2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 13:18 


17/10/16
5314
На одном объекте часто случаются удары молнии. Тут полно молниеотводов, все они под землей соединены между собой и с защитным заземлением.

Замечено, что при ударе молнии часто проскакивает ложная сработка одного измерительного комплекса (измеряет вибрацию оборудования). Подключение у него такое:
Изображение

Внутри стойки вибромониторинга есть блок питания, гальванически развязывающий модули приема сигнала от силового питания (~220В c заземленной нейтралью). Сам модуль приема сигнала имеет собственное отдельное заземление (COM), которое можно джампером подключить к PE (в данном случае - не подключено). В РЭ на стойку сказано, что если выходные каналы модуля имеют собственное заземление (как в данном случае, где COM соединен с землей), то их не следует подключать к PE при помощи джампера (так и сделано). Т.е. заземление должно быть одноточечное.

Проблема вроде бы в том, что заземление COM и заземление PE каким-то образом соединены под землей вместе, и кроме того, подключены к молниеотводу. Т.е. в шкафу стойки предусмотрена отдельная шина инструментального заземления (FE), которую в принципе можно подключить куда угодно, но сейчас она подключена вот так, как на рисунке.

Вопрос в том, как можно повысить устойчивость этой схемы к разряду молнии? Поможет ли дополнительный независимый контур заземления специально для этой стойки? Может быть, нужно поставить на вход стойки по питанию трансформатор гальванической развязки? Или подключить COM к заземлению не прямо, а через специальный фильтр вроде дросселя?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 15:35 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
Написано всё верно.
Контур заземления не должен иметь замкнутых контуров.
Соответственно, и собрано у Вас всё верно.

Если установите перемычку PE-COM, без внесения других изменений, то это будет ошибка.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 15:49 


17/10/16
5314
EUgeneUS
Все верно, но не работает. Что же можно сделать?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 17:45 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
sergey zhukov
Работать-то, оно работает, как заземление.
А вот откуда помеха при ударе молнии - тема большая.

Помехи, грубо, можно разделить на следующие:
1. Электрические, они же ёмкостные. Наводки через паразитные ёмкости от скачков напряжения.
2. Магнитные, они же индуктивные. Наводки на паразитные индуктивности, в том числе на контура, образованные проводами, от скачков тока или от сильных переменных токов промышленной частоты.
3. Наводки по шине питания или по шине земли.

Проблема, которая усложняет анализ, в том, что молния может дать все три типа помех.
Там и броски напряжения, и огромный импульсный ток, и шаговое напряжение...

Если ограничиться анализом земли:
1. Между точкой заземления стойки и точкой заземления провода (пассивного барьера) есть расстояние.
2. При близком разряде молнии между этими точками может возникать шаговое напряжение.
3. Это шаговое напряжение оказывается приложенным между PE и COM.
То есть у Вас сигнальная земля "уплывает" относительно защитного заземления.

С одной стороны, с этим можно побороться отключив заземление провода, и подключив перемычку PE-COM в стойке.
А с другой стороны. Казалось бы, ну и что, что уплывает. Сигнал-то берется между COM и SIG, а как они вместе плавают относительно PE роли играть не должно...

Скажите, а между трансмиттером и модулем приема сигнала какой сигнал идет? Аналоговый или цифровой?
а) Если аналоговый, то сигнал передается напряжением или током?
б) Если цифровой, то какой физический уровень?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 18:34 


17/10/16
5314
EUgeneUS
Сигнал аналоговый. По напряжению. Он переменный, несет сырую информацию о вибрации оборудования, так что он достаточно высокочастотный (5 кГц). Амплитудой в среднем до 1В, я думаю.

Кстати, все каналы (их порядка 10) подключены от барьеров до трансмиттеров кабелем с одним общим и индивидуальными экранами витыми парами, все экраны подключены к COM со стороны стойки, а с противоположной стороны - не подключены.

На самом деле точно даже неизвестно, почему именно срабатывал аварийный дискретный сигнал этой стойки (меня там не было). Может быть так, что каналы вообще ни при чем, а проблема в модуле дискретного выхода, который формирует аварию по некоторой логике от аналоговых показаний (стойка имеет мозги и сама все обсчитывает, а наружу выходит только дискретный сигнал типа "Авария").

Я вот думаю, что, может, все же потенциал питающих проводов как-то прыгает в момент удара молнии, и это проходит через какие-то паразитные емкости. Дело в то, что на этом объекте я вижу оборудование, которое пачками выходит из строя по причине, похоже, перенапряжения по сети ~220В.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 19:05 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
sergey zhukov в сообщении #1616492 писал(а):
Кстати, все каналы (их порядка 10) подключены от барьеров до трансмиттеров кабелем с одним общим и индивидуальными экранами витыми парами, все экраны подключены к COM со стороны стойки, а с противоположной стороны - не подключены.


И это правильно. Кстати, посмотрите в Хоровице и Хилле соответствующую главу про борьбу с помехами.

sergey zhukov в сообщении #1616492 писал(а):
Дело в то, что на этом объекте я вижу оборудование, которое пачками выходит из строя по причине, похоже, перенапряжения по сети ~220В.


Это может быть связано с тем, что оборудование старое, а стандарт сейчас изменился - 230 В. Соответственно, уплыла вверх верхняя граница нормы.

sergey zhukov в сообщении #1616492 писал(а):
Я вот думаю, что, может, все же потенциал питающих проводов как-то прыгает в момент удара молнии, и это проходит через какие-то паразитные емкости.


Прыжки потенциала питающих проводов и паразитные ёмкости - это вещи не совместимые, про разное.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 19:09 


17/10/16
5314
EUgeneUS в сообщении #1616498 писал(а):
Прыжки потенциала питающих проводов и паразитные ёмкости - это вещи не совместимые, про разное.

Это я о том, что через БП этой стойки даже с трансформатором такие импульсы могут проходить через межобмоточную емкость. Т.е. трансформаторная гальваническая развязка - она не такая идеальная, как оптическая, скажем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение06.11.2023, 19:38 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
sergey zhukov в сообщении #1616500 писал(а):
Это я о том, что через БП этой стойки даже с трансформатором такие импульсы могут проходить через межобмоточную емкость. Т.е. трансформаторная гальваническая развязка - она не такая идеальная, как оптическая, скажем.


В наводки в сигналах из-за каких-то иголок, прошедших через БП я не верю. Вот почему.
Пусть в питающем напряжении иголка. Так она и погибнет, либо во входном конденсаторе, если БП импульсный, либо в индуктивности трансформатора, если БП трансформаторный.
А то, что не погибнет, погибнет в стабилизаторе.

Иголки и скачки в силовой части будут на сигнал влиять по-другому.
Низкая паразитная ёмкость между силовыми и сигнальными кабелями и высокое входное\выходное сопротивление в сигнальной линии образуют дифференцирующую цепочку. В результате любой скачок в силовой части даст иголку в сигнале. Это даже в больше степени не силовой сети касается, а всяких импульсных цепей - там такие скачки "по штату" положены. Борются с этим экранированием, правильной разводкой и снижением, сколько возможно, входного сопротивления приёмника. Кстати, именно поэтому в промышленной электронике аналоговые сигналы любят передавать током, а не напряжением.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение07.11.2023, 04:53 


12/07/15
3553
г. Чехов
1. Есть возможность кинуть провод желто-зеленый сечением 4...16 кв.мм вместо "где-то как-то соединено"?
2. Поставить фильтр сетевой https://kiparis-spb.ru/catalogue/item/2725/
3. Если молниеотводы реально работают, то по PE бегут огромные токи, в этот момент между N и PE может возникать значительная разница потенциалов. Хорошим решением является разделение земли PE для молнии от земли PE для оборудования. Надо от заземлителя (точка "чистого" нуля) кинуть тот же желто-зеленый провод достаточного сечения. Но помните, что энергия молнии находит пути малого сопротивления не только по гальваническим цепям, но и через воздух. Нужно уделить внимание изоляции такого провода, т.е. как-то грамотно его проложить...

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение07.11.2023, 09:44 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
Mihaylo в сообщении #1616589 писал(а):
3. Если молниеотводы реально работают, то по PE бегут огромные токи,


И куда же они бегут, позвольте поинтересоваться?

Mihaylo в сообщении #1616589 писал(а):
в этот момент между N и PE может возникать значительная разница потенциалов.

Разница потенциалов между N и PE вознкать будет, но по другой причине.

Mihaylo в сообщении #1616589 писал(а):
Хорошим решением является разделение земли PE для молнии от земли PE для оборудования

Неясно, что Вы тут имеете в виду. На схеме PE - это защитное заземление оборудования, никакого "PE для молнии" на схеме нет.

Mihaylo в сообщении #1616589 писал(а):
Надо от заземлителя (точка "чистого" нуля) кинуть тот же желто-зеленый провод достаточного сечения

тут рисовать нужно - что Вы предлагаете, куда кинуть, куда подключить и что отключить.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение08.11.2023, 20:22 


12/07/15
3553
г. Чехов
EUgeneUS в сообщении #1616596 писал(а):
На схеме PE - это защитное заземление оборудования, никакого "PE для молнии" на схеме нет.

Про какие схемы вы говорите? Часто так бывает, что на схеме земля показывается лишь принципиально. (Принципиальная схема.)
А в жизни "земля" невообразимо сложна, везде всякие металлоконструкции, где-то что-то приварено к чему-то...
Наверняка вы знаете отличие PE от FE, в электронной схемотехнике различают цифровую и аналоговую GND. Вроде это всё одно и то же, но не во всех случаях.

Короче, тут законы Кирхгофа работают, поэтому есть такие точки разделения... Если понимаешь это, то мои советы должны пойти на пользу.

-- 08.11.2023, 20:27 --

Земля для молниеотвода... Ну если вы понимаете разницу между F и P в землях... Защитная земля PE - это такая штука для защиты от поражения током при однократном замыкании фазы на землю. А для молнии нужна какая-то другая шина, ну тоже защитная земля, но она другая должна быть. Такие же разные как AGND и DGND, например.

Требования к токоотводам молниеотводов отличаются от требований к PE- и PEN-проводникам. Это разные штуки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение09.11.2023, 11:14 


12/08/13
993
sergey zhukov
А может быть, оборудование от удара молнии и вправду слегка вибрирует?..

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение09.11.2023, 19:22 
Аватара пользователя


11/12/16
14765
уездный город Н
Mihaylo в сообщении #1616913 писал(а):
Про какие схемы вы говорите?


Не про схемы, а про схему, которую привел ТС.

Mihaylo в сообщении #1616913 писал(а):
А в жизни "земля" невообразимо сложна, везде всякие металлоконструкции, где-то что-то приварено к чему-то...
Наверняка вы знаете отличие PE от FE, в электронной схемотехнике различают цифровую и аналоговую GND. Вроде это всё одно и то же, но не во всех случаях.

Вас попросили простую вещь - нарисовать то, что Вы пытались описать словами.

Mihaylo в сообщении #1616913 писал(а):
Защитная земля PE - это такая штука для защиты от поражения током при однократном замыкании фазы на землю. А для молнии нужна какая-то другая шина, ну тоже защитная земля, но она другая должна быть. Такие же разные как AGND и DGND, например.

На рисунке ТС заземление молниеотвода и заземление проводника PE выполнено в разных точках.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение22.11.2023, 19:54 


27/08/16
11742
sergey zhukov в сообщении #1616439 писал(а):
Сам модуль приема сигнала имеет собственное отдельное заземление (COM),
Он сам гальванически развязан, или нет?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос заземления измерительных приборов.
Сообщение22.11.2023, 20:52 


17/10/16
5314
diletto в сообщении #1616996 писал(а):
А может быть, оборудование от удара молнии и вправду слегка вибрирует?..

Ну, тогда, боюсь, ничего не поможет. Надеюсь, что эта турбина весом с два танка все же стоит надежно, и никакая молния не сдвинет ее.

realeugene
Модуль с трансмиттером, барьером и датчиком гальванически связаны. Питание у модуля гальванически с сетью не связано.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group