ЖУРНАЛ «СТА» №1/2004

63 СТА 1/2004 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Сформулируем и поясним на при- мерах основные правила заземления, которые достаточно тесно связаны между собой, поскольку вытекают из базовых законов электротехники. Правило 1 Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы должен быть равен нулю. Ток сигналь- ных цепей не должен иметь контура распространения через землю. На рис. 1 показана гальваносвязан- ная часть системы, заземлённая в точ- ке В контура сигнального заземления. Пусть гальванически отвязанные час- ти системы заземлены в точках А и С, при этом потенциалы точек А, В и С отличаются. Суть этого правила заключается в том, что если гальваноразвязка дейст- вительно имеется, то у земельного то- ка I g нет контура для распространения и поэтому он равен нулю, следова- тельно, токи сигнальных цепей, на- пример токи общих проводов, не име- ют контура распространения через землю. В этом случае сигналы гальва- носвязанной части системы не зави- сят от разности потенциалов разне- сённых точек заземления А, В и С, а следовательно, помехозащищены от земельных токов сторонних электро- приборов. Если I g не равен нулю, то это значит, что либо Вы не полностью отдаёте се- бе отчет, где простираются гальванос- вязанной части системы (это более ве- роятно), либо хотя бы одна гальвано- развязка Вашей системы подтекает, то есть вышла из строя (это менее веро- ятно). Слова о низкочастотном токе гово- рят о том, что на высокой частоте им- пульсные гальваноразвязки изза про- ходных ёмкостей подтекают, а следо- вательно, высокочастотный ток I g вряд ли будет равен нулю. Все сказанное вовсе не означает, что ток I g нужно явно мерить, просто точное понимание расположения границ Вашей гальваносвязанной системы уже даёт понимание, от ка- ких земельных токов она защищена, а от каких нет. Правило 2 Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи, то провода к цепи заземления необходи- мо подсоединить в одной точке. Это правило относится к проблеме обеспечения взаимной независимости сигнальных цепей внутри гальвано- связанной части системы в случае, когда необходимо заземлять нулевой провод сигнальной цепи в двух или более точках. Вы должны понимать, что такой ва- риант заземления потенциально про- блематичен, поскольку мы в любом случае образуем ответвление тока сиг- нальной цепи, протекающего по каж- дой паре заземляющих проводов, что само по себе плохо, но если это просто необходимо (см. примечание 1), то сделать это можно оптимально, со- блюдая правило 2. Очевидно, что две сигнальных цепи независимы, если ток одной сигналь- ной цепи не создаёт дополнительного падения напряжения на участке дру- гой сигнальной цепи. На рис. 3 показан участок общего провода сигнальной цепи, имеющий комплексное сопротивление (импе- данс общего провода локальной сиг- нальной цепи) Z 1 . В случае когда все провода заземления гальваносвязан- ной системы сходятся в одну точку, токи I 3 , I 4 не могут вызвать прямое воздействие на падение напряжения на импедансе Z 1 , потому что они там явно не текут (см. примечание 2). В то же время на рис. 3, где заземление произведено не в одной точке, паде- ние напряжения на дополнительном импедансе Z 2 земельного проводника изменит соотношения токов I 1 и I 2 , что явно изменит падение напряже- ния на Z 1 , а значит, явно привнесет помеху в рассматриваемую сигналь- ную цепь. Рис. 3 соответствует недопустимому случаю удалённого заземления в раз- ных точках гальваносвязанной сиг- нальной цепи, при котором по обще- му проводу Z 1 течёт разностный зе- мельный ток. Примечание 1. Типичный случай: два прибора, осциллограф и генера- тор, имеющие коаксиальные выход и вход, с экраном (общим проводом), соединённым с корпусами приборов. Правило техники безопасности требу- ет индивидуального заземления кор- пуса каждого прибора, а правило 2 объясняет, как это нужно сделать пра- вильно. Примечание 2. Данные рассуждения относятся к простому случаю, когда токи I 3 и I 4 не ответвляются в рассмат- риваемый общий провод Z 1 по допол- нительным цепям, не показанным на рис. 2. Но даже если это так, то соблю- дая принцип заземления в одной точ- ке, Вы значительно уменьшите взаим- ные влияния сигналов. Правило 3 Гальваническую связь сигнальных цепей следует стремиться осуществ- лять только в одной точке. При этом именно эта точка будет оптимальна для заземления всей гальваносвязан- ной системы с помощью единствен- ного заземляющего проводника. Можно сказать то же самое, но другими словами: если связать две независимых цепи более чем в одной точке, то появятся сегменты цепи (в виде петель), одновременно принад- лежащие двум или более цепям, — значит, напряжение, упавшее на со- противлении этих общих участков цепи, создаст перекрестную помеху в соответствующих сигнальных цепях (рис. 4). Ig = 0 A B C Рис. 1. Иллюстрация к правилу 1 заземления (гальваносвязанная часть системы) Z 1 I1 I2 I3 I4 Рис. 2. Иллюстрация к правилу 2 заземления (одна точка заземления) Z 1 I1 I2 I3 I4 Z 2 A B Рис. 3. Иллюстрация к правилу 2 заземления (не одна точка заземления)