|
Надежное электропитание и заземление очень важны для работы бытовой техники, персональных компьютеров, локальных сетей, периферийных устройств, соединяемых различными кабелями (например, компьютер-принтер, телевизор-видеомагнитофон и в других случаях). Применение устройств защиты, в частности источников бесперебойного питания (UPS), эффективно только при наличии хорошего заземления. Практическая реализация надежного заземления настолько актуальна (с точки зрения защиты, долговременной эксплуатации и техники безопасности), что имеет не меньшее значение, чем, скажем, жизнь и здоровье человека; эти понятия взаимосвязаны. Как надежно заземлить оборудование - поговорим далее.
Подключение заземления в одном электрическом контуре
Рассмотрим некоторые особенности подключения к осветительной сети 220 В электрических устройств с точки зрения безопасности как человека, так и компьютера.
Конденсаторы электрического фильтра предназначены для шунтирования высокочастотных помех осветительной сети на «землю» через провод защитного заземления и трехполюсные вилку (штекер) и розетку. Провод заземления соединяют с контуром заземления, его недопустимо соединять с «нулем» осветительной сети. При устройстве «зануления» необходима гарантия того, что нуль не станет фазой, если кто-нибудь «перевернет» штекер питания. Если же «землю» устройства никуда не подключать, на корпусе (общем проводе) устройства может появиться переменное напряжение 100 В : конденсаторы фильтра работают как емкостный делитель напряжения, и, поскольку их емкость одинакова, 220 В делится пополам.
Мощность данного источника ограничена, поскольку ток короткого замыкания / кз на землю составляет от единиц до десятков микроампер; причем чем мощнее источник питания, тем больше емкость конденсаторов фильтра и, следовательно, ток.
При емкости конденсатора С = 0,01 мкФ ток будет около 0,7 мА. Данные значения переменного тока и напряжения опасны для человека, особенно для ребенка или домашнего животного (их масса и устойчивость к опасным факторам намного ниже, чем при прочих равных условиях у взрослого человека). Попасть под удар электрического тока в данном случае можно, например, прикоснувшись одновременно к металлическим частям корпуса компьютера и к батарее отопления. Это напряжение является одним из источников разности потенциалов между устройствами, от которой страдают интерфейсные схемы. Что же происходит при соединении с помощью кабеля двух различных устройств, например телевизора - DVD-проигрывателя, музыкального центра - усилителя низкой частоты (НЧ), компьютера - принтера)? Общий провод кабеля имеет электрический контакт с общим проводом электрических схем и печатных плат, а также и корпусом устройства (если он из токопроводящего материала). Когда соединяемые устройства надежно заземлены (занулены) через отдельный провод на общий контур , проблемы разности потенциалов не возникает.
Если же в качестве заземляющего провода использовать нулевой провод питания при разводке питающей сети с трехполюсными розетками двухпроводным кабелем, на нем будет присутствовать разность потенциалов, вызванная падением напряжения от протекающего силового тока.
Если в эти же розетки включать устройства с большим энергопотреблением (например, мощный лазерный принтер или факс старого образца), разность потенциалов будет ощутимой. Также будут заметными импульсные помехи, создаваемые при включении/ выключении этих устройств. Эквивалентный источник напряжения при невысоком значении электродвижущей силы (ЭДС) En u l < 10 В будет иметь низкое выходное сопротивление, равное сопротивлению участка нулевого провода. Мощность, потребляемая устройствами, равна: Р = Р + Р 1 2 3 ' Поскольку обычно сопротивление соединительного кабеля больше питающего (так как сечение проводов питающего кабеля больше сечения проводов кабеля соединения), через общий провод соединительного кабеля потечет ток, существенно меньший, чем силовой. Это прямое следствие закона Ома: U = I х R, то есть I = U / R. Но при нарушении контакта в нулевом проводе питания через соединительный кабель может протекать и весь ток, потребляемый устройством.
Значение этого опасного тока может достигать нескольких ампер, что повлечет выход устройств из строя. Разные потенциалы относительно общего провода (корпуса) разных устройств также являются источником помех. Самая опасная ситуация возникает при обрыве нулевого провода (к примеру, отгорел нулевой провод в щите или распределительной коробке) в случае заземления устройств через рабочий нулевой провод.
Тогда через трансформатор источника питания, или двигатель устройства (к примеру, пылесос) на нулевой клемме прибора, а значит, и на корпусе устройства, появится опасное напряжение 220 В - с большой потенциальной мощностью. Это чревато очень тяжелыми поражениями электрическим током. Поэтому никогда не присоединяйте рабочий нулевой проводник к корпусу электроприбора.
Внимание, пример!
Домохозяйка «А» применяла в комнате пылесос по назначению. Вдруг двигатель пылесоса перестал работать (по техническим причинам пропал контакт нулевого провода в электрическом шкафу жилого дома). «А» стала искать причину в пылесосе, дотронулась рукой до металлической части корпуса, а оголенной коленкой коснулась батареи отопления. В результате ее тело стало проводником электрического тока по кратчайшему пути, и «А» получила электрический удар.
Посмотрим - и вернемся к правильному заземлению. Если оба соединяемых кабелем устройства не заземлены (в случае их питания от одной фазы сети), разность потенциалов между ними будет небольшой (вызванной разбросом емкостей конденсаторов в разных фильтрах). Уравнивающий ток через общий провод соединительного кабеля будет мал, и разность потенциалов между общими проводами в схемах (платах) устройств тоже будет мала. Но не следует забывать о безопасности человека.
Так, если незаземленные устройства подключены к разным фазам, разность потенциалов между их несоединенными корпусами будет порядка 190 В, при этом уравнивающий ток через кабель может достигать десятка миллиампер.
Почему выходят из строя электронные устройства?
