Зачем резистор на проводе заземления
Обновлено: 26.04.2024
Заземление в комплекте: как надежно защитить себя и оборудование
Комфортную загородную жизнь в собственном капитальном доме невозможно представить без солидного набора инженерных систем и большого количества энергозависимого оборудования и бытовой техники. При этом то ли в силу менталитета и незыблемой веры в «Авось», то ли еще по каким причинам, отношение к различным защитным системам у нас весьма своеобразное. Вроде бы как делать их желательно, но и не то, чтобы обязательно – чай и без ливневой канализации и теплой отмостки фундамент не лопнет, да и без заземления люди живут, а если его и делать, то «пойдет» самое примитивное. Может и пойдет, и никогда ничего не случится, а вдруг нет, и последствия будут от легкого и среднего поражения током до самого страшного исхода. А ведь чтобы не рисковать ни здоровьем близких, ни дорогостоящим оборудованием, есть готовое эффективное решение практически на все случаи жизни – безмуфтовый комплект заземления ОБО Беттерманн.
Содержание
Зачем нужно заземление?
Сложное современное оборудование энергозависимое – не только насосные станции, стиральные и посудомоечные машинки, микроволновки и электрические котлы, но и любой газовый котел под завязку напичкан электроникой. Вкупе с тучей полезных функций и неоспоримым удобством, все эти приборы являются потенциально опасными. Никто не дает 100% гарантии, что в один далеко не прекрасный момент ни случится пробой. Те, кто позаботился об эффективном заземлении, ничего не почувствуют, просто сработает УЗО, а вот для тех, кто не воспринял проблему всерьез, вряд ли все закончится только ремонтом техники, а человека починить значительно сложнее. Заземление – это важнейшая защитная система, работающая в нескольких направлениях:
- Предотвращение поражения электрическим током через корпус электроприборов или элементы инженерных коммуникаций при возникновении неисправностей;
- Обеспечение оптимального рабочего режима и защита дорогостоящего оборудования и бытовой техники;
- Организация молниезащиты.
Как правило, проблематике заземления объекта у нас уделяется недостаточно внимания. Заземление встречается нечасто, хотя – это обязательное мероприятие. Согласно ПУЭ 1.7.101 для электрооборудования 220-380 В необходим заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом! Система заземления защищает человека от напряжения при прикосновении в результате поломки электроприбора и отводит опасный потенциал в землю через очаг заземления. Также при эксплуатации газовых котлов необходимо соблюдать сопротивление системы заземления не более 10 Ом! Если это значение превышено или система заземления вообще отсутствует, то газовое оборудование будет работать с нарушениями или не работать вовсе!
Почему арматура не подходит в качестве заземлителя?
Один из повсеместно распространенных способов устройства заземления частного дома, модульно-штырьевой, с применением обычных арматурных прутов. Но и по ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки Низковольтные, введенному 1 января 2015 года, и по вступившему в силу с 1 января 2021 года, ГОСТ 58882-2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Заземлители. Заземляющие проводники», сталь для этих целей не подходит. Для электроустановок напряжением до 1 кВ система заземления может выполняться только из устойчивых к коррозии материалов:
- нержавеющая сталь;
- оцинкованная сталь (покрытие методом горячего цинкования или электролитическое покрытие, с минимальной толщиной слоя цинка 1 мкм);
- сталь, покрытая медью (минимум 70 мкм радиального покрытия медью с содержанием меди 99,9%);
- медь.
Учитывая, какое у нас отношение к различным нормативам даже со стороны профи, не говоря о самостройщиках, при выборе материала для заземлителей стоит отталкиваться и от целесообразности. Да, арматура доступна и даже сейчас, когда она подорожала в несколько раз, затраты будут минимальными. Однако устраивается заземление не на год, не на пять, и даже не на десять и двадцать – в идеале, навсегда. В фундаменте арматурный каркас защищен слоем бетона, который предотвращает прямой контакт с влагой, в земле сталь ничем не защищена и вряд ли продержится даже десятилетие. Тогда как специализированный комплект прослужит значительно дольше.
