3.1.2 Гальваническая связь через контуры заземления

Контуры заземления относятся к одним из наиболее распространенных причин электромагнитного воздействия. На рис.3.5 показаны два технических средства, соединенные между собой двухпроводной линией. Согласно требованиям безопасности, корпусы обоих приборов заземлены, а так же один из проводов контура полезного сигнала заземлен в двух местах. Между точками 1 и 2 может возникнуть разность потенциалов U₁₂, обусловленная током в контуре заземления, например током замыкания на землю или током молнии. Напряжение U₁₂ вызывает ток помехи I_п. При синусоидальной форме напряжения U₁₂ напряжение помехи рассчитывается по формуле:

.

При условии z_п>>z_и+z_л напряжение помехи будет максимальным и равным U_п=U₁₂.

Для снижения этого негативного воздействия можно уменьшить разность потенциалов U₁₂. Это осуществляется снижением сопротивления между точками 1 и 2, что достигается, например, выполнением пола в виде проводящей эквипотенциальной поверхности (рис.3.6,а). Так же можно уменьшить сопротивление, соединив технические средства массивными проводниками (рис.3.6,б) или экранировав линию с заземлением экранов с двух сторон (рис.3.7).

Другим способом снижения влияния через контур заземления является уменьшение тока помехи I_п. Для этого можно разделить контуры заземления (рис.3.8), но при этом между корпусом технического средства и контуром сигнала остается паразитная емкостная связь. Если считать, что z_л<<z_и+z_п, то напряжение помехи приближенно будет определяться формулой:

.

Как известно, сопротивление емкости обратно пропорционально зависит от частоты тока. Поэтому такая защита эффективна только при постоянном напряжении или низких частотах. При высоких частотах контур заземления, как и в предыдущем случае (рис.3.5), оказывается практически замкнутым. Другие способы снижения тока помехи I_п представлены в табл.3.1.

Таблица 3.1 Мероприятия по снижению гальванического влияния в петлях заземления

Мероприятия	Примечание
Разделительный трансформатор	Применим для сигналов с низкой и средней частотой. При высокой частоте из-за паразитной емкости С происходит преобразование синфазных помех в противофазные.
Нейтрализующий трансформатор	Обмотки W1 и W2 намотаны согласно, потоки от полезного сигнала компенсируются, от токов помех суммируются. Действие тем лучше, чем выше частота тока помех Iп.
Ферритовые кольца	Повышенное сопротивление току помех Iп , особенно эффективны при частотах выше 1 МГц.
Разделительное реле	Применяется при бинарных сигналах. Паразитная емкость до 5 пФ.
Оптическая развязка	Пригодна только для сигналов, емкость С менее 1 пФ, электрическая прочность от 0,5 до 10 кВ.
Световод	Пригоден для аналоговых и цифровых сигналов. Разность потенциалов может составлять мегавольты, нечувствителен к емкостному и индуктивному влиянию.
Симметричная передача	при полной симметрии .
Симметрирующие трансформаторы	Частичные токи помех Iп компенсируются у приемника.