12 Jun De Feiten en mythen van geïsoleerde aarding – deel 1
geplaatst om 11:23hin aarding/binding doorgrond
Algemeen
het is niet ongewoon om in een datacenter of communicatiekamer te stappen en een oranje stopcontact op de muur te zien. Vraag iedereen wat dat is en je krijgt over het algemeen een reactie als ‘dat is onze noodstroom’ of ‘dat is onze ruisvrije grond’. Het is echter net zo gebruikelijk om een schouderophalen van die persoon te krijgen wanneer hem gevraagd wordt ‘waarom’ ze er een hebben. Tot op de dag van vandaag, Ik vind dat veel datacenter en communicatie personeel niet op de hoogte zijn dat de telecommunicatienormen fronsen op hun use…in feit, Building Industry Consulting Services International (BICSI) specifiek instrueren een communicatie distributie ontwerper om weg te blijven van dergelijke bedrading schema ‘ s in hun referentiehandleidingen.
Waarom is geïsoleerde aarding (Ig) een probleem? Waar kwam het vandaan? En is er enige waarheid aan een IG-systeem dat geluidsproblemen helpt?
dit tweedelige blogartikel behandelt deze en andere vragen, zodat de lezer kan worden voorgelicht over het gebruik ervan en, tot op zekere hoogte, van tevoren worden gewaarschuwd als ze al op de site werkzaam zijn. Het eerste deel van dit artikel zal zich richten op elektrische ruis en de theoretische behoefte aan IG, evenals de installatievereisten en veiligheidsschendingen die kunnen ontstaan met de slechte bedradingsmethoden van het IG-systeem. Het tweede deel van het artikel zal zich richten op de technische problemen met IG en de snelle en eenvoudige meting om te bepalen of IG is een probleem voor u op uw site.
waar moet ik beginnen?
een geïsoleerd aardingssysteem (IG) wordt vaak gespecificeerd wanneer er bezorgdheid bestaat over elektrisch geluid op het aardingssysteem van de apparatuur dat operationele problemen veroorzaakt voor elektronische apparatuur. Door de integratie van een IG-systeem in tegenstelling tot een solide geaard (SG) systeem, zou men geneigd zijn om te denken dat er iets is gedaan om mogelijke problemen op te lossen. Helaas, zelfs correct geïnstalleerde IG-systemen veroorzaken aanzienlijke operationele problemen, zelfs als het is geïnstalleerd volgens de National Electrical Code requirements en Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) aanbevolen praktijken. Om te begrijpen hoe IG-systemen te installeren, en of ze echt werken, moeten we de redenering begrijpen voor het specificeren van een dergelijk systeem. Dit vereist een nauwkeurige blik op de oorzaak en het gevolg van “elektrisch geluid” …
Wat Is “elektrisch geluid”?
elektrisch geluid is een algemene term die zowel door de professional als door leken wordt gebruikt om een gebeurtenis te beschrijven die de werking van elektronische apparatuur verstoort. De juiste term hiervoor is echter common-mode spanning. Common-mode spanning is een ongewenst signaal dat optreedt tussen circuit geleiders en grond die bedoelde signalen tussen apparaten kan nabootsen, vaak met de verkeerde intervallen. Specifiek, de common-mode spanning tussen neutraal en grond is van de grootste zorg voor de voeding ontwerpers. Dit komt omdat er een gebrek aan filtering tussen deze twee punten binnen de voeding van de apparatuur. Als gevolg hiervan is een storing die wordt gegenereerd aan de ac-zijde van de voeding (d.w.z. het AC-aardingssysteem) gemeenschappelijk aan de dc-zijde (bekend als chassis grond), vandaar de term common-mode.
bronnen van gewone spanning
bijna alle apparatuur, met uitzondering van gloeilampen, is een bron van gewone spanning. Elk apparaat dat motoren bevatten zal direct-koppel common-mode stromen naar de apparatuur aardgeleider. Deze omvatten verkoopautomaten, kopieerapparaten, laserprinters, koelunits, UPS ‘ s, enz.
Studies hebben ook aangetoond dat losse aansluitingen op de aarding van de apparatuur of neutrale geleiders die onderhevig zijn aan mechanische trillingen, ook kunnen leiden tot middelhoog elektrisch geluid of het probleem kunnen verergeren wanneer er een bestaande spanning in de gebruikelijke modus bestaat. Andere bronnen kunnen een spanning op het aardcircuit induceren via elektromagnetische interferentie (EMI) of radiofrequentie-interferentie (RFI). Radio / TV antennes, bewegingsmelders, tweewegradio’ s, mobiele telefoons, Piepers en TL-verlichting zorgen voor dit soort storingen.
ongeacht de bron van de storing, wordt door de (IEEE) – norm 1100 (Emerald Book) aanvaard dat een spanning van meer dan 1 volt tussen neutraal en aard aan de ingang van elektronische apparatuur waarschijnlijk tot storingen in de apparatuur zal leiden.
hoe beïnvloedt het Apparatuur?
elektronische apparatuur communiceert zowel intern als met andere apparaten door middel van een digitale puls die bekend staat als een bit of een reeks bits die bekend staat als bytes. Een typisch stukje, afgebeeld in tekening 1, lijkt op dat van een vierkante golfpuls hoewel, realistisch gezien, de golfvorm minder lineair is dan vaak afgebeeld. De amplitude van deze puls varieert met het ontwerp en de toepassing van de apparatuur. Typisch, transistor-transistorlogica (TTL) en complementary metal oxide semiconductor (CMOS) logica werkt bij 5 volt. Wanneer de puls actief is, wordt gezegd dat het op logica 1, of hoog, staat. Wanneer de puls niet actief is, wordt deze aangeduid als Logica 0, of een lage toestand.
aan de voor-en achterrand van de puls bevinden zich overgangspunten. Hier, voor een korte tijd, de puls is noch op logica 1 of logica 0. Als een willekeurige common-mode spanning optreedt tussen de neutrale en wisselstroom apparatuur grond op hetzelfde moment dat de overgangspunten optreden, is het mogelijk dat het beoogde signaal kan worden omgekeerd. Als gevolg daarvan is er een beetje minder in de stroom van informatie reizen naar circuits binnen het apparaat of naar een extern apparaat. Wanneer dit gebeurt, zal de interne circuits niet functioneren als gevolg van pariteitsfout aan de bitstructuur, wat resulteert in een storing in de apparatuur.De doos van Pandora
in 1980 begon een gerenommeerde fabrikant van apparatuur met de onthulling van hun high-speed dataverwerkingsproducten een uniek aardingontwerp te specificeren, een geïsoleerde grond genaamd. De bedoeling was om een geà soleerde aardgeleider van apparatuur te vereisen die naar de aardingsterminal van orange IG-houders moet worden uitgevoerd, die zijn ontworpen om de aardingsterminal voor apparatuur met snoerverbinding te scheiden van de montageband van de uitlaat zelf. Er zijn dus twee uitrustingsgronden geïnstalleerd (en moeten daarom worden onderhouden). Het doel van het IG-systeem was om de nul-volt-referentie (gecreëerd door de neutrale aardverbinding bij de elektrische ingang) uit te breiden naar de neutrale aardingang op de plaats van de apparatuur. De gewenste bedoeling (en NEC-compliant) van de IG moet er ongeveer uitzien als tekening 2, hieronder.
in de komende jaren hebben andere fabrikanten van apparatuur hetzelfde type aardingssysteem gespecificeerd. Helaas waren de meeste fabrikanten van apparatuur laks in de exacte eisen van een IG-installatie. Sommige elektriciens moesten vertrouwen op hun eigen interpretatie van hoe het moest worden geïnstalleerd. Tot overmaat van ramp hadden de Nationale Elektrische Code en de IEEE geen eisen voor de installatie van een dergelijk aardingssysteem. Als gevolg hiervan ondervonden veel sites ernstige problemen met de veiligheid en de prestaties van de apparatuur als gevolg van de onjuiste installatie van het IG-circuit. In feite, veel van de systemen nog steeds in gebruik zijn vandaag de dag potentiële veiligheid (elektrische schok en brand), bliksem, en operationele gevaren.
de NFPA raakt betrokken
in 1981, een bedrijf in Chicago, ondervond aanzienlijke brandschade die rechtstreeks werd toegeschreven aan een grondfout op een onjuist geïnstalleerd IG-systeem, waar de fysieke installatie het niet mogelijk maakte om voldoende stroom toe te staan om de stroomonderbreker uit te schakelen. Een basisdiagram van dit type onjuiste bedrading is hieronder te zien, waar een afzonderlijk aangedreven grondstang wordt gebruikt om de geà soleerde apparatuur aardbus in een subpaneel te verwijzen.
in 1984, als reactie op deze en andere incidenten, de auteurs van de National Electrical Code verstrekt installatievereisten voor een geïsoleerde apparatuur aardgeleider.
in de 2002 versie van de NEC® geeft paragraaf 250.146 (d) de installatievereisten van het IG-systeem, maar het geeft de installateur geen aanwijzingen of het gebruik ervan al dan niet nuttig is. Samengevat vereist de Code dat een geà soleerde aardgeleider voor apparatuur (minimumgrootte per tabel 250-122) wordt uitgevoerd met de circuitgeleiders van de aardklem van de apparatuur bij de houder tot de aardklem van de apparatuur bij het afgeleide systeem of dienst. Voor veiligheidsdoeleinden is het belangrijk op te merken dat de aardgeleider van de IG-apparatuur niet in zijn eigen leiding kan worden uitgevoerd of buiten het aftakcircuit of feederleiding kan worden uitgevoerd. Bovendien kan de aardgeleider van de IG-apparatuur niet op een enkele aardstang worden afgesloten.
ten behoeve van de prestaties van de apparatuur beveelt het IEEE aan dat de IG-geleider en de circuitgeleiders worden opgenomen in een metalen leiding ter bescherming tegen uitgestraald EMI/RFI. Ze raden ook een aparte warm, neutraal, en apparatuur aarding geleider worden verstrekt voor elke afzonderlijke tak circuit. Echter, deze IEEE aanbevolen bedrading praktijk wordt gezien als kosten-prohibitief door de meeste elektrische aannemers en wordt zelden aangetroffen in het veld. Maar zelfs als de vereiste en aanbevolen ontwerppraktijken worden gevolgd, moet men zich afvragen….
werkt een IG-systeem eigenlijk?
het korte antwoord op deze vraag is “nee”. En, niet alleen werkt het niet, studies hebben aangetoond dat het problemen kan introduceren waar je ze niet zou verwachten. In sommige gevallen, IG systemen zijn bekend om common-mode spanningsproblemen erger te maken … of, in extreme gevallen, creëren common-mode spanning waar geen zou moeten zijn!
er zijn vele redenen waarom het IG-systeem niet effectief is. Maar, over het algemeen, rekening houden met het feit dat elke site is uniek. Als zodanig kan de elektromagnetische compatibiliteit (EMC) tussen apparaten, laat staan elke takcircuit, drastisch veranderen. Om deze reden zijn de variabelen die elektrische geluidsstoringen veroorzaken, voorkomen en versterken even dynamisch. In onze volgende installatie zullen we de technische problemen aanpakken die voorkomen dat IG ons helpt. En, als je het al gebruikt, zullen we bespreken hoe je het kunt testen om te zien of het een probleem voor je veroorzaakt…allemaal met een standaard VOM?