Согласно ГОСТу Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011, часть 5-54 «Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов», нельзя использовать черный металл для заземления. И самое главное, черный металл сгниет в земле через 2-5 лет. Срок службы комплекта заземления ОБО Беттерманн до 50 лет! Установка специального заземлителя гарантирует хорошие характеристики заземления.
Как сделать эффективную систему заземления
Способов организации заземления несколько, профильных тем десятки, на сотнях страниц, что, зачастую, только усложняет выбор. Вот и возникают такие типовые вопросы.
Подскажите, кто знает, как правильно сделать заземление дома? Кто-то говорит, что нужно закапать металлическую полосу и приварить ее к арматуре ленты фундамента, другие говорят, что приваривать ничего не нужно. А как правильно сделать?
Заземление можно сделать несколькими способами:
- Кольцевой заземлитель, как правило, в виде полосы 40х4 мм либо проволоки 10 мм укладывается в траншею 0,5-0,7 метров в глубину, на расстоянии 1 метр от фундамента здания. Дополнительно комплектуется вертикальными стержнями для обеспечения хорошего сопротивления заземления. Желательно не более 10 Ом.
- Фундаментное заземление. Делается при заливке фундамента путем укладывания полосы на рабицу и с обязательным соединением арматуры (через каждые 5 м согласно ГОСТ Р 58882-2020)
Вывод: Если соединять фундамент с заземлителем, то в фундаменте должен быть надежный электрический контакт по всей площади. Соединение обычно выполняется болтовым способом. Использование сварки влечет нарушение защитного слоя проводника (цинка) и является местом появления коррозии и повышения переходного сопротивления.
Для частного домостроения мы рекомендуем использовать готовый комплект заземления, с помощью которого можно организовать качественный очаг заземления в одной точке.
С фундаментным заземлением возникают свои сложности.
А как приварить полосу к фундаменту, если фундамент из армированного бетона, а по правилам устройства таких фундаментов арматура не должна выступать из бетона, дабы не ржавела?
Соединения полосы и арматуры можно осуществить специальными арматурными соединителями ОБО Беттерманн, например 5313015- 259 A-FT, которые могут соединять проводники диаметром до 22 мм и полосу шириной до 50 мм. Соединение происходит перед заливкой бетоном. Если фундамент уже готов, рекомендуем сделать кольцевое заземление или использовать глубинные заземлители.
В случае с заземляющим устройством важнейшее значение имеет результат – сопротивление.
Читаю, как сделать заземление. Есть думка забить по периметру дома штыри или уголки по 2 м (больше не забить, лежит пласт известняка на 2,4 м) с расстоянием 2-3 м. И все эти штыри приварить к ленте по периметру дома. Дом примерно 13×11 м. Вот и думаю – это не чрезмерно будет? Дом газобетон с плитами перекрытия. Будет, как и заземление, и СУП.
Основной показатель достаточности или нет заземления – это замер контура заземления с помощью специального поверенного прибора (например, Sonel MRU-101, TE-30). Согласно ПУЭ 1.7.101 для электрооборудования 220-380 В необходим заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом, а по новому ГОСТ Р 58882-2020 пункт 7.7.3.7 Сопротивление ЗУ по ГОСТ Р МЭК 62305-4 должно быть менее 10 Ом (измеренное на низкой частоте).
Если вы используете вертикальные заземлители 2 м, то расстояние между этими заземлителями должно быть от 2 м и более, согласно СО- 153 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» Пункт 3.2.3. Заземлители. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.
