Как сделать заземление для звуковой карты

Обновлено: 27.04.2024

Помехи и правильное заземление

Хочу обратить Ваше внимание на ещё одну причину возникновения помех в ПК. Это так называемые "земляные петли" (ground loops), возникающие при заземлении цепи в нескольких точках с разными потенциалами, приводящие к возникновению в цепи земли разностных токов, вызывающих помехи.
Писал мне Алексей Прокопьев.

Я вот о чем: сейчас во многих корпусах присутствуют аналоговые аудио разъёмы на передней панели. Соединение фронтального выхода звуковой карты с этими разъёмами выполняется экранированным проводом. На первый взгляд всё замечательно.
Но некоторые производители корпусов дополнительно соединяют экран этого провода с землей например USB разъёмов, тоже находящихся на передней панели, и (или) на шасси всё это подключают. Естественно, потенциал земли на выходе звуковой карты и на цифровых разъёмах не может быть одинаковым (по крайней мере в моём случае амплитуда разницы по переменному току около 200 mV - смотрел осциллографом). Эта помеха вызывает соответствующий ток в экране аудио кабеля, нарушая штатный режим работы цепи и приводя во многих случаях к весьма неприятному акустическому шуму на фронтальных аудио разъёмах.
Выход один - отключать вторую точку заземления экрана фронтального аудио кабеля, и оставлять его заземленным только на звуковой карте . (выделено мною.)

Заземление

Проблема помех не кончается на тех о которых я рассказал в статьях "Компьютер как источник помех" и "Виды помех в линиях передачи информации и способы борьбы с ними".

Я столкнулся с ними когда занимался высокочастотными (частоты 30-100 МГц) широкополосными усилителями. Там неправильно выбранная точка заземления, превращало усилитель в генератор.

Это помехи, так называемые, "G round loops".

При рассмотрении методов заземления следует помнить:

  1. любой проводник имеет импеданс состоящий из активной и индуктивной составляющей,
  2. разнесенные в пространстве точки заземления имеют различный потенциал,
  3. Силовая земля никогда не годится для использования в качестве сигнальной земли.

В силовых цепях с большими токами, в системах где работают со сверх малыми сигналами или устройств работающих на частотах превышающих 30-100 МГц величина импеданса проводника начинает существенно сказываться на уровень помех в системе.

В случае бессистемного расположения точек заземления в перечисленных устройствах, разность их потенциалов, приводит к появлению токов перетекания. Эти токи перетекают по путям наименьшего сопротивления. Как правило это медные оплетки экранов. Протекающий по ним ток наводит помехи на сигнальные цепи и излучается в пространство.

Тем более это важно в современных компьютерах, где тактовые частоты процессоров, чипсет ' ов, видеопроцессоров, памяти уже превысили 1 ГГц, а у других "медленных" устройств находится около сотен мегагерц.

В современных электронных устройствах и ПК применяются несколько типов заземлений.

Заземление в одной точке

Потенциал в точках A, B, C определяется только токами узлов 1,2,3 протекающими по их сопротивлениям цепи заземления.

Схему заземления рис.1. не следует применять в системах с большим разбросом потребляемой мощности и в импульсных цепях высокого быстродействия. Самые критичные узлы схемы должны иметь наиболее короткое соединение с землей.

На первый взгляд может показаться что подсоединил землю, как показано на рис.1а и 2а и все нормально.

Но это только на первый взгляд.

Реальные проводники имеют свое сопротивление и индуктивность. Не смотря на малость этих величин импеданс заземляющего проводника начинает сказываться при токах превышающих 1-10 А или при частоте протекающих токов более 100 КГц. Поэтому появляются схема рис1б и рис.2б, где R представляет собой это сопротивление. И сразу появляется проблема шумов.

Из схем подключения заземлений показанных на Рис.1 и 2. наименьшим уровнем помех обладает схема рис. 2. Но она требует наибольшего количества проводов.

Применяя схему рис.2 при протекании импульсных высокочастотных токов (это характерно для ПК) импеданс земли увеличивается из-за индуктивной составляющей. Это способствует и увеличения индуктивной связи между заземляющими шинами.

Рассмотрим еще один вариант подключения земли.

