся измерения сопротивления заземляющего контура. Выполнение замеров методом амперметра-вольтметра, токовыми клещами и специальными приборами.


Измерение сопротивления заземления нужно выполнять, чтобы удостовериться, что оно совпадает с требованием ПУЭ (правила устройства электроустановок) гл. 1.8., а также ПТЭЭП пр. 3,3.1. Замеры, которые проводятся в электроустановке с глухо заземленной нейтралью (напряжение которых составляет ниже 1000В) должны соответствовать следующим нормам. Неважно, зимой или летом, значение не должно превышать отметку 8, 4 и 2 Ом при напряжении 220, 380, 660 В (для источников с трехфазным током) соответственно, или 127, 220 и 380 В для источников с однофазным током. Для электроустановок, где используется изолированная нейтраль (напряжение ниже 1000В) сопротивление заземляющего контура должно соответствовать п 1.7.104 ПУЭ и рассчитывается по формуле Rз * Iз

Обзор методик


Какая периодичность измерений?

Проводить визуальный осмотр, измерения, а также при необходимости частичное раскапывание грунта нужно согласно графику, который установлен на предприятии, но не реже чем один раз в 12 лет. Получается, что, когда производить замеры заземления – решать вам. Если вы живете в частном доме, то вся ответственность лежит на вас, но не рекомендуется пренебрегать проверкой и замерами сопротивления, так как от этого напрямую зависит ваша безопасность, при пользовании электрооборудованием.

При проведении работ необходимо понимать, что в сухую летнюю погоду можно добиться наиболее реальных результатов измерений, так как грунт сухой и приборы дадут наиболее правдивые значения сопротивлений заземления. Напротив, если замеры будут проведены осенью либо весной в сырую, влажную погоду, то результаты будут несколько искажены, так как мокрый грунт сильно влияет на растекаемость тока, что, в свою очередь, дает большую проводимость.

Если вы хотите, чтобы измерения защитного и рабочего заземления проводили специалисты, то необходимо обратиться в специальную электротехническую лабораторию. По окончании работы вам будет выдан протокол измерения сопротивления заземления. В нем отображается место проведения работ, назначение заземлителя, сезонный поправочный коэффициент, а также на каком расстоянии друг от друга находятся электроды. Образец протокола предоставлен ниже:

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором показывается как измеряют сопротивление заземления опоры ВЛ:

Вот мы и рассмотрели существующие методики измерения сопротивления заземления в домашних условиях. Если вы не обладаете соответствующими навыками рекомендуем воспользоваться услугами специалистов, которые все сделают быстро и качественно!

Также рекомендуем прочитать:

  • Как пользоваться мультиметром — инструкция для чайников
  • Как проверить заземление в розетке
  • Инструкция по использованию мегаомметра


НравитсяКак измерить сопротивление контура заземления – обзор методик0)Не нравитсяКак измерить сопротивление контура заземления – обзор методик0)
Обзор методов измерения сопротивления заземления

Заземление используется в реализации различных проектов электрических систем. Само понятие “заземление” схематично рассматривается подключением участка электрической цепи к потенциалу земли.

Контур заземления содержит проводник и электрод, внедрённый глубоко в грунт. Традиционным действием в электротехнической практике является измерение сопротивления заземления только ещё запускаемых и уже эксплуатируемых сетей. Мы расскажем, как и каким образом производится это важное действие.

Содержание статьи:

Для чего необходимы измерения?

Блестящее решение перечисленных ниже задач достигается идеальным нулевым сопротивлением в заземляющей цепи:

  1. Не допустить появления напряжения на корпусе технологических машин.
  2. Добиться эффективного опорного потенциала электроаппаратуры.
  3. Полностью устранить статические токи.

Правда электротехнический опыт показывает: результат под идеальный нуль получить невозможно.

Измерение сопротивления заземленияИзмерение сопротивления заземления

Процедура исполнения необходимых замеров с помощью прибора для определения сопротивления заземляющей шины. Такие процедуры проводятся по графику, который утверждается руководством обслуживающей организации

В любом случае, заземлённый электрод выдаёт какое-никакое сопротивление.

Конкретную величину resistance определяют:

  • сопротивление электрода в точке контакта с проводящей шиной;
  • контактная область между земляным электродом и грунтом;
  • структура грунта, дающая разное сопротивление.

Практика измерений сопротивления контура заземления отмечает, что первыми двумя факторами вполне можно пренебречь, но при соблюдении логичных условий:

  1. Заземляющий электрод сделан из металла с высокой электропроводимостью.
  2. Тело штыря электрода тщательно зачищено и плотно посажено в грунт.

Остаётся фактор третий – резистивная поверхность грунта. Он видится главной расчётной деталью для измерений сопротивления контура заземления.

Вычисляется же благодаря формуле:

R = pL / A,

где: p – удельное сопротивление грунта, L – условное заглубление, А – рабочая площадь.

Чтобы обезопасить владельцев дома/квартиры, заземлением должны быть снабжены все виды мощного домашнего электрооборудования:

Галерея изображений

Фото из

Все виды бытового энергозависимого оборудования, эксплуатируемого в квартирах и домах, необходимо подключать к автономным или общественным системам заземления

Для подключения электроприборов к заземляющей системе необходимо устанавливать розетки с заземляющими контактами, снабженными либо выходящими за пределы корпуса медными скобами, либо третьим отверстием, предназначенным для погружения контакта штепселя с тремя штырями

Обязательному заземлению подлежат все виды холодильного оборудования (холодильники, морозильные шкафы, МВП, электроплиты, стиральные машины

Подключение к заземляющему контуру обязано производится согласно схеме, приложенной производителем технической продукции, с использованием рекомендованных им средств

Обязательно необходимо выполнить заземление гидромассажной ванны, т.к. в ее работе используются электроприборы

В беспрекословном заземлении нуждаются все виды сетевых машин, начиная от домашнего стационарного компьютера до серверных шкафов, в том числе электрошкафы для автоматов и УЗО

Необходимо заземлять все модели энергозависимых газовых котлов: как напольные, так и настенные

Все линии заземления прокладывают по параллельной схеме, последовательное подключение к заземляющей системе недопустимо

Варианты заземляющих контактов

Штепсельная розетка с заземляющим контактом

Заземление кухонной бытовой техники

Подключение стиралки к заземляющему контуру

Устройство заземления гидромассажной ванны

Способ заземления сетевого оборудования

Заземление напольного газового котла

Подключение линий заземления к шине

При тестировании сопротивления каждую из заземляющих линий проверяют отдельно. Сопротивление между заземляющим элементом и каждой не проводящей ток частью электрооборудования, попадание под напряжение которой возможно, должно быть меньше 0,1 Ом.

Обзор измерительных способов

Существует несколько вариантов измерения сопротивления , каждый из которых вполне точно позволяет определить искомую величину.

3-точечная система определения

Так, например, часто применяется методика 3-х точечной схемы, основанная на эффекте падения потенциала.

Трёхточечная схема для измерений Трёхточечная схема для измерений

Графическая схема так называемой трёхточечной системы, которую достаточно часто применяют, когда требуется измерить значение сопротивления заземляющего контура

Измерения выполняют за три основных шага:

  1. Замер напряжения на электроде Э1 и зонде Э2.
  2. Замер силы тока на электроде Э1 и зонде Э3.
  3. Расчёт (формулой R = E / I) сопротивления заземляющего электрода.

Для этой методики точность замеров логически зависима от места инсталляции зонда Э3. Его рекомендуется внедрять в грунт на удалении – оптимально за пределы так называемой области ЭСЭ (эффективного сопротивления электродов) Э1 и Э2.

Измерения по технологии «62%»

Если структура грунта под размещение заземляющего электрода отличается однородным содержимым, методика «62%» для определения сопротивлений контуров заземления обещает хорошую результативность.

Схема измерения по технологии "62%"Схема измерения по технологии "62%"

Схема под технологию измерений под интересным названием «62%». Однако название взято от оптимальной величины отступа между электродами, при которой получают приемлемый результат

Способ применим под схемы с единственным заземляющим электродом. Точность показаний здесь обусловлена возможностью расположения рабочих зондов  на прямолинейном участке, относительно заземляющего электрода.

Точки инсталляции контрольных зондов

Заглубление электрода, мРасстояние до зонда Э1, мРасстояние до зонда Э2, м
1,813,721,9
2,415,2524,4
3,016,7526,8
3,618,329,25
5,521,635,0
6,022,536,6
9,026,242,65

Упрощённый двухточечный метод

Применение этого способа измерений требует наличия ещё одного качественного заземления помимо того, которое будет подвергаться исследованию. Методика актуальна для территорий густонаселённых, где часто нет возможности широко оперировать вспомогательными рабочими электродами.