Одно решение всех проблем – готовый комплект заземления
Про заземление мало кто задумывается еще до закладки фундамента, да и в процессе его заливки далеко не всегда, поэтому чаще всего выбирают именно модульно-штырьевой способ. Но при применении подручных «комплектующих» возникает несколько проблем:
- Слабый контакт с грунтом – достаточная длина штырей достигается за счет соединения муфтами, из-за большего их диаметра сам штырь в лунке «гуляет» и не может полноценно работать в качестве проводника.
- Повреждение муфт – при забивке кувалдой или перфоратором муфты откручиваются или повреждаются.
- Сложности с заглублением – грунт разный, чем он тверже, тем сложнее установить стержень четко вертикально, а то и забить в принципе.
Да и как бы то ни было, а специализированный комплект заземления, разработанный с учетом специфики применения и требований нормативов, всегда выигрывает и по качественным характеристикам, и по простоте монтажа, и по надежности. Не нужно ничего «колхозить», все уже придумано и реализовано.
Готовый комплект заземления представляет собой набор из четырех полутораметровых стержней из оцинкованной стали, которые соединяются встык без муфт и применения токопроводящей пасты (со временем может вымыть грунтовыми водами). Плюс, необходимые «доборы».
В состав комплекта входят 20 мм стержни заземления со слоем цинка 130 мкм, превышающим значение ГОСТ Р МЭК 62561-2 в 2 раза и позволяющим обеспечить долгосрочную эксплуатацию до 50 лет. А также:
- наконечник для заглубления стержней и прохождения камней;
- болтовой соединитель с проводником, наконечник для забивания кувалдой;
- изоляционная лента, которая служит дополнительной защитой от коррозии и наматывается на соединитель с проводником;
- подробная инструкция по эксплуатации заземлителя.
Комплект полностью готов к монтажу, его стоимость на фоне общестроительного бюджета и с учетом эффективности и долговечности получаемого устройства заземления, вполне доступна для всех домовладельцев. Инженерное электрооборудование и бытовая техника стоят в разы больше, а благополучие домочадцев никакими деньгами не измерить.
Монтаж комплекта заземления
Для монтажа заземления с помощью готового комплекта потребуется только кувалда и проводник (например, ПВ-1, круглый или плоский горячецинкованный проводник) для соединения заземления с системой уравнивания потенциалов дома, или напрямую в щит электроснабжения.
Весь процесс проходит в несколько этапов.
- Снять предохранительную зажимно-уплотняющую втулку со стартового стрежня, посредством кувалды или перфоратора углубить его в землю.
- Надеть втулку на второй стержень, вставить в первый, забить оба стержня.
- Повторить с третьим и последующими стержнями, до достижения необходимого значения сопротивления.
- Соединить вертикальный проводник с горизонтальным заземляющим устройством посредством крестового зажима, заизолировать.
Кроме эффективности, долговечности и простоты применения готового безмуфтового комплекта, к его достоинствам относится универсальность. Устроить качественную систему заземления можно и по окончанию строительства, когда уже и двор в плитке, и на ландшафтный дизайн потратились. Например – в подвале дома.
Подскажите, пожалуйста, так и не увидел единого мнения – можно ли делать заземление в подвале дома? Чисто теоретически – это лучше, т. к. суше и дополнительная защита от промерзания, типа постоянство параметров, но смущает близость к стенам. Не знаю, насколько там идет заглубление. Тут писали, что нужно не ближе 0,5 метра.
Планирую делать так: есть коридор, шириною 2 метра и длиною 8 метров. Вскрываю стяжку, копаю траншею, забуриваюсь ручным буром на глубину 1-1,5 метра, т. к. высота подвала 2,2, а длина уголка 3 метра. Забиваю 3 уголка в линию, с шагом между ними 3 метра. Потом соединяю их полосой. Засыпаю, трамбую. Расстояние до стен получается как раз около метра. Смущает как раз расстояние до стен (они из ФБС если что) и то, что часть грунта будет не материкового, а засыпного. Что подскажете?