Безопасной можно считать такую ситуацию, когда все соединения/ разъединения выполняются при отключенном питании. Это правило важно как для мобильных телефонов и их зарядных устройств, так и для всех электронных устройств, имеющих силовые адаптеры к напряжению осветительной сети 220 В. И наоборот, при коммутациях при включенном питании возможны неприятности: если контакты общего провода соединительного кабеля соединяются позже (или разъединяются раньше) сигнальных, разность потенциалов между общими проводами в разных схемах прикладывается к сигнальным цепям, что чревато частым выходом из строя электронных устройств и целых блоков. А они могут быть весьма дорогостоящими и неремонтопригодными (ремонт не рентабелен). Соединение заземленного устройства с незаземленным, особенно когда у последнего мощный источник питания, приводит к неминуемому выходу из строя электронных устройств.
Для устройств, источники питания которых имеют шнуры с двухполюсной вилкой (такие еще встречаются), эти проблемы также актуальны. Источники питания зачастую имеют сетевой фильтр, но с конденсаторами малой емкости (следовательно, ток короткого замыкания достаточно мал).
Весьма опасны сетевые шнуры устройств с двухполюсной вилкой, которыми подключаются источники питания с трехполюсным разъемом. Домашние пользователи, подключающие свои устройства в бытовые розетки, могут столкнуться с проблемами из-за отсутствия заземления. Далеко не в каждой квартире сегодня установлены «евророзетки» с надежным заземлением. Еще меньше процент безопасных силовых подключений в старом фонде сельских домов. Локально проблемы заземления решает применение сетевых фильтров типа Pilot и им подобных .
Питание от одного ФП всех устройств, соединяемых интерфейсами, решает проблему разности потенциалов. Еще лучше, когда ФП включен в розетку с заземлением. Однако заземляющие контакты розеток могут иметь плохой контакт вследствие слабой (изменяющейся со временем эксплуатации) упругости или заусениц в пластмассовом кожухе.
Кроме того, эти контакты не любят частого вынимания и вставки вилок, поэтому обратите внимание:
обесточивание оборудования по окончании работы лучше выполнять выключателем питания фильтра (предварительно выключив устройства);
рекомендуется отключать питание при подключении и отключении соединительных кабелей.
Почему? Небольшая разность потенциалов, которая практически исчезнет при соединении (электрическом контакте) устройств общими проводами интерфейсов, может «пробить» входные и выходные цепи сигнальных линий, если в момент присоединения разъема контакты общего провода соединятся позже сигнальных.
Внимание, пример!
Пользователю ПК «В» время от времени требовалось включать сканер, имеющий адаптер к сети 220 В. Чтобы не «втыкать» постоянно кабели в разъем USB и разъем питания, «В» соединил штатным кабелем USB-разъемы сканера и системного блока и подключил сетевой адаптер к напряжению 220 В (между прочим, через фильтр по питанию). Выход сетевого адаптера оставил свободным и по необходимости вставлял разъем на проводе сетевого адаптера в гнездо для питания сканера. Это продолжалось 2 месяца. В один из дней при очередном некорректном включении сканер вышел из строя. Такая же ситуация может возникнуть (и возникает!) при включении на подзарядку сотовых телефонов.
К помехам, вызванным разностью потенциалов общих проводов схем (корпусов) устройств, наиболее чувствительны параллельные порты. У последовательных портов и разъемов бытовой техники зона чувствительности к статике ниже (пороги ±3 В), еще меньшую чувствительность имеют интерфейсы локальных сетей, где обычно имеется гальваническая развязка сигнальных цепей от общего провода с допустимым напряжением изоляции порядка 100 В.
Заземление удаленных устройств
Проблема заземления устройств, разнесенных территориально, обостряется. Если разводка питания и заземления выполнена двухпроводным кабелем, разность потенциалов, обусловленная падением напряжения на заземляющих проводах, будет особенно ощутимой. В ряде случаев практикуется прокладка отдельного кабеля (с большим сечением проводника) или шины для цепи заземления. Однако разводка заземления отдельным кабелем не всегда удобна и часто неэффективна с точки зрения защиты от помех, поскольку при этом могут образовываться замкнутые контуры с широким охватываемым пространством - своеобразные антенны. Поэтому разводку питания к удаленным устройствам целесообразно выполнять трехпроводным кабелем, один из проводов которого используется для защитного заземления. Тогда схема заземления получается естественным образом , защитный провод в корневой части этого дерева заземляют, или «зануляют».
Дополнительные проблемы при разводке электропитания для компьютеров обусловлены динамической нелинейностью входной цепи бестрансформаторных источников питания (современны и применяются повсеместно). Традиционные электросети рассчитаны на более или менее линейную нагрузку.
Несколько практических рекомендаций по заземлению
Ни в коем случае не пытайтесь заземлиться на батарею отопления. Аккуратно проведите заземление проводом большого сечения от электрического щита на лестничной площадке к себе в квартиру. Не забывайте о технике безопасности.
Техника безопасности
Все бытовые устройства должны быть надежно заземлены .
Заземление должно быть выполнено для всех розеток (не частично и не выборочно, как это бывает при ремонте). Запрещается соединять клемму заземления розетки или прибора с рабочим нулевым проводом сети. Рекомендуется отключать питание при подключении и отключении соединительных кабелей различных бытовых устройств. Если различные устройства соединяют с помощью кабелей (к примеру, в компьютерную сеть), необходимо их подключить к общему удлинителю, имеющему клеммы заземления. Соблюдение этих несложных правил спасет вам жизнь, сохранит здоровье и радость общения со своими близкими.
Услуги электрика в Нижнем Новгороде +7-903-054-27-09
Эл. почта: bvm0810@mail.ru
|