Двухточечная схема измеренийДвухточечная схема измерений

Упрощённая методика измерений производится по двухточечной схеме. При такой технологии требуется меньше манипуляций с оборудованием и расчётами, но точность расчетов невысока

Метод двухточечного измерения отличается тем, что одновременно показывает результат для двух устройств заземления, включенных последовательно. Этим и объясняются требования к высокому качеству исполнения второго заземления, чтобы не учитывать его сопротивление.

Для выполнения вычислений также измеряется сопротивление заземляющей шины. Полученный результат вычитывают из результатов общих замеров.

Точность этого способа оставляет желать лучшего по сравнению с двумя вышеизложенными. Здесь существенную роль играет расстояние между заземляющим электродом, сопротивление которого измеряется и вторым заземлением. Стандартно такая методика не применяется. Это своего рода альтернатива, когда нельзя использовать другие способы измерений.

Точные измерения по четырём точкам

Для большинства вариантов измерения сопротивлений наиболее оптимальным способом, помимо 2-х и 3-х точечных, считается 4-х точечная технология. Такой технологией замеров наделены приборы, подобные тестеру 4500 серии. Судя из наименования метода, на рабочей площадке в одну линию и на равных расстояниях размещаются четыре рабочих электрода.

Схема измерений по четырём точкамСхема измерений по четырём точкам

По такой схеме – четырехточечной, производятся самые точные измерения. Используется современная аппаратура и есть возможность выполнять работы без отключения заземляющей цепи

Генератор тока прибора подключается на крайние электроды, в результате чего между ними течёт ток, значение которого известно. На других клеммах прибора подключены два внутренних рабочих электрода.

На этих клеммах присутствует значение падения напряжения. Конечный результат по замерам – сопротивление заземления (в Омах), значение которого прибор демонстрирует на дисплее.

Приборами из серии 4500 часто пользуются для измерения напряжения прикосновения. Устройством при помощи специального модуля генерируется в земле напряжение небольшой величины – имитация повреждения кабеля.

Одновременно на шкале прибора указывается ток, текущий по цепи заземления. Показания на экране берут за основу и умножают на предполагаемую величину тока в земле. Таким способом вычисляют напряжение прикосновения.

Измерение прибором серии 4500Измерение прибором серии 4500

Выполнение мероприятий по контролю за состоянием электротехнической аппаратуры и линий заземления. Для работы используется измерительный прибор типа 4500

К примеру, максимальное значение ожидаемого тока на участке повреждения равно 4000А. На экране прибора отмечается величина 0,100. Тогда величина напряжения прикосновения будет равна 400В (4000*0,100).

Измерение прибором С.А6415 (6410, 6412, 6415)

Уникальность этого способа – возможность проведения замеров без отключения заземляющей цепи. Также здесь следует выделить преимущественную сторону, когда измерять общее сопротивление устройства заземления допустимо методом включения в цепь заземления резистивной составляющей всех соединений.

Принцип работы примерно следующий:

  1. Специальным трансформатором в цепи создаётся ток.
  2. Ток течёт в образованном контуре.
  3. С помощью синхронного детектора регистрируется измеряемый сигнал.
  4. Полученный сигнал преобразуется АЦП.
  5. Результат выводится на ЖК-дисплей.

Устройство оснащается модулем (избирательный усилитель), благодаря которому полезный сигнал эффективно очищается от разного рода помех – н.ч. и в.ч. шумов. Лапами клещей в их сочленённом состоянии образуется возбуждаемый контур, охватывающий проводник заземления.

Инструкция измерения прибором С.А6415

Последовательность действий при работе с прибором серии С.А6415 доходчиво описывается в инструкции, прилагаемой к этому уникальному устройству.

Прибор С.А6415 для измерения сопротивления землиПрибор С.А6415 для измерения сопротивления земли

Уникальный измерительный прибор – клещи, благодаря которому относительно просто и легко удаётся измерить сопротивление земляного контура в различных условиях

Например, есть необходимость провести измерения сопротивления заземления какого-либо электрического модуля (трансформатора, электросчётчика и т.п.).

Последовательность действий:

  1. Открыть доступ к заземляющей шине, сняв защитный кожух.
  2. Захватить клещами проводник (шину или непосредственно электрод) заземления.
  3. Выбрать режим измерения «А» (измерение тока).

Максимальное значение тока прибора составляет 30А, поэтому в случае превышения этой цифры выполнять измерение нельзя. Следует снять прибор и повторить попытку измерений в другой точке.

Работа с прибором С.А6415Работа с прибором С.А6415

Процесс выполнения замеров с помощью измерительных устройств типа С.А6415 и 3770. Результаты измерений фиксируются в таблице и сравниваются при следующем ТО

Когда полученная на шкале величина тока укладывается в допустимый диапазон, можно продолжить работу переключением прибора на измерение сопротивления «?».

Высвеченный на дисплее результат покажет общее значение сопротивления, включая:

  • электрод и шину заземления;
  • контакт нейтрали с электродом заземления;
  • контакт соединений на линии между нейтралью и заземляющим электродом.

Работая с клещами, следует иметь в виду: завышенные показания прибора по сопротивлению заземления, как правило, обусловлены плохим контактом заземляющего электрода с грунтом.

Также причиной высокого сопротивления может быть оборванная токоведущая шина. Высокие цифры сопротивлений в точках соединений (сращиваний) проводников тоже могут влиять на показания прибора.

Общие рекомендации по измерению УСГ

Прежде чем , к примеру для газового котла, следует получить точные сведения о том, в область каких грунтов будет закладываться заземляющий электрод. Часто для определения значений “p” грунта предлагается обращаться к существующим таблицам.

Однако этот вариант с таблицами даёт чисто ориентировочные данные. Поэтому полагаться на них не стоит. Истинные значения сопротивления грунта могут отличаться в разы.

Вариант #1: однослойный грунт

Если грунт имеет однородную составляющую, его удельное сопротивление измеряют методикой «пробного электрода».

Заземление на однослойном грунтеЗаземление на однослойном грунте

Структура однородного грунта. При таких условиях измерить и вычислить сопротивление значительно проще, чем проделывать ту же самую работу на многослойных грунтах

Метод предполагает выполнение определённой процедуры в два этапа:

  1. Берут стержневой контрольный зонд длиной чуть больше глубины проектной закладки.
  2. Погружают зонд в землю строго вертикально на глубину проектной закладки.
  3. Оставшийся над поверхностью земли конец используют для замера сопротивления растекания (Rr).
  4. Определяют УСГ по формуле p = Rr * Ψ.

Желательно выполнить процедуру несколько раз в различных точках рабочей площадки. Альтернативные замеры помогают достичь точных результатов измерений сопротивления грунта.

Вариант #2: многослойный грунт

Для такой ситуации замер УСГ выполняют методом ступенчатого зондирования. То есть контрольный зонд погружается до рабочей глубины ступенями и в положении каждой ступени выполняются измерения удельного сопротивления.  Вычисления среднего УСГ производятся с помощью формул для каждого отдельного измерения.

Многослойный грунтМногослойный грунт

Многослойный грунт. При таких условиях приходится вычислять сопротивление каждого отдельно взятого слоя. Расчёты по многослойным грунтам требуют больше работы

Затем, исходя из климатических особенностей местности, находят значения для сезонных изменений. Таким способом (достаточно сложным) получают расчётные значения УСГ верхних слоёв. Нижележащие слои рассматриваются как не подверженные сезонным изменениям и потому расчёт для них ограничивается несколько упрощённым измерением и вычислением.

Требования к исполнению работ

Работы подобного плана, конечно же, выполняются квалифицированным персоналом, представляющим специализированные организации. Так, за эксплуатацию силовых щитков в жилых домах, как правило, отвечают коммунальные службы. Производить какие-либо измерения в этих точках разрешается только через обращение к этим службам.

Электрические цепи относятся к опасным системам. Несмотря на то, что коммуникации бытового сектора рассчитаны под напряжение менее 1000В, это напряжение смертельно для человека. Требуется соблюдать все необходимые меры безопасности при обращении с электрическим оборудованием. Обывателю зачастую такие меры попросту неведомы.

С особенностями сооружения заземления для ванны в городской квартире ознакомит , содержащая правила и руководство по проведению работы.

Выводы и полезное видео по теме

Выполнение измерений на практике с помощью прибора:

Исполнение работ, связанных с проверкой сопротивления заземления, требуется обязательно, независимо от сложности электрической схемы и категории объекта, где устанавливается или установлено и эксплуатируется электрооборудование. Многие специализированные организации готовы предоставлять такие услуги.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Не исключено, что вы знаете простой и эффективный способ измерения сопротивления контуров заземления, не приведенный в статье. Задавайте вопросы, делитесь полезной информацией и фото по теме.

Обзор приборов для измерения сопротивления контура заземления

Обзор основных приборов для измерения сопротивления контура заземления. Технические характеристики измерителей и правила пользования рассматриваемыми устройствами.


