Что такое эквипотенциальная шина (7 видео)

Содержание

Безопасность электрооборудования машин и механизмов — ГОСТ Р МЭК 60204-1-99 — Эквипотенциальные соединения
Разбираемся с заземлением, экранированием и защитой от утечек в высокоомных приложениях. Часть 1 — Основные источники помех в измерительных системах
Обзор электростатики
Влияние электростатического поля
Влияние РЧ излучения
Влияние магнитного поля
Экранирование
Ссылки
💡 Видео

Видео:2. Электрическое поле. Линии напряженности, эквипотенциальные поверхности. (русс яз)Скачать

Безопасность электрооборудования машин и механизмов — ГОСТ Р МЭК 60204-1-99 — Эквипотенциальные соединения

8 Эквипотенциальные соединения

8.1 Общие требования
Раздел содержит требования к соединениям, которые выполняют одновременно рабочие и защитные функции. Рисунок 3 иллюстрирует эти функции.

Рисунок 3 — Пример эквипотенциального соединения машины

8.2 Цепь защиты
8.2.1 Общие положения
Цепь защиты включает:
— зажим РЕ (5.2);
— токопроводящие части электрооборудования и машины, в том числе скользящие контакты, являющиеся частью цепи;
— провода защиты электрооборудования машины.
На подвижных машинах с источниками питания на борту цепи защиты, сторонние токопроводящие части и все внешние токопроводящие части должны подключаться к зажиму защитной цепи, чтобы обеспечить защиту от удара током. Если подвижную машину можно также подключить к внешнему источнику питания, то зажим ее цепи защиты одновременно должен быть контактом для подключения внешнего проводника защиты.
Примечание — Когда источник электропитания является частью стационарного или движущегося оборудования, а внешний источник питания не подключен (например, не подключено бортовое зарядное устройство), нет необходимости подключать такое оборудование к внешнему проводнику защиты.

Все части цепи защиты должны быть сконструированы таким образом, чтобы выдерживать наиболее высокие механические и термические напряжения, которые могут вызываться аварийными токами замыкания на землю, способными циркулировать в этих частях цепи защиты.
Структурные элементы электрооборудования или машины могут быть использованы в качестве части цепи защиты при условии, что поперечное сечение детали будет эквивалентно, по крайней мере с электрической точки зрения, поперечному сечению требуемого медного провода (ГОСТ Р 50571.10).
Если используют систему питания IТ, сама машина и устройство контроля исправности заземления должны быть частью цепи защиты. Если все оборудование соответствует 6.3.2.2, подключение машины к цепи защиты не требуется.
8.2.2 Провода защиты
Провода защиты должны маркироваться в соответствии с 14.2.2.
Рекомендуется использовать провода с медными проводниками. При использовании других, не медных проводов, их электрическое сопротивление на единицу длины не должно превышать допустимое значение для медных проводов, а их поперечное сечение не должно быть менее 16 мм 2 .
Поперечное сечение проводов защиты должно определяться в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.10, 3.1 или МЭК 60439-1 [18], 7.4.3.1.7.
Это требование подтверждается в большей части случаев, если отношение между поперечным сечением активных проводов, соединенных с этой частью оборудования, и сечением соответствующего проводника цепи защиты удовлетворяет таблице 1.
8.2.3 Непрерывность цепи защиты
Все внешние электропроводящие части электрооборудования или машины (машин) должны быть соединены с цепью защиты. Если какая-либо часть удаляется, например при ремонтных работах, то защитная цепь для оставшихся не должна быть прервана.
Сопротивление каждой части эквипотенциальной цепи защиты должно препятствовать наличию опасного контактного напряжения на внешних электропроводящих частях в случае нарушения изоляции. Точки соединений и пайки должны предусматриваться таким образом, чтобы их токопроводящие характеристики не ухудшались при механических, химических и электрохимических воздействиях. При использовании кожухов или проводов из алюминия или его сплава необходимо, в частности, учитывать последствия электролитической коррозии.
Гибкие или жесткие металлические каналы и металлические оболочки кабелей не должны использоваться в качестве проводов защиты. Однако такие металлические каналы и металлическая защита кабелей (например, стальная труба, обшивка, свинцовая оболочка и т. д.) должны быть соединены с цепью защиты.
Непрерывность цепи защиты должна быть обеспечена для электрооборудования, которое монтируется на закрывающиеся крышки, двери и поворотные панели. Она не должна достигаться системами закрытия, шарнирами, несущими шинами, а проводами защиты, которые соединены с оборудованием (8.2.2). В противном случае следует использовать крепежные детали, петли или скользящие контакты, защищенные от коррозии, для того, чтобы обеспечить низкое сопротивление (19.2).
Непрерывность гибких проводников защиты, которые легко повредить (например, гибкого тягового кабеля), должна быть обеспечена с помощью соответствующих средств (например, мониторинга).
В отношении требований непрерывности для проводников защиты, включающих щетки, провода и контактные кольца, — см. 13.8.2.
8.2.4 Исключение коммутационных аппаратов из цепи защиты
Цепь защиты не должна содержать коммутационных аппаратов, устройств защиты от сверхтоков (например, выключателей, предохранителей) и устройств обнаружения тока, используемых в этих аппаратах. Единственными элементами отключения, которые допускается включать в цепь защиты, являются разъединительные вставки. Их выключение может производиться только квалифицированным персоналом для проведения определенных испытаний или измерений, предпочтительно при помощи инструмента (ГОСТ Р 50571.10, 3.3).
Примечание — Допускается применение устройств, которые не вызывают разъединения цепи защиты при условии, что их электрические характеристики препятствуют во всех случаях опасному повышению напряжения в какой-либо части цепи, и они не ухудшают рабочих характеристик цепи.

