Заземление экрана с двух сторон

[sergey zhukov]

Часто можно услышать, что заземление экрана кабеля с двух сторон - это неправильно, т.к. в экране может потечь ток, который там вовсе не нужен. По моему, он не всегда не нужен.

Возьмем, например, силовой трехфазный кабель между преобразователем частоты и электродвигателем. Теоретически сумма токов в трех фазах равна нулю, т.е. суммарное магнитное поле трехфазного жгута примерно нулевое. Однако из-за, например, емкостных токов на землю, часть тока между ПЧ и двигателем проходит не по трехфазному жгуту, а по земле. В кабеле появляется синфазный ток и возникает ненулевое переменное магнитное поле. Чтобы этого не было, кабель должен как минимум содержать четвертую земляную жилу, которая должна давать легкий путь для емкостных токов не по земле, а по этой самой жиле, чтобы суммарный ток уже четырехпроводного жгута был нулевым. А еще лучше, если этот четвертый проводник будет общим экраном, приближающим конструкцию к коаксиальному кабелю. Можно назвать это экранированием магнитного поля кабеля. Например, в линиях с пофазым экранированием экраны каждой фазы работают, как обратные проводники, так что магнитное поле сборки "жила-экран" снаружи примерно нулевое.

Т.е. экраны как минимум силовых кабелей нужно подключать к земле с обоих сторон, и наличие в них тока есть признак их нормальной работы. Или же считается, что эту функцию должна брать на себя PE - жила кабеля, а экран - это для экранирования электрического поля, и он не предназначен для каких-то балансных токов?

[EUgeneUS]

Посмотрите главу в Хоровице и Хилле про экранирование и борьбу с помехами.
Она носит "рецептурный" характер без никакого теоретического обоснования, но рецепты даются с указанием, где они применимы\рекомендованы.
Насколько помню, в некоторых случаях нужно вообще не подключать экран к одной из сторон, в других случаях подключать через сопротивление порядка 100 Ом.
Эти случаи различаются, но все относятся к слабым сигналам.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1691813 писал(а):

Возьмем, например, силовой трехфазный кабель между преобразователем частоты и электродвигателем.

С экраном? Предположу, что в кабеле там меандр с частотой в несколько килогерц, и экран нужен только для того, чтобы не выпустить эти несколько килогерц и их гармоники 380 или больше вольт в окружающее пространство в виде помех окружающим устройствам. Экранируется при этом электрическое поле, а не магнитное. На большие постоянные токи экран может быть не рассчитан, если он не толстостенная стальная труба.

[EUgeneUS]

sergey zhukov
тут ещё посмотрите

[sergey zhukov]

realeugene
Большие токи и не должны течь в экране, если схема правильно спроектирована. Речь о каком-то малом дисбалансе. Электрическое поле, может, и создает самые большие помехи, но ведь и с магнитным полем нужно бороться.


EUgeneUS
С сигнальными кабелями сложнее. Допустим, экранированный сигнальный кабель проложен в зоне, свободной от полей. Если мы заземлим экран с двух сторон, то по нему почти наверняка потечет какой-то переменный ток (созданный источниками, находящимися за пределами нашей зоны прокладки), который и создаст в этой зоне переменное магнитное поле, которого там до этого не было. Помехи появились в результате двухстороннего заземления.

Наоборот, если кабель был проложен в зоне действия переменного магнитного поля, и в результате двухстороннего подключения экрана ток в нем индуцирован именно магнитным полем в зоне пролегания нашего кабеля, то помехи от магнитного поля в кабеле снижаются.

С силовыми кабелями все, по моему, проще:

1. Если ПЧ и двигатель подвешены в вакууме, то синфазного тока в кабеле нет, магнитного поля нет;
2. Если оборудование стоит на земле, то емкостные токи создают в кабеле синфазный ток, вокруг кабеля появляется переменное магнитное поле;
3. Подключение экрана с двух сторон создает легкий путь для емкостных токов, которые потекут по экрану, а не по земле, магнитное поле кабеля опять станет нулевым. Тут, разве что возможна ситуация, когда емкостные токи при подключении экрана с двух сторон могут значительно возрасти.

Может быть, для этой цели достаточно просто земляную жилу кабеля использовать. Она, скорее всего, для этого и нужна.

[EUgeneUS]

sergey zhukov
ИМХО, у Вас причина и следствие перепутаны (или я что-то не понял)
1. Имеются поля, магнитное в первую очередь.
2. Имеется "окно" между землянной шиной и, заземленным с двух сторон, экраном.
3. На этом контуре переменное магнитное поле наводит ЭДС.
4. ЭДС вызывает ток по контуру.
5. Падение напряжения вызывает смещение потенциала сигнальной земли.
6. Это и есть помеха.

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Я вот о чем:
Допустим, что в переменом поле, перпендикулярном плоскости рисунка, находятся две медных трубки, согнутых кольцом. Одна с разрезом, другая - замкнутая:


В этом случае магнитное поле внутри трубки с разрезом будет таким же, как и снаружи. А в трубке без разреза оно будет подавлено, т.к. по трубке может течь продольный ток.

Вот примерно за этим нужно заземлять экран сигнального кабеля с обеих сторон (иногда). Поскольку поле тока трубки в сумме с внешним полем дает внутри трубки примерно ноль, а ток трубки одинаков по всей ее длине, то в тех областях, где трубка проходит вне поля, ток трубки, наоборот, создает внутри нее поле, т.е. создает помеху. Поэтому ток трубки в одних ее частях снижает магнитное поле внутри нее, в других - увеличивает.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1691966 писал(а):

т.к. по трубке может течь продольный ток.

Для этого достаточно PE. Экран очевидно нужен для другого. Вспомните, что вы пишете про подключение мотора к приводу. Там совсем не синусоидальное напряжение 50 ГЦ в проводах. В отличие от тока.

sergey zhukov в сообщении #1691966 писал(а):

В этом случае магнитное поле внутри трубки с разрезом будет таким же, как и снаружи. А в трубке без разреза оно будет подавлено, т.к. по трубке может течь продольный ток.

Да и продольный разрез не мешает протеканию продольного тока.

[sergey zhukov]

realeugene
PE - это хорошо, но экран ведь лучше. Я слышал, что для тех кабелей, у которых есть и общий, и индивидуальные экраны, общий экран заземляется с обеих сторон, а индивидуальные с одной стороны. Можно предположить, что общий экран защищяет от магнитного поля, а индивидуальные - от электрического. Совместить обе функции в одном экране нормально, видимо, нельзя. Поэтому чаще заземляют с одной стороны, т.к. проблемы от электрического поля серьезнее.

Да, конечно, ток двигателя при подключении к ПЧ более-менее гладкий, в отличии от напряжения. Проблем от электрического поля тут больше.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1691982 писал(а):

Я слышал, что для тех кабелей

Вообще полезно было бы разбираться с причинами применения экранированного кабеля в конкретных установках. Экранированный кабель дороже. Его применение должно быть чем-то оправдано.

Всё-таки думаю, что вы не в ту сторону смотрите. Единственное отличие приводов от прямого подключения мотора к силовой сети - в форме напряжения в кабеле, а не в магнитных полях.

sergey zhukov в сообщении #1691982 писал(а):

PE - это хорошо, но экран ведь лучше.

Чем именно лучше? Для магнитного поля, поперечного к проводам - ничем. Толщина скин-слоя на 50 Гц даже в меди больше 9 мм. Поле затухает экспоненциально. То есть медная трубка со стенкой толщиной сантиметров 10 будет неплохим экраном для такого магнитного поля. Ферромагнитные трубки могут быть тоньше. Но зачем?

[EUgeneUS]

sergey zhukov в сообщении #1691982 писал(а):

PE - это хорошо, но экран ведь лучше.

"PE" - это же "защитное заземление"?
Всё смешалось, люди, кони, защита от помех и защита от поражения электрическим током...

[realeugene]

sergey zhukov
Кабель у вас 3 фазы + PE + экран? Думаю не важно, со скольки сторон заземлять экран. Всё равно ток КЗ если и будет течь, то будет течь по PE с более низким сопротивлением. А качественно защищать провода внутри от помех снаружи вам не нужно.

[EUgeneUS]

sergey zhukov
Я Вам задачку подготовил

Надеюсь поможет с
а) пониманием одного из источников помех
б) разбором проблем с Вашим оборудованием в соседней теме.

[sergey zhukov]

EUgeneUS в сообщении #1692060 писал(а):

"PE" - это же "защитное заземление"?

Ну, в данном случае это жила в кабеле, предназначенная для заземления.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1692107 писал(а):

Ну, в данном случае это жила в кабеле, предназначенная для заземления.

Кстати, вопрос. А контур заземления при этом отдельный в цеху делается, и PE подключается дополнительно во всех разумных местах ко всему железному?