• Стандарт VXI
• Техника
• Программы
• Применение
• Библиотека

Заземление приборов

Заземление – один из основных путей уменьшения нежелательных шумов и наводок.
Рассмотрим общие принципы заземления, которые применимы не только к блокам измерительного прибора, но и к приборам, энергетическим устройствам и так далее ИВК.

Правильно выполненное заземление позволяет вделать минимально возможным напряжение шумов, возникающие при прохождении токов от двух или более приборов ИВК через общее сопротивление земли (контура заземления – системной земли) и избежать образование «паразитных» контуров заземления ИВК чувствительных к магнитным полям и разностям потенциалов земли.

ИВК обязательно должен иметь системную землю (шина контура заземления) для обеспечения безопасности работающего персонала и создания опорного эквипотенциального уровня для отсчета всех напряжений в ИВК.

Во многих странах существует стандарт на выполнение разводки сети переменного напряжения 220в, 50 Гц в зданиях и квартирах жилых домов. Эта разводка проводится по трех проводной схеме.
Ток в нагрузку течет по силовому (черному) проводу, в цепи которого находится предохранитель, а возвращается по нейтральному (белому) проводу, кроме того, ко всем корпусам оборудования подключается провод защитного заземления (зеленого цвета). При возникновении повреждения схемы нагрузки (прибора) ток через провод заземления проходит только в течение времени, которое необходимо, чтобы сработал предохранитель (электрическая цепь сети разрывается). Поэтому, у электронных приборов с трехполюсной вилкой питания рассчитанных на включение в такие сети, корпус «автоматически» заземляет.

Системная земля (заземление). Заземление системы, в общем случае, может быть выполнено двумя способами: заземление в одной или в нескольких точках. В свою очередь заземление в одной точке может быть произведено с последовательным или параллельным подключением приборов; первое называется системой с общей землей, второе – системой с раздельными землями.

С точки зрения помех наиболее нежелательной является схема с общим проводом заземления.
При этом способе соединения отдельных приборов к системной земле, они оказываются включенными последовательно.
Но благодаря своей простоте она является часто применяемой на практике. Для некритичных схем и приборов ее применение вполне удовлетворительно. Однако такую схему заземления не следует использовать для приборов с большим разбросом по потребляемой мощности, так как величина паразитных возвратных токов прамопропорциональна мощности потребления прибора, которые могут отрицательно повлиять на слаботочный прибор (увеличение уровня его помех).
Поэтому при использовании такой схемы заземления наиболее критичный (измерительный) прибор следует подключать как можно ближе к точке первичного заземления к системной земле.

Схему с раздельными землями (параллельное включение) желательно использовать на низких частотах, поскольку при этом нет перекрестных связей между возвратными паразитными токами различных приборов.
Потенциал корпусной земли прибора является функцией паразитного возвратного тока прибора и сопротивления провода заземления, только для данного прибора.
Эта схема заземления механически громоздка, так как в большой системе для ее осуществления требуется большое число заземляющих проводов.

Эту схему заземления не рекомендуется применять для высокочастотных приборов (или при наличии высокочастотных источников помех, имеющих связь с системной землей). На высоких частотах паразитные индуктивности заземляющих проводов увеличивают их сопротивление, а вместе с паразитными емкостями между проводами заземления (паразитные монтажные емкости) они создают индуктивно-емкостные взаимные паразитные связи между заземленными по такой схеме приборами.

Схема заземления приборов к системной земле в нескольких точках наиболее проста по исполнению. Часто на практике, она является единственной в случае, когда измерительно-вычислительная система рассредоточена на большой площади.
С точки зрения борьбы с помехами схема заземления в нескольких точках является наиболее уязвимой и нежелательной, так как паразитные возвратные токи от всех приборов протекают через общие сопротивления шины контура заземления. Поэтому системы работающие на низких частотах не следует заземлять по данной схеме.

Эту схему рекомендуется применять для измерительных систем работающих на высоких частотах, так как в этом случае она может обеспечить наилучшие результаты их помехозащищенности.
Приборы заземляются по возможности короткими проводами (не более нескольких сантиметров) и притом, к ближайшей точке шины контура заземления.

Применение коротких проводников заземления, позволяет снизить из собственную индуктивность (L1, L2, L3), а разнесение их на значительное расстояние друг от друга уменьшить паразитные монтажные емкости взаимной связи (С12, С22, С3j). Как показала практика, на частотах до 1 МГц предпочтительнее схема заземления в одной точке, а свыше единиц МГц лучше результаты обеспечивает схема заземления в нескольких точках.

Однако, как правило, на практике, заземление измерительно-вычислительных систем представляет собой комбинацию последовательного и параллельного подсоединения приборов в одной точке.
Такая комбинация обычно бывает компромиссным решением между борьбой с помехами и задачей избежать увеличения проводного монтажа.
Одним их таких решений является – выборочная группировка заземляющих проводов, так, чтобы приборы и установки с сильно различающими уровнями потребляемой мощности и помех не имели общего заземляющего провода.