Читайте также: Средство для устранения проколов шин

8.2.5 Детали, подсоединение которых к цепи защиты не является необходимым
Некоторые сторонние электропроводящие части не требуется подсоединять к цепи защиты, если они установлены таким образом, что не могут вызвать опасности, так как:
— не имеют широких контактных поверхностей и не могут быть взяты рукой;
— имеют незначительные размеры (менее 50 х 50 мм), или
— установлены таким образом, что контакт с токоведущими частями или нарушение изоляции являются невозможными.
Это распространяется на мелкие детали, такие как винты, заклепки, сигнальные таблички и детали, расположенные внутри кожуха и независящие от их размера (например, электромагниты контакторов или реле, механические части устройств) (ГОСТ 30331.8/ГОСТ Р 50571.8, 1.2.2).
8.2.6 Отключение цепи защиты соединителями
Когда цепь защиты может быть отключена соединителями или разъемными контактными соединениями, эквипотенциальная цепь защиты должна размыкаться только после отключения токоведущих частей, а ее непрерывность должна быть восстановлена перед включением под напряжение токоведущих частей. Это относится к разъемным контактным соединителям (14.4.5).
Металлические оболочки соединителей и разъемов должны быть соединены с цепью защиты, если они не используются для БСНН.
8.2.7 Присоединение проводов защиты
Все провода защиты должны быть подключены в соответствии с 14.1.1. Запрещается использовать соединения проводов защиты в качестве зажимов, которые используются для соединения и фиксации между собой устройств или деталей.
Каждая точка подключения провода защиты должна обозначаться символом 60417-2-МЭК-5019:
Для зажимов, используемых для подключения цепи защиты, это обозначение может быть заменено сочетанием зеленого и желтого цветов. Буквы РЕ предназначены для зажима подключения внешнего провода защиты (5.2).