Да, можно в подвале. Очаг заземления рекомендуем сделать с помощью стержней заземления (рабочая длина 6-9 метров), максимально близко к распределительному щиту дома. Использование глубинного заземления позволяет сделать заземление с помощью одной лунки, а длина заземлителя дает возможность обеспечить низкие показатели сопротивления и пройти полосу промерзания грунта. Соединение с щитом и системой уравнивания потенциалов допустимо с помощью полосы, либо с помощью провода, например ПВ-1 10 мм (по меди) согласно пункту 7.6.6.8 ГОСТ Р 58882-2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Заземлители. Заземляющие проводники».
Если подвала нет, вполне реально подыскать даже на облагороженном участке подходящее место под глубинное заземление и обойтись без лишних земляных работ.
Готовый безмуфтовый комплект – простой, но вместе с тем эффективный способ устройства заземляющего устройства, которое десятки лет будет надежно защищать и жителей дома, и оборудование, обеспечивающее их комфорт.
Подтягивающий (стягивающий), токоограничивающий резисторы. Зачем, для чего, почему и конечно, что делать?
Обычно говорят подтягивающий резистор для всех случаев, слово стягивающий резистор употребляется мало.
- подтягивающий (подтягивающий вверх, подтягивающий к питанию, pull-up resistor)
- стягивающий (подтягивающий вниз, подтягивающий к земле, pull-down resistor)
Сейчас, да и раньше то же, активно используется цифровая техника, а техника на то и цифровая, что бы любить цифру. А их у техники всего две 0 и 1, ноль и один, высокий и низкий уровни, HIGH или LOW, есть сигнал, нет сигнала, белое и черное, холодное и горячее, доброе и злое, тьфу не туда понесло. Так в мире цифры принято, там все просто и дискретно, но вмешивается во все это подлый, реальный мир. И появляется не то и не другое, состояние неопределенности, третье состояние, состояние Z. Провод свободно висящий в воздухе ловит электромагнитные помехи, в него попадают лучи из глубин космоса и так далее и тому подобное и на нем хаотически то появляются, то пропадают различные потенциалы. Формируется неопределённое состояние - состояние Z, не то и не другое, третье состояние, но у нас тут не квантовая физика, мы любим определенность. Так вот, такого состояния не должно быть!
Рассмотрим простейшие примеры как убрать это плохое, неопределенное соcтояния Z.
Заземление и зануление: разбираемся в чем разница
Любая электроустановка должна быть заземлена. Это требование Правил устройства электроустановок (ПУЭ) одинаково распространяется на электроприборы с металлическим и пластиковым корпусом, устройства подключения и коммутации: распределительные и вводные щитки, розетки, выключатели.
Для чего необходимо заземление
Если энергоснабжение в помещении организовано в соответствии с ПУЭ, на входе, в распределительном щитке установлены защитные автоматы.
Эти выключатели срабатывают при превышении установленной силы тока: нагревается биметаллическая пластина, происходит ее деформация, и контакты автомата механически размыкаются.
Важно! Именно для этого, автоматы устанавливаются в разрыв фазного проводника. Нулевая шина может быть подключена напрямую.
Происходит разрыв цепи, находящейся под напряжением, электроустановка (или вся цепь) обесточивается, обеспечивая безопасность. Как это работает на практике, и что такое заземление в данной цепочке?
Заземление, это электрический контакт между линией, специально выделенной в электросети, и реальной (физической) землей. То есть шина заземления имеет электрический контакт с грунтом. Одновременно, любая установка, вырабатывающая или распределяющая электрический ток, соединена нулевым проводом с той же землей.
Мы с вами рассматриваем однофазные сети, в которых для питания используются две линии: ноль и фаза. Трехфазные системы в быту применяются редко, поэтому знание этих систем необходимо лишь профессионалам.
Даже если к вам в дом заведено три фазы (такое встречается в частном секторе), для конечного потребления все равно используется два провода: ноль и фаза.