Разнесенные земли

Для минимизации влияния импеданса земли на высокочастотных и импульсных токах применяется система с многоточечным заземлением.

Рисунок 3. Заземление в нескольких точках.

Не смотря на конечный импеданс заземляющих проводников эта схема позволяет снизить их величину за счет коротких проводников. Но такая схема предъявляет повышенные требования для заземляющих поверхностей. Поскольку сама заземляющая поверхность может иметь высокий импеданс.

Заземляющая поверхность должна иметь:

В цепях ВЧ и импульсных токов заземляющую поверхность желательно посеребрить, ее саму ставить на изолирующих опорах. Саму заземляющую поверхность необходимо заземлять в одной точке к специальной приборной (измерительной) земле.

Такая заземляющая поверхность будет близка к идеальной.

Они применяются в приборных стойках работающих в условиях высокого уровня помех.

На рис.4 показана примерная организация заземления в такой стойке.

Корпусные земли

Электронные устройства в любой сложной системе монтируются в стойки и шкафы. Техника безопасности требует заземления таких стоек (шкафов). Земля таких систем всегда сильно шумит и имеет величину сопротивления растекания определяемое требованиями безопасности. А это, если мне не изменяет память, что-то около 0,5 ома.

Г. Отт рекомендует применять показанное на рис. 5 для стойки 1 (стойка 2 пример неправильного подключения) схему подключения заземления.

Мой опыт показывает, что при наличии большого количества количества шумящих стоек в одном помещении, для их заземления необходимо применять отдельное заземление. Такие системы должны иметь раздельные силовую и приборную земли и выглядеть так:

Заключение

Я постарался рассказать об изложенных в книге - Г. Отт, "Методы подавления шумов и помех в электронных системах" методы борьбы с помехами с помощью оптимизации заземления узлов. Это проверенные моей практикой решения, которые я могу рекомендовать к применению. Но здесь исправлены некоторые описки и внесены некоторые добавления.

Звук тишины.


Я предлагаю на примере дискретной ЗК Creative Sound Blaster Z, максимальное решение проблем шумов в акустике, посредством устранением наводок, которые и создают шум разного характера в звуке при прослушивании. И всё это в домашних условиях. Настолько, на сколько это возможно. Не важно, что является источником наводок будь то, например, видеокарта в нагрузке или перемещение мышки.

анонсы и реклама RTX 3060 Ti - цена упала на порядок при обвале Эфира Большое снижение цен на RTX 3060 - смотри RTX 3060 Ti Gigabyte дешевеет в Ситилинке Недорогая MSI RTX 3060 в Ситилинке RTX 3070 в Ситилинке намного дешевле чем везде -12000р на RTX 3080 Gigabyte Ноутбук на IPS дешевле 10 000р в Ситилинке В полтора раза подешевел 4Tb Barracuda в Регарде

😩


У меня сразу был весь набор шумов, которые только возможны в аду для моих нежных ушей музыканта, и звукорежиссёра на телевидении. Постоянный фоновый шум в полной тишине. Шум от двигающейся мышки по ковру. И шум от видеокарты в нагрузке. Это так веселило! Целая какофония. Раньше я думал, что всё дело только в отсутствии заземления в дому, которое 90-х годов постройки. Итак. Первым делом, конечно я решил провести своё заземление, прямо через оконную раму медным проводом в забитый метровый штырь в землю у фундамента дома. Сделал. Не помогло. Вообще ничего не изменилось в звуке. Но с другой стороны ушла наводка фазы с корпуса ПК. У кого нет заземления, возьмите пробник. И это очень хорошо.

реклама
var firedYa28 = false; window.addEventListener('load', () => < if(navigator.userAgent.indexOf("Chrome-Lighthouse") < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: 'yandex_rtb_R-A-630193-28', blockId: 'R-A-630193-28' >) >) >, 3000); > > >);

Проверить наводку фазы на корпусе вашего системного блока не сложно. Возьмите индикатор. И коснитесь им оголённой части корпуса ПК (например, резьбы для болта в корпусе или самого болта). Светиться?

Потом я нашёл ещё одно решение, для устранения фонового шума. Убрать заземление с вилок, Европейского типа. А делается это так. Берём вилку: И делаем с помощью изоленты так: Когда я сделал так, то услышал, что уровень шумов упал. И только когда я убрал заземление на одной вилке правого канала акустики. Отсутствие заземления на левом канале у меня, никак на это не влияет. В итоге, шумов стало меньше это точно, но они не ушли полностью.

Я понимал, что где то, решение рядом и я близко. Но где? Долго я думал. Неопытный ещё был. А потом до меня дошло, что это явление давно уже известно и называние ему земляная петля.

😃

Как прервать эту петлю? Ну тут я уже не слишком долго думал. Нужно использовать синюю изоленту!

реклама


У меня карта Creative Sound Blaster Z:

Делаем вот что. Берём изоленту и делаем по полтора оборота изолентой в двух местах карты. Вот тут (показано синим): Первый оборот начинаем с внешней стороны задней панели, то есть где разъёмы карты. И для того, что бы слой изоленты с наружной стороны был больше, чем с задней. Потом, под болтик, которым мы будем прикручивать карту к корпусу, делаем прорезь ножом (где именно - показано красной линией). Чуток не дорезаем до "железяки". Ну а теперь, берём это всё хозяйство и вставляем в слот материнской платы. Нижним "язычком" карты, аккуратно входим между материнской платой и корпусом ПК. Так аккуратно, что бы не содрать изоленту с "язычка". Прижимаем карту в слот. Потом болтиком аккуратно прикручиваем карту к корпусу. Главное не перестараться с усилием. Прикручиваем не сильно, что бы не содрать болтиком изоленту со звуковой карты. Чуть прижимаем и всё. Наша задача изолировать карту, от корпуса ПК, но и болтом не касаться металлической панели карты. Если он у вас конечно не пластиковый, или если у вас не пластиковые защёлки, заместо болтов.

реклама

Задняя панель корпуса компьютера, так же не должна касаться задней панели звуковой карты. Если всё же она касается каким то образом панели карты, хотя не должна, то можно ещё сделать дополнительную изоляцию звуковой карты например, так:


Но лично я обошёлся без этого. Благодаря тому, что на "Г-образный" и на нижний (который входит между "материнкой" и корпусом) "язычки" задней панели карты намотана изолирующая лента, толщина этой панели увеличивается и карта отодвигается от задней панели корпуса ПК. И это видно в задней панели корпуса, когда карта воткнута в слот.

Итак. Подведём итоги, что нужно сделать обязательно! Одно без другого не всегда будет работать!

  1. Изолировать одну вилку или все вилки(зависит именно от того что у вас, сугубо индивидуально и находится опытным путём) питания акустики, колонок, сабвуфера, студийных мониторов. У меня решением оказалось - изоляция всего лишь одной вилки. А именно, вилки питания правого канала студийного монитора. Выяснилопытным путём. Если изолирую обе вилки, шум остаётся. Если изолировать "землю" питания только правого канала студийного монитора, то шума нет. Если изолировать "землю" только левого канала, а правый отставить не изолированным, шум остаётся и никак не меняется. На нём только и оставил изоляцию. Изоляция заземления блока питания так же не помогает. На левом мониторе, и на блоке питания компьютера убрал изоляцию заземления.
  2. Изолировать заднюю панель звуковой карты, от задней панели корпуса, как показано в статье.

🤗

Дополнительно. Возможно вам ещё придётся кинуть заземление, как это сделал я. Так как у меня в доме нет заземления, а есть только "зануление". То есть заземление через ноль сети. Но повлияет ли это на наводки в звуке у вас? Не знаю. У меня никак не повлияло. Но зато у меня теперь есть заземление. Я его завёл просто в Евро-розетку, на болт заземления. А ещё можно кинуть с щитка в подъезде медный провод отдельно по всем розеткам в квартире. Это так же убирает наводку с корпуса ПК.

😊

И это всё! Сложные и долгие поиски, но решение оказалось простым! Будьте здоровы!

Как избавиться от шума микрофона — заземление или звуковая карта?

Имеется недавно собранный комп, БП - Zalman ZM700, материнка MSI 970A-G46.
При записи голоса с микрофона (a4tech bloody g501, usb), на записи слышен громкий гул. Опытным путем установлено что виновато заземление которого в розетках нет (Если дотронуться рукой до корпуса компа, гул, соответственно, исчезает)

Квартира съемная. Часть розеток с усиками заземления, по-видимому, бутафорская - гул пропал, подключая комп (через 2 протянутых сетевых фильтра) только в розетке на кухне, где рядом установлена электроплита с 3х-пиновым разъемом (в ванне походу тоже фейк оказывается).

Избавляемся от посторонних шумов в аудиотракте

Всем привет!
Ребята, это мой первый пост, и хочу посвятить его проблеме возникающих шумов в аудиотракте.

В схеме соединения аудиоаппаратуры, когда любая звуковоспроизводящая аппаратура и активная акустическая система подключаются в две разные розетки с заземлением, появляется «паразитный земляной контур» в цепи питания аппаратуры.

image

Немного Физики

Заземление / зануление в зданиях выполняется обычно в одном месте, на цокольном этаже или в подвале. Защитные контакты всех сетевых розеток, установленных в здании, должны быть присоединены к этому заземлению. Если все оборудование подключено к сети питания через одну розетку, то проблемы не возникает. Она возникает в том случае, когда электрически связанные друг с другом устройства (например, компьютер и активная акустическая система) подключены к сети питания через разные розетки. Вследствие неравенства сопротивлений соединений на землю в контуре заземления, образованном соединенными между собой устройствами, протекает ток, который создает фон, накладывающийся на полезный сигнал.

Шумы и Фон переменного тока

Любому, кто имеет опыт работы с аудиоаппаратурой, знаком громкий фон, возникающий в громкоговорителях при подключении аппаратуры и включении ее в рабочий режим. Компьютерное оборудование не является исключением, поскольку и оно питается от сети переменного тока. При неправильном заземлении, т.е. при нарушении надлежащей развязки сигнальных цепей от цепей питания, на полезный сигнал накладываются помехи в виде шумов и фона переменного тока.

В схеме любого радиоэлектронного устройства, в том числе аудиоаппаратуры, все напряжения “привязаны” к внутренней земле схемы, потенциал которой принимается равным нулю, и все напряжения измеряются относительно внутренней земли схемы. Благодаря этому обеспечивается возможность выделения полезного сигнала на фоне помех.
При соединении радиоэлектронных устройств сигнальным кабелем земляной проводник кабеля соединяет их внутренние земли, уравнивая их потенциал. Эта так называемая сигнальная земля может быть и не привязана к потенциалу земли, как это имеет место в цепи заземления аппаратуры, но сигнальные цепи всех радиоэлектронных устройств, соединенных между собой, оказываются привязанными к одному общему опорному потенциалу.

К сожалению, соединение радиоэлектронных устройств между собой таит в себе опасность возникновения паразитного контура заземления. Если в схеме соединенных между собой радиоэлектронных устройств существует несколько соединений с точкой заземления по сети питания, вследствие неодинаковости их сопротивлений по паразитному контуру заземления протекает ток, который создает наводку (фон) частотой 50 Гц в сигнальных кабелях, соединяющих аудиоаппаратуру, которые действуют, как радиоантенны.

Самой распространенной причиной фона сети питания являются паразитные петли заземления аппаратуры. В сетевом кабеле питания любого радиоэлектронного устройства предусмотрен третий, заземляющий, провод, которым устройство через сетевую вилку и розетку соединяется с общей точкой заземления электрооборудования в здании. Подключение всех устройств, которые соединены между собой сигнальными кабелями, к сети питания через одну сетевую розетку уменьшает вероятность возникновения паразитных контуров заземления, хотя не устраняет ее полностью.

Как это лечится?

Самый простой и надежный способ избавиться от сетевых наводок — подключить все оборудование к сети через одну общую сетевую розетку. Если полностью устранить фон сети таким способом не удается, то используются следующие два способа борьбы с сетевым фоном. Если вы умеете пользоваться паяльником, отпаяйте земляной провод (экран) на одном конце сигнального кабеля от разъема (на одном, а не на обоих концах, так как экран обеспечивает защиту от радиопомех!).