Заземляющий контур является основным и неотъемлемым устройством защиты человека от удара током, во время выхода электроприбора из строя или пробоя изоляции. Для того чтобы контролировать состояние заземлителя, необходимо проводить периодические замеры, поскольку металлические части в земле подвержены коррозии. При разрушении металлических частей сопротивление контура падает и он прекращает выполнять свою защитную функцию. В данной статье мы рассмотрим приборы для измерения сопротивления заземления. Содержание:

Обзор приборов

Измеритель Ф4103-М1 делает проверку контура любых геометрических форм и размеров. Внешний вид устройства показан на фото:

Технические характеристики указаны в таблице:

Следующий в нашем обзоре — измеритель непосредственного отсчета определения активного сопротивления М416. Прибор проверенный временем, обладает высокой точностью и стабильностью. Вот так он выглядит:

Основные технические данные:

Проведение измерительных работ с помощью м416 показано на видео:

Современный микропроцессорный измерительный прибор ИС-10 следующий в нашем обзоре. ЖК дисплей, автоматический диапазон измерений, встроенная память последних сорока замеров. Ударопрочный корпус с защитой IP42. Ознакомится с внешним видом можно на фото ниже:

Аппарат предназначен для замеров и тестирования элементов заземления двух-, трех-, четырехпроводным методом. Также с его помощью может быть выполнена проверка качества соединения проводников шины заземления и т.д.

Инструкция по эксплуатации более усовершенствованного измерителя ИС-20/1 демонстрируется на видео:

Ну и завершает наш список приборов для измерения сопротивления контура заземления — профессиональный аппарат MRU-101. Устройство может измерять удельное сопротивление грунта, подстраиваться под конкретную задачу, с помощью анализа и сбора данных. MRU-101 имеет память на последние четыреста замеров. Внешний вид измерителя:

Основные технические характеристики данного устройства:

Видеообзор MRU-101:


Принцип работы измерителей

Измерение сопротивления грунта происходит по классическому закону Ома (R=U/I). Источник напряжения в устройстве подает разность потенциалов на электроды и происходит замер тока через прибор. Получив данные измеритель производит вычисление и выводит результат. На схеме ниже представлена схема замера:

Большинство измерений происходит по этому методу или близкие к данному принципу. Следуя инструкции к имеющемуся у вас в наличии прибору нужно установить измерительные электроды разнося их от основного заземления.

Обзор приборов для измерения сопротивления контура заземления

Работы производят в течении пару минут, за это время показания устанавливаются. Данную процедуру производят для каждого заземлителя отдельно. Более подробно узнать о том, как проводят замеры сопротивления заземляющего устройства, вы можете из нашей статьи.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно показывается, как проводятся измерения одним из рассматриваемых нами аппаратом — Ф4103-М1:

Вот мы и рассмотрели основные приборы для измерения сопротивления заземления. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Рекомендуем также прочитать:

  • Как найти место повреждения кабеля
  • Как сделать заземление в частном доме
  • Как измерить сопротивление петли фаза-ноль


НравитсяОбзор приборов для измерения сопротивления контура заземления0)Не нравитсяОбзор приборов для измерения сопротивления контура заземления0)
Измерение сопротивления заземления с помощью измерителя М416

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

Сегодня я расскажу Вам, как произвести измерение сопротивления заземления или, если сказать точнее, то заземляющего устройства (ЗУ).

В прошлой статье я Вам подробно рассказывал про монтаж заземляющего устройства на примере жилого многоквартирного дома.

Так вот, после окончания монтажных работ, необходимо проверить качество выполнения этих работ. Доказательством тому является измерение сопротивления заземляющего устройства, которое должно быть не больше значений, указанных в нормативно-технической литературе: ПТЭЭП (п.26.4, табл. 35 и табл.36.) и ПУЭ (п.1.7.101 и Глава 1.8, табл.1.8.38).

Но как произвести измерение его сопротивления? Читайте ниже.

Подготовка к работе

Перед началом работ по измерению сопротивления заземляющего устройства по мере возможности и доступности необходимо произвести осмотр видимой его части без вскрытия грунта. При осмотре оценивается состояние контактных соединений, наличие антикоррозийного покрытия и отсутствие обрывов.

Качество сварных швов проверяется простукиванием молотком, а ослабление болтовых соединений — с помощью гаечных ключей.

Также во время осмотра нужно убедиться в том, что монтаж заземляющего устройства, сечения заземлителей и заземляющих проводников, монтаж шины ГЗШ и правильность подключения к ней заземляющего проводника и проводников системы уравнивания потенциалов (СУП) соответствуют проекту и требованиям ПУЭ.

Почитайте для информации о том, как правильно выполняется разделение PEN проводника на PE и N, т.е. как правильно перейти от системы заземления TN-C на систему заземления TN-C-S.

Знакомство с прибором М416 и его технические характеристики

Если при визуальном осмотре не выявились какие-либо замечания и нарушения, то можно приступать к проведению замера. Для этого в «парке приборов» нашей электролаборатории имеется переносной электроизмерительный прибор М416, который включен в Госреестр средств измерений РФ под номером 2746-71. Межповерочный интервал (МПИ) у него составляет 1 год.

Данный прибор применяется для замера сопротивления заземления, удельного сопротивления грунта и активного сопротивления. Принцип его работы основан на компенсационном методе измерения с использованием вспомогательного заземлителя и потенциального электрода (зонда).

Технические характеристики измерителя М416:

  • предел измерений от 0,1 до 1000 (Ом)
  • температура эксплуатации от -25°С до +60°С
  • вес около 3 (кг)
  • габаритные размеры 245х140х160 (мм)
  • питание прибора осуществляется с помощью 3 элементов питания размером D (R20 или 373) напряжением 1,5 (В)

У меня даже сохранился «родной» экземпляр батарейки под названием «Элемент» от 1984 года выпуска.

С помощью комплекта элементов питания можно провести не меньше 1000 измерений.

Вот так выглядит лицевая панель измерителя М416, на которой расположены:

  • переключатель диапазонов измерения
  • ручка реохорда
  • кнопка включения прибора
  • выводы (1-2-3-4) для подключения соединительных проводов
  • шкала

Корпус прибора М416 выполнен из пластмассы. Прибор имеет откидную крышку и специальный ремень для переноски.

Для измерений сопротивления ЗУ можно использовать и другие, более современные приборы, но к сожалению, пока в нашей электролаборатории их нет. Как только появится что-то новенькое, то я сразу же напишу о нем статью-обзор — подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить интересное.

Когда нужно проводить измерения сопротивления заземляющего устройства?

Чтобы при измерении сопротивления заземления получить достоверные показания, их необходимо проводить в период наибольшего высыхания (летом в сухую погоду) или промерзания грунта (зимой), т.е. при наибольшем удельном сопротивлении грунта (ПТЭЭП, п.2.7.13).

Если замер проводился в другие погодные условия, то в полученный результат необходимо внести поправочный сезонный коэффициент Кс. Об этом я расскажу Вам в отдельной статье — подпишитесь на новости сайта, чтобы не пропустить выход новых статей.

 

Проведение работ

Порядок проведения работ по измерению сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) с помощью измерителя М416.

1. Проверяем наличие, и в случае отсутствия устанавливаем, комплект элементов питания 3х1,5 (В), соблюдая полярность. Отсек питания расположен в нижней части прибора.

2. Устанавливаем прибор М416 на ровной поверхности строго в горизонтальном положении.

3. Производим калибровку прибора. Для этого переключатель диапазонов измерения необходимо поставить в положение «Контроль 5Ω». Затем нажать на красную кнопку и, вращая ручку реохорда, установить стрелку прибора на ноль. На шкале должно быть показание 5±0,3 (Ом). Если так, то продолжаем измерения, если нет, то перепроверяем заряд и полярность элементов питания. Если с ними все нормально, то отдаем прибор в ремонт.

4. Чтобы уменьшить влияние сопротивления соединительных проводов между выводами (1), (2) и Rх на результат измерения, прибор необходимо расположить как можно ближе к измеряемому заземлителю.

5. Выбираем необходимую схему подключения прибора.

Для грубых измерений сопротивления ЗУ или относительно больших сопротивлений (больше 5 Ом) выводы (1) и (2) соединяют перемычкой. Измеритель М416 при этом подключают по трехзажимной схеме. При такой схеме в результат измерения входит сопротивление соединяемого провода между Rx и выводом (1).

  • Rх — измеряемое сопротивление заземлителя или заземляющего устройства
  • Rз — зонд
  • Rв — вспомогательный заземлитель

Если Вам необходимо более точно провести измерение сопротивления заземлителя (ЗУ меньше 5 Ом), то применяют четырехзажимную схему подключения прибора, сняв перемычку между выводами (1) и (2). При такой схеме исключается погрешность от соединительных проводов и контактных соединений.

