ЖУРНАЛ «СТА» №3/2006

86 СТА 3/2006 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА ков, протекающих через экран в слу- чае его заземления. В качестве промежуточного вариан- та можно использовать второе зазем- ление экрана через ёмкость (рис. 22). При этом по высокой частоте экран получается заземлённым с двух сто- рон, по низкой частоте – с одной. Это имеет смысл в том случае, когда часто- та помехи превышает 1 МГц, а длина кабеля в 10…20 раз меньше длины вол- ны помехи, то есть когда ещё не нуж- но выполнять заземление в несколь- ких промежуточных точках. Величину ёмкости можно рассчитать по форму- ле С вч = 1/(2 · π · ƒ · X C ), где ƒ — верхняя частота границы спектра помехи, X C – ёмкостное сопротивление заземляю- щего конденсатора (доли ома). На- пример, на частоте 1 МГц конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ имеет сопротивле- ние 1,6 Ом. Конденсатор должен быть высокочастотным, с малой собствен- ной индуктивностью. Для качественного экранирования в широком спектре частот используют двойной экран (рис. 24) [8]. Внутрен- ний экран заземляют с одной сторо- ны — со стороны источника сигнала, чтобы исключить прохождение ём- костной помехи по пути, показанному на рис. 21, а внешний экран уменьша- ет высокочастотные наводки. Во всех случаях экран должен быть изолирован, чтобы предотвратить его случайные контакты с металлически- ми предметами и землёй. Отметим, что частота помехи – это частота, которую могут воспринимать чувствительные входы устройств сис- тем автоматизации. В частности, если на входе аналогового модуля имеется фильтр, то максимальная частота по- мехи, которую надо учитывать при эк- ранировании и заземлении, определя- ется верхней граничной частотой по- лосы пропускания фильтра. Поскольку даже при правильном за- землении, но длинном кабеле помеха всё равно проходит через экран, то для пере- дачи сигнала на большое расстояние или при повышенных требованиях к точно- сти измерений нужно передавать сигнал в цифровой форме или ещё лучше через оптический кабель. Для этого можно ис- пользовать, например, модули аналого- вого ввода RealLab! серии NL или ADAM4000 и оптоволоконные преоб- разователи интерфейса RS485, напри- мер типа SNOFCST62.5/125 фирмы НИЛАПилиADAM4541/4542+компа- нии Advantech. Заземление экранов кабелей систем автоматизации на электрических подстанциях На электрических подстанциях на оплётке (экране) сигнального кабеля системы автоматизации, проложенно- го под высоковольтными проводами на уровне земли и заземлённого с од- ной стороны, может наводиться на- пряжение величиной в сотни вольт [17] во время коммутации тока вы- ключателем. Поэтому с целью элек- тробезопасности оплётку кабеля за- земляют с двух сторон. Для защиты от электромагнитных полей с частотой 50 Гц экран кабеля также заземляют с обеих сторон. Это оправданно в случаях, когда известно, что электромагнитная наводка с час- тотой 50 Гц больше, чем наводка, вы- званная протеканием выравнивающе- го тока через оплётку. Заземление экранов кабелей для защиты от молнии Для защиты от магнитного поля молнии сигнальные кабели систем ав- томатизации, проходящие по откры- той местности, должны быть проло- жены в металлических трубах из фер- ромагнитного материала, например стали. Трубы играют роль магнитного экрана [3]. Нержавеющую сталь ис- пользовать нельзя, поскольку этот ма- териал не является ферромагнитным. Трубы прокладывают под землёй, а при наземном расположении они должны быть заземлены примерно че- рез каждые 3 метра [8]. Кабель должен быть экранирован и экран заземлён. Заземление экрана должно быть про- изведено очень качественно с мини- мальным сопротивлением на землю. Внутри здания магнитное поле ослаб- ляется, если здание железобетонное, и не ослабляется, если оно кирпичное. Радикальным решением проблем за- щиты от молнии является применение оптоволоконного кабеля, который стоит уже достаточно дёшево и легко подключается к интерфейсу RS485. Заземление при дифференциальных измерениях Если источник сигнала не имеет со- противления на землю, то при диффе- ренциальном измерении образуется «плавающий» вход. На «плавающем» Рис. 23. Заземление экрана длинного кабеля на высоких частотах Рис. 24. Двойное экранирование длинного кабеля