Земляная петля: Как убрать “земляные петли” | Электрика56

Как убрать “земляные петли” | Электрика56

Автор: Евгений Чертушко Рубрика: Новости Вы сейчас здесь: Главная » Новости » Век живи — век учись!

Век живи — век учись!

А дело было так. Не так давно в центре Оренбурга открылся развлекательный комплекс «12 футов». Боулинг, бильярд, караоке, ресторан, все дела, в общем. Но чего-то все-таки не хватало. Как оказалось, не хватало танцевальной зоны. Для дискотеки необходимы усилители, световая аппаратура, микшер, компьютер и т.д. А для них соответственно необходимо питание. Щиток с автоматами и розетки.

Об этом и писать то не стоит, все как обычно.
Интересный момент возник тогда, когда работы по электрике были завершены и начался собственно монтаж и настройка музыкальной аппаратуры.

Получилось так. Микшер, кроссовер, усилитель низких частот, усилитель средних частот, усилитель высоких частот, приставка кабельного ТВ и компьютер.

 

 

И вот когда все собрали и включили из колонок стал доносится гул. Совершенно не нужный. Проверили все соединения. Гул остался. Техника по цене намного выше среднего, неплохая такая. Соединительные кабеля тоже не с Центрального рынка. Откуда берется этот шум? Загадка.

.

Долго думали-гадали отчего же так шумят колонки. Повезло нам. Шел мимо по своим делам главный инженер этого заведения, Олег Вадимович.
«Что, говорит, ребята пригорюнились?»
Рассказали про загадку.
«Так это же у вас, ребята, земляные петли. Они-то вам всю музыку и портят!»

.

Понял Олег Вадимович по нашим глазам, что с таким понятием мы еще не сталкивались. И рассказал нам, что в аудиотехнике эти самые земляные петли встречаются сплошь и рядом. Что при соединении нескольких приборов включенных в сеть с заземлением между собой (а все приборы оказались соединены в микшере и кроссовере),

по акустическим проводам, от прибора к прибору помимо полезного сигнала, передается еще и паразитное заземление.

Оно-то и создает этот самый гул и шум. Схематично выглядит примерно так.

(Это если простыми словами. Если нужны подробности – то Википедия расскажет). И что найти источник шума, имея столько соединений непросто.

 

За то избавиться от него проще простого. Оказывается необходимо всего лишь убрать заземление от этих приборов. На практике еще проще. Мы закрыли кусочком картона заземляющий контакт сетевого фильтра, в который включается вся техника.

 

 

 

И все. Шум пропал. Как и не было его.
Слава, слава Олегу Вадимовичу! Да здравствует чистый звук!
Вот и все, о чем я хотел сегодня рассказать. Пользуйтесь опытом опытных людей. Не стесняйтесь спрашивать, если вдруг, почему то, чего-то не знаете. И будет вам счастье.
На этой философской ноте мы и закончим.

 

С уважением, Elektrika56.

Борьба не за жизнь, а за звук. Как устранить помехи и наводки в звуковых трактах

Виктор Ерёменко, 

радиоинженер, 

разработчик аппаратуры 

в компании Simple Way

Одной из существенных проблем, с которой сталкиваются звукорежиссеры и инженеры, — 

это всевозможные помехи и наводки, возникающие в условиях студий и концертных площадок. 

Опишу самые распространенные механизмы их возникновения и методы борьбы с ними. 

Примем как данность, что сами приборы нам достались в идеальном состоянии… 

Можете считать это грустной шуткой. 

К корням 

Небольшой экскурс в электротехнику. Все эти назойливые жужжания, которые так нас раздражают в колонках, — это паразитные сигналы, тем или иным способом попавшие в тракт звукоусиления. Они в большинстве своем — производные сетевого напряжения частотой 50 Гц. Часто их еще называют фоном. Но они могут иметь и иную природу. Например, наводки на сигнальные провода излучения мобильного телефона, радиостанций, мощных токов световых приборов и т.

д. Помехи могут попасть к нам по воздуху или через провода, если они неправильно скоммутированы. 

По своей природе они делятся на два вида — электростатические и электромагнитные. Первый вид помех проникает через паразитные емкости, которые образуют между собой два любых расположенных рядом проводника. Типичный пример — шнур, выдернутый из гитары. Как он фонит не слышал разве что глухой. Емкость здесь образуют неэкранированный конец разьем

Правда, для того, чтобы помехи себя проявили, необходимо, чтобы входное сопротивление прибора, куда они потекут, было очень большим, например как у гитарного входа. Если тот же шнур включить в линейный вход с сопротивлением 10-20 кОм, то фон будет на порядок меньше. Борьба с этим видом помех простая – экранирование приборов и работа с источниками звукового сигнала с низким выходным сопротивлением. К примеру, микрофон имеет слабый сигнал, но его сопротивление составляет десятки-сотни ом и этих помех он практически не ловит. А вот у гитары сигнал побольше, но сопротивление звукоснимателя десятки килоом в средне-частотном диапазоне, и все знают, как с ней бывает сложно.

Про пьезозвукосниматели вообще без слез рассказывать невозможно. Эти простые приемы соблюдают все производители, поэтому особенно тут добавить нечего. Нужно только свое кабельное хозяйство содержать в полном порядке, что иногда бывает чрезвычайно сложно. Ну и следить, чтобы сигнальные кабели не валялись вперемешку с силовыми. Не у всех проводов может быть хороший экран, а помеха, как вода — всегда дырочку найдет. На этом бы я с этим видом помех закончил. 

Фарадей не виноват 

Второй вид помех — электромагнитные. С этими несколько сложнее. Для начала вспомним их природу. Правда, если вы все уроки физики в восьмом классе провели глядя на свою симпатичную соседку, то вспоминать особо нечего. Тогда просто поверьте мне на слово :). Если кратко, то вспомним два правила. Первое — любой проводник, по которому течет ток, излучает электромагнитное поле.

Второе — на любом другом замкнутом проводнике это же самое поле (если оно переменное) наводит ток (см. рис.1).  

Рис.1. Наведение помехи переменного тока на замкнутый проводник

Не всегда это вредно. Этот принцип прекрасно работает нам на пользу в гитарных звукоснимателях или в сетевых трансформаторах. Но вот когда в поле от этого же самого трансформатора попадает сигнальный провод, то могут возникнуть проблемы. Рассмотрим обычный кабель (см. рис.2). 

Рис. 2. Наведение помех на сигнальный кабель

В нем есть минимум два проводника. При подключении с одной стороны проводники замкнуты выходным сопротивлением источника сигнала, с другой – входным сопротивлением приемника сигнала. Электромагнитное поле просто вынуждено навести в нем ток, который на входе приемника даст неприятное напряжение помехи. От чего зависит величина помехи? Естественно, от величины излучения. Чем мощнее источник, тем больше напряжения помехи наведется. Если брать силовые трансформаторы, то величина излучения зависит также от конструктива, экранировки и т. д. 

Например, тороидальный трансформатор при равных условиях излучает меньше, чем обычный Ш-образный. А еще зависит от площади образовавшегося замкнутого витка, в который попадает электромагнитное поле. Т.е. чем шире между собой раздвинуты проводники, тем большая часть поля помехи попадет в этот виток. Методы борьбы с этой напастью известны. Любое электромагнитное поле с расстоянием ослабевает. Значит, самое простое — разнести источник помехи и чувствительные части звукового оборудования. 

В большинстве случаев это кабели, и с этой проблемой легко справиться. Но иногда так бывает, что сильно излучающий блок питания одного прибора в стойке может оказаться рядом с микрофонным или гитарным входом преампа. Тоже придется искать каждому свое место. Не всегда это возможно. Тогда может сработать экранировка одного прибора от другого толстыми стенками металлических стоек. Про то, что сигнальные провода должны быть в хорошем экране, соединенном с заземлением, наверное, уже неловко и говорить. 

Это минимизирует площадь витка, принимающего излучение помехи. Еще бывает полезно сигнальные провода скрутить в т. н. витую пару. Это еще больше минимизирует площадь, плюс наведенные на разные участки провода помехи будут приниматься с разной фазой и произойдет компенсация. Но это если вы сами делаете себе коммутацию. Если все покупаете, то уж как есть, так есть. 

Симметрия лучше 

Еще один действенный способ уменьшения помех — применение симметричного соединения приборов соответствующими кабелями (см. рис.3). Такие соединения имеют три провода для передачи звукового сигнала — земляной и два сигнальных. По сигнальным проводам идут одинаковые звуковые сигналы, но противоположной полярности. Еще их называют инверсными. Чаще всего они обозначаются как «+» и «-». 

Рис. 3. Подавление помех при симметричной передаче звукового сигнала

Последующая входная схема прибора предполагает проведение с ними следующей операции — один из них остается в той же фазе, как и был, а второй переворачивается в противоположную. По факту мы получаем два одинаковых сигнала с одинаковой фазой, которые потом суммируются в один и идут дальше в работу. Теперь посмотрим, что происходит с помехами. Они по отношению к проводам, входным разъемам наводятся абсолютно одинаково, т.е. на сигнальном проводе «+» и «-» имеют примерно одинаковую величину и фазу. 

В приборе точно так же, как и с полезным сигналом, производится изменение полярности одной из помех на противоположную. Но если полезные сигналы оба становятся одной фазы и полярности, то помехи получаются в противофазе. При дальнейшем суммировании они просто вычитаются одна из другой и перестают портить нам жизнь.

Хоть в петлю 

Теперь поговорим о проблемах с помехами, которые даже у опытных звукорежиссеров и инженеров вызывают головную боль. Это так называемые земляные петли. Как бы ни хотелось от них избавиться, в реальной жизни такого не бывает. Разве что в маленькой домашней студии. Откуда они берутся, и чем они так опасны? Представим себе обычное соединение приборов. На сцене работает синтезатор. Сигнал с него идет на пульт звукорежиссера и далее на звукоусилительные системы. Где могут быть эти злосчастные петли? В этой, казалось бы, простой цепи их уже целых две штуки, и помогает им образоваться заземление сети 220 В (см. рис.4). 

Рис. 4. Образование паразитных земляных петель в звукоусилительном тракте

От общего щита к каждой розетке идет земляной провод. Он через сетевой кабель соединяется с землей прибора, а уж потом мы через сигнальные кабели все это замыкаем в большие в десятки метров петли. Эта петля и есть тот самый замкнутый провод, который ловит электромагнитные помехи. Все трансформаторы, световое оборудование, радиомикрофоны, а иногда и цифровые, плохо экранированные устройства, находящиеся внутри петли, излучают мощный электромагнитный коктейль, который мы можем прекрасно слышать. Цифра цифре рознь Еще одна проблема с петлями возникла с приходом импульсных (или как их вульгарно называют «цифровых») блоков питания. Они при своей работе создают очень большие помехи. Чтобы они не лезли через сеть в другие приборы, на входе таких блоков питания ставят LC фильтры (см. рис.5). 

Рис. 5. Проникновение тока помехи от импульсного блока питания в цепи заземления

Помехи ослабляются индуктивностями L и через емкости C замыкаются на заземление. Но если есть земляная петля, то ток помехи будет течь не только непосредственно через землю сетевого провода своего прибора, но и через все другие возможные пути по дороге к сетевому щиту. А вот как они перераспределятся, будет зависеть от сопротивлений этих проводов. Возмем предыдущий пример с синтезатором (см. рис.4). 

Допустим, общее сопротивление всех земляных проводов от нашего «импульсника», стоящего в пульте, до щита составляет 5 Ом. Для простоты примем, что суммарное сопротивление земляных проводов питания синтезатора, а также земля сигнального кабеля тоже по 5 Ом. У тока помехи есть два пути добраться до заземления щита. Один короткий — непосредственно через земляной провод питания пульта 5 Ом. Второй путь — через сигнальный и сетевой провод синтезатора суммарным сопротивлением 10 Ом. Ток распределится обратно пропорционально сопротивлениям. 

Две трети пойдет по сетевому проводу пульта, одна треть по сигнальному проводу и сетевику синтезатора – то есть они будут в соотношении один к двум. Этот ток на сопротивлении земляного сигнального провода от синтезатора к пульту и создаст напряжение помехи, которое попадет на сигнальный вход. Если суммарный ток помехи будет 3 мА, то на сигнальном проводе будет 1 мА, что на 5 Ом его сопротивления наведет помеху величиной 5 мВ. А это всего минус 44 дБУ. Отсюда и первое правило. Наиболее шумящие приборы подключайте как можно ближе к щиту и максимально толстыми проводами. Допустим, в нашем случае, если бы сопротивление земляных проводов от пульта до щита было 1 Ом а не 5, то ток помехи через сигнальный провод был бы уже не в пропорции 1:2, а 1:10. 

Это бы уменьшило напряжение помехи в 5 раз, или на 12 дБ. Дибокс — строг, но справедлив А как вообще избавиться от помехи, текущей через сигнальный провод? Естественно, нужно разорвать ее прохождение через сигнальную землю. Самый соблазнительный и одновременно некорректный — попробовать разорвать землю в цепи питания синтезатора. Если у него самого — импульсник, то это не сработает, потому что уже его помехи так же прекрасно потекут в сторону пульта и сольются в щит через землю. Те же проблемы, но вид сбоку. 

А если у синтезатора нормальный блок питания, который не дает помех, тогда можно? Умельцы так иногда и поступают, но правила электробезопасности писались в том числе и их кровью. Не рискуйте. Все приборы должны быть заземлены. Самый эффективный и безопасный способ — использование так называемых дибоксов. Эти приборы предназначены для коммутации сигнальных цепей приборов между собой. Они имеют встроенную функцию отрыва земли. Если такой прибор включить на пути сигнала от синтезатора до пульта, то сам сигнал беспрепятственно доберется до его входа и при этом не будет непосредственного соединения земель.

Второе преимущество дибокса — преобразование несимметричного сигнала от инструмента (гитары, синтезатора, звуковой карты) в симметричный. Это, как уже писали, еще больше подавляет наведенные помехи. Есть несколько типов дибоксов. Самый простой — пассивный трансформаторный. Его применение ограничено. Он прекрасно убирает помехи, но крайне негативно влияет на сам звук. Еще как-то приемлемо его использовать с мощными источниками звуковых сигналов, например, соединить звуковую карту компьютера с пультом, но подключить инструмент без деградации звука вряд ли удастся. С инструментами применяют активные трансформаторные и бестрансформаторные дибоксы. Есть множество производителей этих приборов. 

И дешевые китайские, и приборы от Руперта Нива. В том числе автор этой статьи является разработчиком очень удачных вариантов этого прибора в компании Simple Way. Они заслужили самые лестные оценки звукорежиссеров и экспертов, в том числе и журнала Sound on Sound. В частности, за высокое качество звучания и музыкальность. Но тема дибоксов требует серьезного разговора в рамках отдельной статьи, поэтому пока ограничимся общей настоятельной рекомендацией при сложной коммутации обязательно их использовать. А где же она простая? спросите вы. Да, вы правы. Поэтому многие музыканты и группы в райдере в обязательном порядке требуют использования максимального количества дибоксов. 

Одна из шведских рок-групп, выступая с концертом в Риге, запросила их аж 40 штук. Собирали по всему городу. Но дибокс дибоксу рознь. Если с подавлением помех все более-менее однозначно, то качественно передать, не «замылить» звук способен не каждый из них. Уже многие российские группы, такие как TerrMaitz (звукорежиссер Илья Лукашев), команда певицы Наргиз (Владимир Губатов), коллектив Полины Гагариной, группа Burito и многие другие, очень высоко оценили дибоксы Simple Way и, чтобы гарантированно получить качественный, привычный в своей работе звук, возят их с собой. Так, команда певицы Елки сейчас берет в туры в общей сложности 16 каналов дибоксов Simple Way, и, по словам Александра Перфильева, звукорежиссера группы, это вынужденная мера, меньшим количеством получить приемлемый звук не получается.

А поскольку в туре каждый лишний килограмм веса дорого обходится, значит это действительно того стоит. Еще один действенный способ радикально избавиться от помех, связанных с земляными петлями, — переход на цифровые каналы передачи информации. Помимо того, что цифровой сигнал до определенного, достаточно высокого уровня помех, к ним не чувствителен, эти каналы используют все те же приемы подавления помех, что я уже перечислил, — симметрия кабелей и трансформаторная развязка. 

В частности, Александр Перфильев отметил значительное снижение проблем в отстройке звука на сцене при переходе с аналогового сплиттера на цифровой. И напоследок самый лобовой способ уменьшения влияния наведенных и вообще любых иных помех. Если мы увеличиваем напряжение полезного звукового сигнала, то влияние помехи пропорционально уменьшается. Естественно, нельзя разгонять сигнал до бесконечности, хедрум (headroom) не резиновый, но в совокупности с другими мерами это тоже работает. Увеличив сигнал в 2 раза, вы получите улучшение отношения сигнал-шум на 6 дБ. Так сказать, небольшая вишенка на торте.

4 октября в 16:00 Мастер-класс 3 2017 (90)

Убираем шум Bluetooth модуля. Сборка платы гальванической развязки

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье речь пойдет о врезном звуковом bluetooth модуле, а точнее о том, как устранить свист или помехи во время его работы.


Очень многие сталкиваются с этой проблемой и пытаются ее решить разными способами, в том числе и у автора YouTube канала Radio-Lab такие проблемы с помехами и свистами на разных модулях были и приходилось их тоже решать. А все дело в том, что при питании блютус модуля и усилителя от одного источника питания, образуется земляная петля, от чего и появляется этот неприятный писк. И чтобы он исчез – нужно эту петлю разорвать. Автор покажет несколько разных способов, которые помогут вам убрать шум и свист в колонках во время работы блютус модуля.

Самый простой способ – это запитать блютус модуль от отдельного источника питания (сетевого блока питания или аккумулятора), тем самым вы сделаете гальваническую развязку по питанию, и исключаете появление земляной петли.


Плюсом способа есть простота, но минусом – есть необходимость в еще одном более слабом источнике питания для блютус модуля. Этот способ хорошо подходит, когда устройство питается от сети 220В и добавить еще один слабый блок питания для блютус модуля не проблема, а вот при изготовлении портативной акустики где силовой аккумулятор один и ставить еще один аккумулятор для питания блютус модуля, мягко говоря, не сильно удобно.

Потому есть следующий способ убрать помехи, это разорвать земляную петлю непосредственно на платах блютус модулей.

Часто производитель СПЕЦИАЛЬНО оставляет перемычку, которая разрывает звуковую землю и минус питания, как бы делит процессор на 2 части: звуковую и силовую. Иногда на плате даже есть надписи agnd – аудио земля и на эту землю от минуса питания как раз есть перемычка.


Казалось бы, сняли бы на заводе и всего делов, но без этой перемычки, когда блютус модуль полностью не подключен, то он может глючить или вообще сгореть. Потому ее ставят но уже потом, когда модуль будет полностью установлен и перемычку можно без вреда снять и разделить земли, но это уже на свой страх и риск.

Способ достаточно простой: нужно подключить к блютус модулю провода питания и особенно надежно подключить, а лучше припаять, провода линейного выхода с модуля ко входу усилителя. На выход микросхемы стабилизатора 78М05 нужно установить фильтрующий конденсатор 2200 мкФ и не менее 10В, и только после этого можно убрать перемычку, она же ноль-резистор (у разных модулей перемычка находится в разных местах).

Но мы с вами соберем дополнительную плату, чтобы убрать шум было максимально просто и удобно, просто подключив её в разрыв по питанию блютус модуля.

За основу будущей платы был взят однополярный мини DC/DC преобразователь питания B0505S-1W с изолированной землей, который поможет разорвать земляную петлю. Это как бы мини преобразователь с 5В в 5В, но у которого минусы и плюсы разделены, а энергия передается через мини импульсный трансформатор без электрического контакта.

Вот такая плата получилась:




Для питания DC/DC преобразователя автор добавил линейный понижающий стабилизатор L7805 в корпусе ТО-220, чтобы был запас по току и хороший разброс по возможным напряжениям питания.

На радиорынке были приобретены все необходимые детали, их не много (ссылки на используемые компоненты вы найдете в описании под видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК)). Начинаем собирать плату. Первым ставим постоянный резистор 1кОм для питания светодиода – индикатора наличия питания платы гальванической развязки. Светодиод наличия питания на плате не обязателен, но с ним визуально понятнее приходит ли питание на плату.

Дальше установим 2 многослойных конденсатора 0,1мкФ и обязательно соблюдая полярность электролитические конденсаторы. Их номиналы 4,7мкФ и 10 мкФ, напряжение не менее 25В.


Затем дросселя по 150мкГн для дополнительной фильтрации от помех. Но если их у вас нет, то можно просто намотать небольшие катушки или вообще впаять перемычки, должно тоже работать.

Далее устанавливаем понижающий стабилизатор L7805 с радиатором на свое место. И теперь можно установить и сам DC-DC преобразователь B0505S-1W. Тут тоже нужно соблюдать правильность установки в соответствии с маркировкой ножек.

После процесса сборки получилась вот такая небольшая плата для гальванической развязки по питанию блютус модуля.


Чтобы ничего не перепутать при подключении и не спалить плату, на торцах клеммников автор дополнительно подписал где плюс, а где минус. Плата собрана, но ее еще нужно проверить. Для проверки попробуем запитать ее от аккумулятора 12В.


Светодиод засветился – питание на плату приходит. Теперь с помощью мультиметра нужно проверить работает ли плата. На вход платы приходит 12,5В, а на выходе платы есть 5В с DC-DС преобразователя. Плата работает, все хорошо.
Собранная плата на выходе выдает нужные 5В для питания процессора блютус модуля, а питание блютус модуля 12В, но процессор по сути работает от 5В, чтобы перевести плату блютус модуля на питание 5В, нужно просто закоротить вход и выход стабилизатора 78М05 на плате блютус модуля.


Стабилизаторы ставят просто для расширения диапазона напряжений питания и защиты процессора от попадания на него напряжения выше 6В. Все готово для теста, питать будем от аккумулятора 12В.

Сначала подключим все вот по такой схеме:


Помехи есть и их хорошо слышно. Как только режим работы по блютус – сразу появляется шум. Когда музыка включена не громко – писк хорошо так портит звучание и доставляют не слабый дискомфорт.

Это наглядно продемонстрировано в видеоролике автора:

А теперь все тоже самое, только с подключенной платой гальванической развязки. Подключаем все уже по вот такой схеме:

Подаем питание и сморим на результат.


Шум пропал, теперь все тихо. Земляной петли нет – нет надоедливого пищания.
Питать плату гальванической развязки так же можно вплоть до 25В. Во время работы стабилизатор L7805 греется и это нормально – это его работа, если греется очень сильно, то возможно придется увеличить радиатор. Ну а так, вот такой способ убрать шум с помощью дополнительной платы, все отлично работает, шума нет, собранная плата работает и успешно выполняет свою задачу – гальванически разделяет земли и убирает земляную петлю.
Блютус модуль автор взял для примера, но тестировал с разными. И просто платы только блютус модулей и врезные модули – все работает хорошо. По желанию можете повторять, собирать и пробовать. Ну или вы можете выбрать способ устранения шума, который вам подходит. Если все делать правильно, то все показанные способы убирают земляную петлю и убирают помехи во время работы блютус модуля.
Чертеж платы можно скачать ЗДЕСЬ.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Принципы и основы цифровой звукозаписи / Звук и акустика

О субъективности восприятия…

Сейчас идет очень много споров об объективности оценок звукового оборудования. Как это провести наилучшим образом.

Я приведу пример, который стал уже классическим. Когда в 90-х фирма AKG задалась целью поставить в производство свою легендарную модель микрофона C12, то разработчики столкнулись с неожиданной проблемой – все прототипы, взятые для новой серии, отличались друг от друга. Объяснялось это тем, что в 60-х и 70-х производственный процесс не отличался цифровой точностью. И, в результате, каждый AKG C12, выпущенный в то время имел свое звучание. Выход нашли очень простой – взяли десять лучших прототипов, усреднили параметры и поставили в производство. Название поменялось на C12R. На сегодня это один из самых дорогих микрофонов.

Предусилители, микшеры, аналоговые устройства обработки

Предусилистели – это специальный класс устройств, позволяющих поднять уровень микрофонного сигнала до уровня линейного. В большинстве случаев современные предусилители имеют на борту дополнительно встроенные устройства динамической обработки (компрессор/гейт/лимитер) и частотной коррекции (эквалайзер). В некоторых моделях предусмотрены дополнительные возможности по удалению артефактов, например, такие как “де-эссер” (исправляет свистящие и шипящие). В предусилителе обязательно должно быть предусмотрено фантомное питание для подключения конденсаторных микрофонов.

Некоторые начинающие специалисты, которые уже сталкивались с подобным типом устройств, часто спрашивают, зачем там стоит разделение на микрофонные и линейные входы? Я объясню: дело в том, что модули динамической обработки и частотной коррекции в одном приборе – это очень удобно для первоначальной обработки сигнала.

Предусилители могут быть встроены и в микшеры – сложные коммутационные устройства, предназначенные для смешивания сигналов. Микшеры подразделяются по предназначению: студийные, концертные, эфирные, и по типу коммутируемых трактов: аналоговые и цифровые. Цифровые микшеры используются большей частью в студийных условиях, хотя сейчас можно говорить и о цифровой революции в сферах теле- и радиовещания. Большинство современных цифровых моделей могут управляться программно из компьютера.

В домашних условиях в основном пользуются небольшими консолями производства Behringer, Yamaha и Mackie. Стоят они не дорого – $150-200. Если у вас более двух источников звука, то такой тип устройств вам необходим.

Хотя мы можем предусмотреть и другой вариант, если у нас стоит многоканальный аппаратный интерфейс – использовать программный микшер в компьютере и простую коммутационную панель, которую можно сделать самому.

Аналоговые устройства обработки сигнала уже отжили свое, за исключением некоторых профессиональных и дорогих моделей с большим количеством патентов. Цифровая обработка гораздо лучше и качественнее. Хотя в варианте с предусилителями – небольшая корректировка АЧХ на начальном этапе не повредит.

Электрические цепи, кабели, разъемы и заземление

Если вы думаете, что электрические цепи – это просто, то вы ошибаетесь. Незнание этого вопроса может повлечь за собой огромную вереницу проблем. На моих глазах люди палили дорогущие приборы из-за отсутствия заземления, а неправильно выбранный кабель мог создать много проблем при “живом” концертном микшировании.

Начнем по порядку. В основном мы встречаемся на практике с четырьмя видами кабелей: одножильные, “витая пара”, квадропольные и комбинированные.

Одиночные кабели весьма просты по конструкции, они состоят из проводника в изоляции, экранирующей обмотки и второго слоя изоляции. Такие кабели предназначены для несимметричного подключения микрофонов и инструментов и произведения простейшей коммутации.

Витая пара представляет из себя несколько более сложную структуру, поскольку там находится два изолированных проводника, помещенные в органический изолирующий слой (хлопок или что-то подобное), экранирующей обмотки и внешнего слоя изоляции из поливинилхлорида или подобных соединений.

Квадропольные кабели как видно из названия состоят из четырех проводников. Их используют в качестве помехоустойчивой витой пары.

Комбинированные кабели состоят из множества более простых, заключенных в некую оболочку. Вы их можете встретить на концертах или больших студиях (их иногда называют “кишкой”).

Проводники изготавливаются чаще всего из меди – это самый дешевый вариант. Чуть дороже использование специальной бескислородной меди (Oxygen-Free Copper, OFC), изготовленной путем переплавки при пониженном давлении. Ну и самый дорогой вариант, как вы понимаете, – серебро и золото.

Экранирующая обмотка, применяемая в звуковых кабелях бывает трех видов – фольга, спираль и проволочная сетка. Так основной задачей этого элемента кабеля является защита от внешних электромагнитных помех, то самый важный параметр – это степень покрытия. Например, в варианте с фольгой она приближается к 100%, спираль – до 80%, сетка – между ними. При этом немаловажную роль играет и такой параметр как гибкость кабеля. Вы понимаете, что если экранирующая обмотка из фольги, то кабель сильно не перегнешь. Поэтому, например, в концертном варианте используют кабели со спиральной или двойной спиральной обмоткой.

Если описывать кабель с точки зрения электричества, то он имеет свое сопротивление, индуктивность, возникающую между проводниками и между проводниками и обмоткой, и емкость, возникающую там же. Обычно производитель указывает все эти величины относительно длины равной 1 метру.

Так как сигнал переносится переменным напряжением и током, то сопротивление играет немаловажную роль. Чем длиннее проводник, тем слабее становится сигнал. В условиях большой протяженности кабелей обычно в цепь дополнительно подключают линейный усилитель сигнала. Хотя производители пытаются сделать сопротивление минимальным, и оно действительно мало.

За счет того, что в кабелях возникают емкость и индуктивность, они могут влиять на АЧХ сигнала, работая как частотные фильтры. Это зависит от длины кабеля, его конструктивных особенностей и от выходного сопротивления цепи, к которой этот кабель подключен.

Если говорить о коммутации источника сигнала и нагрузки, то должно действовать правило, согласно которому полное сопротивление источника должно быть намного меньше сопротивлению нагрузки. Это правило не относится к высокочастотным и цифровым линиям.

Электрические цепи предусматривают наличие помех. Экранирование и коммутация его на “землю” позволяет нам избавиться от статического электричества и радиочастотных помех. Витая пара позволяет нам избавиться от других проникающих внешних сигналов и помех (не стоит забывать, что кабель у нас работает как антенна). Одножильный кабель будет их просто привносить в сигнал, но если мы будем применять симметричную коммутацию, в которой через один проводник сигнал будет подаваться без изменений (“горячий”), а во второй – в противофазе (“холодный”), то потом при вычитании второго сигнала из первого мы удаляем все помехи и выигрываем в амплитуде полезного сигнала. Таким образом, симметричная коммутация является одной из самых правильных.

Для симметричной (балансной) коммутации используется три стандартных типа разъемов: джеки, мини-джеки, XLR. Как правильно сделать распайку показано на рисунке 3. Иногда контакт общего проводника запаивается на корпус. Единственное, что хочется отметить, что на некоторых видах аппаратуры как “горячий” указывается 3 контакт (специально указывается фразой типа “3 – “hot”).

Распайка разъемов

При несимметричной (небалансной) коммутации используется четыре стандартных типа разъемов: джеки, мини-джеки, XLR и RCA (тюльпаны). Чтобы сделать из XLR небаланс, нужно просто не задействовать 3 контакт, то же относится к стерео-джекам и стерео-мини-джекам.

Как мы понимаем, симметричная коммутация является лучшим способом избавления от помех, поэтому лучше всего стараться использовать только ее, где это только возможно.

Теперь поговорим об одном из самых важных моментов коммутации студии – заземлении. Заземление может избавить цепь от электрических помех, неадекватного взаимодействия подключенных устройств, а также от поражения человека электрическим током. Обычно заземление состоит из заземлителя и заземляющих защитных проводников. Заземлитель – это металлический проводник, находящийся в грунте, заземляющий защитный проводник – это металлический проводник соединяющий аппаратную часть вашей студии и заземлитель. В качестве естественных заземлителей можно использовать железобетонные конструкции, в качестве искусственных – металлические контуры, стержни, закапываемые в землю. Крайне не рекомендуется использовать в качестве заземлителя водопроводные трубы и батареи. Эффект может быть обратным.

“Земляная” петля

При подключении устройств к заземлению также могут быть ошибки. На рис. 4 показан эффект так называемой “земляной” петли. Как вы видите, от устройства А есть два земляных пути – через сеть и через устройство Б посредством экранирующей обмотки звукового кабеля. Это рождает ряд проблем – в звуковом сигнале, поступающем на устройство Б, добавляются дополнительные помехи, “земляная” петля работает как антенна. Если вы подключили мощное устройство, то в цепи могут возникнуть серьезные перепады напряжения.

Получается, что на вход устройства Б подается сигнал достаточно сомнительного качества. Решение данной проблемы называется “развязкой “земляной” петли” и подразумевает под собой следующее – на звуковом кабеле от устройства А до устройства Б, у входа последнего экранирующую обмотку отсоединяют от земли. То есть, кабель получается соединен с землей только со стороны устройства А. Если мы имеем дело с несимметричными связями, то данный процесс происходит гораздо сложнее – нужно предусматривать несколько типов “земель”, звуковую и сетевую. Это смогут сделать правильно только специалисты, обладающие определенными навыками. Идеальная схема подключения устройств к заземлению выглядит следующим образом:

Идеальное заземление студийной техники

Все аппаратные средства заземлены в одной точке, которую часто называют “Меккой”.

Дополнительно рекомендовано использовать специальные источники питания, в которых существуют специальные фильтры, защищающие от помех и внешних воздействий. Эти опции являются стандартными для дорогих систем бесперебойного питания (UPS).

В профессиональной технике часто присутствуют кнопки включения отключения заземления, что иногда может решить проблемы с несимметричными связями.

Еще одна немаловажная деталь, о которой стоит сказать – влияние переходных процессов. Переходные процессы – это явления, возникающие при включении/выключении оборудования. Например, многие из вас видели, как гитарист вынимает из гитары джек и после этого раздается громкий неприятный звук, который может испортить всю студийную технику, начиная от предусилителя и заканчивая колонками.

Звуковой тракт опишем следующей последовательностью: микрофон/инструмент, предусилитель, компьютер/магнитофон, микшер, усилитель, колонки. Так вот включать нужно все в таком порядке как я и перечислил. То есть сначала микрофон, потом предусилитель, потом компьютер, за ним микшер, за ним усилитель и колонки.

Отключать нужно в обратном порядке, начиная с колонок. Если вы включаете или отключаете устройство при остальных включенных, сделайте это так, чтобы следующий в списке элемент имел минимальную чувствительность. Например, включая микрофон, установите чувствительность предусилителя в ноль (если подключаете конденсаторный микрофон, то отключите сначала фантомное питание). Если отключаете компьютер, выставьте фэйдеры на микшере в ноль и так далее. Данная схема призывает к порядку и сохраняет работоспособность аппаратуры.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Решение проблем наводок и фона | Полезный автозвук

Самая распространенная проблема в инсталляциях аудиосистем – это наводки при заведенном автомобиле.

---

Содержание:

Вступление

Многие водители часто сталкиваются с вопросом, относительно того, как избавиться от наводок (свист, шум из динамиков), которые нередко возникают в автомобильной акустике.

Эта проблема может возникнуть в любой стереосистеме, независимо от того, к какой категории относится аппаратура, будь то бюджетная китайская, среднебюджетная либо премиум-класса.

Основные правила установки

• Чтобы автозвук оказался максимально чистым, необходимо приобретать качественные силовые кабели и акустические/межблочные провода. При ограничении в средствах, основной упор надо сделать на межблочные кабельные соединители. Во время работы автомобиля его электросистема неизбежно создаёт электромагнитные поля, разнообразные по количеству, мощности и частотным характеристикам. Именно они являются основной причиной шумов, которые проникают через некачественно сделанные экраны кабелей RCA.
• Прокладку межблочных кабелей следует вести таким образом, чтобы они находились максимально далеко от других элементов электропроводки транспортного средства. А также они не должны находиться близко от силовых проводов, ведущих к звуковой системе. Следует учесть, что проникновение помех уменьшится, если пересечение колоночных проводов и силовых кабелей смонтировать под прямым углом.
• Никогда не приобретайте RCA-кабели, длины которых хватает «с запасом». Чем меньшей будет длина, тем, меньше вероятность генерирования электромагнитной наводки.
• Грамотно спроектированный монтаж системы автозвука предусматривает заземление всех элементов системы только в одной точке.В противном случае, когда компоненты заземляются в хаотично подобранных местах, появляются так называемые «контуры заземления», являющиеся основной причиной помех при проигрывании музыки.

1. Проблема в автомагнитоле

1.1. Достать магнитолу из торпедо (фон может пропасть уже при выносе ГУ из “шахты”).

1.2. Если Pioneer – попробуйте тонким проводом замкнуть корпус ГУ и внешнюю “юбку” RCA-разъема. Если фон пропадет – несите ГУ в сервис (менять сгоревший предохранитель линейных выходов). И больше не “перетыкай” межблоки при включенном ГУ\усилителе. Кстати, такое возможно и при кратковременном КЗ выходов усилителя.

1.3. Проверьте надежность подключения DIN-разъема (и вообще всех разъемов ГУ).

1.4. Попробуйте отключить антенну.

1.5. Проложить любым подходящим проводом плюс и минус на ГУ с аккумулятора напрямую.

1.6. Фонить и трещать на увеличении и уменьшении громкости, может от плохого контакта питания (и плюсового и массы).

2. Проблема в усилителе звука

2.1. Попробуйте поменять местоположение усилителя (лучше всего вытащить его за пределы салона). Например, усилитель в багажнике может поймать сильный фон от бензонасоса\его проводки. Перенос на другую сторону багажника полностью убрал фон.

2.2. Попробуйте выкрутить гейн “в ноль” — фон остается? Становится тише или нет?

2.3. Корпус усилителя соприкасается с массой кузова. Так нельзя, переделывайте.

2.4. Отключите провод ГУ-REMOTE от усилителя и вместо него кинь “+12В” любым подходящим проводом.

2.5 Экран межблоков (хвостики):

      2.5.1 При наличии одного хвостика в межблочном кабеле (тоненькая жилка), он должен быть замкнут на массу ГУ (не усилителя).
      2.5.2 Хвостики экрана (не земля!), идущие из межблочных кабелей заминусуйте в места минусов всех усилителей.

2.6. Шатается RCA-разъем усилителя — возможно плохой контакт, необходима пропайки разъемов изнутри усилителя.

3. Проблема кабелей

3.1. Прозвонить каждый кабель (провод) на предмет замыкания с массой кузова.

3.2. Отключить межблочный кабель от ГУ и усилителя и прозванивать на предмет обрыва\плохого контакта\КЗ с кузовом.

3.3. Поменяйте положение коннекторов в гнезде.

3.4. Попробуйте другой межблочный кабель проложить по воздуху, лучше вне салона автомобиля.

4. Проблема кроссоверов

4.1. Переместить кроссоверы в другое место (лучше перемещать и слушать изменения в фоне).

5. Проблема c питанием системы

5.1. Все заземление должны быть сведены в одну точку, иначе будет земляная петля. Прокинуть массу ГУ к массе усилителей.

5.2. Устранить контакт всех компонентов аудиосистемы с кузовом автомобиля, то есть с массой кузова.

5.3. Подтянуть клеммы на АКБ.

5.4. Попробуйте временно заменить АКБ.

5.5. Попробуйте временно заменить свечи и высоковольтные провода.

6. Проблема с доп. оборудованием

6.1. Наводки бывают от ксенона, парктроников и прочего доп.оборудования автомобиля.

Модуль гальванической развязки и задержки отключения питания для DIY аудиопроцессора в авто

Всем добрый день. Это будет небольшой обзор-заметка. Заканчивается год, а у меня в рамках обзоров остался один незавершенный вопрос. Если кто следил, то в обзоре DIY аудиопроцессора в авто, после установки устройства, я остался с проблемой наводок по линии питания (в динамиках можно было слушать приятный гул генератора на небольшой громкости), а также с проблемой небольшого хлопка в динамиках после выключения питания. Подобные проблемы появились также у людей, кто решил повторить мой проект, и, соответственно возникли вопросы по ликвидации этих недочетов системы.
В ходе поисков вариантов решения, был рожден небольшой модуль гальванической развязки питания (на базе DC-DC преобразователя B1212S-2W) и схемы задержки отключения питания аудиопроцессора. Получился рабочий прототип, который уже успешно прошел испытания. Подробности в обзоре.

С проблемой помех и шумов по линии питания процессора на ADAU1701 я уже сталкивался ранее, при внедрении аудиопроцессора в домашний УНЧ. Там я перепробовал разные варианты схем питания, но все равно приходилось ловить земляную петлю. Так было, пока я не решился попробовать запитать плату DSP от DC-DC преобразователя, который стоял на PiFi I2C DAC для RaspberryPi. Это был DC-DC модуль с гальванической развязкой B0505S. Припаялся к выводам преобразователя на плате и все шумы и помехи исчезли.

Такой же способ я решил применить к аудиопроцессору в авто. Для своего устройства я решил приобрести модуль B1212S-2W. Заказывал в трех местах:

Все рабочие.

Преобразователь выглядит следующим образом:

Пользуясь рекомендациями по подключению данных модулей от одного из производителей (DELUS B-1W & F-1W Series)

собрал на макетной плате небольшую схему из предохранителя 1А, диода, конденсатора (поставил параллельно два по 820 uF) и модуля B1212S-2W. После преобразователя поставил пленочный конденсатор 1,8 uF.:

Собрал и пошел пробовать в авто. Помехи по питанию пропали, сразу тишина, зато хлопок при выключении только увеличился, его стало уже реально слышно, что совсем не хорошо для динамиков. Затем я стал экспериментировать с конденсаторами большой емкости после преобразователя, чтобы придержать падение напряжения на ADAU1701, но B1212S-2W не выдержал таких издевательств. Пришлось заказывать новый.

В то же время, надо было решать вопрос с хлопком при выключении. Единственной идеей тогда было поставить реле задержки выключения питания, которое я даже заказал. (DC 12 В светодиодный цифровой дисплей домашней автоматизации реле задержки Триггера времени цепи таймер управления цикл Регулируемый переключатель релейный модуль) Но мне не нравился вариант, что реле должно всегда находиться в рабочем состоянии с действующим питанием.

Я начал поиск в сети различных схем задержки отключения питания, которые я смог бы реализовать. Для многих обитателей муськи это элементарные вещи, а для меня это реально вопрос).

Нашел следующую схему, которая мне понравилась своей простотой, а главное тем, что необходимые детали у меня были в наличии:

На базе неё я подготовил следующую схему своего модуля фильтра питания и устройства задержки выключения:

В данной схеме время задержки отключения питания задается емкостью конденсатора С1 (я использовал конденсатор 820 uF), а также резистором R2. При номинале резистора в 1кОм время задержки составило 2-3 секунды, я поставил резистор 3кОм, тем самым увеличив время выключения до 8-10 секунд, решил перестраховаться, так как не знаю, как быстро отключаются полностью усилители.

Нашел небольшое 12В реле от схемы защиты старого усилителя сабвуфера, VT1 – простой биполярный NPN транзистор.
Так как напряжение в авто при рабочем двигателе составляет около 14,2В, то я решил добавить в схему стабилитрон на 12В (5Вт) с балластным резистором 8,2 Ом (я использовал резисторы 3Ом+4,7Ом, 2Вт). Тем самым напряжение питания на DC-DC преобразователе B1212S-2W теперь не превышает 12,6В. На выходе DC-DC преобразователя пришлось поставить конденсатор С3 емкостью 1,8 мкФ, больше не было в наличии.
По всем линиям питания закрылся предохранителями 1А.

Схему изначально планировал собрать на макетной плате, поэтому и разводку платы делал для удобного макетного способа сборки. Делал в KiCAD, чтобы точно знать, что всё влезет с простыми соединениями:

Нашел старый корпус от разобранного ноутбучного БП, и установил свою плату прямо в нем, припаяв и зафиксировав провода питания и сигнала REM +12В:

Не сделал фото установки в авто, было холодно, хотелось сделать быстро, и было не до фото. Просто подключил все провода питания, и сам аудиопроцессор к клеммнику нового фильтра питания.

Включил питание, убедился в отсутствии шумов и помех, а также отсутствии хлопка при выключении, всё заработало как я хотел. Сделал несколько включений и выключений, и обнаружил, что на каждое третье-четвертое включение ADAU1701 не стартует, тишина.
По линии питания добавились конденсаторы, увеличилось время нарастания напряжения и ADAU1701 не хочет стабильно запускаться.
Такая же проблема была и в домашнем УНЧ, но тогда мне подсказал уважаемый dskinder в комментариях к тому обзору (ссылка на комментарий:), и я опять воспользовался советом, и уже прямо в авто добавил к конденсатору С13 на плате ADAU1701 параллельно конденсатор емкостью 1мкФ:

В итоге проблемы с запуском ADAU1701 исчезли, хлопки исчезли, шумы и ставший родным звук генератора тоже покинули систему. На сегодняшний момент все текущие проблемы решены, можно смело пользоваться.

Если у кого есть замечания, или более простые варианты решения, то буду очень рад критике и советам, так как компетентных людей в этой сфере на данном ресурсе очень много.

Файл проекта в KiCAD: power_filter_kicad.zip

Ой! Эта страница не существует или скрыта от публичного просмотра.

Зарегистрироваться Войти Войти

Популярные

СТЕРЕОПРАВДА КучеренкоСТЕРЕО-мир Весенняя распродажа!Dac Marantz Project D1, Victor SX-900 , Kenwood L-08M, Cassette Deck’sПродажа систем целиком О влиянии неподключенных кабелей и выключенных компонентовСТЕРЕО-мир Сетевой плеер Unknown Signal DAC — ретро-футуризм на 1543 и лампахСтерео-ТУР Стерео-запаковка: второй счастливый день аудиофила — продал и отзыв честный написалСТЕРЕО-мир Wilson BeneschАкустика Продам Apogee DA-1000E-20 + PS 1000E from California with LoveЦифровые источники Telegram vs WhatsappОффтопик ЦАП Denafrips Ares — лестница R2R сопротивления — ЗАПИСЬ В ТУРСтерео-ТУР Тайна PowerLine – срываем покровы… :slight_smile:Naim Audio Ещё…

Недавние

CD проигрыватель Lector CDP 0. 6TЦифровые источники ЦАП Auralic VegaЦифровые источники Продам ELAC Discovery Series Music Server DS-S101-G + RoonЦифровые источники Lampizator dac 4+Цифровые источники Куплю Museatex BidatЦифровые источники [Куплю] радио-детали для кроссовераЛампы, стойки, питание и прочее Канал Тихий часСлушаем музыку Neat Momentum 3iАкустика Стример ЦАП на базе Pi2 Design 502DAC rev.4 + Raspberry Pi 3 Model BЦифровые источники Van Den Hul The Revelation и Nordost Red Dawn RCAКабели Ещё…

Искать на этом сайте

Поиск

Контуры заземления, контуры заземления и контуры фона

31 июл 2018

Автор: Кейт Армстронг

Заземление, заземление или гудение – проблема только для плохо спроектированной электроники.
Я могу сказать это, потому что до середины 1980-х я знал только, как проектировать такую ​​неадекватную электронику!

Но с тех пор я занимаюсь проектированием электроники, чтобы она работала в реальных системах и установках так же хорошо, как они работают на испытательном стенде.

Решение состоит в том, чтобы обеспечить высокий уровень подавления синфазного сигнала в необходимых частотных диапазонах на всех входах и выходах, которые могут подключаться к длинным кабелям.

Очень многие электронные продукты предназначены для хорошей работы на испытательном стенде, но не работают так хорошо, когда сталкиваются с реальной жизнью в системах и установках: потенциальные различия в «заземлениях» или «заземлениях» на площадке в сети частота сети (50 Гц или 60 Гц в зависимости от того, где вы находитесь в мире) и ее гармоники и интергармоники.

Эти разности потенциалов проявляются в виде синфазных напряжений (CM) между одной частью защитного заземления системы или установки и другой частью. Эти шумовые напряжения CM создают «токи выравнивания потенциала земли / земли» в любых проводниках, которые соединяют заземленное / заземленное оборудование в разных местах.

В общем, чем больше расстояние между двумя точками, тем больше разность потенциалов заземления CM между ними и тем больше токи выравнивания потенциалов, протекающие в экранах их кабелей и других проводниках.
Мы обычно называем эти токи заземления / заземления, и они в просторечии называются токами контура заземления или токами контура заземления из-за древнего и больше не применяемого подхода, называемого либо “ одноточечное заземление / заземление ”, либо “ заземление / заземление по схеме звезды ”. (Название «гудящая петля» возникло из-за того, что аудиоэлектроника использовалась в самых первых системах, когда в фильмах впервые добавлялась звуковая дорожка, а шум 50 или 60 Гц звучал как низкий гул).

В современных системах и установках все более широкое использование частотно-регулируемых приводов электродвигателей приводит к увеличению уровней гармоник и интергармоник в распределении мощности сети и, следовательно, разности потенциалов заземления / заземления CM до все более высоких частот (1 МГц или подробнее), поэтому нам нужно хорошее подавление шума CM в этом диапазоне частот.

От 150 кГц нам необходимо подавление CM для радиочастотных помех, принимаемых длинными кабелями от все большего числа беспроводных источников, до 6 ГГц в настоящее время (для Wi-Fi), но в будущем будет еще больше.

Поскольку все большее количество электроники добавляется к автомобильным системам, работающим от источников постоянного тока, и поскольку гибридные и электрические транспортные средства увеличивают потребление мощности постоянного тока, нашей электронике может потребоваться справиться с шумовыми напряжениями постоянного тока (0 Гц) CM и их результирующими токами.Это также проблема для растущего числа серверных, работающих от 48 В постоянного тока вместо сети переменного тока.

Обычные электронные испытательные стенды проверяют только функции цепи, используя сигналы дифференциального режима (DM). Но поскольку реальный мир систем и установок содержит шумы CM от постоянного тока до 6 ГГц, нам необходимо спроектировать подавление CM для этого диапазона, а также нам необходимо протестировать этот диапазон CM на наших испытательных стендах для проектирования / разработки электронных устройств. Для проведения этих тестов не нужно посещать испытательную лабораторию EMC!

Если электроника страдает от “шума контура заземления”, но я не могу контролировать ее детальный электронный дизайн; Я предпочитаю использовать методы параллельного заземления (PEC), описанные в IEC 61000-5-2: 1997 «Надлежащая практика ЭМС при прокладке кабелей и заземлении».

(Его на самом деле следует называть параллельным байпасным проводником, PBC, поскольку он не имеет ничего общего с безопасным заземлением.)

Расширение подхода PEC для работы с частотами шума CM выше 100 кГц или около того заключается в использовании подхода MESH-CBN (также описанного в IEC 61000-5-2) для всего объекта.

Если нецелесообразно объединить общую сеть связи (CBN) всего объекта, я бы применил подход MESH-CBN к «острову», содержащему новое устанавливаемое электронное оборудование.

Примеры таких «электронных островов» включают: новую серверную комнату в унаследованном офисном здании; новая роботизированная производственная ячейка на устаревшей фабрике; новый комплект управления звуком / видео / освещением в устаревшем театре или опере; новая операционная, палата интенсивной терапии, диагностический сканер в старой больнице и т. д. и т. д.

Подходы PEC и MESH-CBN описаны здесь и здесь , но мой учебный курс (который не является бесплатным) всегда обновляется.

Мой подход к подходу MESH-CBN состоит в том, чтобы гарантировать, что размеры ячеек остаются далеко от любых структурных резонансов вплоть до самой высокой частоты CM, которую необходимо контролировать между элементами оборудования, либо в пределах их выделенного «острова», либо по всему сайту. Это создает проводящую структуру, которая поддерживает низкие напряжения CM по всей площади / объему MESH-CBN’d, но только до частоты, определенной ее конструкцией.

У меня были поистине впечатляющие успехи с этим подходом и никаких отрицательных результатов, включая достижение 5-кратного шума нижнего луча на синхротроне с алмазным источником света www.diamond.ac.uk в момент своего первого включения, чем когда-либо был достигнут любым другим синхротроном в мире (даже если они потратили 6 месяцев или более на изменение своих систем для снижения шума). У меня было много других успехов с этим подходом, в том числе , этот .

Если по какой-то причине я не могу использовать MESH-CBN или PEC IEC 61000-5-2, то я предпочитаю преобразовывать сигналы для использования волоконно-оптической или беспроводной среды связи (вместо той, которая использует проводники).

Если это нецелесообразно, я буду использовать изолирующие трансформаторы для цифровых или аналоговых сигналов. Иногда наиболее практичным решением является добавление изолирующих силовых трансформаторов вместо них, несмотря на их большой размер, вес и стоимость, например привод крана мощностью 700 кВт, описанный в EMI Story (Banana Skin) Number 618.

Я не очень люблю изолировать микросхемы преобразователей сигналов, потому что они обычно увеличивают уровень шума CM, иногда в очень большой степени. Однако многие разработчики электроники считают, что это самое дешевое решение (с до они обнаружили проблемы ЭМС, которые они создают!), Поэтому мне часто приходилось с ними работать – мой наименее предпочтительный вариант для борьбы с шумами контура заземления.

Все вышеперечисленные вопросы рассматриваются в моих регулярных учебных курсах EMC, которые вы можете приобрести здесь здесь .

Фон для одноточечного / звездообразного заземления / заземления

Одноточечное заземление / заземление по схеме «звезда» было подходом, который позволял использовать самую дешевую электронику в те дни, когда радиовещание и радиосвязь были столь же недалеким будущим, как 5G, когда я пишу это. Даже слово «электроника» вряд ли было обычным явлением.В те дни вакуумные лампы использовались для усиления звуковых частот в этих новомодных “звуковых” кинотеатрах, а токи выравнивания потенциала земли / земли, находящиеся на низких звуковых частотах, непосредственно мешали звуковым сигналам – отсюда и альтернативное название: ‘ гул петли ».

Было обнаружено, что вместо использования правильно спроектированных усилителей, подавляющих «гудящие» шумы, необходимо удалить все заземление / землю / шасси / раму и т. Д. подключения к системе, кроме одного, можно было бы удалить нежелательный гул.

Таким образом, мы закончили с так называемым одноточечным / звездообразным заземлением / заземлением, и повышенные риски безопасности пожара и поражения электрическим током, связанные с его неизбежным единичным отказом, привели к множеству смертей и травм, которых можно было избежать. десятилетиями, а также предотвратимый материальный ущерб и финансовые потери.

Помимо соображений безопасности, проблема, которая все больше затрагивает одноточечное / звездное заземление / заземление, заключается в том, что оно создает структуры заземления / заземления, которые обладают высокой последовательной индуктивностью, что делает их менее эффективными при повышении частоты.И когда частота поднимается достаточно высоко, его проводящие структуры (обычно провода) становятся эффективными резонаторами и «случайными» радиопередающими / приемными антеннами.

Например, 30-метровый кабель заземления, оплетка или шина имеет частичную последовательную индуктивность около 30 мкГенри, что означает, что он имеет полное сопротивление 9 м? при 50 Гц, 0,9 Ом при 5 кГц, 90 Ом при 500 кГц; эффективная антенна для улавливания и / или излучения электромагнитных полей на частотах выше 1 МГц, а также идеальная резонаторная / радиоантенна на частоте 2.5 МГц, 5,0 МГц, 7,5 МГц, 10 МГц, ……. И т. Д.

Большинство проектировщиков электротехники / электроники, кажется, полагают, что все, что называется «землей», «землей» или «шасси», является своего рода идеальным «беспотенциальным» проводником на любой частоте – грубое заблуждение, вызванное детской версией электричества / электроники этому учат в школах и университетах (скоро я напишу об этом в блоге!).

Из моего очень краткого описания 30-метрового проводника, приведенного выше, должно быть ясно, что никакая одноточечная / звездообразная конструкция заземления / заземления никогда не сможет работать так, как такие проектировщики ожидают от земли, заземления, шасси и т. Д.выполнять.

Для современных микропроцессоров на печатных платах даже отверстие длиной 1,5 мм, соединяющее его с заземляющей пластиной, имеет слишком большой импеданс, чтобы позволить этой заземляющей пластине управлять своими излучениями / помехоустойчивостью на частотах выше нескольких сотен МГц. (Полное сопротивление сквозного отверстия 1,5 мм составляет около 9 Ом на частоте 1 ГГц.)

«Вернуться в блог

Ground Loops – Устранение системного шума и гудения

Вы только что подключили свою систему, и гудение или гул не утихают.Вы запускаете свое оборудование через кондиционеры и бьетесь головой о стену, пытаясь понять, в чем дело. Поздравляем – вы только что вошли в зону The Ground Loop Zone ..

Несколько недель назад я рвал на себе волосы после того, как установил новый компонент в Reference System 3 для обзора. Это был усилитель с трехконтактным кабелем питания. Сразу после установки усилителя в мою систему из моих динамиков начал поступать очень заметный гул с частотой 60 Гц.

Если это случилось с вами, скорее всего, это контур заземления между вашим кабельным телевидением и другим компонентом в вашей системе (например, усилителем или активным сабвуфером). Теперь, как решить эту проблему? Во-первых, это помогает точно определить, что такое контур заземления и как он может повлиять на нашу систему домашнего кинотеатра.

Ed itorial Замечание по контурам заземления
Когда два или более устройства подключены к общей земле через разные пути могут возникать помехи на пути заземления или петля заземления.Таким образом, система, заземленная в двух разных точках, с разность потенциалов между двумя землями может вызвать нежелательный шум напряжение в цепях трактов. Токи текут через эти множественные пути и создают напряжения, которые могут вызвать повреждение, шум или 50 Гц / 60 Гц в аудио или видео оборудовании. Контур заземления может быть устраняется одним из двух способов:

1. Удалите один из путей заземления, таким образом преобразовав систему в одноточечное заземление.
2. Изолируйте один из путей заземления с помощью изолирующего трансформатора, общий режимный дроссель, оптический ответвитель, симметричная схема или частотно-селективный заземление.

Наиболее практичным и обычно наиболее экономичным методом для бытовых аудиоприложений является использование изолирующего трансформатора. Изолирующий трансформатор – это устройство, которое в случае кабеля сигналов, позволяет всем желаемым сигналам проходить свободно, в то время как нарушение целостности заземления, следовательно, разрушение контуров заземления. При использовании изолирующего трансформатора напряжение шума заземления теперь будет появляются между обмотками трансформатора, а не входом цепи. Шумовая связь в первую очередь зависит от паразитной емкости. между обмотками трансформатора и может быть уменьшена путем размещения экрана между обмотками.Это эффективный метод реализовать, предполагая, что трансформатор имеет достаточную пропускную способность, не слишком дорогостоящий или громоздкий, и прямой путь сигнала постоянного тока не требуется для заявление.

Диагностика и устранение неисправностей

Чтобы точно определить правильное решение проблемы, сначала необходимо найти и изолировать ее. Например, если вы просто начнете драться, меняя местами оборудование, кабели и все сразу, вы никогда не узнаете, что на самом деле вызвало (или устранило) проблему.Кроме того, вы можете в конечном итоге выполнять все больше и больше работы, поскольку вы тратите энергию в областях, которые не имеют никакого отношения к решаемой проблеме.

Начни с простого. Устранение неисправностей контуров заземления включает в себя наведение порядка и проверку нескольких основных, общих элементов, чтобы увидеть, является ли проблема простой или сложной. Например, если регулировка громкости вашего процессора / ресивера не приводит к изменению уровня шума, проблема должна возникать после после этой точки. Если это произошло раньше, то приемник / процессор обычно увеличивает общий уровень шума.Есть смысл?

Работать по методике:

1. Начните с процессора-приемника, чтобы определить, связано ли гудение / гудение с источником или с контуром заземления, возникающим после каскада усиления.
2. Обратите внимание на любые недавние изменения в системе, которые привели к этой проблеме. Скорее всего, вам будет легче локализовать проблему, если она только начинается с добавления нового оборудования.
3. Что вы можете сделать быстро и легко, чтобы изолировать или идентифицировать проблему и указать правильное решение (т.е. отсоединив кабель от стены, чтобы проверить, не является ли кабельное телевидение источником контура заземления.)

Еще один тест для устранения вашего ресивера или процессора – проверить, изменяется ли гудение в зависимости от того, какой вход вы выбрали (DVD-плеер , Кабельное телевидение и т. Д.) Гудение меняется или исчезает при выборе другого входа? Нет? Тогда ваша проблема возникает на более позднем этапе в системе (скорее всего, это контур заземления, вызванный добавлением усилителя или активного сабвуфера с трехконтактным силовым кабелем.)

Последний тест – отсоединить кабель кабельного телевидения от стены. Гул уходит? Так оно и было в случае системы ссылок 3. Eureka! В системе должен быть контур заземления, связанный с линией кабельного телевидения.

Другие частые причины Гул и жужжание
В этой статье рассматривается очень распространенный контур заземления. проблема, поймите, что существует множество способов, которыми система жужжит и гул может войти в установку вашего домашнего кинотеатра.

Общая проблема № 1: Проверьте, есть ли у вас толстый шнур питания или розетка в стене. который изношен и не будет держаться.Если контакты под напряжением / нейтралью / заземлением включены вилка заземления делает прерывистый или световой контакт с хвостовиком на внутренней стороне выпускного отверстия, это может вызвать гул через систему. Лучшее решение для этого – заменить розетку с промышленной версией, доступной в Home Depot примерно за 4 доллара. В промышленные розетки лучше удерживают силовые кабели надежно. Если вы устанавливаете потолочное крепление для фронтальной проекционной системы, эта розетка просто необходима.

Общая проблема № 2: Проверьте полярность розетки – возможно, она подключена наоборот.Ты можешь Купите устройство для проверки полярности в Home Depot примерно за 5 долларов. Это один из Прежде всего, вы можете проверить, не помогает ли отключение кабельной приставки. удалите гул (и в некоторых случаях обратная полярность может быть по-прежнему виноват.)

Общая проблема № 3: Диммеры, люминесцентные лампы и другие приборы, та же цепь или общее заземление с оборудованием домашнего кинотеатра может вызвать мычание.

Устранение проблемы

Существует как минимум два практических способа решить проблему контура заземления в вашей системе.Как только вы узнаете, что проблема связана с заземлением кабельного телевидения и заземлением усилителя, как в этом случае (и во многих случаях), вы можете поднять заземление на любом устройстве на линейном уровне. Я считаю, что намного легче поднять землю на линии кабельного телевидения, чем на многоканальных входах 5.1, идущих в усилитель!

НИКОГДА не используйте адаптер переменного тока с тремя на два контакта для устранения проблемы с контуром заземления. Эти устройства предназначены для обеспечения защитного заземления (через винт крышки на заземленную розетку) в случае использования трехконтактной вилки с двухконтактной розеткой.Лучше всего безопасно поднимать землю на уровне линии.

Ed itorial Примечание о методе сигнального заземления
Можно попробовать использовать грунтовый подъемник в ситуациях, когда два заземленные части оборудования с несбалансированными подключениями Проблемы с гудением, связанные с контуром заземления. Подъем грунта в неуравновешенном состоянии соединения работают эффективно только тогда, когда оба элемента оборудования правильно заземлен в той же точке. В некоторых случаях проблема жужжания может становится хуже, если используется грунтовый подъемник.Таким образом, это так называемое «исправление» следует использовать с особой осторожностью и обычно только в качестве временного решение. Если соответствующее оборудование правильно заземлено, просто поднимите сигнальное заземление между оборудованием, может вызвать сильное жужжание и потенциально повредить входной усилитель приемного оборудования из-за протекания паразитных токов на незаземленном оборудовании. Лучший метод использования заземления – это модифицировать кабель, чтобы включить путь переменного тока между заземлением или небольшой конденсатор.Это уменьшит возможность захвата заземленного кабеля. Радиочастотные помехи, но также могут вызывать колебания частотной характеристики в зависимости от размера конденсатора и импеданса источника оборудования. Из-за это, по нашему мнению, лучшее решение для устранения несбалансированного соединения в контурах заземления используется изолирующий трансформатор аудиолинии.

Используйте изолятор заземления кабельного телевидения

Самым распространенным и простым решением является установка изолятора заземления кабельного телевидения.Jensen Transformers существует уже более 30 лет и является одним из лучших (рекомендованная производителем розничная цена 59,95 долларов США), поскольку имеет плоскую частотную характеристику от 2 до 1300 МГц, охватывающую спектр VHF / FM / UHF / CATV. Почему это важно? Ну, для начала, если вы планируете использовать цифровой кабель, кабельный модем или услуги по запросу, вам лучше не покупать дешевый радиочастотный фильтр в местном магазине электроники, поскольку он, скорее всего, отфильтрует больше, чем вы рассчитывали. Кроме того, мы уважаем компанию, которая измеряет свои продукты и готова опубликовать график частотной характеристики в подтверждение своих заявлений.Плоская частотная характеристика от 2 МГц до 1300 МГц гарантирует отсутствие потери качества сигнала и отличный результат.

Дешевые решения, которые звучат слишком хорошо, чтобы быть правдой – вероятно, таковы
Один из самых популярных методов устранения заземления петли – взять преобразователь 75 Ом на 300 Ом, подключенный ко второму согласующий трансформатор с двумя винтовыми клеммами на стороне 300 Ом, и поместив его в канал кабельного телевидения.Хотя это может сломать контур заземления, если вы просто не подпишетесь на основной кабель и не дадите Хочу сказать о качестве сигнала, мы бы порекомендовали избегать этой магии МакГайвера.

Мы уже там?

Одним словом – да. Это лекарство примерно для 80% проблем с контуром заземления. Для этих других проблем есть другие решения, но мы хотели охватить этот часто встречающийся сценарий и наметить несколько быстрых и простых решений, чтобы выбраться из тупика контура заземления.Если у вас есть контур заземления, вызванный вашим кабельным телевидением , запуском , не ходите и возьмите одну из этих красавиц – вы не пожалеете об этом.

Earth Loops Are Easy (RM May 93)

Шум, создаваемый инопланетными контурами заземления, беспокоит многие студии, но, как объясняет Саймон Бейтсон, самих контуров заземления можно удивительно легко избежать.

Если бы я сказал вам, что существует гарантированный способ избежать возникновения контуров заземления при подключении оборудования к входам вашего рабочего стола, который требовал не более чем быстрой модификации ваших кабелей (или сборки некоторых адаптеров) и позволял все оборудование для крепления заземляющих проводов, было бы вам интересно? Что ж, есть, и этот метод также применим к системам громкой связи – возможно, даже в большей степени, чем к студиям, поскольку кабели намного длиннее, меньше контроля над подключаемым оборудованием и некогда!

Следующие советы не являются секретом и, вероятно, уже были продемонстрированы ранее, но их стоит повторить и объяснить.Первый принцип, который следует запомнить, и который дает ключ к решению проблем с заземлением, заключается в том, что источник сигнала, такой как гитарный усилитель или педаль, выдает сигнал, который представляет собой разность напряжений между выходной “ заземленной ” стороной (корпус гнезда гнезда , например) и выходной линии (контакт гнезда джека). Входной сигнал стола – или что бы мы ни кормили – требуется только для измерения этой разницы.

В установке с несколькими устройствами, такой как студия, мы обычно соединяем все заземленные стороны вместе, с радостью предполагаем, что они связаны бесконечно малым сопротивлением, называем эту теоретическую общую точку «землей» и измеряем все сигналы относительно нее.На самом деле у заземляющих проводов есть некоторое сопротивление, и это начало нашей проблемы.

На рисунке 1 показано наиболее частое возникновение контура заземления, когда цепь, замыкаемая защитным заземлением сети и экраном межсоединений сигналов, образует одновитковый трансформатор, улавливающий любые магнитно-связанные поля переменного тока от близлежащих сетевых кабелей. Значительный ток может протекать через экран, который имеет конечное сопротивление (RS) и, следовательно, развивает напряжение (VI) по всей его длине.Это напряжение идет последовательно с трактом прохождения сигнала и поэтому добавляется к нему – это «помехи в последовательном режиме».

Рисунок 1: Наиболее частое возникновение контура заземления

Обычный способ уменьшить влияние контура заземления – разорвать его на каком-то этапе или вставить резистор, который снижает величину протекающего тока, но это будет надежно работать только в том случае, если повреждена сторона заземления сети. Если мы сломаем экран сигнала или вставим резистор, в контуре все равно будет индуцированное напряжение, и разница выходного напряжения устройства не будет точно передаваться на приемник.

С другой стороны, если мы удалим заземление сети и оставим сигнальные заземления подключенными, приемник будет точно измерять разность выходных напряжений источника. Но тогда нет защитного заземления, поскольку сигнальные провода не могут выдерживать токи замыкания на землю – и вообще нет заземления, если сигнальный провод отключен!

Безопасный и правильный ответ – использовать симметричные входы на пульте даже для несимметричных источников. На рисунке 2 показана идея. Симметричный вход измеряет только разницу между входными линиями + и – и не усиливает «синфазные» сигналы – то есть, если оба входа + и – внезапно перейдут на положительный полюс на 1 В относительно земли, консоль не обнаружит сигнала, потому что по-прежнему не будет разницы между входами + и -.