Допустим, у вашей электроустановки (холодильник, бойлер, стиральная машина), особенно с металлическим корпусом, произошла утечка фазы. То есть, провод под напряжением касается корпуса (отсоединился контакт, нарушена изоляция, протекла вода). Прикоснувшись к электроприбору, вы будете поражены электрическим током. Кроме того, сопротивление в точке касания мизерное, вследствие чего произойдет мгновенный нагрев провода, и возгорание электроприбора.
Если ваш бойлер заземлен, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления, то есть по контуру: фаза — «земля» — нулевая шина. Сила тока спонтанно возрастет, и сработает аварийное отключение в автомате защиты. Никто не пострадает, материальный ущерб не будет нанесен.
Если вы имеете поверхностные знания устройства электроустановок, возникает вопрос: а зачем нужно заземление, если то же самое произойдет между фазным и нулевым проводом? И собственно, чем отличается заземление от зануления?
Разберем ситуацию со схемами
С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.
Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.
Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:
- потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
- механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
- несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
- авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).
На схеме это выглядит следующим образом:
При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.
Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.
А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба — это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.
Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.
Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:
- Фаза — коричневого или белого цвета.
- Рабочий ноль — синего цвета.
- Защитное заземление — желто-зеленая оболочка.
Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.
Как отличить рабочий ноль и защитное заземление
Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).
Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.
Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.
Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.
Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.
Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?
При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.
Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.
Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.
А как быть, если в вашем доме вообще не предусмотрено защитное заземление
Понятное дело, при проведении капитального ремонта, электрики заменят проводку в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Как минимум, в вашем вводном щитке появится три независимых провода: фаза, рабочий ноль и защитное заземление. Останется лишь заменить проводку в розеточной сети.
Но капитальный ремонт может быть выполнен через несколько лет, а вы уже сегодня пользуетесь бойлером и стиральной машинкой без заземления, или того хуже — с защитным занулением. Выход один: организовывать заземление самостоятельно. Если вы живете в частном доме — техническая сторона вопроса существенно упрощается. А вот для многоэтажек, стоимость и сложность работ зависит от этажа.
Как вариант — организовать вскладчину с соседями шину заземления, с распаячными коробками на каждой лестничной клетке.
Шина должна быть неразъемной до самого ввода в грунт. Вблизи фундамента, желательно не в дорожном покрытии, а на клумбе, организуется контур заземления согласно Правилам устройства электроустановок. Каждый жилец подъезда может подключится общей шине и завести «землю» в квартиру. Далее есть два варианта:
- Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
- Внутри плинтуса, протянуть земляной кабель под каждую розетку, и завести его в монтажные коробочки.
При любом способе, вы защитите и свои электроприборы, и главное — свое здоровье.
Важно! Как нельзя организовывать защитное заземление
То, что «землю» нельзя брать из рабочего ноля, понятно из нашего материала. Есть любители заземлиться на трубы водоснабжения или отопления. Теоретически – стальная труба имеет связь с грунтом. На практике, по стояку могут быть вставки из полипропиленовых труб, и никакого контакта с «реальной землей» нет.
Кроме того, что вы не получаете надежного заземления, ставятся под удар соседи, которые могут получить удар током, просто взявшись за батарею отопления.