8.3 Подсоединение к цепи защиты в целях обеспечения работоспособности оборудования
8.3.1 Общие положения
Основной целью оперативных связей является уменьшение:
— последствий, связанных с нарушением изоляции, которые могут сказаться на управлении машиной (8.3.2);
— влияния помех на работу электрооборудования, чувствительного к ним (8.3.3).
8.3.2 Повреждения (пробои) изоляции
Защита от непредусмотренных срабатываний в результате повреждений изоляции может быть достигнута путем соединения одной из полярностей цепи управления, питающейся от трансформатора, с цепью защиты. При этом приборы управления соединяют с цепью в соответствии с требованиями 9.1.4. Это соединение должно выполняться как вариант питания цепей управления.
Необходимо обратить внимание, что отсутствие соединения сторонних электропроводящих частей оборудования с цепью защиты, как указано в 6.3.2.2 и 6.3.2.3, отрицательно сказывается на эффективности изложенных в этом пункте мер безопасности.
8.3.3 Соединение с общим опорным потенциалом
Влияние электрических помех может быть снижено в результате использования провода с низким удельным сопротивлением в сети с низким полным сопротивлением, которую используют в качестве опорного уровня для высокочастотных сигналов внутри электрооборудования (например, общая шина печатной платы или внешние электропроводящие части оборудования). Конструкция соединения должна иметь как можно меньшее сопротивление относительно земли. Эти точки подключения должны обозначаться символом 60417-2-МЭК-5020 (рисунок 3)
Соединение с общим опорным потенциалом, отличным от обеспечиваемого цепью защиты или соединительным зажимом внешнего заземляющего провода (с пониженным уровнем шума), должно допускаться при условии, что будут соблюдены требования разделов 6 и 7.
Подключение к одной точке, соединенной непосредственно с точкой по возможности близкой к зажиму РЕ [рисунок 3 (поз. 1)] или с собственным зажимом для обеспечения внешнего вывода на землю (бесшумного) должно быть предусмотрено, если необходимо уменьшить общий уровень радиопомех [рисунок 3 (поз. 2)]. Этот зажим должен обозначаться символом 60417-2-МЭК-5018

Видео:ЗАЗЕМЛЕНИЕ - ТАКОЕ НЕ ПОКАЖУТ В ВУЗАХ. Рассказываю как работает и чем отличается. #TN #TT #IT #ОмСкачать

Разбираемся с заземлением, экранированием и защитой от утечек в высокоомных приложениях. Часть 1 — Основные источники помех в измерительных системах

Неточность измерений, особенно в высокоомных приложениях, часто объясняют неправильным экранированием и плохим заземлением. Действительно, проблемы с экранированием и заземлением нередко приводят к появлению ошибок, но многие разработчики тестовых систем не совсем хорошо понимают, почему. Многие погрешности измерения вызываются токами от внешних полей, наводимыми в измерительные провода. В статье рассматривается, каким образом земляные петли и недостаточное либо отсутствующее электростатическое экранирование могут вызвать протекание паразитных токов или токов помех в измерительных проводах или тестируемых устройствах (device under test, DUT), а также способы распознавания этих токов и предотвращения их влияния на результаты измерения. Вначале, однако, рассмотрим электростатику, что позволит лучше понять источник проблемы.

Читайте также: Перевод параметров шин в дюймы

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Обзор электростатики

Электрические заряды или заряженные частицы являются точечными источниками электростатического поля. Силовые линии поля всегда начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Сила взаимодействия между заряженными частицами такова, что разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые – отталкиваются. В электрическом поле запасается энергия; количество энергии пропорционально общему числу силовых линий поля, то есть потоку (или общему заряду). Паразитный ток, наводимый в измерительные проводники, прямо пропорционален напряжённости поля. При любом данном напряжении ёмкость описывает отношение заряда на двух проводящих телах к напряжению между ними. Энергия, запасённая в поле, равняется половине произведения ёмкости на квадрат напряжения:

Везде, где существует напряжение, есть распределение положительных и отрицательных зарядов, даже если один из проводников заземлён.

Напряжения создают высокоимпедансное поле. Токи создают магнитные поля с низким импедансом. Волновой импеданс – это всегда отношение электрического поля к магнитному для любой электромагнитной волны. Экраны работают и на отражение, и на поглощение энергии поля. Если импеданс материала экрана сильно отличается от импеданса поля, преобладает отражение. Если их импедансы близки, возможно только поглощение.

Видео:Почему чаще отгорает ноль, а не фаза? #энерголикбезСкачать

Влияние электростатического поля

Заряды, находящиеся вне измерительной цепи, ответственны за множество проблем, возникающих при измерении. Если в пространстве вокруг неэкранированной измерительной цепи находится неподвижный заряд, между ним и проводниками цепи возникнет электрическое поле, линии которого заканчиваются на зарядах противоположного знака. Это поле способно вызвать протекание постоянного тока утечки через измерительные провода. Если заряд или проводник с распределёнными на нём зарядами перемещаются относительно измерительной цепи, в измерительных проводах будет течь переменный ток

вызванный изменениями ёмкости между зарядом или заряженным проводником и проводами, где C – емкость между зарядом проводника и измерительной цепью.

Внешние проводники под напряжением, отличным от напряжения измерительной цепи, оказывают действие, аналогичное точечным зарядам. Когда напряжение на внешнем проводнике изменяется, ток

также будет течь в измерительную цепь. Обе эти ситуации, то есть и точечные заряды, и изменяющиеся напряжения, будут вносить в измерения помехи и паразитные токи. Любая, оканчивающаяся на проводах, линия электрического поля способна навести ток в измерительную цепь. Электрические поля преобладают среди всех видов помех, кроме тех случаев, когда поблизости от измерительного оборудования текут сильные токи, имеются трансформаторы или иные источники магнитного поля. В идеальном случае, все линии электрического поля от внешних источников должны оканчиваться на экранах или охранных проводниках, минуя измерительные провода. И, обратно, все линии поля, исходящие от самих измерительных цепей и оборудования, должны оканчиваться также на экранах и охранных проводниках, но ни в коем случае не на внешних проводниках или зарядах. Когда линии внешнего поля заканчиваются на экранах или охранных проводниках, а не на измерительных проводах, они не влияют на результаты измерений.

Видео:Урок 231. Свойства электрического потенциалаСкачать

Влияние РЧ излучения

Электромагнитное РЧ излучение распространено повсеместно. Любой проводник соответствующей длины, в том числе кабель, соединяющий прибор с источником измеряемого сигнала, может работать как антенна для этого излучения. Несмотря на то, что частота этого излучения находится за пределами полосы пропускания источника/измерительного прибора, оно вызовет протекание переменного тока вдоль антенны (в нашем случае, вдоль измерительных проводов). Когда эти токи доходят до усилителей внутри прибора, они могут подвергнуться выпрямлению, вызвав смещение нуля при измерении. По этой причине оба провода HI и LO должны быть экранированы, чтобы наведённые токи циркулировали по экранам, а не по самим проводам. Как правило, от этих помех предохраняет защитный экран (который находится снаружи общего экрана цепей прибора). Однако чтобы обеспечить полное экранирование на этих частотах, он не должен иметь никаких отверстий или щелей, линейные размеры которых превышают половину длины волны мешающего излучения.

Видео:Понимание сопротивления качению!Скачать

Влияние магнитного поля

Магнитное взаимодействие не связано с токами в измерительных проводах, а, скорее, с наведением напряжений в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Магнитное поле, в отличие от электрического, имеет низкий импеданс. Проводники, пригодные для электрического экранирования, представляют согласованный импеданс для магнитного поля; в результате, они не способны отражать энергию этого поля от проходящих внутри них измерительных проводников. Чтобы экранировать магнитное поле, или силовые линии поля (поток) должны замыкаться через материал экрана (это хорошо работает при постоянных или медленно меняющихся полях с мю-металлом), либо достаточно толстые стенки экрана должны ослаблять поле, поглощая его энергию [1].

Читайте также: Пакеты для шин в перми

Видео:Лекция 308. Шина I2CСкачать

Экранирование

Назначение экранирования – ослабить или устранить влияние токов помех на электрические измерения. Эти токи могут вызываться точечными зарядами, электрическими полями и изменениями напряжений. Например, тело человека всегда заряжено. Провода питающей сети внутри и снаружи лабораторного помещения или производственная среда могут создать переменные электрические поля, которые, в свою очередь, наводят паразитные токи. Когда тестируемые устройства заземляются в точке за пределами измерительного прибора, другой потенциал точки заземления (отличный от прибора) вызывает ещё одно электрическое поле, создающее ток в экранирующих оплётках измерительных кабелей. Межобмоточная ёмкость силового трансформатора прибора замыкает цепь для этого паразитного тока. Грозы и изменения погодных условий могут вызвать изменения электростатического поля. Источники ВЧ излучения также могут вызывать токи в измерительных проводах, приводя к смещениям нуля во входных усилителях измерительных приборов из-за эффекта выпрямления. Даже при хорошей погоде Земля создает относительно верхних слоёв атмосферы электрическое поле с напряжённостью порядка 100 В/м.

Рисунок 1.

Правильное использование экрана в тестирующей системе. Электростатический
экран соединён с общим проводом схемы. Обратите внимание, что HI и LO
провода тоже экранированы.

Электростатический экран предотвращает влияние внешних электрических полей (с высоким импедансом) на измерительные цепи, становясь эквипотенциальной поверхностью для линий поля и отводя их в сторону от находящихся внутри него измерительных проводов. Чтобы экран не замкнул находящиеся внутри проводники, он соединяется с LO клеммой прибора. Эта схема гарантирует, что на цепи внутри экрана действует только потенциал LO клеммы прибора (Рисунок 1). Чтобы быть эффективным, экран должен охватывать всю измерительную цепь. Конструкция прибора уже должна иметь такой экран везде, где это необходимо, и предусматривать его расширение за пределы прибора. Хотя такой экран полезен для любых измерений, он просто необходим при любых высокоомных измерениях (т.е., свыше 100 кОм). Результирующее напряжение помехи:

I_I – наведённый ток,
R – сопротивление измерения.

Такой экран не препятствует протеканию постоянных или переменных токов между ним самим и измерительными цепями; он даёт защиту только от внешних электрических полей.

Эквипотенциальная защита выполняет все те же функции, что и общий экран, а также предотвращает протекание токов утечек между охранными проводниками и измерительными цепями (Рисунок 2). Охранный проводник – это просто экранирующая оплётка кабеля, напряжение на которой поддерживается равным напряжению измерительной цепи (вместо подключения к LO клемме), что исключает существование электрического поля между ним и измерительной цепью. Такая защита используется в цепях, предназначенных для измерения или создания очень малых токов и, как правило, обязательна при токах менее 1 нА.

Рисунок 2.

Правильное использование эквипотенциальной защиты в тестирующей системе.
Обратите внимание, что HI и LO провода также экранированы или защищены,
а корпус, закрывающий тестируемое устройство, обеспечивает полное
электростатическое экранирование.

При измерении токов 1 нА и менее чувствительный узел должен быть сначала защищён от утечек. Приборы, предназначенные для измерения или создания таких малых токов, уже имеют в своём составе подобную защиту. Добавлять экран к эквипотенциальной защите вокруг узла необязательно, но остальные измерительные цепи должны его иметь. Конфигурация электрометра позволяет использовать общий экран также в качестве защиты, поддерживая потенциал чувствительного узла равным потенциалу «земли» (Рисунок 3).

Рисунок 3.

Пояснение конфигурации экрана и эквипотенциальной защиты в электрометре.

Это означает, что самое главное различие между экраном и эквипотенциальной защитой состоит в том, что экран предотвращает влияние внешних полей на результаты измерения, тогда как защита, в добавок, исключает протекание постоянных токов утечки, путём окружения чувствительного узла другим проводником под напряжением, равным напряжению самого узла, как внутри, так и снаружи прибора.

Видео:Заземление. Кто придумал? Зачем? Какие бывают системы заземления. Мощный #энерголикбезСкачать