3.3.3. Токовые контуры с большой емкостью относительно земли

В длинных заземленных с одной стороны сигнальных линиях при появлении изменяющегося во времени напряжения протекает ток помехи i_st, обусловленный емкостями С₁ и С₂, и вследствие несимметрии относительно земли часть синфазного напряжения и преобразуется в противофазное напряжение суммирующееся с напряжением сигнала, поступающего от источника (рис. 3.19, а)

Рис. 3.19. Односторонне заземленная линия с большими емкостями на землю С₁ и С₂ (а) и ее схема замещения при R_S >> r_q (б)

Принимая напряжение изменяющимся по синусоидаль­ному закону, например с частотой сети, можно записать выра­жение для напряжения помехи (рис. 3.19, б):

(3.15)

Например, при ΔU = 100 В, f= 50 Гц, С₁ = 2000 пФ и R_Q = 150 Ом напряжение помехи составляет 9,4 мВ. Этого достаточно, чтобы практически исключить передачу слабых сигналов, например, от термоэлементов, что, впрочем, не так часто встречается. Из (3.15) следует, что при f = 0 U_st = 0, а при бесконечно высокой частоте U_st - ΔU. Это означает, что при высоких частотах напря­жение помехи соответствует синфазному напряжению ΔU.

Средства борьбы с помехами сводятся к:

-устранению соединения с землей приемной ступени, точнее, к устранению гальванической связи между системой опорного потенциала и корпусом прибора, что не всегда рекомендуется и при высоких частотах часто не эффективно;

-выполнению сигнального контура предельно низкоомным (малые значения r_q, R_S);

-экранированию сигнальной линии (рис. 3.20, а, б). При этом напряжение помехи снижается до значения

При наличии последовательного резонансного контура стано­вится возможным повышение напряжения помехи (рис. 3.20, б).

При заземлении экрана (рис. 3.20, в) может наблюдаться уве­личение емкости провода относительно земли (C_SL > С₁), что приводит [(3.15), рис. 3.20, г] к большему напряжению помехи, чем при отсутствии экрана.

Хорошие результаты снижения напряжения помехи могут дать:

-симметричное относительно земли выполнение линий пере­дачи сигналов (рис. 4.20, д, е); при полной симметрии = 0;

-введение на приемном конце элементов, разделяющих по­тенциалы [реле, оптической развязки, разделительного транс­форматора (рис. 3.20, ж, з)]. Проникновение помехи в этом слу­чае возможно через паразитную емкость разделяющих эле­ментов C_st (C_st<< С₁ ; C_st<<С₂);

применение для передачи сигналов световодов (рис. 3.20, и). Этот способ практически устраняет влияние емкости C_st.

3.3.4. Емкостное влияние молнии

Если молния ударяет непосредственно в землю или находящиеся вблизи проводящие предметы (молниеприемники, осветительные мачты, металлические фасады и т.п.), то канал молнии В (рис. 3.21) кратковременно приобретает

Рис. 3.20. Способы защиты контуров с большими емкостями относительно земли

Рис. 4.21. Емкостное влияние молнии на линию: В — канал разряда молнии; Gl, G2 -приборы; Cft, Cft—емкости связи от­носительно земли

высокий потен­циал (U_max > 100 кВ) вследствие падения напряжения на сопро­тивлении заземления. В результате потенциал сигнальной линии при наличии емкостей С_к и С_Е повысится до значения

Если нет устройств, защищающих от перенапряжений, то входная изоляция приборов G₁ и G₂ будет повреждена, а в лучшем случае (слабая интенсивность молнии, большое рас­стояние до места удара, дающее малое значение С_к) возникает интенсивная помеха. Эффективная защита может быть обес­печена экранированием сигнальной линии.