И снова о заземлении
Мало есть общетехнических распространенных вопросов, которые вызывают столь много противоречивых рекомендаций, как вопрос о «правильном» заземлении. Причем все эти рекомендации верны в каком-то смысле и для некоторых случаев. К сожалению, для успешного запуска большой системы невозможно дать 100%-но надежные рекомендации. К счастью, основные идеи довольно просты, для их понимания достаточно закона Ома и самого первого закона Кирхгофа. Примечание: для тех, кто забыл, чему учит Кирхгоф, напоминаю – это один из частных случаев великого закона сохранения всего (в формулировке Ломоносова – «если откуда-то чего-то убавится, то куда-то чего-то прибавится»). В данном случае закон гласит, что все токи, втекающие в любую точку электрической цепи, должны оттуда куда-то вытечь. Суммарный ток обязан быть равным нулю. Итак, почему речь вообще идет о заземлении. Земля – это проводник, довольно плохой (по удельному сопротивлению даже мокрая земля сильно отстает от любого металла), но очень большой, так что он есть в том или ином виде везде. Размеры также компенсируют плохую проводимость. Нередко сопротивление земли между двумя вбитыми ломиками может оказаться меньше, нежели сопротивление хорошего медного провода небольшого сечения, протянутого между ними же. Тот факт, что земля большая и есть везде, не позволяет ее игнорировать. Арматура в стенах здания, водопроводные трубы, рельсы, металлические конструкции, как правило, имеют непосредственный контакт с землей, т. е. «заземлены». Более того, бетонный пол (особенно если бетон еще сырой, первые месяцы после строительства), по сути, также является частью Земли (Земля с большой буквы – планета Земля), хотя бетон, конечно, не земля (земля с маленькой буквы – почва). Таким образом, оказывается, что вблизи вашей системы присутствует огромный проводник (Земля – я в дальнейшем буду писать именно с большой буквы, чтобы подчеркнуть связь заземления со всей планетой), который местами расположен очень близко к проводникам вашей системы, и, кроме того, этот же огромный проводник расположен близко к другим электрическим системам, среди которых трамваи, фрезерные станки, атомные электростанции и т. д. (т. е. сторонние системы, в которых токи и напряжения на много порядков превосходят токи и напряжения в вашей системе). В порядке иллюстрации: трамвай (или электричка) имеет один провод над рельсами. Второй (обратный) провод – это рельсы, лежащие на земле. То есть обратный ток (закон Кирхгофа – ток обязан утечь обратно в электростанцию) течет фактически по Земле. Напряжение – киловольты, токи – килоамперы. Линия электропередачи обычно содержит 3 провода для 3 фаз. Если потребление энергии по трем фазам неодинаково, куда разностный ток течет? Правильно, по Земле обратно к электростанции. Это сотни киловольт и сотни килоампер. Да, принимаются всяческие меры для выравнивания нагрузки на разные фазы, на самом деле обычно есть обратный провод «ноль» (или рельсы), но реально этот провод обязательно заземляется везде, где только можно (вторичное заземление), так что ток течет частично по нему, а частично (закон Ома – ток потечет обратно пропорционально сопротивлению, т. е. больше или меньше, но часть тока обязательно потечет по Земле). А заодно и по проводам вашей системы, если она соединена с землей в некоторых местах. Что же делать несчастному монтажнику системы охранной сигнализации, в которой один миллиампер уже существенный ток, а один вольт отделяет состояние НОРМА от состояния ПОЖАР. Первая рекомендация – как можно лучше изолироваться от этой ужасной непредсказуемой вездесущей и грубо использованной энергетиками Земли. Для не очень большой системы этой рекомендации достаточно. Обратите внимание, рекомендация изолировать сигнальные цепи вашей системы от Земли никак не противоречит требованию ПУЭ заземлять все металлические части оборудования, до которых может дотронуться человек. Учтите, такое заземление нередко требуется не только для защиты от «случайного пробоя», но и просто из-за схемотехники блока питания. Многие современные блоки питания содержат специальные цепи, уменьшающие помехи, производимые самим блоком питания. Эти цепи отводят создаваемые помехи «на землю», точнее – на корпус прибора. В результате на этом корпусе, если его не заземлить, образуется изрядное импульсное напряжение, создающее дополнительные помехи для вашего оборудования. Люди постарше до сих пор вспоминают такое изделие – ДВК2, которое без заземления было просто опасно для жизни (упрощенная схема защиты с неоправданно большими конденсаторами создавала на корпусе весьма мощное напряжение 110 В – половину питания). Итак, металлические корпуса заземлили, всю остальную схему изолировали от корпусов и от земли. Достаточно? В идеальной вселенной (для сферического коня в вакууме) этой рекомендации достаточно. На практике, особенно в больших системах, все несколько хуже. Во-первых, электричество образуется буквально из воздуха. Статический заряд может возникнуть на любом предмете от трения о поток воздуха. На хорошо изолированном от Земли предмете (например, на вашем приемно-контрольном приборе) постепенно накапливается заряд до тех пор, пока напряжение между цепями прибора и Землей не превысит пороговое напряжение пробоя изоляции. Хорошо, если пробьет по воздуху промежуток на корпус. Хуже, если пробьет изоляцию в трансформаторе блока питания (и в результате после нарушения изоляции ваша система окажется под напряжением питающей сети). Впрочем, даже в лучшем случае весь накопленный заряд со всей системы быстро (наносекунды) протечет по цепям вашей системы в точку пробоя и убежит в Землю. При этом он пробежит через весьма чувствительные транзисторы-резисторы и прочие микросхемы. Все помнят, как порой больно щелкает электричество при касании заземленного предмета после ходьбы в синтетической одежде? Так ваша емкость примерно 100 пикофарад (размер примерно 100 см). Размер вашей системы может составить километры, и емкость также на три порядка больше. Да, любая современная электроника, конечно, защищена от повреждения при возможных разрядах статического электричества при прикосновении человека. Однако не факт, что при разряде самой системы ток потечет именно там, где предполагал разработчик. Кроме того, обычные испытания предполагают именно разряд эквивалента человеческого тела – а, как уже указано, емкость большой системы может быть на несколько порядков больше, чем емкость человека. Итак, следующая широко известная рекомендация – соединить общий провод вашей системы с землей в одной точке. Желательно вблизи основного центрального контроллера. Порой это просто неизбежно, если центральный контроллер подключен к компьютеру. Большинство компьютеров имеет железный корпус, соединенный с общим проводом схемы. Железный корпус обязательно заземлять (как минимум он заземлен через третий контакт современных «евровилок» и «евророзеток»). RS232 и большинство адаптеров RS485 не имеют гальванической развязки, поэтому ваша система окажется жестко заземленной в этом месте. Раз уж это все равно произошло, лучше сознательно самостоятельно заземлить общий провод в точке подключения к компьютеру, нежели зависеть от ненадежного контакта через кабель RS232 и кабель питания компьютера в розетку. Желательно сделать это до подключения к компьютеру, причем качественно соединить с Землей также и корпус компьютера, чтобы случайно присутствующие на системе или на корпусе компьютера напряжения не привели к выгоранию и того и другого. Хорошо, от обратных токов трамваев изолировались, статическое электричество победили, теперь все? Конечно, нет. Все еще только начинается. Теперь на передний план выходят утечки. Рассмотрим проникновение через блок питания в сигнальные цепи питающей частоты 50 Гц, а также всех помех, всего мусора, который есть в питающей цепи. Например, бросков при пуске мотора лифта, при работе электросварки. Или чаще, но меньше по величине – броски тока, связанные с тем, что вся современная аппаратура имеет на входе выпрямитель, пропускающий ток только на вершинах синусоиды напряжения питания. В результате общий провод системы с одним блоком питания, если его полностью отключить от земли, оказывается примерно под напряжением 110 вольт. Конечно, связь вторичных цепей питания с первичными очень слабая, в основном это паразитные емкости трансформаторов в блоке питания. Так что если соединить общий провод системы с Землей, ток потечет небольшой (не более миллиампера), однако и такой ток, если протечет по измерительным цепям шлейфов или извещателей, может изрядно исказить результаты измерений. Лучше всего его замкнуть на Землю как можно ближе к источнику питания. Увы, это возможно, только если в системе один блок питания. Если же