Земля (электричество)

Типичный заземляющий электрод (слева от серой трубы) , состоящий из проводящего стержня, вбитого в землю, в доме в Австралии . ^{[1] В} большинстве нормативов по электротехнике указывается, что изоляция проводов защитного заземления должна быть отличительного цвета (или цветовой комбинации), не используемой для каких-либо других целей.

В области электротехники , земля или земля является опорной точкой в электрической цепи , из которой напряжения измеряются, общий путь возврата для электрического тока , или непосредственное физическое соединение с землей .

Электрические цепи могут быть заземлены по нескольким причинам. Открытые токопроводящие части электрооборудования соединены с землей, так что нарушения внутренней изоляции, которые вызывают замыкания на землю на частях, вызывают срабатывание защитных механизмов в цепи, таких как предохранители или автоматические выключатели, для устранения повреждения. В системах распределения электроэнергии провод защитного заземления (PE) является важной частью безопасности, обеспечиваемой системой заземления .

Заземление также ограничивает накопление статического электричества при работе с легковоспламеняющимися продуктами или устройствами, чувствительными к статическому электричеству . В некоторых телеграфных цепях и цепях передачи энергии сама земля может использоваться в качестве одного проводника цепи, что позволяет сэкономить на установке отдельного обратного проводника (см. Однопроводное заземление ).

Для целей измерения Земля служит (разумно) постоянным эталоном потенциала, относительно которого могут быть измерены другие потенциалы. Система электрического заземления должна иметь соответствующую пропускную способность по току, чтобы служить адекватным опорным уровнем нулевого напряжения. В теории электронных схем «земля» обычно идеализируется как бесконечный источник или сток для заряда, который может поглощать неограниченное количество тока без изменения своего потенциала. Если реальное соединение с землей имеет значительное сопротивление, приближение нулевого потенциала больше не действует. Возникают эффекты паразитного напряжения или повышения потенциала земли , которые могут создавать помехи в сигналах или создавать опасность поражения электрическим током, если они достаточно большие.

Использование термина «земля» настолько распространено в электрических и электронных приложениях, что цепи в портативных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны и медиаплееры, а также цепи в транспортных средствах можно назвать имеющими «заземляющее» соединение без каких-либо фактическое соединение с Землей, несмотря на то, что термин «общий» является более подходящим для обозначения такого соединения. Обычно это большой проводник, прикрепленный к одной стороне источника питания (например, « заземляющая пластина » на печатной плате ), который служит общим обратным путем для тока от многих различных компонентов в цепи.

История [ править ]

Начиная с 1820 года ^{[2] в} системах дальнего электромагнитного телеграфа использовалось два или более провода для передачи сигнала и обратного тока. Немецкий ученый Карл Август Штайнхайль в 1836–1837 годах обнаружил , что землю можно использовать в качестве обратного пути для замыкания цепи, делая обратный провод ненужным. ^[3] Штайнхейль не был первым, кто сделал это, но он не знал о более ранних экспериментальных работах, и он был первым, кто сделал это на рабочем телеграфе, таким образом сделав принцип известным всем телеграфным инженерам. Однако с этой системой были проблемы, примером которых является трансконтинентальная телеграфная линия, построенная в 1861 году компанией Western Union между Сент-Джозефом, штат Миссури , иСакраменто, Калифорния . В сухую погоду заземляющее соединение часто оказывало сильное сопротивление, поэтому требовалось, чтобы на заземляющий стержень вылили воду, чтобы телеграф работал, а телефоны звонили.

В конце девятнадцатого века, когда телефония начала вытеснять телеграфию, было обнаружено, что токи в земле, индуцированные энергосистемами, электрическими железными дорогами, другими телефонными и телеграфными цепями и естественными источниками, включая молнии, вызывают недопустимые помехи для аудиосигналов, и двухпроводная или «металлическая схема» была вновь введена примерно в 1883 г. ^[4]

Монтаж электропроводки в здании [ править ]

Системы распределения электроэнергии часто подключаются к заземлению, чтобы ограничить напряжение, которое может появляться в цепях распределения. В распределительной системе, изолированной от земли, может возникнуть высокий потенциал из-за переходных напряжений, вызванных статическим электричеством или случайным контактом с цепями с более высоким потенциалом. Заземление системы рассеивает такие потенциалы и ограничивает рост напряжения в заземленной системе.

При установке электропроводки от сети (переменного тока) термин заземляющий провод обычно относится к двум различным проводникам или системам проводников, перечисленным ниже:

Проводники соединения оборудования или заземляющие проводники оборудования (EGC) обеспечивают путь с низким сопротивлением между обычно нетоковедущими металлическими частями оборудования и одним из проводников источника этой электрической системы. Если какая-либо открытая металлическая часть окажется под напряжением (неисправность), например, из-за изношенного или поврежденного изолятора, это вызовет короткое замыкание, в результате чего устройство максимального тока (автоматический выключатель или предохранитель) откроется, устраняя (отключая) неисправность. Важно отметить, что это действие происходит независимо от того, есть ли соединение с физическим заземлением (землей); сама земля не играет никакой роли в этом процессе устранения неисправности ^[5], поскольку ток должен вернуться к своему источнику; однако источники очень часто подключаются к физическому заземлению (земле). ^[6](см . контурные законы Кирхгофа ). Связывая (соединяя) все открытые нетоковедущие металлические предметы вместе и с другими металлическими предметами, такими как трубы или конструкционная сталь, они должны оставаться близкими к одному и тому же потенциалу напряжения, что снижает вероятность поражения электрическим током. Это особенно важно в ванных комнатах, где можно контактировать с несколькими различными металлическими системами, такими как подающие и сливные трубы и рамы приборов. Когда систему необходимо подключить к физическому заземлению (земле), соединительный провод оборудования также становится проводником заземляющего электрода (см. Выше).

Электрод заземления проводник ( ГЭК ) используется для подключения системы заземленной ( «нейтральный») проводника, или оборудование к заземляющему электроду, или точку на системе заземления электрода. Это называется «заземлением системы», и большинство электрических систем требует заземления. NEC США и BS 7671 Великобритании перечисляют системы, которые необходимо заземлить. ^[7] Согласно NEC, цель подключения электрической системы к физическому заземлению (земле) состоит в том, чтобы ограничить напряжение, возникающее в результате грозовых разрядов и контакта с линиями более высокого напряжения. В прошлом водоснабжениетрубы использовались в качестве заземляющих электродов, но из-за более широкого использования пластиковых труб, которые являются плохими проводниками, требуется использование настоящего заземляющего электрода. Этот тип заземления применяется к радиоантеннам и системам молниезащиты.

Постоянно установленное электрическое оборудование, если в этом нет необходимости, имеет постоянно подключенные заземляющие провода. Переносные электрические устройства в металлических корпусах могут быть подключены к заземлению с помощью штыря на вилке (см. «Вилки и розетки переменного тока в домашних условиях» ). Размер силовых заземляющих проводов обычно регулируется местными или национальными правилами электромонтажа.

Связь [ править ]

Строго говоря, термины « заземление» или « заземление» относятся к электрическому соединению с землей / землей. Склеивание - это практика намеренного электрического соединения металлических предметов, не предназначенных для передачи электричества. Это приводит все соединенные элементы к одинаковому электрическому потенциалу, что обеспечивает защиту от поражения электрическим током. Затем склеенные элементы можно заземлить, чтобы исключить посторонние напряжения. ^[8]

Системы заземления [ править ]

В системах электроснабжения система заземления определяет электрический потенциал проводников относительно проводящей поверхности Земли. Выбор системы заземления влияет на безопасность и электромагнитную совместимость источника питания. Правила для систем заземления значительно различаются в разных странах.

Функциональное заземление служит больше, чем просто защита от поражения электрическим током, поскольку такое соединение может пропускать ток во время нормальной работы устройства. К таким устройствам относятся подавители перенапряжения, фильтры электромагнитной совместимости, некоторые типы антенн и различные измерительные приборы. Обычно система защитного заземления также используется в качестве функционального заземления, хотя это требует осторожности.

Заземление импеданса [ править ]

Системы распределения электроэнергии могут быть жестко заземлены, при этом один провод цепи напрямую подсоединяется к системе заземляющих электродов. В качестве альтернативы, между распределительной системой и землей можно подключить некоторое электрическое сопротивление , чтобы ограничить ток, который может течь на землю. Импеданс может быть резистором или индуктором (катушкой). В системе с высокоомным заземлением ток короткого замыкания ограничен несколькими ампер (точные значения зависят от класса напряжения системы); система с заземлением с низким импедансом позволит пропускать несколько сотен ампер при повреждении. Большая система распределения с глухим заземлением может иметь ток замыкания на землю в тысячи ампер.

В многофазной системе переменного тока может использоваться система искусственного заземления нейтрали. Хотя ни один фазовый провод не подключен напрямую к земле, специально сконструированный трансформатор (трансформатор «зигзаг» ) блокирует протекание тока промышленной частоты на землю, но позволяет любой утечке или переходному току течь на землю.

В системах заземления с низким сопротивлением используется резистор заземления нейтрали (NGR) для ограничения тока короткого замыкания до 25 А или более. Системы заземления с низким сопротивлением будут иметь номинал времени (скажем, 10 секунд), который указывает, как долго резистор может выдерживать ток повреждения до перегрева. Реле защиты от замыкания на землю должно срабатывать выключатель для защиты цепи до того, как произойдет перегрев резистора.

В системах с высокоомным заземлением (HRG) используется NGR для ограничения тока короткого замыкания до 25 А или менее. Они имеют постоянный номинал и предназначены для работы при одиночном замыкании на землю. Это означает, что система не сработает немедленно при первом замыкании на землю. Если происходит второе замыкание на землю, реле защиты от замыкания на землю должно отключать выключатель для защиты цепи. В системе HRG чувствительный резистор используется для постоянного контроля целостности системы. Если обнаружен обрыв цепи (например, из-за разрыва сварного шва на NGR), устройство контроля определит напряжение через чувствительный резистор и отключит прерыватель. Без чувствительного резистора система могла бы продолжать работать без защиты заземления (поскольку состояние разомкнутой цепи маскировало бы замыкание на землю), и могли бы возникнуть переходные перенапряжения. ^[9]

Незаземленные системы [ править ]

Там, где опасность поражения электрическим током высока, могут использоваться специальные незаземленные системы питания, чтобы минимизировать возможный ток утечки на землю. Примеры таких установок включают зоны ухода за пациентами в больницах, где медицинское оборудование напрямую подключено к пациенту и не должно пропускать электрический ток через тело пациента. Медицинские системы включают устройства контроля, предупреждающие о любом увеличении тока утечки. На мокрых строительных площадках или на верфях могут быть установлены изолирующие трансформаторы, чтобы неисправность электроинструмента или его кабеля не подвергала пользователей опасности поражения электрическим током.

Цепи, используемые для питания чувствительного оборудования для производства аудио / видео или измерительных приборов, могут питаться от изолированной незаземленной технической системы электроснабжения , чтобы ограничить попадание шума из энергосистемы.

Трансмиссия [ править ]

В системах распределения электроэнергии переменного тока с однопроводным заземлением (SWER) затраты сокращаются за счет использования только одного высоковольтного проводника для энергосистемы при прокладке обратного переменного тока через землю. Эта система в основном используется в сельской местности, где сильные токи в земле не создают опасности.

Некоторые системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC) используют землю в качестве второго проводника. Это особенно часто встречается в схемах с подводными кабелями, поскольку морская вода является хорошим проводником. Электроды заземления используются для заземления. Место установки этих электродов необходимо выбирать тщательно, чтобы предотвратить электрохимическую коррозию подземных сооружений.

Особое внимание при проектировании электрических подстанций вызывает повышение потенциала земли.. Когда очень большие токи короткого замыкания вводятся в землю, область вокруг точки инжекции может подняться до высокого потенциала по отношению к точкам, удаленным от нее. Это связано с ограниченной конечной проводимостью слоев почвы в земле подстанции. Градиент напряжения (изменение напряжения на расстоянии до точки инжекции) может быть настолько высоким, что две точки на земле могут иметь существенно разные потенциалы. Этот градиент создает опасность для всех, кто стоит на земле в зоне электрической подстанции, которая недостаточно изолирована от земли. Трубы, рельсы или коммуникационные провода, входящие в подстанцию, могут иметь разные потенциалы заземления внутри и снаружи подстанции, создавая опасное напряжение прикосновения.для ничего не подозревающих людей, которые могут прикоснуться к этим трубам, рельсам или проводам. Эта проблема решается созданием низкоомной плоскости выравнивания потенциалов, установленной в соответствии с IEEE 80 внутри подстанции. Эта плоскость устраняет градиенты напряжения и гарантирует устранение любой неисправности в течение трех циклов напряжения. ^[10]

Электроника [ править ]

Сигнальные заземления служат обратными путями для сигналов и питания (при сверхнизких напряжениях , менее примерно 50 В) внутри оборудования, а также для межсоединений сигналов между оборудованием. Многие электронные схемы имеют один возврат, который действует как эталон для всех сигналов. Силовые и сигнальные заземления часто подключаются, обычно через металлический корпус оборудования. Разработчики печатных плат должны позаботиться о компоновке электронных систем, чтобы мощные или быстро коммутируемые токи в одной части системы не создавали помехи в низкоуровневых чувствительных частях системы из-за некоторого общего импеданса в заземлении. следы макета.

Цепь заземления против земли [ править ]

Напряжение определяется как разность электрических потенциалов между точками в электрическом поле. Вольтметр используются для измерения разности потенциалов между некоторой точкой и опорной точкой. Эта общая контрольная точка обозначается как «земля» и считается имеющей нулевой потенциал. Сигналы определяются относительно сигнальной земли , которая может быть соединена с землей питания . Система, в которой системное заземление не соединено с другой цепью или с землей (в которой все еще может быть связь по переменному току между этими цепями), часто называется плавающей землей или двойной изоляцией .

Функциональные основания [ править ]

Некоторым устройствам для правильного функционирования требуется подключение к массе земли, в отличие от любой чисто защитной функции. Такое соединение известно как функциональное заземление - например, для некоторых длинноволновых антенных конструкций требуется функциональное заземление, которое, как правило, не должно быть неизбирательно подключено к защитному заземлению источника питания, поскольку введение передаваемых радиочастот в электрическую распределительную сеть является одновременно незаконно и потенциально опасно. Из-за этого разделения обычно не следует полагаться на чисто функциональное заземление для выполнения защитной функции. Во избежание несчастных случаев такие функциональные заземления обычно соединяются белым или кремовым кабелем, а не зеленым или желто-зеленым.

Отделение земли с низким уровнем сигнала от земли с шумом [ править ]

На телевизионных станциях, студиях звукозаписи и других установках, где качество сигнала имеет решающее значение, часто устанавливается специальное заземление для сигналов, известное как «техническое заземление» (или «техническое заземление», «специальное заземление» и «звуковое заземление»), чтобы предотвратить образование контуров заземления . По сути, это то же самое, что и заземление источника переменного тока, но никакие общие провода заземления устройства не могут быть подключены к нему, так как они могут нести электрические помехи. Например, в студии звукозаписи к технической земле подключается только аудиооборудование. ^[12] В большинстве случаев металлические стойки для оборудования в студии соединяются вместе с помощью тяжелых медных кабелей (или плоских медных трубок или шин.) и аналогичные соединения выполняются с технической землей. Особое внимание уделяется тому, чтобы на стойках не размещались устройства с заземлением от шасси, так как одиночное соединение заземления переменного тока с техническим заземлением снизит его эффективность. Для особо требовательных применений основное техническое заземление может состоять из тяжелой медной трубы, при необходимости проложенной путем просверливания нескольких бетонных этажей, так что все технические заземления могут быть соединены кратчайшим путем с заземляющим стержнем в подвале.

Радиоантенны [ править ]

Некоторые типы радиоантенн (или их линий питания ) требуют заземления. Поскольку радиочастоты тока в радиоантеннах намного выше, чем частота 50/60 Гц линии электропередачи, в системах радиозаземления используются принципы, отличные от заземления переменного тока. ^[13] «Третий провод» защитного заземления в электропроводке здания переменного тока не предназначен и не может использоваться для этой цели. Длинные провода заземления электросети имеют высокий импеданс на определенных частотах. В случае передатчика РЧ-ток, протекающий через заземляющие провода, может излучать радиочастотные помехи.и наводить опасное напряжение на заземленные металлические части других приборов, поэтому используются отдельные системы заземления. ^[13]

Монопольные антенны, работающие на более низких частотах, ниже 20 МГц, используют Землю как часть антенны, как проводящую плоскость для отражения радиоволн. К ним относятся T-образная и перевернутая L-антенна , зонтичная антенна и мачтовый излучатель, используемый радиостанциями AM. Линия питания от передатчика подключается между антенной и землей, поэтому требуется система заземления под антенной, чтобы контактировать с почвой и собирать обратный ток. В передатчиках и радиоприемниках малой мощности заземление может быть таким же простым, как один или несколько металлических стержней или столбов, вбитых в землю, или электрическое соединение с металлическим водопроводом здания, уходящим в землю. ^[13] Однако в передающих антеннах система заземления несет полный выходной ток передатчика, поэтому сопротивление заземляющего контакта может быть основной потерей мощности передатчика. Система заземления функционирует как пластина конденсатора , чтобы принимать ток смещения от антенны и возвращать его на сторону земли фидерной линии передатчика, поэтому она должна располагаться непосредственно под антенной.

Передатчики средней и высокой мощности обычно имеют разветвленную систему заземления, состоящую из кабелей, проложенных в земле под антенной, для снижения сопротивления. ^[14] Поскольку для всенаправленных антенн, используемых на этих диапазонах, земные токи распространяются радиально к точке заземления со всех направлений, система заземления обычно состоит из радиальной диаграммы направленности скрытых кабелей, идущих наружу под антенной во всех направлениях, соединенных вместе с сторона заземления фидерной линии передатчика на клемме рядом с основанием антенны. ^{[15] [16]}

Мощность передатчика, теряемая в сопротивлении заземления, и, следовательно, эффективность антенны зависит от проводимости почвы. Это широко варьируется; болотистая почва или пруды, особенно соленая вода, обеспечивают самое низкое сопротивление грунту, в то время как сухая каменистая или песчаная почва - самое высокое. Потери мощности на квадратный метр в земле пропорциональны квадрату плотности тока передатчика, протекающего в земле. Плотность тока и рассеиваемая мощность увеличиваются по мере приближения к клемме заземления в основании антенны ^[16], поэтому радиальную систему заземления можно рассматривать как обеспечивающую среду с более высокой проводимостью, медь, для тока заземления. протекать через участки земли с высокой плотностью тока для уменьшения потерь мощности.

Дизайн [ править ]

Стандартная система заземления, широко используемая для мачтовых радиовещательных антенн, работающих в СЧ и НЧ диапазонах, состоит из 120 проложенных на равном расстоянии подземных радиальных заземляющих проводов, выходящих на четверть длины волны (0,25 , 90 электрических градусов) от антенны. ^{[16] [13] [15] [17]} Обычно используется мягкотянутая медная проволока калибра от 8 до 10, закапанная в землю на глубину от 4 до 10 дюймов. ^[16] Для диапазона вещания AM${\ displaystyle \ lambda}$антенны для этого требуется круглая земля, простирающаяся от мачты на 47–136 метров (154–446 футов). Обычно его засаживают травой, которую не скашивают, так как высокая трава в определенных обстоятельствах может увеличить потери мощности. Если доступная площадь участка слишком ограничена для таких длинных радиалов, их во многих случаях можно заменить большим количеством более коротких радиалов или меньшим количеством более длинных радиалов. ^{[14] [15]}

В передающих антеннах второй причиной потерь мощности является диэлектрическими потерями мощности по электрическому полю ( ток смещения ) антенны , проходящей через землю , чтобы достичь проводов заземления. ^[17] Для антенн около половины длины волны (180 электрических градусов) антенна имеет максимум напряжения ( пучность ) около ее основания, что приводит к сильным электрическим полям в земле над заземляющими проводами возле мачты, где ток смещениявходит в землю. Чтобы уменьшить эти потери, в этих антеннах часто используется проводящий медный экран заземления под антенной, подключенный к подземным заземляющим проводам, лежащим на земле или на высоте нескольких футов, для защиты земли от электрического поля.

В некоторых случаях, когда каменистая или песчаная почва имеет слишком высокое сопротивление для заглубленного грунта, используется противовес . ^[15] Это радиальная сеть проводов, аналогичная сети подземных подземных сооружений, но лежащих на поверхности или подвешенных на высоте нескольких футов над землей. Он действует как пластина конденсатора , емкостная связь линии питания с проводящими слоями земли.

Электрически короткие антенны [ править ]

На более низких частотах сопротивление системы заземления является более важным фактором из-за малого радиационного сопротивления антенны. В диапазонах НЧ и ОНЧ ограничения по высоте конструкции требуют использования электрически коротких антенн, короче основной резонансной длины в четверть длины волны ( ). Четвертьволновой монополь имеет сопротивление излучения от 25 до 36 Ом , но ниже${\ displaystyle \ lambda / 4}$${\ displaystyle \ lambda / 4}$сопротивление уменьшается пропорционально квадрату отношения высоты к длине волны. Мощность, подаваемая на антенну, делится между сопротивлением излучения, которое представляет собой мощность, излучаемую в виде радиоволн, желаемой функцией антенны и омическим сопротивлением системы заземления, что приводит к потере мощности в виде тепла. По мере увеличения длины волны по сравнению с высотой антенны сопротивление излучения антенны уменьшается, поэтому сопротивление заземления составляет большую часть входного сопротивления антенны и потребляет больше энергии передатчика. Антенны в диапазоне ОНЧ часто имеют сопротивление менее одного Ом , и даже в системах заземления с очень низким сопротивлением от 50% до 90% мощности передатчика может быть потрачено впустую в системе заземления. ^[13]

Системы молниезащиты [ править ]

Системы молниезащиты предназначены для смягчения воздействия молнии за счет подключения к обширным системам заземления, которые обеспечивают соединение с землей на большой площади. Большая площадь требуется для рассеивания сильного тока удара молнии без повреждения проводников системы из-за избыточного тепла. Поскольку удары молнии представляют собой импульсы энергии с очень высокочастотными компонентами, в системах заземления для молниезащиты обычно используются короткие прямые проводники для уменьшения самоиндукции и скин-эффекта .

Наземный коврик [ править ]

На электрической подстанции заземляющий мат представляет собой сетку из проводящего материала, установленную в местах, где человек может стоять, чтобы управлять выключателем или другим оборудованием; она связана с локальной несущей металлической конструкцией и к ручке распределительного устройства, так что оператор не будет подвергаться воздействию высокого дифференциального напряжения из - за неисправности на подстанции.

Вблизи устройств, чувствительных к статическому электричеству, используется заземляющий (заземляющий) коврик для заземления статического электричества, генерируемого людьми и движущимся оборудованием. ^[18] В статическом контроле используются два типа: статические диссипативные маты и проводящие маты.

Мат, рассеивающий статическое электричество, который лежит на проводящей поверхности (обычно это бывает на военных объектах), как правило, состоит из трех слоев (трехслойных) со слоями рассеивающего статическое электричество виниловыми слоями, окружающими проводящую подложку, которая электрически прикреплена к земле (земле). Для коммерческого использования традиционно используются резиновые маты, рассеивающие статическое электричество, которые состоят из двух слоев (двухслойные) с жестким, устойчивым к припою верхним слоем, рассеивающим статическое электричество, что делает их более долговечными, чем виниловые маты, и проводящим резиновым дном. Электропроводящие коврики сделаны из углерода и используются только на полу с целью максимально быстрого отвода статического электричества на землю. Обычно токопроводящие маты изготавливаются с амортизацией для стояния и называются матами «против усталости».

Чтобы мат, рассеивающий статическое электричество, был надежно заземлен, его необходимо прикрепить к земле. Обычно коврик и браслет заземляются с помощью системы заземления с общей точкой (CPGS). ^[19]

В мастерских по ремонту компьютеров и производстве электроники рабочие должны быть заземлены перед работой с устройствами, чувствительными к напряжениям, генерируемым людьми. По этой причине маты, рассеивающие статическое электричество, могут быть и также используются на производственных сборочных этажах в качестве «напольных бегунов» вдоль сборочной линии для отвода статического электричества, создаваемого людьми, идущими вверх и вниз.

Изоляция [ править ]

Изоляция - это механизм, разрушающий заземление. Он часто используется с маломощными потребительскими устройствами, а также когда инженеры, любители или ремонтники работают над цепями, которые обычно работают с напряжением линии электропередачи. Изоляция может быть достигнута путем простого размещения трансформатора с соотношением проводов 1: 1 с равным числом витков между устройством и обычным источником питания, но применимо к трансформатору любого типа, использующему две или более катушек, электрически изолированных друг от друга.

Для изолированного устройства прикосновение к одному проводнику под напряжением не вызывает сильного поражения электрическим током, поскольку обратный путь к другому проводнику через землю отсутствует. Тем не менее, удары током и поражение электрическим током все же могут произойти, если оба полюса трансформатора касаются голой кожи. Ранее было предложено, чтобы ремонтники «работали с одной рукой за спиной», чтобы избежать одновременного касания двух частей тестируемого устройства, тем самым предотвращая прохождение тока через грудную клетку и прерывание сердечного ритма или вызывающее остановку сердца . ^[20]

Обычно каждый трансформатор линии электропередачи переменного тока действует как изолирующий трансформатор, и каждое повышение или понижение имеет потенциал для образования изолированной цепи. Однако эта изоляция не позволит неисправным устройствам перегореть предохранителями при замыкании на их заземляющий провод. Изоляция, которая может быть создана каждым трансформатором, нарушается, если всегда заземлять одну ногу трансформатора с обеих сторон входной и выходной катушек трансформатора. Линии электропередач также обычно заземляют по одному проводу на каждом полюсе, чтобы обеспечить выравнивание тока от полюса к полюсу в случае короткого замыкания на землю.

В прошлом заземленные приборы были спроектированы с внутренней изоляцией до такой степени, что позволяла без видимых проблем простое отключение заземления с помощью штепсельных вилок (опасная практика, поскольку безопасность получаемого плавающего оборудования зависит от изоляции в его силовом трансформаторе). . Однако современные устройства часто включают модули ввода питания, которые спроектированы с намеренной емкостной связью между линиями питания переменного тока и шасси для подавления электромагнитных помех. Это приводит к значительному току утечки из силовых линий на землю. Если заземление отключено с помощью штепсельной вилки или случайно, возникающий ток утечки может вызвать легкие удары даже без каких-либо неисправностей в оборудовании. ^[21]Даже небольшие токи утечки являются серьезной проблемой в медицинских учреждениях, поскольку случайное отключение заземления может привести к проникновению этих токов в чувствительные части человеческого тела. В результате медицинские источники питания имеют низкую емкость. ^[22]

Приборы и источники питания класса II (например, зарядные устройства для сотовых телефонов) не имеют заземления и предназначены для изоляции выхода от входа. Безопасность обеспечивается двойной изоляцией, поэтому требуется два повреждения изоляции, чтобы вызвать удар.

См. Также [ править ]

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

• Федеральный стандарт 1037C в поддержку MIL-STD-188

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме заземления .

Посмотрите землю в Wiktionary, бесплатный словарь.

• Цепное заземление и способы заземления
• Глава « Электробезопасность» изкниги и серии « Уроки электрических цепей, том 1 » .
• Заземление низко- и высокочастотных цепей ( PDF ) - Замечания по применению Analog Devices
• Руководство пользователя усилителя IC по развязке, заземлению и исправлению положения для изменений (PDF) - Примечание по применению Analog Devices
• Электромагнитный телеграф, Дж. Б. Калверт
• Электробезопасность систем заземления с высоким сопротивлением