  • Rх — измеряемое сопротивление заземлителя или заземляющего устройства
  • Rз — зонд (потенциальный электрод)
  • Rв — вспомогательный заземлитель

Для подсказки, четырехзажимная схема подключения указана на крышке прибора.

Для заземлителей, выполненных в  виде сложных контуров с протяженными периметрами, применяются аналогичные схемы подключения измерителя М416, только между Rх и Rз должно быть расстояние не менее 5-кратного расстояния между двумя наиболее удаленными заземлителями плюс 20 (м).

Вот пример сложного контура заземления (обозначен на схеме зеленой пунктирной линией) одного из Торгового центра, где мы проводили измерения.

6. Стержни зонда и вспомогательного заземлителя нужно забивать в плотный не насыпной грунт на глубину не меньше, чем на 0,5 (м).

Расстояние между стержнями указаны на приведенных выше схемах.

В качестве Rз и Rв можно применять металлические стержни или трубы диаметром не менее 5 (мм).

Чтобы избежать значительного переходного сопротивления между заземлителем и забитыми стержнями, их необходимо забивать прямыми ударами без раскачивания. Для этого придется «потрудиться» с помощью вот такой кувалды.

В качестве соединительных проводов можно использовать медные провода сечением не менее 1,5 кв.мм.

7. Место соединения проводов к заземлителю необходимо очистить от краски, например, с помощью напильника.

К этому же напильнику с другой его стороны подсоединен медный провод сечением 2,5 кв.мм, т.е. напильник также является и щупом для соединения заземлителя с выводом (1) при трехзажимной схеме подключения прибора М416.

8. После выбора схемы и подключения прибора переходим к измерению. Переключатель диапазонов измерения ставим в положение «х1» (умножение на один). Нажимаем на красную кнопку и, вращая ручку реохорда, устанавливаем стрелку прибора на ноль.

Если сопротивление заземлителя больше 10 (Ом), то переключатель диапазонов необходимо установить в положение «х5», «х20» или «х100».

9. Результат находим путем умножения показания шкалы реохорда на установленное положение переключателя диапазонов «х1», «х5», «х20» или «х100».

В нашем примере переключатель прибора М416 установлен в положении «х1», а значит полученное значение 1,9 нужно умножить на 1, т.е. измеренное сопротивление заземлителя составляет 1,9 (Ом).

10. После завершения работ заносим полученные данные в протокол соответствующей формы.

Периодичность проведения измерений

Периодичность проверки сопротивления заземлителя или контура заземления производится по утвержденному графику предприятия, а также после ремонта или его реконструкции. Более подробно об этом Вы можете почитать в нормативно-технической литературе ПТЭЭП (п.2.7.8. — 2.7.15).

А Вы каким прибором измеряете сопротивление заземления? Хотелось бы услышать реальные отзывы, т.к. планирую в ближайшее время обновить М416 на что-нибудь более современное.

P.S. Если Вы самостоятельно не можете произвести измерения, то воспользуйтесь услугой электролаборатории.

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


что это такое, чем и как его измерять

Что такое заземление.

Заземление – это намеренное соединение частей и узлов электрооборудования, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением с электродом, установленном в земле. При этом необходимо обозначить такое понятие как сопротивления растеканию.

При замыкании на землю, по мере удаления от электрода потенциал будет падать и, в конце концов, станет нулевым. Таким образом, сопротивление растеканию заземлителя – это параметр характеризующий сопротивление земли в месте установки электрода. Понятие сопротивления растеканию особенно актуально в сетях выше 1000 В.

Для чего нужно заземление.

Заземление необходимо для предотвращения поражения человека воздействием электрического тока, в случае его появления там, где при нормальных условиях его не должно быть. При касании корпуса прибора, находящимся под напряжением, сила тока, проходящего через тело человека, может оказаться смертельной.

Необходимостью снижения разности потенциалов и обусловлено применение защитного заземления. Кроме этого, замыкание на землю приводит к увеличению силы тока и, как следствие, к срабатыванию защитных устройств. Нормы сопротивления защитного заземления регламентируются ПУЭ, а также документом называемым «Правила и нормы испытания электрооборудования».

Конструкция заземления.

Заземление – это комплекс технических устройств защитного типа, состоящий из:

  1. Заземлителя — одного или нескольких вертикальных проводников (стержней), имеющих электрический контакт с землей и связанных между собой.
  2. Заземляющего проводника (путь для тока замыкания), соединяющего заземляемый объект и заземлитель.

 

На каждое заземление составляется паспорт. В паспорт заносится схема заземляющего устройства (длина, и схема расположения электродов контура), тип, удельное сопротивление грунта, а также результаты замера сопротивления заземления. Обязательным приложением к паспорту является акт на скрытые работы. Данный акт необходим в связи с тем, что большая часть заземляющего устройства находится под землей и этот акт представляет собой схему расположения элементов заземляющего устройства. В случае, если паспорт на заземление отсутствует, эксплуатация объекта запрещена.

Методика измерения сопротивления защитного заземления.

Для проверки сопротивления заземления используется метод амперметра-вольтметра, заключающийся в том, что через измеряемое сопротивление течет ток определенной величины и одновременно измеряется падение напряжения. Разделив значение тока на величину падения напряжения, получаем значение сопротивления. В принципе, под понятием измерения сопротивления заземления, подразумевается измерение сопротивления растеканию. Правила и нормы испытаний электрооборудования задают минимальное сопротивление заземления, рассчитанные с точки зрения безопасности. Нормы различаются в зависимости от типов электроустановок (глухозаземленная или изолированной нейтралью). Класс использованного напряжения также влияет на нормы сопротивления.

Приборы для измерения заземления.

Бытовой тестер для такой проверки использовать нельзя, так как он не способен генерировать достаточно высокое напряжение. Для измерений используется, как приборы уже давно выпускающиеся (МС-08, М-416 и др.), так и новые средства измерения, выполненные на современной электронной базе и характеризующиеся малым потреблением тока от источника питания. В настоящее время измерение защитного заземления можно выполнить также цифровым мультиметром или специальным тестером.

Порядок проведения измерения заземления (сопротивления растеканию заземлителя).

Для проведения проверки необходимо помимо прибора иметь два электрода (токовый и потенциальный) с проводами достаточной длины, как образец, можно предложить отрезок гладкой арматуры или трубы круглого сечения.
В зависимости от сложности конструкции заземлителя, измерение сопротивления проводят по двум разным схемам:

  1. Простой (одиночный) заземлитель.
    Применяется «линейная» схема подключения электродов. Потенциальный электрод устанавливают  на расстоянии не менее 20 м. от заземлителя, а токовый не менее, чем в 10-12 м. от потенциального.
  2. Сложный заземлитель.
    Используется, когда простая схема неприменима, ввиду того, что при расчетах сопротивление заземления она не будет соответствовать минимально допустимым нормам. Представляет собой несколько вертикальных стержней вбитых в землю, электрически связанных между собой (электросваркой, чтобы снизить переходное сопротивление). Такое устройство называется контуром заземления. В этом случае необходимо определить наибольшее расстояние (диагональ) защитного контура заземления. Потенциальный электрод нужно вбивать на расстоянии равным пяти диагоналям от места присоединения заземляющего проводника. Токовый зонд забивается не менее, чем в 20 м. от потенциального. Измерительный прибор необходимо располагать как можно ближе к выводу заземления.

Порядок проведения измерений.

Так как в настоящее время самый распространенный прибор для проведения измерения является измеритель сопротивления заземления М-416, в дальнейшем, как образец, будет рассматриваться именно это средство измерений. Данный прибор относится к системе, в которой принцип измерений основан на компенсационном методе.
Запрещается для проверки пользоваться приборами, не имеющих действующего клейма о поверке, результаты которой должны заноситься в паспорт на средство измерения.

  1. Проверить наличие элементов питания в батарейном отсеке, убедившись, что их напряжение находится в пределах нормы;
  2. Откалибровать прибор, установив переключатель диапазонов в положение 5 Ом (контроль), ручкой реохорда установить стрелку как можно ближе к нулевой отметке. При этом на шкале должны быть показания 5 Ом;
  3. Отсоединить контур от заземляющего проводника;
  4. Присоединить прибор к соответствующим электродам;
  5. Тщательно зачистив вывод измеряемого заземлителя (для того чтобы исключить влияние, которое может оказать на конечный результат переходное сопротивление), присоединить к нему прибор.

Примечание: В зависимости от планируемых показателей сопротивления заземления измерение прибор нужно подключать по двух- или четырехпроводной схеме. Первая применяется, если предполагаемое сопротивление более 5 Ом, а вторая для измерения более низких значений (при этом разделяются пути прохождения тока и измерения разности потенциалов, для исключения влияния сопротивления присоединяемых проводов при измерении). В этом случае присоединение к заземлителю осуществляется двумя проводниками. Паспорт прибора содержит наглядные рисунки, которые позволят произвести подключения без ошибок.

  1. Установить переключатель диапазонов в положение, соответствующее наибольшей чувствительности (Х1), нажав кнопку «Измерение», регулятором установить стрелку на нуль. При этом на шкале реохорда будет отражен искомый результат проверки сопротивления заземлителя. Если стрелка не устанавливается на нуль, необходимо переключателем выбрать другой диапазон и показания реохорда умножить на соответствующий множитель.

Примечание: Если измерение проводится тестером или мультиметром, необходимость выбора множителя отпадает — эти приборы обладают функцией автоматического выбора предела шкалы.
ВАЖНО! После проведения измерений, если сопротивление заземления в пределах нормы необходимо вновь присоединить заземляющий проводник к заземлителю!

Оформление результатов измерений (протокол).

После окончания измерений нужно оформить протокол результата замера. Протокол представляет собой бланк определенной формы, в котором отражаются наименование объекта, схема установки заземляющих стержней и их соединений (для этого понадобится паспорт объекта и акт на скрытые работы). Также протокол должен отражать схему контура заземления и метод, по которому проводилось измерение. В протокол необходимо включить графу, в которой указан прибор или тестер (его тип, заводской номер и пр.), которым проводилось испытание. Результаты, полученные при измерении, заносятся в паспорт заземляющего устройства.
Отдельно представляется протокол испытания переходных сопротивлений. Переходное сопротивление (также, его еще называют металлосвязью) – это возможные потери на пути прохождения тока, связанные со сварочными, болтовыми и др. соединениями всего контура заземления. Это испытание проводится специальным тестером – микроомметром.

ВАЖНО! Проводить испытания и выдавать протокол измерения сопротивления заземления может только испытательная лаборатория, аккредитованная в системе органов стандартизации.
После окончания измерений составляется соответствующий акт, и заземляющее устройство считается годным к эксплуатации.

Основы наземных петель | Что такое Ground Loop?

Контур заземления - это нежелательный путь тока в электрической цепи. Контуры заземления возникают всякий раз, когда заземляющий провод электрической системы подключен к заземляющей плоскости в нескольких точках.

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

Явление контуров заземления показано на схематической диаграмме ниже:

Basics of Ground Loops Basics of Ground Loops

Причины контуров заземления

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

  • Различия в потенциале между точками заземления, к которым были подключены клеммы заземления.
  • Индуктивная связь
  • Емкостная связь
  • Использование инструментов с внутренним заземлением внутри уже заземленной петли
  • Экран кабеля с заземлением на обоих концах
  • Заземленные термопары с неизолированными преобразователями
  • Четырехпроводные передатчики, используемые в качестве входа для заземленного приемного прибора к другому соединению заземления

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

Однако двумя наиболее эффективными методами уменьшения контуров заземления являются:

  • Заземление в одной точке
  • Использование дифференциальных входов

Заземление в одной точке включает заземление измерительной установки в одной точке. Такой подход значительно снижает шумовое напряжение, создаваемое контурами заземления из нескольких точек заземления.

Дифференциальные входы используются для устранения шумового напряжения, которое может появиться в цепи приборов.

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

Импедансная связь (или проводимость)

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

Когда ток сигнала от одной цепи возвращается назад по общему проводнику, он создает напряжение ошибки вдоль обратной шины, которое влияет на другие сигналы.Ошибка напряжения связана с полным сопротивлением в обратном проводе.

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

Второе решение состоит в том, чтобы избежать любого контакта между цепями и использовать отдельные возвраты для каждой отдельной цепи.

Индуктивная связь

Когда провод проводит электрический ток, он создает магнитное поле; если этот провод находится рядом с другим проводом, также несущим электрический ток или сигнал, создаваемое ими магнитное поле взаимодействует друг с другом, в результате чего в проводах возникает шумовое напряжение.

Это принцип, посредством которого индуктивная связь происходит в кабельной разводке сигнального кабеля

. Как мы уже знаем, индуктивность является свойством, присущим любому проводнику, благодаря чему энергия накапливается в магнитном поле, образованном током через провод.

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

Это становится еще более заметным, если у нас есть силовые кабели и сигнальные кабели приборов, проходящие через один и тот же воздуховод или кабелепровод.

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

Вот почему электрические проводники питания и сигнальные кабели приборов почти никогда не находятся в одном и том же кабелепроводе или в одном и том же воздуховоде.

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

Электромагнитная индукция уменьшается, потому что, когда провода скручиваются так, чтобы создать серию петель вместо одной большой петли, индуктивные эффекты внешнего магнитного поля имеют тенденцию сводиться на нет, уменьшая тем самым индуцированное шумовое напряжение на сигнальных проводах прибора из-за к внешнему магнитному полю.

Как решить проблемы с заземлением?

Формальное определение контура заземления, которое является очень общим, приведено в IEEE Std. 100-1991, словарь IEEE следующим образом:. , , контур заземления «сформирован, когда две или более точки в электрической системе, которые номинально имеют потенциал земли, соединены проводящим путем, так что одна или обе точки не имеют одинаковый потенциал». Хотя это хорошее определение общего назначения, оно недостаточно конкретно для использования при работе со схемами уровня сигнала и заземлениями.Поэтому более конкретное и полезное определение, приведенное в этом документе, выглядит следующим образом:

Контур заземления (нежелательный)

Любой проводящий путь, включающий «заземление» через заземляющий или заземленный проводник или саму землю, через которую проходит любая часть или все требуемого тока процесса обработки сигнала, так что он может быть алгебраически добавлен к любому нежелательному току, такому как «шум», который также может течь в общем пути заземления.

Контур заземления (желательно)

Любое количество параллельных проводников и соединений, включающих заземленные или заземляющие проводники любого описания, или заземление, и через которое оно предназначено для проведения замыкания на землю или токов молнии в системе переменного тока с целью уменьшения искрение, прикосновение к потенциальным опасностям, а также как помощь в устранении неисправностей.

Контур заземления (доброкачественный)

Либо один из двух вышеуказанных контуров заземления, либо их комбинация, где, несмотря на существование контура заземления, не возникает никаких электрических опасностей и никакие сигнальные процессы не нарушаются его существованием.

Поскольку мы обеспокоены нежелательным воздействием контуров заземления на сигналы, мы в основном будем использовать первое из приведенных выше определений.

What is Ground Loop What is Ground Loop

Сигналы, которые передаются по изолированным сбалансированным парам, не привязаны к земле, а дифференциально связанные сигналы, привязанные к земле, относительно невосприимчивы к проблемам, связанным с заземлением, к которому они подключены.

С этими цепями мы имеем дело только с напряжениями на землю, которые достаточно высоки, чтобы вызвать падение напряжения систем изоляции или электронных компонентов, или насыщать магниты, которые могут быть использованы для изоляции и соединения сигнала между сигнальным кабелем и электроникой используется для вождения или получения сигнала на пути.

Несбалансированные сигналы относительно земли делятся на две основные категории:
  1. Есть такие, которые обычно используют коаксиальный кабель только с одним центральным проводником для процесса передачи сигнала и где внешняя оплетка заземлена на обоих концах.Это включает в себя множество видов схем, используемых с компьютерами, системами управления процессами и аналогичными установками.
  2. Есть те, которые используют общий проводник, который заземлен, как часть пути возврата сигнала для одного или нескольких сигналов на многожильном кабеле. Стандартный сигнальный протокол RS-232 обычно попадает в эту категорию.

В обоих приведенных выше примерах, если в заземленном проводнике, который также переносит сигнал, возникает нежелательный поток тока, и если существует перекрытие между полосой пропускания мешающего сигнала и желаемым, тогда процесс обработки сигнала почти наверняка прерываться, когда помехи достигают минимального уровня амплитуды.

Два основных способа решения вышеуказанной проблемы контура заземления обычно существуют следующим образом:

(1) Измените протокол сигнала с помощью преобразователя на тот, который не использует путь «заземления» для какого-либо тока сигнала, или ;

(2) Шунтируйте концы кабеля, включенного в контур заземления, путем эффективного соединения оборудования на каждом конце кабеля с той же SRG. Это значительно снижает влияние шумового тока в тракте сигнального проводника, обеспечивая множество параллельных путей для его прохождения через низкоомный SRG.

Однако требуемый сигнал все равно будет относительно равномерно распределен между двумя сигнальными проводниками на кабеле и не будет поступать в SRG. Это происходит потому, что взаимно связанные поля от близко связанных проводов питания и возврата в кабеле и для сигнала, делают этот путь гораздо более низким импедансом для прохождения токов сигнала, чем SRG.