в распределенной системе множество контроллеров питаются от своих блоков питания, победить эти утечки почти невозможно. Заземление общего провода большой системы в одной точке приведет лишь к ухудшению ситуации – все помехи, проникшие в систему через блоки питания, потекут по общему проводу в точку заземления, по дороге создавая перепады напряжения и влияя на работу все схем. Так что, если возможно, следует питать все контроллеры от одного блока питания (или нескольких компактно расположенных), с тем чтобы схема системы выглядела как звезда, заземленная в центральной точке. Впрочем, и это решение может приводить не к улучшению, а к ухудшению защищенности от помех, если ток потребления каждого контроллера очень неравномерный, в результате этот ток питания контроллера, протекающий по общему проводу, сам будет источником помех. Падение напряжения на общем проводе, вызванное таким током, будет добавляться к напряжению полезного сигнала. Впрочем, это несущественно, если между контроллерами дифференциальная линия связи типа RS485, главное, чтобы такое напряжение помехи (пульсации тока потребления удаленного контроллера умножить на сопротивление провода) не превышало нескольких вольт. Если же неизбежно разносить блоки питания территориально, то желательно использовать гальваническую развязку между сегментами, питаемыми от разных блоков питания, или очень осторожно проводить подключение системы (см. ниже). Итак, в небольшой системе с центральным расположением блока питания предпочтительно заземлить общий провод системы в одной точке, вблизи блока питания. Но и это утверждение не абсолютно верное. Если система весьма разветвленная, территориально большая (даже если это всего лишь один ППК, к которому подключено 20 неадресных шлейфов, каждый из которых длиной километр), мы имеем проблему утечек на Землю. Например, поврежденная изоляция кабеля на металлической раме двери – и вуаля! – кабель соединен с землей. Или кабель попал под шуруп крепления, или изоляция перебита металлическим хомутом. Результат один и тот же – посторонние токи, текущие по Земле, попали в вашу систему. Если только в одной точке получилась, что система нечаянно соединена с землей, это не страшно. Ток не может втечь здесь в систему, если он не сможет вытечь в другом месте. Но если в одной точке вы соединили ее с Землей своими руками, а в другой нечаянно «оно само» соединилось, результат не замедлит объявиться, последствия могут быть катастрофическими. Наиболее вероятно, что утечка на землю образуется при монтаже. Конечно, самый эффективный способ защиты от проблем – изначально запроектировать гальваническую изоляцию отдельных частей системы. Если части системы не соединены общим проводом, между ними не может течь ток, и даже если обе эти части имеют существенные утечки на землю, ничего страшного не произойдет. Увы, это не всегда возможно. Наиболее распространенными цепями связи между устройствами в охранно-пожарных системах являются RS485, адресные и неадресные шлейфы, коаксиальный НЧ-видеосигнал и иногда, особенно в последнее время, Ethernet. Последний вариант – Ethernet – изолирован по определению. С остальными сложнее. Видеосигнал можно изолировать специальными трансформаторами (увы, качественные трансформаторы стоят дороже видеокамер). RS485 иногда можно изолировать при помощи специальных блоков развязки, но, поскольку стандарт RS485 не предусматривал такую возможность, далеко не во всех системах это возможно. Причем изолятор, успешно применяемый в одной системе, может быть неприменим в другой, и наоборот. Все зависит от используемых в системах протоколов более высокого уровня. Еще хуже дело обстоит с адресными и неадресными шлейфами. Поскольку по ним нередко передается не только сигнал, но заодно и питание для извещателей, ни о какой изоляции говорить не приходится. Теоретически это возможно, но на практике – увы. Однако даже в случаях, когда технически возможно осуществить изоляцию (RS485), это может быть неприемлемо экономически. Что же делать? Главное – осторожно и аккуратно проводить первый пуск. А именно для каждого соединения между контроллерами с независимыми блоками питания (подчеркну – с независимыми блоками питания, иначе по общему проводу будет течь ток питания контроллеров, и это нормально, эту ситуацию мы рассматривали выше) последовательно проводим следующую процедуру:
Читайте также: