Заземление
1. Назначение, схемы и основные требования, предъявляемые к заземлению
Одним из способов локализации побочных электромагнитных излучений является заземление технических средств.
Необходимо помнить, что экранирование ТСПИ и соединительных линий эффективно только при правильном их заземлении.
Для заземления применяются одноточечные, многоточечные и комбинированные (гибридные) схемы.
На рис.1 представлена одноточечная последовательная схема заземления.
Рис.
1. Одноточечная последовательная схема
заземления
Эта схема наиболее проста. Однако ей присущ недостаток, связанный с протеканием обратных токов различных цепей по общему участку заземляющей цепи. Вследствие этого возможно появление опасного сигнала в посторонних цепях.
В одноточечной параллельной схеме заземления (рис.2) этого недостатка нет. Однако такая схема требует большого числа протяженных заземляющих проводников, из-за чего может возникнуть проблема с обеспечением малого сопротивления заземления участков цепи. Кроме того, между заземляющими проводниками могут возникать нежелательные связи. В результате в системе заземления могут возникнуть токи и появиться разность потенциалов между различными устройствами.
Рис.
2. Одноточечная параллельная схема
заземления
Многоточечная схема заземления, представленная на рис. 3, практически свободна от недостатков, присущих одноточечной схеме. В этом случае отдельные устройства и участки корпуса индивидуально заземлены. При проектировании и реализации многоточечной системы заземления необходимо принимать специальные меры для исключения замкнутых контуров.
Рис.3.
Многоточечная схема заземления
Как правило, одноточечное заземление применяется на низких частотах при небольших размерах заземляемых устройств.
На высоких частотах (30-1000 МГц) используется многоточечная система заземления.
В промежуточных случаях эффективна комбинированная (гибридная) система заземления, представляющая собой различные сочетания одноточечной и многоточечной заземляющих систем.
Заземление технических средств систем информатизации и связи должно быть выполнено в соответствии с определенными правилами.
Основные требования, предъявляемые к системе заземления, заключаются в следующем:
- система заземления должна включать: общий заземлитель; заземляющие магистрали, шины и провода, соединяющие заземлитель с объектом;
- сопротивления заземлителя и заземляющих магистралей, шин и проводов должны быть минимальными (не более 4 Ом);
- каждый заземляемый элемент должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляемых элементов запрещается;
- в системе заземления должны отсутствовать замкнутые контуры, образованные соединениями или нежелательными связями между сигнальными цепями и корпусами устройств, между корпусами устройств и землей;
- следует избегать использования общих проводников в системах экранирующих заземлений, защитных заземлений и сигнальных цепей;
- качество электрических соединений в системе заземления должно обеспечивать минимальное сопротивление контакта, надежность и механическую прочность контакта в условиях климатических воздействий и вибрации (выполняется сваркой или болтовыми соединениями);
- контактные соединения должны исключать возможность образования оксидных пленок на контактирующих поверхностях и связанных с этими пленками нелинейных явлений;
- запрещается использовать в качестве заземляющего устройства нулевые фазы электросетей, металлоконструкции зданий, имеющие соединение с землей, металлические оболочки подземных кабелей, металлические трубы систем отопления, водоснабжения, канализации и т.д.;
- контактные соединения должны исключать возможность образования гальванических пар для предотвращения коррозии в цепях заземления.
При соприкосновении двух металлов в присутствии влаги возникает гальваническая и (или) электролитическая коррозия. Гальваническая коррозия является следствием образования гальванического элемента, в котором влага является электролитом. Степень коррозии определяется положением этих металлов в электрохимическом ряду.
Например при соединении алюминия и меди (разность потенциалов 2 В) возникающая ЭДС вызовет постоянный ток ионов, который будет разрушать более активный металл алюминий (стоящий выше в ряду).
Электролитическая коррозия может возникнуть при соприкосновении в электролите двух одинаковых металлов. Она определяется наличием локальных электротоков в металле, например, токов в заземлениях силовых цепей.
Наиболее эффективным методом защиты от коррозии является применение металлов с малой электрохимической активностью, таких, как олово, свинец, медь. Значительно уменьшить коррозию и обеспечить хороший контакт можно, тщательно изолируя соединения от проникновения влаги.