Мы рекомендуем правильно спроектировать и внедрить систему заземления объекта, чтобы избежать ее нежелательного участия в работе оборудования.Такой подход также может устранить необходимость учитывать модификации оборудования и проводить дорогостоящие диагностические работы, поскольку в сигнальных цепях избегается большинство проблем, связанных с синфазным шумом. Правильно установленный SRG вместе с хорошими практиками соединения является рекомендуемым методом минимизации проблем синфазного шума, поэтому в таких случаях он становится первой линией защиты.

Хотя это может быть правдой, что подобный дизайн на основе SRG является одновременно консервативным и несколько более дорогостоящим (на начальном этапе), чем другие общепринятые методы подключения, наш опыт ясно показывает, что использование подхода SRG дает превосходные и в конечном итоге более высокие затраты. -эффективные результаты из-за отсутствия последующих эксплуатационных проблем.Другими словами, консервативный дизайн с участием SRG стоит немного дороже, но позволяет избежать множества очень сложных и потенциально дорогостоящих проблем после выполнения работы.

Electrical Ground Loop Electrical Ground Loop

Как решить проблемы электрической цепи заземления?

В сложных системах с взаимосвязанными данными и сигнальными проводниками обычно невозможно избежать всех контуров заземления.

Некоторые подходы, которые могут быть использованы, чтобы избежать вредного воздействия таких контуров заземления включают:

Точка # 1

Где это возможно, кластер взаимосвязанного электронного оборудования в области, которая обслуживается опорной сеткой одного сигнала (SRG).Если взаимосвязанное оборудование расположено в отдельных, но смежных комнатах, то общая эталонная сетка сигнала должна обслуживать все комнаты.

Point # 2

Эффективно соедините каждый каркас / корпус соединенного оборудования с SRG. Таким образом, SRG действует как единое эталонное заземление, которое поддерживает полезно низкий импеданс в очень широком диапазоне частот. Как правило, от постоянного тока до нескольких десятков МГц, например.

Точка № 3

Если рабочая зона существует и ее ПК подключен к сети, храните все оборудование рабочей зоны (например,например, процессор, монитор, принтер, внешний модем и т. д.) тесно сгруппированы и питаются от рабочей области, выделенной ответвленной цепи. Если для питания рабочей зоны требуется использовать более одной разветвленной цепи, убедитесь, что оба питаются от одной панели. Избегайте подключения любого другого оборудования к ответвлению (-ям), используемым оборудованием рабочей зоны.

Точка № 4

Использовать оптоволоконные пути для цепей данных. Лучшее, но также и самое дорогое решение - это использовать оптоволоконные кабели для всех цепей передачи данных, поскольку в таких цепях не может быть контуров заземления (или проблем с импульсным током).

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

Point # 5

Используйте оптоизоляторы, которые могут обеспечить несколько кВ изоляции для тракта данных, на котором они используются. Они доступны как дополнительные преобразователи протокола передачи данных для большинства популярных форм цепей данных.

Это очень полезный вариант модернизации для цепей данных, подверженных воздействию скачков напряжения и контуров заземления. Устройства защиты от перенапряжений (SPD) также рекомендуется применять к этим цепям, если требуется защита от более высоких напряжений, связанных с большими токами.

Точка # 6

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

Point # 7

Улучшить экранирование, предусмотренное для кабелей передачи данных. Поместите кабели в хорошо и часто заземленные металлические кабелепроводы или аналогичные дорожки качения.

Точка № 8

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

Оборудование, соединенное кабелями передачи данных и расположенное на разных этажах или широко разнесенное в здании, может быть не в состоянии эффективно использовать некоторые или все вышеперечисленные решения, кроме тех, которые связаны с оптической изоляцией и некоторыми методами преобразования протокола.Это происходит из-за того, что оконечное оборудование для сигнальных кабелей, вероятно, будет питаться от различных ответвительных цепей, панелей и даже отдельно полученных систем переменного тока. Следовательно, ссылки на заземление соответствующего оборудования, вероятно, будут иметь разный потенциал, по крайней мере, в течение некоторого времени.

Несмотря на то, что наилучшее решение описанной выше ситуации предполагает использование волоконно-оптических или опто-изоляционных методов, часто можно добиться хороших показателей, предоставляя каждому из отдельных местоположений SRG, а затем соединяя SRG с широко разнесенными и множественными проводники заземления / соединения, металлические кабельные лотки со сплошным дном, кабельные каналы или кабелепроводы, содержащие кабели для передачи данных.

Пример использования широко разнесенных заземляющих / соединительных проводников для соединения двух областей SRG - это когда имеется конструкционная строительная сталь и когда ее можно использовать в этой роли.

Поскольку колонны из конструкционной стали устанавливаются на стандартных расстояниях в данном здании, эти колонны обычно могут использоваться для этой цели. Широкий промежуток необходим, так как задействованные проводники являются индукторами, а взаимная индуктивность между такими проводниками, которые не имеют большого расстояния, достаточно высока.Это приводит к тому, что несколько близко расположенных проводников выглядят как один индуктор, а не как параллельные индуктивности, которые демонстрируют более низкое общее реактивное сопротивление между элементами, которые они используют для соединения.

Кроме того, каждая из вышеперечисленных разделенных областей оборудования, содержащих SRG, должна питаться от локально установленного изолирующего трансформатора с ссылками на SRG, а не от панелей питания и фидеров от некоторого удаленного источника питания.

Наконец, поскольку отдельные участки в здании подвержены большим разностям потенциалов из-за токов грозового разряда и некоторых форм замыканий на землю системы переменного тока, концы сигнальных кабелей всегда должны быть оснащены устройствами защиты от перенапряжений (SPD).

У вас есть проблемы с заземлением? Поделись с нами.

Ссылка: erico

Читать дальше:
.
2-портовое шунтирующее измерение и встроенный контур заземления | 2019-04-05

Двухпортовое шунтирующее измерение - это адаптация 4-проводной измерительной системы Кельвина с использованием векторного сетевого анализатора (VNA) для измерения очень низких импедансов, порядка милли / микроом. Этот метод становится популярным в связи с его важностью при измерении полного сопротивления распределительной сети (PDN). В этой статье мы покажем теорию двухпортового шунта при измерении с использованием VNA и то, как встроенный контур заземления вносит ошибку измерения.Наконец, мы предлагаем решения проблемы контура заземления с результатами измерений. Этот документ был удостоен награды «Выдающаяся бумага» на выставке EDI CON USA 2018.

Двухпортовое сквозное измерение является золотым стандартом для измерения импеданса в миллиомах, поддерживая измерения на очень высокой частоте. Эти возможности делают его идеальным для измерения сети распределения электроэнергии (PDN). В этой статье показано, как сделать двухпортовый шунт путем измерения с использованием коммерческого векторного анализатора сети (VNA).К сожалению, это измерение включает нежелательный контур заземления. Оставленный неисправленным, контур заземления вносит существенные ошибки.

Fig 1

Рисунок 1. Двухпортовый шунт через установку измерения импеданса с использованием коммерческого VNA Omicron Bode 100 для измерения низких импедансов
(Z DUT << 50Ω).

Fig 2

Рис. 2. Эквивалентная принципиальная схема двухпортового шунта при измерении, показанном в (Рис. 1)
для измерения R.

На рисунке 1 показана обычная двухпортовая шунтирующая установка. На рисунке 2 показана конфигурация схемы для измерения небольшого резистора в двухпортовом шунте путем измерения. Из определения S 21 [1, с. 2-3],

F. 1

Решая для R мы получаем,

F. 2

, где предполагается, что R 0 = 50 Ом и S 21 << 1 (верно для очень малых величин / сопротивлений импеданса - R << R 0 ).Уравнение 1 менее интуитивно понятно в двухпортовом шунте с помощью измерений. Другое представление определения S 21 показано в [1, с. 2],

F. 3

Уравнение 3 приводит к тому же значению для S 21 при упрощении. Разница здесь в том, что это дает интуитивное ощущение того, что происходит с S 21 . Знаменатель является постоянным для ВНА, если импедансы источника и приемника фиксированы. Одно из исключений этому предлагает Стив Сэндлер в своей статье «Расширение полезного диапазона двухпортового шунта путем измерения импеданса» [2].Здесь источник R 0 увеличивается для сдвига окна измерений. Источник R 0 увеличивается до более высокого значения путем добавления внешнего резистора, скажем, 450 Ом, и Rs теперь становится 500 Ом для 50-омной ВНА, предполагая, что интересующий нас частотный диапазон таков, что внешний резистор электрически очень мал и является сосредоточенным элементом на этой частоте. Что мы делаем здесь, так это то, что мы уменьшили максимальную мощность, которая может быть получена от VNA, что увеличивает диапазон измеряемых сопротивлений.Следует отметить, что чувствительность является неотъемлемым свойством ВНА и не изменяется.

В уравнении 3 S 21 2 - это принимаемая мощность в Rx, масштабированная на мощность, которая была бы получена, если бы DUT не присутствовало. Давайте посмотрим эффект этого в 2-портовых измерениях импеданса. R = 25S 21 и S 21 увеличивается при увеличении принимаемой мощности.

Любое увеличение принимаемой мощности будет отражено как увеличение измерения R.

Неидеальности

Как и все измерения, двухпортовый шунт при измерениях страдает от неидеальности. На рисунке 3 показаны две неидеальности,

  1. Кабельные потери
  2. Контур заземления

Fig 3

Рисунок 3. Неидеальности добавлены в 2-портовый шунт путем измерений

Каждый кабель будет иметь потери в кабеле, которые обозначены как сопротивления кабеля на рисунке 3. Все заземления в VNA соединены вместе на ВЧ-заземлении передней панели.Это приводит к замыканию на землю в двухпортовом шунте посредством измерений, как показано на рисунке 3.

Проблема с заземлением

Fig 4

Рисунок 4. Формирование синфазного тока из-за контура заземления

На рисунке 4 показан альтернативный путь для возврата тока сигнала, рассматриваемого как синфазный ток. Добавление заземления создало этот путь. 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 VNA 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 оценочной R 25S 21 . Это ошибка в измерениях, и она не относится к фактическому значению R. Таким образом, это будет рассматриваться как ошибка.

Пример

Fig 5

Рисунок 5.Пример оценки ошибки контура заземления

Давайте возьмем пример, чтобы оценить, сколько ошибок возникает в результате 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 Ω) помещается в контур, чтобы имитировать соединение контура заземления, а большое сопротивление (R G = 10 15 Ω) 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 Rx при отсутствии проверяемого устройства = 5 мВт (потери в кабеле не учитываются и предполагается, что при калибровке порт не расширяется) - это максимальная мощность, которую можно передать от источника.Это константа по отношению к ВНА. S 21 для этих двух случаев:

  1. S 21 = E1 = 0,022538
  2. S 21 = E2 = 0,0036841

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

  1. S 21 = 0,56344
  2. S 21 = 0.092101

Ошибка из-за контура заземления составляет почти 460%. Небольшое отклонение в случае 2 происходит из наших приближений и предположений. Пример был сделан для DC. Тот же подход может быть выполнен и для случая переменного тока. Это оставлено заинтересованным читателям.

Из этого примера ясно, что нам необходимо минимизировать ток синфазного режима, который вносит большую погрешность в двухпортовый шунт посредством измерений.

способов решения проблемы заземления

Fig 6

Рисунок 6.Удаление контура заземления в 2-портовом шунте с помощью настройки измерения импеданса, показанной на рисунке 1.

Fig 7

Рисунок 7. Схема синфазного трансформатора

На рисунке 6 показано решение проблемы контура заземления. Очевидный способ минимизировать погрешность измерения - минимизировать синфазный ток. Мы разработали два продукта для минимизации синфазного тока

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

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

Когда часть тока протекает через один, но не возвращается через другой, это называется синфазным током.Синфазный трансформатор показывает очень большую индуктивность к этому потоку тока и эффективно блокирует это. Степень блокировки (затухания) сильно зависит от конструкции трансформатора. Поскольку этот трансформатор не должен влиять на нормальную работу измерения VNA, он должен быть спроектирован таким образом, чтобы полное сопротивление дифференциального тока составляло 50 Ом. Важным соображением является то, что синфазный дроссель не эффективен при постоянном токе или низкой частоте. Максимальная частота, на которой действует синфазный трансформатор, зависит от сердечника и определяется качеством материала.Мы нашли лучшие результаты измерений, когда дроссель синфазного сигнала подключен к контуру приемника, как показано на рисунке 8.

Fig 8

Рисунок 8. Синфазный трансформатор, включенный в двухпортовый шунт через измерительную схему

Fig 9
Рис. 9. Полуплавающий дифференциальный усилитель, включенный в двухпортовый шунт через измерительную схему

Fig 10

Рисунок 10.Сравнение методов решения проблемы контура заземления в 2-портовом шунте путем измерения импеданса при измерении сопротивления
с сопротивлением 1 мОм

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

Заключение

Двухпортовое сквозное шунтирование является важным методом измерения очень низких импедансов.Поскольку импедансы PDN, которые необходимо измерить, уменьшаются в зависимости от более высоких требований к функциональности микросхемы, этот метод набирает популярность. В настоящее время обычно проектируемый целевой импеданс PDN находится в миллиомом диапазоне. Тем не менее, некоторые из передовых конструкций PDN находятся в диапазоне микроом. Это делает двухпортовое шунтирование посредством измерения важным методом для проектов PDN.

К сожалению, двухпортовая шунтирующая измерительная топология имеет встроенный контур заземления. Одним из способов решения этой проблемы является нарушение контура заземления.В этой статье предлагаются два метода (синфазный дроссель или полуплавающий дифференциальный усилитель) для размыкания 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. Точные измерения PDN требуют изоляции контура заземления с плоскими частотными характеристиками и равномерным сопротивлением 50 Вт. Решения общего назначения или самодельные решения не могут обеспечить плоское сопротивление 50 Ом.В результате важно проверить свой изолятор или использовать тот, который сделан специально для этой цели.

Обратите внимание, что одним из способов уменьшить влияние контура заземления является минимизация сопротивления в заземляющих соединениях от VNA до DUT.


Рекомендации

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

[2] С. М. Сандлер, «Расширение полезного диапазона двухпортового шунта путем измерения импеданса», IEEE MTT-S Lat.Am. Мик. Conf. (LAMC), стр. 1–3, декабрь 2016 г.

[3] Дж. Ю. Чой и И. Новак, «Моделирование и измерение микроомов в PDN», DesignCon 2015

Автор (ы) Биография

Анто К Дэвис получил степень бакалавра технических наук. степень в области электротехники и электроники в Национальном технологическом институте Тричи, Индия, в 2006 году, а также M.Tech. и доктор философии степени в области дизайна электроники в Индийском институте науки, Бангалор, Индия, в 2010 и 2015 годах соответственно.С 2006 по 2007 год работал в компании Huawei Technologies, Бангалор, Индия, а в 2011 году - в Brocade Communications, Бангалор, Индия. Работал научным сотрудником в Школе электротехники и вычислительной техники, Технологический институт Джорджии, Атланта, США. США, с января 2016 года по декабрь 2017 года. В настоящее время он работает старшим технологическим стратегом в Picotest в Бангалоре, Индия (начало в январе 2018 года).

Его доктор философии В исследованиях рассматривались методы снижения шума для микропроцессора - распределительные сети (PDN), а также методы подавления антирезонансных пиков.В настоящее время он исследует стабильность коммутации и линейных преобразователей в Picotest. Его исследовательские интересы включают в себя: электромагнитную совместимость, целостность питания, анализ устойчивости переключающих преобразователей мощности, управление преобразователями мощности, преобразователями с переключаемыми конденсаторами, преобразователями с переключаемыми индукторами, беспроводной передачей энергии и Интернетом вещей.

Стивен М Сэндлер занимается проектированием энергосистем почти 40 лет. Основатель и генеральный директор Picotest.com, компания, специализирующаяся на инструментах и ​​аксессуарах для высокопроизводительных систем электропитания и тестирования распределенных систем, Стив также является основателем AEi Systems, компании, которая специализируется на анализе цепей в худшем случае для высоконадежных отраслей.

Он часто читает лекции и публикует на международном уровне темы целостности электропитания и проектирования распределенных энергосистем. Его последние книги включают: «Моделирование импульсного источника питания с SPICE (2018)» и «Целостность питания : измерение, оптимизация и устранение неполадок, связанных с мощностью в электронных системах (2014)».Стив - лауреат премии Джима Уильямса ACE для Участника года (2015) и лауреат премий DesignCon 2017 и EDICON USA 2017 Best Paper Awards.

.
Самый простой способ измерения сопротивления заземления с помощью клещи, но будьте осторожны!

Зачем зажимать измеритель / тестер для заземления?

Измеритель / тестер заземляющего зажима является эффективным и экономящим время инструментом при правильном использовании , поскольку пользователю не нужно отключать систему заземления , чтобы выполнить измерение или поместить датчики в землю.

The easiest way to measure ground resistance using clamp meter Самый простой способ измерения сопротивления заземления с помощью клещи (фото предоставлено: Linemanchannel.com через Youtube)

Метод основан на законе Ома, где:

R (сопротивление) = V (напряжение) / I (ток)

Зажим включает в себя передающую катушку, которая подает напряжение, и приемную катушку, которая измеряет ток.Прибор подает известное напряжение на полную цепь, измеряет результирующий ток и рассчитывает сопротивление (см. Рисунок 1).

Clamp method for measuring ground resistance Clamp method for measuring ground resistance Рисунок 1 - Зажимной метод измерения сопротивления заземления

Метод зажима требует полной электрической цепи для измерения. У оператора нет пробников, и поэтому он не может установить желаемую схему тестирования. Оператор должен быть уверен, что земля включена в возвратную петлю. Тестер зажима измеряет полное сопротивление тракта (контура), который принимает сигнал.Все элементы цикла измеряются последовательно.