Самый действенный способ — отсоединить с помощью переходника, одно из устройств (например ноутбук) от общей цепи заземления по сети питания (с помощью переходника с трехконтактной вилки на двухконтактную, либо использовать удлинитель без заземления). Но не следует делать это для всех устройств одновременно, так как в этом случае на корпусе аппаратуры может появиться “плавающий потенциал земли”, опасный для жизни.

Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1)


В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.


1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления
Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление
Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети
В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
В1. Факторы, влияющие на качество заземления
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления
А. Термины и определения
Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).
И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).
Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:


Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:


Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:


Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:


Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

  • в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
  • в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
  • в составе электросети объекта
Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.


Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд :-) между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).


Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.


Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

В1. Факторы, влияющие на качество заземления
  • площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
  • электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

  • для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
  • при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
  • для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
  • у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
  • у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
  • для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
    • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
    • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
    В3. Расчёт сопротивления заземления

    Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

    Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.


    Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
    Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

    Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
    Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

    В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

    Строительство заземлителей

    При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

    В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

    Дорабатываем звуковую карту или как избавиться от цифрового шума компьютера

    Цифровой шум от компьютера практически полностью лечится "одеванием" карты в медный экран, посаженый на "землю". У нас в городе так на радио поступили. И заметьте - никто не жалуется! Практически никто не подозревает даже, как там всё на радио сделано. Просто всех устраивает, то что они слышат в эфире.

    Это применимо ко всем звуковым картам.
    Если у Вас есть существенная разница между уровнем шума на "Line Out" и "Speakers" - известная беда многих ESS - то желательно пользоваться "Line Out", а встроенный усилитель мощности вообще выдрать. Это именно он шумит, в том числе и на "Line Out". Но этот метод - для особо продвинутых электронщиков. Кстати, если Вы собрались писать с микрофона, обязательно выключите AGC (Automatic Gain Control - автоматический регулятор уровня) - эта штука на большинстве плат сильно шумит. Еще лучше в таких случаях использовать внешний предусилитель или микшерский пульт, подключенный к "Line In".

    Теперь - как сделать экран. Для этого потребуется тонкий фольгированый текстолит - тоже, что и материал печатных плат, но толщиной с полмиллиметра. Площадь и размеры требуемого куска, думаю, в состоянии определить самостоятельно. Только учтите, что должен получиться короб, а не две пластинки по плоскости саундкарты :-) После одевания короба на саундкарту, он должен сидеть на ней плотно, закрывать ее всю, но не касаться материнки. Итак, делаете выкройку и по ней режете фольгированый текстолит ножницами. Должно получиться: два куска по площади карточки; один кусок по длине карточки с шириной, равной высоте карточки, если положить ее плашмя на стол; еще один кусок такой же ширины с длиной, равной короткой стороне карточки; и, возможно, еще один кусочек такой же ширины с длиной, равной расстоянию от верхнего обреза платы саундкарты (когда она стоит в машине) до верхнего же крепления пластины, за которую плата крепится в компьютере. Последний кусочек необходим , если между платой карточки и этой самой пластиной есть большой зазор (см. рис.).

    Далее зачищаете от изоляции и режете на отрезки по 1 сантиметру медную проволоку. Толщина любая (в разумных пределах), число кусочков 10-12 (по 3 на длинную сторону, по 2 на короткую и по 1 на последний кусочек текстолита возле крепежной пластины, если он есть). Отрезки проволоки согнуть пополам под 90 градусов.
    Используя тиски, руки, деревянные прищепки и другие подручные средства, при помощи паяльника, припоя, канифоли и проволочных уголков напаиваете на одну из самых больших пластин текстолита полоски текстолита, которые будут меньшими гранями будущего короба. Аналогично припаиваете оставшуюся большую пластину - короб готов!

    ВНИМАНИЕ! Короб должен быть собран так, чтобы фольга была СНАРУЖИ, а изоляция ВНУТРИ!

    Завершающий этап. Припаять к готовому коробу провод заземления, который при установке саундкарты подсунуть (оголенным концом, естественно) под крепежный винт. Желательно, чтобы компьютер был заземлен. Заземлять только короб не пробовал - лень отключать заземление от компа.

    Читайте также: