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
4790
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
13848
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
4790
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
13848
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
4790
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
13848
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
4790
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
13848
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
3311
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
13848
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
3311
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
982
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
13848
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
10195
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
4790
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: нет зарегистрированных пользователей


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