Метод предполагает, что только сопротивление тестируемого заземляющего электрода вносит значительный вклад в . Исходя из математического метода (который будет рассмотрен ниже), чем больше отдача, тем меньше вклад посторонних элементов в чтение и, следовательно, тем выше точность.

Основным преимуществом метода зажима является в том, что он быстрый и простой . Заземляющий электрод не нужно отсоединять от системы для проведения измерений, не нужно приводить датчики и не подключать кабели.

Кроме того, он включает в себя соединение и общее сопротивление соединения. Хорошее заземление должно быть дополнено «связыванием», имеющим непрерывный путь низкого сопротивления к земле. Падение потенциала измеряет только заземляющий электрод, а не соединение (провода должны быть смещены для проверки соединения).

Поскольку зажим использует заземляющий провод в качестве части возврата, «открытая» или с высоким сопротивлением связь будет отображаться в показаниях.

Checking the ground resistance using clamp meter Checking the ground resistance using clamp meter Проверка сопротивления заземления с помощью токоизмерительных клещей (на фото: токоизмерительные клещи Fluke для заземления и заземления; кредит: Amazon)

Тестер заземления зажима также позволяет оператору измерять ток утечки, протекающий через систему.Если электрод должен быть отключен, прибор покажет, протекает ли ток, чтобы указать, безопасно ли продолжать работу.

К сожалению, тестер заземления зажима часто используется в приложениях, где он не дает эффективного показания . Метод зажима эффективен только в ситуациях, когда несколько параллельных участков заземлены. Его нельзя использовать на изолированных территориях , поскольку обратного пути нет.

Поэтому его нельзя использовать для проверки установки или ввода в эксплуатацию новых площадок.Его также нельзя использовать, если существует альтернативный возврат с более низким сопротивлением, не включающий грунт (например, с вышками сотовой связи) .

В отличие от падения потенциального тестирования, нет никакого способа проверить результат, то есть результаты должны быть приняты на «вере». Тестер зажимного заземления выполняет роль одного из инструментов, который может иметь техник в своей «сумке», но не единственный инструмент.


Теория и методика наземных испытаний зажима

Понимание того, как и почему работает метод зажима, помогает понять, где он будет и не будет работать, и как оптимизировать его использование.Как уже упоминалось, метод испытания с зажимом основан на законе Ома (R = V / I).

Понимание закона Ома и его применения к последовательным и параллельным цепям является первым шагом к пониманию , как и почему работает тестер заземления с зажимом .

Следующая графика покажет и объяснит следующее:

    Схема серии
  • ,
  • Параллельная цепь,
  • схема параллельной серии и
  • Математика используется для определения общего тока и сопротивления

Серийная схема
Determining the total current and resistance with series circuit Determining the total current and resistance with series circuit Рисунок 2 - Определение общего тока и сопротивления с последовательной цепью

В последовательной цепи (рисунок 2) общий ток и полное сопротивление рассчитываются следующим образом:

I т = I 1 = I 2 = I 3
R т = R 1 + R 2 + R 3


параллельная цепь
Determining the total current and resistance with parallel circuit Determining the total current and resistance with parallel circuit Рисунок 3 - Определение общего тока и сопротивления с параллельной цепью

В параллельной цепи (рисунок 3) общий ток и полное сопротивление рассчитываются следующим образом:

I т = I 1 + I 2 + I 3
R т = 1 / (1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 )


Схема параллельной серии
Determining the total current and resistance with parallel-series circuit Determining the total current and resistance with parallel-series circuit Рисунок 4 - Определение общего тока и сопротивления с параллельной последовательной цепью

В параллельной цепи (рисунок 4) общий ток и полное сопротивление рассчитываются следующим образом:

I т = I 1 + I 2 = I 3 = I 4 + I 5
R т = 1 / (1 / R 1 + 1 / R 2 ) + 1 / (1 / R 3 + 1 / R 4 )


Метод испытания с зажимом

Головка тестера заземления зажима включает в себя два сердечника (см. Рисунок 5).Одно ядро ​​ индуцирует испытательный ток , а другое измеряет, сколько было индуцировано . Входное или первичное напряжение сердечника, вызывающего испытательный ток, поддерживается постоянным, поэтому ток, фактически наведенный в испытательную цепь, прямо пропорционален сопротивлению контура.

Clamp Test Methodology Clamp Test Methodology Рисунок 5 - Методика испытаний зажима

При тестировании зажимов важно помнить, что тестеры заземления зажимов эффективно проводят измерения сопротивления контура. Измерения зажима - измерений петли .Чтобы метод зажима работал, должен быть последовательно-параллельный путь сопротивления ( и чем ниже, тем лучше ).

Чем больше электродов или путей заземления в системе, тем ближе измерение достигает фактического электрода при истинном сопротивлении теста .

На следующем рисунке показана конфигурация с заземлением полюсов , одно из наиболее эффективных применений тестера заземления с зажимом.

Pole ground configuration Pole ground configuration Рисунок 6 - Конфигурация заземления полюса

Принципиальная электрическая схема для этой конфигурации следующая ( на основе зажимного заземлителя, зажатого вокруг полюса 6 ):

Circuit diagram for above configuration based on a clamp ground tester being clamped around pole 6 Circuit diagram for above configuration based on a clamp ground tester being clamped around pole 6 Рисунок 7 - Принципиальная схема для вышеуказанной конфигурации на основе зажима заземлителя, зажатого вокруг полюса 6

Тестер заземления зажима зажимается вокруг одного из электродов, а затем измеряет сопротивление всей петли.Все остальные заземляющие электроды расположены параллельно и, как группа, последовательно с измеряемым заземляющим электродом. Если тестер зажима закреплен вокруг полюса № 6 , измерение сопротивления всей петли будет рассчитываться с использованием следующего уравнения:

R петля = R 6 + (1 / (1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 + 1 / R 4 + 1 / R 5 ) )

Для шести аналогичных заземляющих электродов с сопротивлением 10 Ом каждый измерение полного сопротивления контура будет:

R петля = 10 + (1 / (1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10))
R петля = 10 + (1 / (5/10))
R петля = 10 + 2

R петля = 12 Ом

Измерение сопротивления контура относительно близко к сопротивлению проверяемого заземляющего электрода.Если бы было 60 подобных заземляющих электродов с сопротивлением 10 Ом каждый , измерение полного сопротивления контура было бы:

R петля = 10 Ом + 0,17 Ом = 10,17 Ом

Чем больше заземляющих электродов параллельно, тем меньше влияние сопротивления электродов, которые не испытываются, и тем ближе сопротивление петли к сопротивлению проверяемого электрода. Если измеряемый электрод имеет высокое сопротивление, тест покажет, что существует проблема.

Используя пример с шестью электродами, если электрод № 6 имел сопротивление 100 Ом , а все остальные электроды имели сопротивление 10 Ом , измерение сопротивления контура было бы:

R петля = 100 + (1 / (1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10))
R петля = 100 + (1 / (5/10))
R петля = 100 + 2

R петля = 102 Ом

В следующем примере тестер заземления зажима будет показывать плохое заземление.Если бы электрод 100 Ом был одним из электродов, который не был измерен, влияние на общее измерение было бы минимальным:

R петля = 10 + (1 / (1/10 + 1/100 + 1/10 + 1/10 + 1/10))
R петля = 10 + (1 / (41/100))
R петля = 10 + 2,44

R петля = 12,44 Ом

ПРИМЕЧАНИЕ // Обратите внимание, что измеренное сопротивление всегда будет выше, чем фактическое сопротивление тестируемого заземляющего электрода.Любая ошибка связана с безопасностью, так как рекомендации по сопротивлению приведены для максимального сопротивления заземления.

Это означает, что если измеренное сопротивление ниже целевого уровня для заземляющего электрода , оператор может быть уверен, что фактическое сопротивление также будет ниже целевого.


К выводу //

Итак, помните, что измерение с помощью зажимного заземления является измерением сопротивления всего контура . Там должно быть сопротивление петли для измерения.Если цикл измерения отсутствует, оператор может создать его с временным перемычкой. Чем больше число параллельных линий, тем ближе измеренное значение будет к фактическому сопротивлению заземления проверяемого электрода.

Тестер заземления зажима может легко указать на плохой электрод , есть ли несколько параллельных путей последовательно с измеренным значением или имеется много параллельных путей.

Помните, что путь заземления должен быть в цепи для измерения сопротивления заземления.Это предостережение звучит очевидно, но если у вас есть металлические конструкции, может быть связь через это, а не масса земли.


Примеры измерения сопротивления заземляющего стержня с помощью зажимного измерителя

Справочник // Руководство по испытанию зажимного заземления MEGGER

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *