12 iunie faptele și miturile de împământare izolate-Partea 1
postat la 11:23hin împământare/BondingbyiGround
General
nu este neobișnuit să pas într-un centru de date sau cameră de comunicații și la fața locului o priză portocalie montat pe perete. Întrebați pe oricine ce este și, în general, veți primi un răspuns de genul ‘asta este puterea noastră de urgență’ sau ‘acesta este solul nostru fără zgomot’. Este la fel de comun, deși, pentru a obține o ridicare din umeri de la acea persoană atunci când a întrebat ‘de ce’ ei au unul. Până în prezent, mi se pare că multe centre de date și personalul de comunicații nu știu că standardele de telecomunicații se încruntă asupra lor use…in fapt, Building Industry Consulting Services International (BICSI) instrui în mod specific un proiectant de distribuție de comunicații pentru a sta departe de astfel de scheme de cabluri în manualele lor de referință.
de ce este împământarea izolată (IG) o preocupare? De unde provine? Și există vreun adevăr la un sistem IG ajuta probleme de zgomot?
acest articol de blog din două părți abordează aceste întrebări și altele, astfel încât cititorul poate fi educat cu privire la utilizarea lor și, într-o oarecare măsură, poate fi avertizat dacă este deja angajat pe site. Prima parte a acestui articol se va concentra pe zgomotul electric și nevoia teoretică de IG, precum și cerințele de instalare și încălcările de siguranță care ar putea apărea cu metodele slabe de cablare ale sistemului IG. A doua parte a articolului se va concentra pe problemele tehnice cu IG și măsurarea rapidă și ușoară pentru a determina dacă IG este o problemă pentru dvs. pe site-ul dvs.
de unde să încep?
un sistem de împământare izolat (IG) este adesea specificat în cazul în care există o preocupare cu privire la zgomotul electric al sistemului de împământare a echipamentului care cauzează probleme operaționale pentru echipamentele electronice. Prin încorporarea unui sistem IG, spre deosebire de un sistem solid (SG), cineva ar fi înclinat să creadă că s-a făcut ceva pentru a remedia potențialele probleme. Din păcate, chiar și sistemele IG instalate corect creează probleme operaționale semnificative, chiar dacă sunt instalate în conformitate cu cerințele codului electric național și practicile recomandate de Institutul inginerilor electrici și electronici (IEEE). Pentru a înțelege cum se instalează sistemele IG și dacă funcționează sau nu, trebuie să înțelegem raționamentul pentru specificarea unui astfel de sistem. Acest lucru necesită o analiză atentă a cauzei și efectului ‘zgomotului electric’…
ce este ‘zgomotul electric’?
zgomotul electric este un termen general folosit atât de profesionist, cât și de laic pentru a descrie un eveniment care perturbă funcționarea echipamentelor electronice. Termenul corect pentru aceasta, totuși, este tensiunea în modul comun. Tensiunea în mod comun este un semnal nedorit care apare între conductorii circuitului și masă care poate imita semnalele intenționate între dispozitive, adesea la intervale greșite. Mai exact, tensiunea în modul comun între neutru și masă este cea mai mare preocupare pentru proiectanții de surse de alimentare. Acest lucru se datorează faptului că există o lipsă de filtrare între aceste două puncte din sursa de alimentare a echipamentului. Ca urmare, o perturbare care este generată pe partea ac a sursei de alimentare (adică sistemul de împământare ac) este comună laturii dc (cunoscută sub numele de sol șasiu), de unde și termenul mod comun.
surse de tensiune în mod comun
aproape toate echipamentele, cu excepția iluminatului incandescent, sunt o sursă de tensiune în mod comun. Orice dispozitiv care conține motoare va direcționa curenții de mod comun către conductorul de împământare al echipamentului. Acestea includ distribuitoare automate, copiatoare, imprimante laser, unități de refrigerare, UPS, etc.
studiile au arătat, de asemenea, că conexiunile libere la împământarea echipamentului sau conductorii neutri care sunt supuși vibrațiilor mecanice pot provoca, de asemenea, zgomot electric de nivel mediu sau ar putea agrava problema acolo unde există o tensiune existentă în modul comun. Alte surse pot induce o tensiune pe circuitul de împământare prin interferențe electromagnetice (EMI) sau interferențe de frecvență radio (RFI). Antenele Radio / TV, detectoarele de mișcare, radiourile bidirecționale, telefoanele celulare, pagerele și iluminatul fluorescent provoacă aceste tipuri de tulburări.
indiferent de sursa perturbației, este acceptat de standardul (IEEE) 1100 (Emerald Book) că orice tensiune mai mare de 1 volt între neutru și masă la intrarea în echipamentul electronic va provoca probabil defecțiuni ale echipamentului.
cum afectează echipamentul?
echipamentele electronice comunică atât intern, cât și cu alte dispozitive, printr-un impuls digital cunoscut sub numele de bit sau un șir de biți cunoscut sub numele de octeți. Un bit tipic, prezentat în desenul 1, seamănă cu cel al unui impuls de undă pătrată, deși, în mod realist, forma de undă este mai puțin liniară decât este adesea descrisă. Amplitudinea acestui impuls variază în funcție de proiectarea și aplicarea echipamentului. De obicei, logica tranzistor-tranzistor (TTL) și logica complementară a semiconductorului cu oxid de metal (CMOS) funcționează la 5 volți. Când pulsul este activ, se spune că este la logica 1 sau la starea înaltă. Când pulsul nu este activ, acesta este denumit logica 0 sau o stare scăzută.
la marginea de conducere și la sfârșit a impulsului sunt puncte de tranziție. Aici, pentru o perioadă scurtă de timp, pulsul nu este nici la logica 1, nici la logica 0. Dacă apare o tensiune aleatorie în mod comun între solul echipamentului neutru și ac în același timp în care apar punctele de tranziție, este posibil ca semnalul intenționat să poată fi inversat. Drept urmare, există un bit mai puțin în fluxul de informații care călătoresc către circuitele din dispozitiv sau către un dispozitiv extern. Când se întâmplă acest lucru, circuitele interne nu vor funcționa ca urmare a erorii de paritate la structura bitului, rezultând o defecțiune a echipamentului.
Cutia Pandorei
în 1980, odată cu dezvăluirea produselor lor de prelucrare a datelor de mare viteză, un producător de echipamente de renume a început să specifice un design unic de împământare numit sol izolat. Intenția a fost de a solicita ca un conductor de împământare a echipamentului izolat să fie rulat la terminalul de împământare al recipientelor orange IG, care sunt proiectate pentru a separa terminalul de împământare pentru echipamentele conectate prin cablu de cureaua de montare a prizei în sine. Astfel, sunt instalate două terenuri de echipament (și, prin urmare, să fie întreținute). Obiectivul sistemului IG a fost de a extinde referința voltului zero (creată de legătura la sol a echipamentului neutru la intrarea în serviciul electric) la intrarea la sol neutru la locația echipamentului. Intenția dorită (și nec-compatibil) A IG ar trebui să arate ceva de genul desen 2, de mai jos.
în următorii câțiva ani, alți producători de echipamente au specificat același tip de sistem de împământare. Din păcate, majoritatea producătorilor de echipamente au fost laxe în cerințele exacte ale unei instalații IG. Unii electricieni au trebuit să se bazeze pe propria interpretare a modului în care ar trebui instalat. Pentru a înrăutăți lucrurile, Codul electric național și IEEE nu aveau cerințe pentru instalarea unui astfel de sistem de împământare. Drept urmare, multe site-uri s-au confruntat cu probleme grave de siguranță și performanță a echipamentelor din cauza instalării necorespunzătoare a circuitului IG. De fapt, multe dintre sistemele încă în uz astăzi sunt potențiale de siguranță (șoc electric și incendiu), fulgere și pericole operaționale.
NFPA se implică
în 1981, o companie din Chicago, IL a suferit daune considerabile de incendiu care au fost atribuite direct unei defecțiuni la sol a unui sistem IG instalat necorespunzător, unde instalația fizică a împiedicat-o să permită un curent suficient pentru a declanșa întrerupătorul. O diagramă de bază a acestui tip de cablare necorespunzătoare poate fi văzută mai jos, unde o tijă de masă acționată separat este utilizată pentru a face referire la magistrala de împământare a echipamentului izolat într-un sub-panou.
în 1984, răspunzând la acest incident și la alte incidente, autorii codului electric național au furnizat cerințe de instalare pentru un conductor de împământare izolat al echipamentului.
în versiunea din 2002 a NEC-ului, secțiunea 250.146 (d) prevede cerințele de instalare ale sistemului IG, însă nu ghidează instalatorul dacă utilizarea sa este sau nu benefică. Pe scurt, Codul impune ca un conductor de împământare a echipamentului izolat (dimensiunea minimă pe tabelul 250-122) să fie rulat cu conductorii circuitului de la borna de împământare a echipamentului de la recipient până la borna de împământare a echipamentului de la sistemul sau serviciul derivat. Din motive de siguranță, este important să rețineți că conductorul de împământare al echipamentului IG nu poate fi rulat în propria conductă sau în afara circuitului de ramură sau a conductei de alimentare. În plus, conductorul de împământare al echipamentului IG nu poate fi terminat la o tijă solitară.
în scopuri de performanță a echipamentului, IEEE recomandă ca conductorul IG și conductorii circuitului să fie conținute în conducta metalică pentru a proteja împotriva EMI/RFI radiate. De asemenea, recomandă să fie prevăzut un conductor separat de împământare la cald, neutru și echipament pentru fiecare circuit de ramură individual. Cu toate acestea, această practică de cablare recomandată de IEEE este privită ca prohibitivă din punct de vedere al costurilor de către majoritatea contractorilor electrici și este rar întâlnită în domeniu. Dar chiar dacă sunt respectate practicile de proiectare necesare și recomandate, trebuie să întrebați….
funcționează un sistem IG?
răspunsul scurt la această întrebare este „nu”. Și, nu numai că nu funcționează, studiile au arătat că poate introduce probleme în care nu te-ai aștepta. În unele cazuri, sistemele IG au fost cunoscute pentru a face probleme de tensiune în modul comun mai rău … sau, în cazuri extreme, a crea tensiune în modul comun în cazul în care nu ar trebui să fie!
există multe motive pentru care sistemul IG este ineficient. Dar, în general, ia în considerare faptul că fiecare site este unic. Ca atare, compatibilitatea electromagnetică (EMC) între dispozitive, să nu mai vorbim de fiecare circuit de ramură, se poate schimba dramatic. Din acest motiv, variabilele care provoacă, previn și amplifică tulburările de zgomot electric sunt la fel de dinamice. În următoarea noastră instalare, vom aborda problemele tehnice care împiedică IG să ne ajute. Și, dacă îl folosiți deja, vom discuta cum îl puteți testa pentru a vedea dacă vă cauzează o problemă…toate cu o vom?
