12 Jun fakty i mity izolowanego uziemienia-Część 1
Posted at 11: 23hin uziemienia/BondingbyiGround
ogólne
nie jest rzadkością, aby wejść do centrum danych lub pokoju komunikacyjnego i dostrzec pomarańczowe gniazdko zamontowane na ścianie. Zapytaj kogokolwiek, Co to jest, a otrzymasz odpowiedź typu „to jest nasze zasilanie awaryjne” lub „to jest nasz bezgłośny Grunt”. Równie często zdarza się jednak, aby wzruszyć ramionami od tej osoby, gdy pyta się ją „dlaczego”. Do dziś uważam, że wielu pracowników centrów danych i komunikacji nie wie, że standardy telekomunikacyjne marszczą brwi na ich use…in fakt, Building Industry Consulting Services International (BICSI) w szczególności instruują projektanta dystrybucji komunikacji, aby trzymał się z dala od takich schematów okablowania w swoich podręcznikach referencyjnych.
dlaczego izolowane uziemienie (Ig) jest problemem? Skąd pochodzi? A czy jest jakaś prawda w systemie IG pomagająca w problemach z hałasem?
ten dwuczęściowy artykuł na blogu odnosi się do tych i innych pytań, więc czytelnik może być pouczony o ich zastosowaniu i do pewnego stopnia uprzedzony, jeśli jest już zatrudniony na miejscu. Pierwsza część tego artykułu skupi się na hałasie elektrycznym i teoretycznym zapotrzebowaniu na IG, a także na wymaganiach instalacyjnych i naruszeniach bezpieczeństwa, które mogą wyniknąć ze słabych metod okablowania systemu IG. Druga część artykułu skupi się na kwestiach technicznych związanych z IG oraz szybkim i łatwym pomiarze, aby określić, czy IG stanowi dla Ciebie problem w Twojej witrynie.
od czego zacząć?
izolowany system uziemienia (IG) jest często określany, gdy istnieje obawa dotycząca hałasu elektrycznego w systemie uziemienia sprzętu powodującego problemy operacyjne dla sprzętu elektronicznego. Poprzez włączenie systemu IG w przeciwieństwie do systemu solidnie uziemionego (SG), można by pomyśleć, że coś zostało zrobione, aby rozwiązać potencjalne problemy. Niestety, nawet prawidłowo zainstalowane systemy IG stwarzają poważne problemy operacyjne, nawet jeśli są instalowane zgodnie z wymaganiami Krajowego Kodeksu elektrycznego i zalecanymi praktykami Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE). Aby zrozumieć, jak instalować systemy IG i czy naprawdę działają, musimy zrozumieć rozumowanie określające taki system. Wymaga to dokładnego przyjrzenia się przyczynie i skutku „hałasu elektrycznego” …
Co To jest „hałas elektryczny”?
hałas elektryczny to ogólny termin używany zarówno przez profesjonalistów, jak i laików do opisania zdarzenia, które zakłóca działanie sprzętu elektronicznego. Poprawnym określeniem jest jednak napięcie w trybie wspólnym. Napięcie w trybie wspólnym jest niepożądanym sygnałem występującym między przewodami obwodu a masą, który może naśladować zamierzone sygnały między urządzeniami, często w niewłaściwych odstępach czasu. W szczególności, napięcie w trybie wspólnym między neutralnym a uziemieniem jest największym problemem dla projektantów zasilaczy. Wynika to z braku filtrowania między tymi dwoma punktami w zasilaczu urządzenia. W rezultacie zakłócenia generowane po stronie prądu przemiennego (tj. system uziemienia prądu przemiennego) są wspólne dla strony prądu stałego (znanej jako masa podwozia), stąd termin common-mode.
źródła napięcia w trybie wspólnym
prawie wszystkie urządzenia, z wyjątkiem oświetlenia żarowego, są źródłem napięcia w trybie wspólnym. Każde urządzenie zawierające silniki będzie kierować kilka prądów trybu wspólnego do przewodu uziemiającego urządzenia. Należą do nich Automaty sprzedające, kopiarki, drukarki laserowe, agregaty chłodnicze, zasilacze UPS itp.
badania wykazały również, że luźne połączenia na uziemieniu urządzenia lub przewodach neutralnych, które podlegają wibracjom mechanicznym, mogą również powodować hałas elektryczny średniego poziomu lub mogą powodować problem, gdy istnieje istniejące napięcie w trybie wspólnym. Inne źródła mogą wywoływać napięcie w obwodzie uziemiającym poprzez zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) lub zakłócenia częstotliwości radiowych (RFI). Anteny radiowe / telewizyjne, detektory ruchu, radia dwukierunkowe, telefony komórkowe, pagery i oświetlenie fluorescencyjne powodują tego typu zakłócenia.
niezależnie od źródła zakłócenia, przyjmuje się (IEEE) Standard 1100 (Emerald Book), że każde napięcie większe niż 1 wolt między neutralnym a uziemieniem na wejściu do sprzętu elektronicznego prawdopodobnie spowoduje awarię sprzętu.
Jak to wpływa na sprzęt?
sprzęt elektroniczny komunikuje się zarówno wewnętrznie, jak i z innymi urządzeniami, poprzez cyfrowy impuls, który jest znany jako bit lub ciąg bitów znanych jako bajty. Typowy bit, pokazany na rysunku 1, przypomina impuls fali kwadratowej, choć realistycznie kształt fali jest mniej liniowy niż często przedstawiany. Amplituda tego impulsu różni się w zależności od konstrukcji i zastosowania urządzenia. Zazwyczaj logika tranzystor-tranzystor (TTL) i komplementarna logika półprzewodników tlenku metalu (CMOS) działają przy napięciu 5 V. Gdy impuls jest aktywny, mówi się, że jest w stanie logicznym 1 lub wysokim. Gdy impuls nie jest aktywny, jest określany jako logika 0 lub stan niski.
na krawędzi czołowej i końcowej impulsu znajdują się punkty przejściowe. Tutaj, przez krótki czas, impuls nie jest ani w logice 1, ani w logice 0. Jeżeli pomiędzy uziemieniem urządzenia neutralnego a uziemieniem prądu przemiennego wystąpi losowe napięcie w trybie wspólnym w tym samym czasie, w którym występują punkty przejścia, możliwe jest odwrócenie zamierzonego sygnału. W rezultacie w strumieniu informacji jest o jeden bit mniej przechodzący do obwodów w urządzeniu lub do urządzenia zewnętrznego. Gdy to nastąpi, wewnętrzny obwód nie będzie działał w wyniku błędu parzystości w strukturze bitów, co spowoduje awarię sprzętu.
Puszka Pandory
w 1980 roku, wraz z odsłonięciem ich szybkich produktów do przetwarzania danych, renomowany producent sprzętu zaczął określać unikalną konstrukcję uziemienia zwaną izolowanym uziemieniem. Intencją było wymaganie doprowadzenia izolowanego przewodu uziemiającego do zacisku uziemiającego pomarańczowych gniazd IG, które zostały zaprojektowane w celu oddzielenia zacisku uziemiającego dla urządzeń podłączonych przewodem od paska mocującego samego gniazda. W ten sposób zainstalowane są dwa urządzenia (a zatem należy je konserwować). Celem systemu IG było rozszerzenie odniesienia zerowego woltu (stworzonego przez wiązanie uziemienia neutralnego urządzenia przy wejściu do służby elektrycznej) na wejście neutralnego uziemienia w miejscu urządzenia. Pożądana intencja (i zgodna z NEC) IG powinna wyglądać mniej więcej tak, jak na rysunku 2 poniżej.
w ciągu następnych kilku lat inni producenci sprzętu określili ten sam typ systemu uziemiającego. Niestety, większość producentów sprzętu była Niedbała w dokładnych wymaganiach instalacji IG. Niektórzy elektrycy musieli polegać na własnej interpretacji sposobu instalacji. Co gorsza, Krajowy Kodeks elektryczny i IEEE nie miały wymagań dotyczących instalacji takiego systemu uziemienia. W rezultacie wiele zakładów doświadczyło poważnych problemów z bezpieczeństwem i wydajnością sprzętu z powodu niewłaściwej instalacji obwodu IG. W rzeczywistości wiele z nadal używanych systemów to potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa (porażenie prądem i pożar), piorun i zagrożenia operacyjne.
NFPA angażuje się
w 1981 r.firma w Chicago, IL doświadczyła znacznych szkód pożarowych, które zostały bezpośrednio przypisane usterce uziemienia nieprawidłowo zainstalowanego systemu IG, gdzie fizyczna instalacja uniemożliwiła jej przepuszczenie wystarczającego prądu do uruchomienia wyłącznika. Podstawowy schemat tego typu niewłaściwego okablowania można zobaczyć poniżej, gdzie oddzielnie napędzany pręt uziemiający jest używany do odniesienia do izolowanej magistrali uziemiającej urządzenia w pod-panelu.
w 1984 roku, w odpowiedzi na te i inne incydenty, autorzy Krajowego Kodeksu elektrycznego przedstawili wymagania instalacyjne dla izolowanego przewodu uziemiającego urządzenia.
w wersji NEC® z 2002 r.sekcja 250.146 (d) zawiera wymagania instalacyjne systemu IG, jednak nie wskazuje instalatorowi, czy jego użycie jest korzystne. Podsumowując, Kod wymaga, aby izolowany przewód uziemiający urządzenia (minimalny rozmiar na tabelę 250-122) był uruchamiany z przewodami obwodu od zacisku uziemienia urządzenia w gnieździe do zacisku uziemienia urządzenia w systemie lub serwisie pochodnym. Ze względów bezpieczeństwa ważne jest, aby pamiętać, że przewód uziemiający urządzenia IG nie może być uruchamiany we własnym przewodzie lub poza obwodem odgałęzienia lub przewodem zasilającym. Ponadto przewód uziemiający urządzenia IG nie może być zakończony pojedynczym prętem uziemiającym.
dla celów wydajności sprzętu IEEE zaleca, aby przewód IG i przewody obwodu były zawarte w metalowym przewodzie, aby chronić przed promieniowaniem EMI/RFI. Zalecają również oddzielny przewód uziemiający gorący, neutralny i sprzętowy dla każdego obwodu rozgałęzienia. Jednak ta zalecana przez IEEE praktyka okablowania jest postrzegana przez większość wykonawców elektrycznych jako kosztowna i rzadko spotykana w terenie. Ale nawet jeśli wymagane i zalecane praktyki projektowe są przestrzegane, trzeba zapytać….
czy system IG faktycznie działa?
krótka odpowiedź na to pytanie brzmi „nie”. I nie tylko nie działa, badania wykazały, że może wprowadzać problemy tam, gdzie się ich nie spodziewasz. W niektórych przypadkach systemy IG są znane z tego, że pogarszają problemy z napięciem w trybie wspólnym … lub, w skrajnych przypadkach, tworzą napięcie w trybie wspólnym, gdzie nie powinno być!
istnieje wiele powodów, dla których system IG jest nieskuteczny. Ale ogólnie rzecz biorąc, weź pod uwagę fakt, że każda strona jest wyjątkowa. Jako takie, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) między urządzeniami, nie mówiąc już o każdym obwodzie gałęzi, może się diametralnie zmienić. Z tego powodu zmienne, które powodują, zapobiegają i wzmacniają zakłócenia elektryczne, są równie dynamiczne. W następnej instalacji zajmiemy się problemami technicznymi, które uniemożliwiają IG pomoc nam. A jeśli już go używasz, porozmawiamy o tym, jak możesz go przetestować, aby sprawdzić, czy powoduje problem dla ciebie…wszystko z run-of-the-mill VOM?
