ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2019
Просмотров: 12462
Скачиваний: 24
191
Таблица 2.4
Значения сопротивления заземления стержневого заземлителя
(Ø 15,9 мм, l = 1,5 м) для различных грунтов
Тип
Cопротивление заземления R
з
, Ом
грунта
среднее минимальное
максимальное
Золы, шлаки, соляные отходы
14
3,5
41
Глина, суглинки, сланцы
24
2
98
То же с примесями песка
93
6
800
Гравий, песок, камни с небольшим
количеством глины или суглинков
554
35
2 700
При
повышенных
требованиях
к
величине
сопротивления заземления (сопротивление заземления ТСПИ не должно
превышать 4 Ом [114]) применяют многократное заземление, состоящее из
ряда одиночных симметрично расположенных заземлителей, соединенных
между собой.
На практике наиболее часто в качестве заземлителей применяют:
• стержни из металла, обладающие высокой электропроводностью,
погруженные в землю и соединенные с наземными металлоконструкциями
средств ТСПИ;
•сеточные заземлители, изготовленные из элементов с высокой
электропроводностью и погруженные в землю (служат в качестве
дополнения к заземляющим стержням).
На рис. 2.6. приведена схема комбинированного заземления из стержней и
сетки [128].
При необходимости устройства высокочастотного заземления нужно
учитывать не только геометрические размеры заземлителей, их конструкцию
и свойства почвы, но и длину волны высокочастотного излучения.
Суммарное высокочастотное сопротивление заземления Z
s
складывается
192
из высокочастотного сопротивления магистрали заземления Z
м
(провода,
идущего от заземляемого устройства до поверхности земли) и из
высокочастотного сопротивления самого заземлителя Z
s
(провода,
металлического стержня или листа, находящегося в земле).
Величина заземления в основном определяется не сопротивлением
заземления, а сопротивлением заземляющей магистрали. Для уменьшения
последнего следует стремиться прежде всего к уменьшению индуктивности
заземляющей магистрали, что достигается за счет уменьшения ее длины и
изготовления магистрали в виде ленты, обладающей по сравнению с
проводом круглого сечения меньшей индуктивностью. В тех случаях, когда
индуктивность заземляющей магистрали можно сделать весьма небольшой
или использовать ее для получения последовательного резонанса при
блокировании излучающих сетей защитными конденсаторами на землю
(например, при комплексном подавлении излучения в помещениях),
целесообразно значительно уменьшить величину сопротивления заземлителя
Z
s
. Уменьшить величину Z
s
можно также многократным заземлением из
симметрично расположенных заземлителей [128].
При этом общее сопротивление заземления будет тем меньше, чем дальше
друг от друга расположены отдельные заземлители.
При устройстве заземления в качестве заземлителей чаще всего применяются
стальные трубы длиной 2 ... 3 м и диаметром 35 ... 50 мм и стальные полосы
сечением 50 ... 100 мм [22].
Наиболее пригодными являются трубы, позволяющие достигнуть глубоких и
наиболее влажных слоев земли, обладающих наибольшей проводимостью и
не подвергающихся высыханию или промерзанию. Однако здесь необходимо
учитывать, что с уменьшением сопротивления грунта возрастает коррозия
металла. Кроме того, применение таких заземлителей не связано со
значительными земляными работами, что неизбежно, например, при
выполнении заземления из металлических листов или горизонтально
закладываемых в землю металлических лент и проводов [22].
Заземлители следует соединять между собой шинами с помощью сварки.
Сечение шин и магистралей заземления по условиям механической
прочности и получения достаточной проводимости рекомендуется брать не
менее (24х4) мм
2
[22].
Проводник, соединяющий заземлитель с контуром заземления, должен быть
луженым для уменьшения гальванической коррозии, а соединения должны
быть защищены от воздействия влаги.
Магистрали заземления вне здания необходимо прокладывать на глубине
около 1,5 м, а внутри здания - по стене или специальным каналам таким
образом, чтобы их можно было внешне осматривать. Соединяют магистрали
193
с заземлителем только с помощью сварки. К заземляемому устройству ТСПИ
магистраль подключают с помощью болтового соединения в одной точке
[22].
Для уменьшения сопротивлений контактов наилучшим является постоянное
непосредственное соединение металла с металлом, полученное сваркой или
пайкой. При соединении под винт необходимо применять шайбы (звездочки
или Гровера), обеспечивающие постоянство плотности соединения [128].
При соприкосновении двух металлов в присутствии влаги возникает
гальваническая и (или) электрическая коррозия. Гальваническая коррозия
является следствием образования гальванического элемента, в котором влага
является электролитом. Степень коррозии определяется положением этих
металлов в электрическом ряду [128].
Электрическая коррозия может возникнуть при соприкосновении в
электролите двух одинаковых металлов. Она определяется наличием
локальных электротоков в металле, например, токов в заземлениях силовых
цепей [128].
Наиболее эффективным методом защиты от коррозии является применение
металлов с малой электрохимической активностью, таких, как олово, свинец,
медь. Значительно уменьшить коррозию и обеспечить хороший контакт
можно, тщательно изолируя соединения от проникновения влаги.
3. Фильтрация информационных сигналов
Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в
технических средствах и
системах обработки информации, является
фильтрация [22, 114, 128]. В источниках электромагнитных полей и наводок
фильтрация осуществляется с целью предотвращения распространения
нежелательных электромагнитных колебаний за пределы устройства -
источника опасного сигнала. Фильтрация в устройствах - рецепторах
электромагнитных полей и наводок должна исключить их воздействие на
рецептор.
Для фильтрации сигналов в цепях питания ТСПИ используются
разделительные трансформаторы и помехоподавляющие фильтры.
Разделительные трансформаторы.
Такие трансформаторы должны
обеспечивать развязку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки.
Это означает, что во вторичную цепь трансформатора не должны проникать
наводки, появляющиеся в цепи первичной обмотки. Проникновение наводок
во вторичную обмотку объясняется наличием нежелательных резистивных и
емкостных цепей связи между обмотками.
Для уменьшения связи обмоток по сигналам наводок часто применяется
внутренний экран, выполняемый в виде заземленной прокладки или фольги,
укладываемой между первичной и вторичной обмотками. С помощью этого
194
экрана наводка, действующая в первичной обмотке, замыкается на землю.
Однако электростатическое поле вокруг экрана также может служить
причиной проникновения наводок во вторичную цепь.
Разделительные трансформаторы используются с целью решения ряда задач
[128], в том числе для:
• разделения по цепям питания источников и рецепторов наводки, если они
подключаются к одним и тем же шинам переменного тока;
•устранения асимметричных наводок;
•ослабления симметричных наводок в цепи вторичной обмотки,
обусловленных наличием асимметричных наводок в цепи первичной
обмотки.
Средства развязки и экранирования, применяемые в разделительных
трансформаторах, обеспечивают максимальное значение сопротивления
между обмотками и создают для наводок путь с малым сопротивлением из
первичной обмотки на землю. Это достигается обеспечением высокого
сопротивления изоляции соответствующих элементов конструкции (~10
4
МОм) и незначительной емкости между обмотками. Указанные особенности
трансформаторов для цепей питания обеспечивают более высокую степень
подавления наводок, чем обычные трансформаторы [128].
Разделительный трансформатор со специальными средствами экранирования
и развязки обеспечивает ослабление информационного сигнала наводки в
нагрузке на 126 дБ при емкости между обмотками 0,005 пФ и на 140 дБ при
емкости между обмотками 0,001 пФ [128].
Средства экранирования, применяемые в разделительных трансформаторах,
должны не только устранять влияние асимметричных наводок на
защищаемое устройство, но и не допустить на выходе трансформатора
симметричных наводок, обусловленных асимметричными наводками на его
входе. Применяя в разделительных трансформаторах специальные средства
экранирования, можно существенно (более чем на 40 дБ) уменьшить уровень
таких наводок [128].
Помехоподавляющие фильтры.
В настоящее время существует большое
количество различных типов фильтров, обеспечивающих ослабление
нежелательных сигналов в разных участках частотного диапазона. Это
фильтры нижних и верхних частот, полосовые и заграждающие фильтры и
т.д. [128]. Основное назначение фильтров - пропускать без значительного
ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочей полосе частот, и
подавлять (ослаблять) сигналы с частотами, лежащими за пределами этой
полосы.
Для исключения просачивания информационных сигналов в цепи
электропитания используются
фильтры нижних частот
.
195
Фильтр нижних частот (ФНЧ) пропускает сигналы с частотами
ниже граничной частоты (f ≤ f
гр
) и подавляет - с частотами выше граничной
частоты [128].
Последовательная ветвь ФНЧ должна иметь малое сопротивление для
постоянного тока и нижних частот. Вместе с тем для того, чтобы высшие
частоты задерживались фильтром, последовательное сопротивление должно
расти с частотой. Этим требованиям удовлетворяет индуктивность L [128].
Параллельная ветвь ФНЧ, наоборот, должна иметь малую проводимость для
низких частот с тем, чтобы токи этих частот не шунтировались
параллельным плечом. Для высоких частот параллельная ветвь должна иметь
большую проводимость, тогда колебания этих частот будут ею
шунтироваться, и их ток на выходе фильтра будет ослабляться. Таким
требованиям отвечает емкость C [128].
Более сложные многозвенные ФНЧ (Чебышева, Баттерворта, Бесселя и т.д.)
конструируют на основе сочетаний различных единичных звеньев [128].
Количественно величина ослабления (фильтрации) нежелательных (в том
числе и опасных) сигналов защитным фильтром оценивается в соответствии
с выражением [128]:
где:
U
1
(P
1
) - напряжение (мощность) опасного сигнала на входе фильтра;
U
2
(P
2
) - напряжение (мощность) опасного сигнала на выходе фильтра при
включенной нагрузке Z
н
.
Основные требования, предъявляемые к защитным фильтрам, заключаются в
следующем [22, 128]:
•величины рабочего напряжения и тока фильтра должны соответствовать
напряжению и току фильтруемой цепи;
•величина ослабления нежелательных сигналов в диапазоне рабочих частот
должна быть не менее требуемой;
•ослабление полезного сигнала в полосе прозрачности фильтра должно быть
незначительным;
•габариты и масса фильтров должны быть минимальными;
•фильтры должны обеспечивать функционирование при определенных
условиях эксплуатации (температура, влажность, давление) и механических
нагрузках (удары, вибрация и т.д.);
•конструкции фильтров должны соответствовать требованиям техники
безопасности.