Рис. 2: Предотвращение образования контура заземления.

Эта идея работает до тех пор, пока мы не перегружаем балансный вход, выходя за пределы его «синфазного диапазона»; для большинства электронно-симметричных входов это значение составляет примерно +/- 10 В. Трансформаторы, конечно, могут иметь синфазное напряжение вплоть до точки пробоя изоляции, поэтому трансформатор является лучшим выключателем цепи заземления, но мы стараемся быть доступными здесь.

Мы подносим наши сбалансированные дифференциальные входы прямо к разъему источника сигнала, тем самым измеряя разность выходных напряжений, которая, в конце концов, и есть то, что нам нужно.Нам действительно нужно какое-то соединение с землей, чтобы гарантировать, что если по какой-либо причине на источнике сигнала нет заземления сети, симметричные входы будут оставаться в пределах своего синфазного диапазона. Тем не менее, нам не нужно очень хорошее заземление, поэтому, чтобы предотвратить протекание значительных токов на землю, мы вставляем последовательный резистор, скажем, 47 Ом в соединение экрана.

И на этом, более или менее, все. Большинство пультов с симметричными микрофонными входами также имеют симметричные линейные входы, но на тот случай, если вам нужно иметь дело с большими сигналами, например, с выхода гитарного усилителя, используйте схему аттенюатора, показанную на рисунке 3.

Рис. 3. Земляной лифт и аттенюатор.

Проверка сопротивления заземляющего электрода и контура заземления (теория и приложения)

Испытание импеданса контура заземления

При измерении импеданса контура заземления или предполагаемого тока повреждения (PFC) всегда стоит помнить, почему читают. Слишком часто время на месте теряется, потому что теряется принцип того, что должен доказать тест.

Тестирование сопротивления заземляющего электрода и контура заземления (теория и приложения)

Тестирование контура можно охарактеризовать как «Темное искусство». – это наиболее сложное измерение, выполняемое подрядчиком по электротехнике в его повседневной работе.Под трудностью следует уточнить, что трудность остается в методе получения неуловимого, стабильного, повторяемого чтения, которого мы все ищем, а не в применении самого теста.

Когда вы смотрите и сравниваете принципы проверки целостности цепи, изоляции, контура или УЗО, тесты контура не должны вызывать такого уровня ужаса, который они вызывают. Это простой тест.

Какому сопротивлению будет подвергаться замыкание между фазой и землей ?

Схема импеданса контура заземления для тестирования

Испытание контура заземления проводилось десятилетиями, так почему мы до сих пор получаем колеблющиеся показания в определенных цепях или, что еще хуже, показания, которые на первый взгляд осуждают установку?

Производители испытательного оборудования продолжают поиски Священного Грааля методов испытания контура заземления – – один тест, который можно использовать в любой цепи, в любом месте, при любом напряжении. , который даст нам стабильные точные показания, которые мы желаем.

С каждым технологическим прогрессом в тестировании схемы и их компоненты меняются, создавая препятствия на пути плохого тестера импеданса контура!

Мы надеемся, что этот буклет даст вам представление о различных методах, доступных сегодня на рынке, и вооружит вас знаниями, чтобы вести свой распорядок дня, будучи уверенным в считывании и регистрации показаний.

Проверка импеданса заземляющего электрода и контура заземления (теория и приложения)

Соответствующее содержание EEP с спонсорскими ссылками

Демистификация испытания импеданса контура заземления

Основная причина проведения испытания импеданса контура заземления, которое часто называют просто испытанием контура, заключается в том, чтобы убедитесь, что при возникновении неисправности в электрической установке будет протекать ток, достаточный для срабатывания предохранителя или автоматического выключателя, защищающего неисправную цепь в течение заданного времени.Цель состоит в том, чтобы убедиться, что цепь отключена достаточно быстро, чтобы предотвратить перегрев и, возможно, возгорание.

Правила требуют, чтобы регистрировались два импеданса контура. Первый – это Ze, полное сопротивление контура внешней неисправности, которое обычно измеряется на распределительном щите или на блоке потребителя, где источник питания входит в здание. Второй – это Zs, полное сопротивление контура неисправности системы, которое необходимо измерять отдельно для каждой цепи в месте, электрически наиболее удаленном от точки питания.
Для проведения испытаний импеданса контура у подрядчиков есть два варианта: либо использовать специальный тестер, например, в линейках Megger LTW и LT, либо использовать функцию тестирования контура многофункционального тестера установки (MFT), такого как устройство серии Megger MFT1700. Оба варианта дадут одинаково хорошие результаты, поэтому выбор остается за индивидуальным подрядчиком.

Когда дело доходит до фактического проведения испытаний, у подрядчиков есть более широкий выбор, поскольку существует пять широко используемых методов испытаний! Это двухпроводные сильноточные, двухпроводные без отключения с подачей постоянного тока, трехпроводные без отключения, двухпроводные без отключения и четырехпроводные испытания импеданса сети.Давайте посмотрим на преимущества, ограничения и возможности применения каждого метода.

Традиционные двухпроводные сильноточные испытания с заземлением под напряжением и испытательным током 20 А или более дают быстрые, точные и воспроизводимые результаты, на которые не влияют внешние воздействия. Обратной стороной является то, что он всегда будет отключать УЗО и АВДТ, а также иногда отключать малоточные (6 А) автоматические выключатели. Этот метод испытаний лучше всего использовать при измерении Zs для цепей, которые не защищены УЗО или АВДТ, и его всегда следует использовать для измерения Ze и полного сопротивления контура между фазой и нейтралью.
Двухпроводные испытания без отключения с подачей постоянного тока устарели из-за изменений в конструкции УЗО и АВДТ. Современные версии этих устройств не могут быть «отключены» подачей постоянного тока и будут отключаться во время теста. Следовательно, этот метод тестирования больше не особенно полезен.

Трехпроводная проверка без отключения требует подключения к токоведущим, нейтральным и заземляющим проводам и обычно использует испытательный ток не более 15 мА. Его преимущества заключаются в том, что нет необходимости обходить УЗО и АВДТ во время тестирования, что экономит время и что он не отключает автоматические выключатели.Однако есть несколько ограничений.

Результаты не так согласованы, как результаты, полученные при сильноточных испытаниях, прибору требуется больше времени для выполнения измерений, на результаты могут влиять внешние факторы; также внутренний импеданс УЗО может иногда влиять на результат. Кроме того, даже несмотря на то, что это тест без отключения, иногда случается, что существующие и тестовые токи заземления складываются, чтобы отключить УЗО или АВДТ.
Однако эти ограничения влияют только на меньшую часть случаев, и трехпроводное испытание без отключения является предпочтительным методом для цепей, защищенных УЗО и АВДТ, где легко доступен доступ к токоведущим, нейтральным и заземляющим проводам.

Двухпроводное отключение требует подключения только к токоведущим и заземляющим проводам и, следовательно, может использоваться в таких местах, как переключатели света, где нет нейтрали. На этот метод испытания, как правило, не влияет внутренний импеданс УЗО или токи утечки на землю, но время измерения по-прежнему больше, чем при сильноточном испытании, и на результаты иногда все же влияют внешние воздействия. Также могут возникать случайные срабатывания УЗО или АВДТ. Тем не менее, это очень полезный метод тестирования, и он всегда является предпочтительным вариантом, когда нет удобного нейтрального подключения.

Для испытания импеданса четырехпроводной сети требуется специальное испытательное оборудование и используются испытательные токи до 1000 А. В первую очередь он предназначен для измерения Ze, он обеспечивает точные и надежные результаты даже в сложных условиях – например, вблизи питающего трансформатора – но из-за стоимость и размер задействованного оборудования, его используют только специализированные подрядчики, которые регулярно работают на крупных промышленных установках и инфраструктурных проектах.

Надеюсь, эта статья прояснила по крайней мере некоторую путаницу и неопределенность, которые часто связаны с тестированием импеданса контура.Чтобы получить более подробную информацию, почему бы не загрузить буклет, выпущенный Megger, щелкнув здесь.

Если вы желаете продемонстрировать какой-либо из упомянутых продуктов, щелкните здесь.

Узнайте больше о тестерах петель, упомянутых в статье.

Нажмите здесь для MFT1700 серии

Нажмите здесь, чтобы увидеть LTW300 series

Щелкните здесь, чтобы получить LT300

Щелкните здесь, чтобы получить NIM1000

Геотермальные петли Варианты: MNGHPA

Геотермальные тепловые насосы в Миннесоте обычно разрабатываются для более строгих требований северного отопления с холодным климатом – с дополнительным высокоэффективным летним охлаждением.Геотермальный контур заземления или грунтовый теплообменник (GHEX) является сердцем и душой системы геотермального теплового насоса (GHP). Это место, где тепло извлекается из земли для обеспечения геотермального отопления зимой и где тепло отбрасывается для обеспечения охлаждения летом с использованием подземной системы трубопроводов, которая обычно состоит из полиэтилена высокой плотности (HDPE) определенного размера и количества. змеевики труб, заполненные водным раствором антифриза, который циркулирует между GHEX и тепловым насосом, где происходит обмен тепла.

Даже в разгар зимы температура на глубине 6-8 футов под землей в Миннесоте остается стабильной 46-52 градуса. F. Это движущий принцип экономической выгоды от геотермальной энергии. Однако, вопреки распространенному мнению, температура грунта непосредственно вокруг захороненного GHEX обычно не остается постоянной. Поскольку тепло отбирается зимой и отводится летом, сезонные колебания температуры грунта в пределах поля непосредственной петли обычно составляют от 32 (мороз) до 75 градусов.F. по дизайну. Это одна из причин, почему внутри системы используется антифриз, обычно метанол, спирт или пропиленгликоль.

Система с разомкнутым контуром, в которой не используются заглубленные «замкнутые» трубопроводы, а, скорее, перекачивается обычная скважинная вода через GHP, а затем сбрасывается обратно в элементы после использования тепла от нее, действительно выигрывает от большего постоянная температура грунта круглый год, в частности, температура воды в колодце.

Ни один конкретный тип контура не обязательно лучше другого: Тип, размер и конструкция GHEX определяются большим количеством факторов, включая размер собственности, деревья, ландшафтный дизайн, геологию участка, фактические требования к отоплению и охлаждению, а также относительные затраты на установку. .Ниже приведены некоторые примеры.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вопросы, касающиеся ухудшения состояния собственности, зонирования и ограничений водно-болотных угодий для геотермальных грунтовых теплообменников, всегда следует направлять в конкретный регулирующий орган, имеющий юрисдикцию.

ЗАМКНУТЫЕ КОНТУРНЫЕ СИСТЕМЫ

ГОРИЗОНТАЛЬНО РАЗЪЕМНЫЕ ПЕТЛИ ЗЕМЛИ:

Системы теплообмена грунта с горизонтальной выемкой или траншеей требуют наибольшей площади поверхности для подземных замкнутых систем GHEX, но обычно они являются наиболее экономичным вариантом с минимальными затратами по сравнению с системами с вертикальным или горизонтальным бурением.Из-за того, что обычно требуются обширные раскопки, доступное пространство обычно является ограничивающим фактором. Мелкая скала также может быть сложной задачей.

«Оригинальный» горизонтальный GHEX состоял из одной петли трубы, заглубленной внутри длинной узкой траншеи на некоторой глубине под землей. По этой трубе вода циркулировала к тепловому насосу и от него, извлекая или отводя тепло геотермально, как это требовалось во время работы теплового насоса. Добавление антифриза в воду внутри этого замкнутого контура расширило диапазон низких рабочих температур системы ниже точки замерзания и защитило водяной змеевик теплового насоса от обледенения или растрескивания во время зимней эксплуатации.Это также позволило разработать более короткий контур, что потенциально снизило затраты на установку.

Вскоре было обнаружено, что укладка более длинной одиночной трубы туда-сюда на разной глубине внутри еще более короткой траншеи еще больше снижает требования к пространству и стоимости без обязательного ущерба для геотермальных мощностей. Объединив несколько контуров труб параллельно на едином объединенном трубопроводе, можно реально получить системы с большей пропускной способностью.

Эти развивающиеся подходы были в первую очередь направлены на максимизацию производительности системы при минимальных затратах на пространство и установку, и они заложили практическую основу для подхода к проектированию и установке GHEX с горизонтальной выемкой и по сей день – с широким диапазоном вариаций.

Миннесота Соображения: В Миннесоте обычно нецелесообразно использовать траншеекопатель для рытья горизонтальных петель. В климате, где глубина мороза достигает 4-7 футов, горизонтальные трубопроводные системы GHEX лучше укладывать на дно более широкой траншеи, вырытой машинами, или открытого карьера, вырытого как минимум на два фута ниже самого глубокого ежегодного мороза. Раскопки открытым способом часто выбираются в почвах, где может произойти обрушение внутри более узкой траншеи (например, шириной ковша), что может серьезно затруднить работу.Чтобы свести к минимуму затраты на выемку грунта и сэкономить пространство с ограниченным ущербом для производительности системы, в горизонтальных конструкциях GHEX обычно используются трубы большей длины, скрученные в более плотные массивы, на меньшей площади, занимаемой выемкой грунта, чем обычно требуется для одной прямой трубы.

Как правило, количество отдельных бухт труб, используемых в узле GHEX, будет таким же, как и номинальная тонна мощности GHP, то есть 6-тонный тепловой насос будет использовать 6 змеевиков одинаковой длины в GHEX.Одна катушка на траншею – это практическое правило. Катушки соединены параллельно на общем коллекторе подачи / возврата (коллекторе). В более крупных системах не более 10 катушек обычно используют один и тот же заголовок перед разделением общего количества катушек между двумя – за некоторыми исключениями. Диаметр трубы HDPE, используемой для змеевиков, обычно составляет 3/4 дюйма или 1 дюйм, причем больший диаметр используется для коллекторов.

Траншеи обычно вырывают от 6 до 8 футов глубиной и до 150 футов в длину (обычно 100 футов) с общей траншеей коллектора, общей для всех.Катушки с трубами длиной от 500 до 800 футов каждая, в зависимости от конструкции, используются для каждого бухты траншеи. Иногда их раскатывают вперед-назад по всей длине траншеи несколько раз линейно, равномерно, как «беговую дорожку»… или раскладывают, как колода карт, от одного конца траншеи до другого по радиальному закону. «Обтягивающая» мода. В любом случае оба конца трубы змеевика наматываются на одном конце траншеи для установки коллектора. Расстояние между змеевиками и количество прогонов определяется конструкцией.

В открытых карьерах площадь выемки грунта и размещение рулонов имеют тенденцию быть более консолидированными, чем с разнесенными траншеями. Глубина остается примерно такой же, но открытые раскопки часто обеспечивают большую гибкость в соответствии с нестандартными формами и размерами участков. Площадь выемки грунта составляет примерно 400-500 кв. Футов на тонну в Миннесоте, в зависимости от требований к площади и почвенных условий.

Для оптимальной теплопередачи насыщенные или даже влажные почвы, часто встречающиеся в более низких областях, более предпочтительны, чем сухие.В более сухих почвах увеличение проектной длины контура и / или расстояния часто может компенсировать более низкую скорость теплопередачи. То же самое можно сделать и с установкой водяной системы трубопроводов, расположенной непосредственно над змеевиками GHEX, куда может периодически отводиться дождевая или поверхностная вода. Такие соображения обычно относятся к конкретным условиям, имеющимся на каждом участке.

СИСТЕМЫ С ВЕРТИКАЛИЧЕСКИМ ОТВЕРСТИЕМ :

Для подземных систем теплообмена с вертикальным бурением требуется наименьшая площадь поверхности для подземных систем GHEX с замкнутым контуром.Как правило, они являются самыми дорогими из всех вариантов с обратной связью, но иногда являются единственно возможными в зависимости от доступного пространства, геологии площадки и требований к конструкции системы. Хотя вертикальные конструкции GHEX могут широко варьироваться, общее практическое правило заключается в использовании одной скважины на каждую номинальную тонну GHP, пробуренной на глубину от 150 до 250 футов, с расстоянием между скважинами от 15 до 25 футов. Возможна большая глубина бурения для уменьшения количества (или расстояния) скважин… а более короткие в большем количестве могут использоваться, если этого требуют более мелкие условия бурения.

Чаще всего одиночная петля трубы с U-образным изгибом на конце размещается по длине каждой скважины, которая затем заполняется снизу вверх специальным раствором для повышения проводимости и защиты от эрозии водоносного горизонта. Также возможно использование нескольких U-образных труб на одно отверстие, если требуется дополнительная теплоемкость из-за определенных ограничений площадки. Каждая вертикальная труба затем соединяется с горизонтальной системой трубопроводов коллектора, которая заглублена на глубине от 6 до 8 футов под землей с подводящими и обратными трубами к и от GHP.

В Миннесоте правильные размеры, дизайн и установка критически важны для вертикальной производительности GHEX и сезонного восстановления поля контура… особенно в северных приложениях с гидроэнергетикой GHP «только для тепла», где исключение летнего геотермального охлаждения – часто по конструкции – не позволяет отвод тепла обратно в контурное поле между отопительными сезонами. Кроме того, при бурении скальных пород закон Миннесоты требует, чтобы к каждой скважине вдоль любой «рыхлой» покрывающей породы (грунта) между коренной породой и поверхностью применялась постоянная обсадная труба.В то время как обсадная колонна не требуется в рыхлых пластах , а только , глубина до коренных пород часто может стать причиной или нарушить проект с вертикальным бурением из-за стоимости.

ГОРИЗОНТАЛЬНО-СВЕРЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ :

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) становится все более распространенным методом размещения геотермальных грунтовых теплообменников. Системы с горизонтальным отверстием имитируют установку с вертикальным отверстием почти во всех аспектах (включая нанесение раствора), за исключением того, что они являются горизонтальными.Этот метод часто просто описывают как «вертикальная система, установленная на боку» … что также означает, что для него обычно требуется гораздо больший размер участка, чем для системы с вертикальным бурением или даже с горизонтальной траншеей, поскольку все должно располагаться горизонтально под недвижимость.

Минимальная необходимая длина составляет примерно 225 футов U-образной петли на номинальную мощность теплового насоса при минимальной глубине и расстоянии 15 футов… хотя на меньшем участке можно просверлить два или три более коротких отверстия и объединить их в одно – или даже складывать их вертикально (например,г., на горизонтальной глубине 15, 30 и 45 футов). На более крупных объектах, где можно пробурить гораздо более длинные скважины с ГНБ, можно использовать меньшее количество скважин для достижения достаточной геотермальной мощности.

Одним из преимуществ систем с горизонтальным сверлением по сравнению с другими методами является то, что их можно устанавливать под конструкциями, лужайками и садовыми препятствиями, игровыми полями и т. Д., Не нарушая существующие конструкции. Это часто обеспечивает доступ к участкам теплообмена грунта, которые иначе были бы недоступны.Системы с горизонтальным бурением также могут быть установлены с меньшими затратами в областях, где глубина до скальной породы небольшая, а экономичность бурения в скале или бурения неглубоких скважин, чтобы оставаться над скалой, делает систему с вертикальным стволом более непомерно затратной.

ПРУД И ОЗЕРНЫЕ ПЕТЛИ:

Многим может показаться нелогичным, что скромный пруд на заднем дворе, покрытый толстым слоем зимнего льда, может служить адекватным источником геотермального тепла в течение всего отопительного сезона в Миннесоте, но эту возможность стоит изучить на участках, где есть такие доступный ресурс.Подобно подземной системе с замкнутым контуром, контур водоема использует «затопленную» замкнутую систему трубопроводов, по которой циркулирует водный раствор антифриза для осуществления теплообмена между теплообменником геотермального пруда (PHEX) и тепловым насосом.

Петля пруда может быть спроектирована и построена по-разному, но основной принцип остается неизменным для всех: вода в ее «самом тяжелом» состоянии составляет 39 градусов. F. и имеет тенденцию отдыхать в собственном изолированном температурном слое внизу в течение всего года.Здесь идеально подходит PHEX. Зимой, так как отводится тепло от 39 град. вода вокруг витков петли, вода охлаждается и поднимается вверх за счет собственного конвективного потока вверх к поверхности. Это привлекает «свежую» окружающую среду на 39 град. вода из термоклина непосредственно вокруг PHEX. Точно так же летом, когда тепло отводится, нагретая вода также мигрирует вверх от PHEX, поскольку более холодная окружающая вода втягивается обратно вокруг него.

Чаще всего для систем прудов используются те же самые материалы труб из полиэтилена высокой плотности, которые используются для контуров заземления; однако требования к длине трубы на номинальную тонну, как правило, значительно короче, и змеевики обычно могут быть сконфигурированы более компактно, чем в подземных системах.В некоторых случаях заводские мотки труб просто снабжены промежуточными прокладками между слоями труб, чтобы обеспечить конвективный поток воды между ними. Иногда катушки свободно разложены внутри какой-то изолирующей оболочки или «клетки», построенной из материала оцинкованной проволочной сетки… или они просто разложены на плоской поверхности в виде консолидированного узкого массива. В каждом случае PHEX обычно строится на берегу, каким-то образом слегка утяжелен (воздух внутри змеевиков труб должен поддерживать их умеренную плавучесть), плавает в пруду и опускается во время заполнения системы.Затем подающие и возвратные коллекторные трубы заглубляются в траншею под слоем льда от пруда до здания.

Варианты конструкции PHEX включают использование медных трубок (вместо HDPE) и модульного типа «пластинчатого» теплообменника из нержавеющей стали, который изготавливается специально. В Стране 10 000 озер также можно подать заявление на получение специального разрешения через Миннесотский региональный округ для строительства и размещения геотермального «теплообменника озерной энергии»… но только если на участке нет других вариантов геотермальной петли.

Правильная конструкция контура, а также требования к размеру и глубине водоема зависят от каждого случая применения; Следует проконсультироваться только с квалифицированным и опытным проектировщиком или подрядчиком геотермальной энергии, начиная с вопроса о том, достаточно ли подходит пруд для работы в качестве источника геотермального тепла. Правильно спроектированная и установленная система пруда обычно может снизить затраты на установку с обратной связью, повысить производительность системы и предложить привлекательный эстетический компонент, который не может обеспечить контур заземления.Но неадекватная конструкция контура пруда может привести к массовой деградации температуры и термически устойчивому налипанию льда вокруг змеевиков PHEX, потенциально делая систему полностью неработоспособной в течение всего периода зимы.

СИСТЕМЫ ОТКРЫТОГО КОНТУРА

В системах с открытым контуром

, обычно называемых насосно-сбросными системами, в качестве источника тепла для системы геотермального теплового насоса (GHP) используется обычная вода из колодцев. Подземный теплообменник с замкнутым контуром заземления (GHEX) фактически не используется. Установка часто бывает такой же простой, как установка тройника непосредственно в имеющуюся водопроводную трубу в подвале и подсоединение ее к GHP… затем проложить оттуда сливную трубу в какое-либо место на участке, где «использованная» геотермальная вода может быть сброшена напрямую. в дренажную канаву, плитку или пруд.Более крупные жилые или коммерческие системы могут быть немного более сложными, но принцип остается неизменным для всех: тепло извлекается (или отводится) непосредственно в (или из) скважинную воду во время работы GHP.

За счет исключения затрат на материалы и установку GHEX, системы с разомкнутым контуром обычно имеют значительное преимущество по первоначальной стоимости по сравнению с системами с замкнутым контуром. Они также имеют тенденцию работать с более высоким КПД, чем замкнутые контуры в Миннесоте, из-за более высоких температур воды на входе во время работы GHP зимой и более низких температур летом.Мощность скважины, коэффициент извлечения, температура и качество, а также возможности сброса воды на площадке являются общими ограничивающими факторами. Для удаления минеральных отложений также может потребоваться периодическая промывка внутреннего водяного змеевика GHP с обратной промывкой.

Соображения Миннесоты: С Департаментом здравоохранения Миннесоты (DOH) и Департаментом природных ресурсов (DNR) следует консультироваться по всем вопросам, касающимся колодезной воды и водопользования, связанных с системами с открытым контуром. Ниже приведены некоторые основные соображения:

Из-за относительно высоких объемов водопотребления во время пиковой сезонной работы системы разомкнутого контура, в некоторых районах может возникнуть озабоченность в связи с опусканием местного водоносного горизонта; это может вызывать меньшее беспокойство в других странах, где водоносный горизонт может быть более жизнеспособным или где сбросная вода может быстро возвращаться в него.Местные подрядчики по бурению скважин и официальные лица Министерства здравоохранения обычно очень помогают в определении этого.

Системы меньшего размера для жилых домов в Миннесоте обычно соответствуют установленным в настоящее время лимитам водопользования в 10 000 галлонов. в день и 1 000 000 галлонов. в год без разрешения. Любая система, превышающая эти пределы, требует подачи заявления в DNR для получения специального разрешения на водопользование. Также не допускается сброс грунтовых вод непосредственно в общественные поверхностные воды; но разрешен сброс непосредственно на поверхность земли – как в случае с дождевальными системами лужайки – или сброс в частный водоем, подземную дренажную плитку или пласт для выщелачивания (не глубже 15 футов).).

Одной из разновидностей системы откачки и откачки, которая также разрешена в Миннесоте, является система, которая перекачивает воду непосредственно из озера или большого пруда, а затем сбрасывает ее обратно во время нагрева и охлаждения GHP. Однако качество воды в озере и, в частности, холодная зимняя температура воды накладывают некоторые ограничения на такие применения в северном климате.

Скважины обратной закачки: Хотя это потребует дополнительных затрат на установку, можно получить отклонение для отдельной скважины, которая будет пробурена с целью обратной закачки воды обратно в тот же водоносный горизонт, из которого она была первоначально забрана.Это может быть единственный вариант, доступный на участках, где нет других возможностей выписки.

Скважины с постоянной колонной: В Миннесоте (хотя и с неоднозначными результатами) в некоторой степени используется скважина обратной закачки с постоянной колонной, в которой используется коаксиальная система теплообмена внутри одной скважины с бытовой водой. Вода забирается со дна скважины через «стоячую» термостойкую трубу и повторно закачивается обратно в кольцевое пространство между трубой и поверхностью скважины, где может происходить теплообмен, поскольку вода возвращается обратно на забой. во время работы GHP.Этот тип системы ограничен в основном твердыми горными породами и требует точной инженерии. Это может быть единственный вариант в некоторых обстоятельствах, когда доступное пространство и возможности поверхностного сброса полностью ограничены, и иногда это рассматривается как последнее средство.

__________

Некоторые материалы заимствованы из Руководства по проектированию и установке тепловых насосов наземного источника IGSHPA для жилых и легких коммерческих помещений; Remund, et. др., Государственный университет Оклахомы, Стиллуотер, 2009.

Узнайте, как проводятся испытания сопротивления контура замыкания на землю

Почему выполняется проверка импеданса петли неисправности Ear ?

Каждая цепь должна быть протестирована, чтобы убедиться, что фактическое полное сопротивление контура не превышает указанного для соответствующего защитного устройства. Из-за серьезности контакта с электрическими повреждениями критически важно проверить электрические установки и точки питания на полное сопротивление контура замыкания на землю.Ваши системы ценны, а схемы необходимо поддерживать в рабочем состоянии, чтобы обеспечить надежность и функциональность вашего бизнеса. В большинстве домов базовая защита от ударов осуществляется путем организации цепи заземления с автоматическими выключателями во внутренних цепях электропроводки. Это быстро прерывает подачу питания в цепь заземления, где возникает неисправность и напряжение прикосновения превышает допустимый предел.

В соответствии с действующими национальными стандартами безопасности, вы должны провести испытание импеданса контура в своем помещении, чтобы гарантировать безопасность всех гостей и сотрудников.Необходимо проверить электрическое заземление всех ваших электрических установок и точек питания, чтобы обнаружить любые неисправности в вашей электрической цепи. Наличие функциональной цепи возврата на землю позволит обнаруживать неисправности цепи и облегчать реакцию вашего MCB (миниатюрный автоматический выключатель). Технический специалист Carelabs определит уровень сопротивления в вашей цепи заземления и уведомит вас, если он находится на неправильном уровне – он должен быть достаточно низким, чтобы автоматический выключатель работал правильно.Carelabs проверит и протестирует вашу электрическую проводку, и, попросив нас проверить, вы защищаете как своих сотрудников, так и свою ответственность. Важно соблюдать национальное законодательство, чтобы избежать суровых наказаний.

Требуемые значения импеданса и времени будут меняться в зависимости от типа установки (TN / TT и т. Д.) И типа защиты, будь то, например, миниатюрный автоматический выключатель (MCB), патронный предохранитель или предохранитель с возможностью перенастройки. Ток короткого замыкания может быть либо в цепи фаза-нейтраль, либо в цепи фаза-земля, поэтому необходимо подтверждать полное сопротивление контура каждого

.

Что делается во время испытания импеданса контура замыкания на землю?

Принято считать, что если измеренное полное сопротивление контура замыкания на землю цепи не превышает 80% соответствующего предела, указанного в BS 7671, можно ожидать, что полное сопротивление будет достаточно низким в условиях замыкания на землю, чтобы соответствовать соответствующему пределу. указанным в BS 7671, и для автоматического отключения защитного устройства в течение указанного времени.

Надлежащая защита от поражения электрическим током обеспечивается, если система электропроводки TT соответствует:

Ra x Ia <50,

Где «Ra» – это сумма сопротивлений шин заземления и защитных проводов, а «Ia» – максимальный ток системы защиты. Ra, умноженное на Ia, не должно превышать 50 В, т.е. максимальное напряжение, к которому можно прикоснуться, не будет превышать 50 В в случае замыкания на землю.

Проверка сопротивления контура короткого замыкания выполняется между активным проводником и землей.Чтобы проверить импеданс контура, наш техник будет использовать тестер сопротивления контура заземления, который подключается к розетке питания (GPO) для снятия показаний.

Наши высококвалифицированные сотрудники полностью мобильны и предлагают услуги по тестированию импеданса контура заземления по всей стране.

Как мы проводим испытание сопротивления контура замыкания на землю?

Рекомендуется сначала провести испытание полного сопротивления контура заземления (Ze). Этот тест, проводимый на распределительном щите, дает полное сопротивление контура цепи, исключая установку.Затем необходимо провести испытание полного сопротивления контура системы (Zs), которое включает в себя схему, испытанную в ходе испытания Ze, а также сопротивление установки.

Полное сопротивление цепи переменного тока может отличаться от ее сопротивления постоянному току – особенно для цепей с номиналом более 100 А – таким образом, полное сопротивление цепи повреждения измеряется с использованием той же частоты, что и номинальная частота сети (50 Гц).

Измерение импеданса контура замыкания на землю Ze производится на стороне питания распределительного щита и основных средств заземления, при разомкнутом главном выключателе и изолировании всех цепей.Во время испытания средства заземления будут изолированы от системы заземления установки (заземляющие стержни). Измерение Ze подтвердит полное сопротивление контура замыкания на землю как сумму сопротивлений.

Последовательность проверки контура внешнего замыкания на землю:

• Шаг 1: Используйте тестер контура замыкания на землю или выберите опцию «Проверка контура замыкания на землю» на многофункциональном тестере, таком как Megger 1553.
• Шаг 2: Проверьте входную сторону установки.Подключите один измерительный провод к линейной клемме, второй измерительный провод к нейтральной клемме и третий (обычно зеленый) измерительный провод к входящему заземляющему проводу.
• Шаг 3: Нажмите кнопку ТЕСТ. Измеренное значение должно быть низким.
• Не забудьте записать это значение Ze в Свидетельстве об электроустановке.
• Получив значение «Ze» для установки, значение «Zs» можно легко рассчитать для каждой цепи.

Зарегистрированные максимальные измеренные значения полного сопротивления контура замыкания на землю (Zs) должны быть совместимы со значением Ze + R1 + R2 каждой цепи, независимо от требований соответствующего защитного устройства (устройств). Результаты испытаний, измеренные с помощью слаботочных испытаний, не записываются в графики результатов испытаний, предпочтительно записывать значения Zs, рассчитанные по результатам отдельных испытаний, т.е.

Формула определения Zs:

Zs = Ze + (R1 + R2)

Zs – полное сопротивление контура замыкания на землю проверяемой цепи

Ze – полное сопротивление контура замыкания на землю вне источника питания

(R1 + R2) – Сумма сопротивлений линии и земли для тестируемой цепи.

Где Ze получено в результате сильноточного испытания, а R1 + R2 получено во время проверки целостности цепей. Тип записанных результатов испытаний и используемый метод испытаний будут указаны в соответствующем столбце примечаний в таблице результатов испытаний.

Полное сопротивление контура замыкания на землю Zs проверяется в самой дальней точке каждой цепи. В большинстве случаев автоматический выключатель необходимо замкнуть перемычкой. Полное сопротивление контура замыкания на землю измеряется путем подключения тестера контура к розетке или, в некоторых случаях, с помощью внешнего зонда заземления.Значение полного сопротивления контура замыкания на землю является суммой сопротивлений. При использовании внешнего датчика заземления полное сопротивление контура замыкания на землю измеряется путем прикосновения внешнего датчика непосредственно к шине заземления, коллектору и точке подключения шины заземления. Такое же измерение можно выполнить, прикоснувшись щупом заземления к открытым проводящим частям оборудования в цепях и открытым металлическим частям.

Последовательность проверки контура замыкания на землю:

• Шаг 1: Найдите самую дальнюю точку тестируемой цепи (например, самую дальнюю розетку)
• Шаг 2: С помощью соответствующего тестера цепи замыкания на землю подключите измерительные провода к клеммам линии, нейтрали и заземления.
• Шаг 3: Измерьте и запишите результаты теста в График результатов теста.
• Если цепь защищена УЗО, вам необходимо выбрать функцию «Без срабатывания» Megger 1553, чтобы избежать ложного срабатывания УЗО. Если у вашего тестера нет этой опции, вам придется подключить УЗО.

• Получив значение Zs для каждой цепи, вы должны будете убедиться, что эти значения находятся в допустимых пределах, описанных в BS 7671.

Методы измерения импеданса контура

В настоящее время большинство подрядчиков будут использовать один из 5 различных методов тестирования при тестировании импеданса контура:

• Двухпроводный сильноточный тест
• Двухпроводной тест насыщения постоянным током без отключения (Устарело)
• Трехпроводной тест без отключения
• Двухпроводной тест без отключения
• Проверка полного сопротивления 4-проводной сети

Двухпроводный сильноточный тест

Это традиционный тест импеданса контура.Используя испытательный ток до 20 А и простое двухпроводное соединение, это, по большому счету, самый быстрый и точный тест, доступный на повседневной основе. Большинство стандартных тестеров импеданса контура включают этот тип теста. Из-за относительно высокого испытательного тока на показания обычно не влияют внешние факторы, и в большинстве сценариев они будут давать воспроизводимые и стабильные показания.

2-проводной тест насыщения постоянным током без отключения

A Испытательный ток постоянного тока был введен в цепь перед проведением стандартного двухпроводного сильноточного испытания.Целью этого испытания постоянным током было насыщение контрольной катушки внутри УЗО, чтобы дать достаточно времени для проведения сильноточного испытания переменным током. Однако из-за увеличения количества электронных УЗО этот метод теперь имеет ограниченное применение

Трехпроводной тест без отключения

Этот метод испытаний преодолел необходимость обхода даже новых электронных устройств защиты за счет использования слаботочного испытательного тока между фазой и землей, при этом сохраняя при этом определенную степень точности. Отсутствие обхода RCD / RCBO, очевидно, позволило сэкономить время.Кроме того, имея требование подключения к линии, нейтрали и заземлению, тестеры теперь могли подтвердить наличие всех трех, а также указать, была ли обратная полярность в контрольной точке, и из-за ограниченного испытательного тока , проблем с отключением MCB не было.

2-проводной тест «без отключения»

Они позволяют проверять большинство УЗО и АВДТ без их обхода. Без необходимости подключения нейтрали, они поддерживают работу с двумя руками, но больше не будут указывать на обратную полярность или предупреждать об отсутствии нейтрали.Хотя время физического испытания аналогично 3-проводному методу, экономия времени за счет отсутствия обхода УЗО по-прежнему делает испытание более эффективным.

Испытание сопротивления 4-проводной сети

В тесте используется 4-проводное соединение Кельвина, при котором внутреннее сопротивление провода и контактное сопротивление не учитываются; такова точность теста. Испытательные токи до 1000 А позволяют проводить точные измерения до 10 МОм. Следовательно, в этом методе тестирования нет опции «Без отключения».Этот тестер дает инженерам-испытателям возможность снимать точные показания с учетом конкретных приложений, связанных с измерением в условиях подстанции / коммутационной станции.

Цепь, защищенная с помощью УЗО, требует особого внимания, потому что при испытании контура замыкания на землю будет потребляться ток из фазы, который возвращается через систему защиты. Таким образом, при испытании цепей, защищенных УЗО, производители приборов столкнулись с трудностями в предоставлении результатов испытаний, аналогичных результатам испытаний цепей, защищенных УЗО, без отключения УЗО во время испытаний.Следовательно, любые УЗО должны быть отключены путем короткого замыкания перед проведением испытаний контура замыкания на землю. Конечно, очень важно убедиться, что такие соединения удалены после тестирования.

В компании Carelabs мы используем тестер сопротивления контура заземления, который не срабатывает в цепи УЗО, которую мы тестируем. Наша команда проведет все испытания и проверки в соответствии с действующими стандартами безопасности. Тестирование обязательно для безопасности всех сотрудников. Пройдите тестирование сегодня, чтобы убедиться, что ваше рабочее место безопасно – мы готовы помочь вам в соблюдении всех ваших требований.

Поскольку результат теста зависит от напряжения питания, небольшие отклонения могут повлиять на показания.Таким образом, тест следует повторить несколько раз, чтобы гарантировать стабильные результаты. Любой на месте должен избегать опасности поражения электрическим током при установлении контакта и проведении теста. При покупке тестера контура попросите испытательные провода распределительного щита, чтобы можно было провести измерения Ze и Zs.

Значение импеданса:

Тестирование сопротивления контура замыкания на землю и запись Испытание полного сопротивления контура замыкания на землю выполняется на завершенной электрической установке для проверки соответствия BS 7671 (Правила электропроводки IET) в отношении защиты от замыканий и обычно выполняется следующим образом:

1. С испытательным током приблизительно 23 А, если цепи защищены устройствами максимального тока, такими как только предохранители или автоматические выключатели; или
2. С испытательным током приблизительно 15 мА, чтобы предотвратить нежелательное отключение, если цепи защищены 30 мА или другими УЗО.

Обычно результаты испытаний для сильноточных (23 А) испытаний в диапазоне от 0,1 Ом до 1,0 Ом в основном стабильны с разрешением 0,01 Ом. Для тестов с низким током (15 мА) разрешение составляло 0,1 Ом, но попытки уменьшить это значение до 0,01 Ом были в значительной степени безуспешными для обеспечения таких же стабильных результатов для показаний менее 1,0 Ом.

Недавнее исследование, проведенное одним из ведущих производителей приборов в Великобритании с использованием приборов семи разных производителей в контролируемых условиях, обнаружило значительные расхождения в показаниях приборов.Дальнейшее исследование показало, что проблема, по-видимому, заключалась в основном в низких испытательных токах, вызванных изменениями качества источника питания, вызванными величиной напряжения, переходными процессами, гармониками и т. Д. Подобные тесты, проведенные с использованием стабилизированного источника питания с чистой формой волны 50 Гц, дали более стабильную полученные результаты. Однако следует отметить, что эти расхождения, обычно порядка 1,0 Ом или меньше, не являются существенными с точки зрения правильной работы УЗО.

После завершения тестирования мы сообщим вам дату повторного тестирования (для следующего теста сопротивления контура заземления), который соответствует национальным стандартам.Когда придет время, наша команда сообщит вам о повторном тестировании. Все результаты будут задокументированы в подробном отчете, который предоставляется каждому клиенту. В этом отчете вашему оборудованию будет присвоено либо одобрение, либо отказ. Этот документ будет храниться в файле, если вам понадобится доступ к нему в будущем для проверки соответствия. Мы предоставляем клиентам широкий спектр услуг по проверке и тестированию, чтобы вы могли обезопасить все свое рабочее место за одно посещение. После того, как вы пройдете тест импеданса, мы можем предоставить вам и другие услуги по проверке.С таким широким спектром услуг нет причин обращаться к другим специалистам по тестированию на безопасность.

Проверка сопротивления контура замыкания на землю – это способ убедиться, что вы выполнили электрически безопасное заземление с достаточно низким остаточным сопротивлением. Проверка сопротивления контура заземления имеет важное значение, поскольку, если токоведущий провод случайно подключается к заземляющему проводнику в неисправном приборе или цепи, результирующий ток короткого замыкания на землю может легко быть достаточно высоким, чтобы вызвать электрический шок или произвести достаточно тепла, чтобы вызвать пожар. .Обычно срабатывает предохранитель или срабатывает другое устройство защиты цепи, но может возникнуть ситуация, когда фактический ток короткого замыкания в неисправной установке окажется недостаточным, и, таким образом, срабатывание защитного устройства займет слишком много времени.