Zajištění správného uzemnění přístrojů | Publikace.

Hlavním účelem uzemnění je chránit personál před úrazem elektrickým proudem. Kromě bezpečnosti personálu hraje uzemnění klíčovou roli při ochraně elektronických zařízení před rušením a přepětím způsobeným svařováním, vysokovýkonnými elektrickými zařízeními nebo spínači. Podívejme se blíže na to, jak se uzemnění provádí v systémech průmyslové automatizace a jaké metody se používají.

Ochranné uzemnění

Při připojování elektroinstalace je v první řadě nutné zajistit ochranu personálu před úrazem elektrickým proudem, k čemuž slouží ochranné uzemnění (uzemnění prováděné pro účely elektrické bezpečnosti).

Základy – záměrné elektrické připojení jakéhokoli bodu sítě, elektrické instalace nebo zařízení k uzemňovacímu zařízení.

Uzemňovací zařízení – je kombinací zemnící elektrody a zemnících vodičů.

uzemňovací vodič – vodivá část, která je v elektrickém kontaktu se zemí přímo nebo prostřednictvím mezilehlého vodivého média.

Princip činnosti ochranného uzemnění je znázorněn na obr. 1.

Je důležité pochopit, že pod pojmem „uzemnění“ se rozumí nejen spojení se zemí, tedy se zemí, ale také přímé elektrické spojení, které slouží k vytvoření společného zdroje referenčního napětí a odstranění případných nebezpečných rozdílů potenciálů.

Při připojování (používání) průmyslových měřicích zařízení je nutné se řídit nejen obecnými zásadami uzemnění stanovenými v Řádu elektroinstalace (EIR), ale také někdy provést dodatečná zemnící opatření v souladu s požadavky výrobce zařízení. V opačném případě mohou být pozorovány poruchy v provozu elektronické části zařízení, včetně: zvýšené chyby měření, chyb při sběru, zpracování a přenosu dat a také selhání zařízení.

Při připojování uzemnění je třeba dodržet podmínky uvedené v návodu k obsluze zařízení. Například návod k obsluze Coriolisova průtokoměru „EMIS-MASS 260“ uvádí, že pro uzemnění je třeba použít měděný vodič o průřezu minimálně 2,5 mm2 a co nejkratší délce. Tento požadavek je způsoben potřebou zajistit cestu s nízkou impedancí pro rozptýlení parazitních proudů, které ovlivňují správnou činnost elektronické jednotky průtokoměru.

Na těle elektronické jednotky je speciální zemnící šroub (obr. 2).

Pozor. Na zemnícím vodiči by neměl být přítomen ani nejmenší elektrický potenciál (indukovaný) (někdy to vyžaduje přítomnost samostatného elektricky nezávislého zemnícího vodiče). Je zakázáno používat jeden vodič pro připojení dvou nebo více elektronických jednotek k zemi.

Funkční (pracovní) uzemnění

Spolu s ochranným uzemněním se v elektroinstalacích používá funkční (pracovní) uzemnění, které neslouží pro účely elektrické bezpečnosti, ale je nezbytné pro zajištění provozu elektroinstalace. Funkční uzemnění eliminuje “šum” a rušení, zvyšuje stabilitu a výkon měřicích přístrojů.

Například uzemnění signálu spojuje společný vodič obvodů přenosu informačního signálu a je důležité správně připojit stínění kabelu k zemi (obr. 3).

Navíc uzemnění digitálního a analogového uzemnění má odlišné principy, přísně regulované dokumentací vývojáře. Aby se zabránilo rušení procházet uzemňovacími obvody, digitální a analogové uzemnění jsou vyrobeny ve formě nespojených vodičů spojených dohromady v jednom společném bodě. Pro tento účel mají I/O moduly a průmyslové řídicí jednotky oddělené piny analogové země (A.GND) a digitální země (D.GND).

Stínění dlouhého informačního signálního kabelu je přípustné uzemnit v několika bodech podle vypočítaného zemnícího kroku (obr. 4).

V elektronické jednotce Coriolisova průtokoměru „EMIS-MASS 260“ v provedení „…-S/SIP-…“ je tak implementováno samostatné uzemnění pro digitální rozhraní RS-485, které zajišťuje ochranu před rušením ve vedení přenosu dat (obr. 5).

Při připojování zařízení se nedoporučuje pokládat informační (signální) kabel do stejného kabelového kanálu nebo otevřeného výkopu s napájecím vedením nebo do blízkosti silných zdrojů elektromagnetických polí; V případě potřeby je povoleno uzemnění signálního vedení v kterémkoli bodě signálního obvodu.

Radikálním řešením většiny problémů spojených s uzemněním je použití galvanické oddělení (izolace) obvodů, který se stal standardem v systémech průmyslové automatizace. Tento typ připojení zcela eliminuje cestu, po které může vzniknout problém. vedené rušení (parazitní signály ve vodivých prvcích konstrukce zařízení).

V této souvislosti je třeba poznamenat, že v elektronických jednotkách všech průtokoměrů značky EMIS je realizováno galvanické oddělení signálových obvodů od silových obvodů, obvody frekvenčního, proudového a digitálního (RS-485) výstupu jsou od sebe navzájem izolovány. Vnější obvody jsou navíc galvanicky odděleny od měřicích obvodů průtokoměru.

Galvanické oddělení chrání vnitřní obvody průtokoměru před rušením v signálových vedeních a napájecích obvodech, a tím chrání před chybami v činnosti průtokoměru. Galvanické oddělení navíc chrání měřicí obvody průtokoměru před poruchou.

Galvanická izolace umožňuje řešení následujících problémů:

• výskyt parazitních proudů na zemivyrovnání potenciálů a tím snížení indukčního rušení způsobeného těmito proudy;
• vliv souosého napětí na vstupu přijímače diferenciálního analogového signálu;
• pravděpodobnost porucha v důsledku soufázového přepětí vstupních a výstupních obvodů vstupních a výstupních modulů.

Pro realizaci galvanického oddělení je nutné přivést napájení a signál do izolované části obvodu. K napájení se používají oddělovací nebo autonomní zdroje energie (galvanické baterie a akumulátory).

Při galvanickém oddělení se přenos informačního signálu provádí přes optočleny, transformátory, magneticky vázané prvky nebo optické vlákno.

Uzemnění ve výbušných průmyslových zařízeních

Je nutné se samostatně zabývat pravidly uzemnění ve výbušných zónách. Při instalaci uzemnění pomocí vícežilového vodiče není dovoleno použít pájení ke svaření jader k sobě, protože účinek studeného toku pájky může oslabit kontaktní tlakové body ve šroubových svorkách.

Stínění kabelu rozhraní RS-485 je uzemněno v jednom bodě mimo nebezpečný prostor. Zároveň musí být v rámci výbušné zóny chráněna (stínění) před náhodným dotykem s uzemněnými vodiči.

Uzemnění jiskrově bezpečných obvodů není vyžadováno, pokud to nestanoví provozní podmínky elektrického zařízení (GOST R 51330.10). Instalace jiskrově bezpečných obvodů by měla být provedena tak, aby rušení vnějších elektromagnetických polí nevytvářelo nebezpečné napětí nebo proud v jiskrově bezpečných obvodech. Toho lze dosáhnout odstíněním nebo odstraněním jiskrově bezpečných obvodů od zdroje elektromagnetického rušení.

Pokud jsou kabely s jiskrově nebezpečnými a jiskrově bezpečnými obvody vedeny ve společném svazku nebo kanálu, musí být odděleny mezivrstvou izolačního materiálu nebo uzemněnou kovovou přepážkou. Použití kabelů s kovovým pláštěm nebo stíněním nevyžaduje oddělení. Je třeba poznamenat, že při instalaci zařízení ve výbušném prostoru se obvykle používají elektrické rozvodné sítě s izolovaným neutrálem (neutrál zdroje energie není spojen se zemí). Tento typ zapojení elektroinstalace eliminuje možnost vzniku jiskry při zkratu fáze proti zemi a vypadnutí ochranných pojistek v případě poškození izolace.

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki

Pracovní (funkční) uzemnění – jedná se o uzemnění jednoho nebo více bodů živých částí elektrické instalace, které se provádí nikoli pro zajištění bezpečnosti osob, ale pro správnou činnost zařízení a přístrojů. Tuto definici lze nalézt v PUE klauzuli 7, 1.7.30.
Pracovní uzemnění pracuje s vysokofrekvenčními proudy s nízkou amplitudou. Na těle uzemněného zařízení by neměl být ani nejmenší elektrický potenciál.

Důsledky nekvalitního pracovního uzemnění

Bludné proudy v nesprávně nainstalované pracovní zemi jsou dostatečně velké pro:

• selhání automatizačního systému;
• zvýšený stupeň chyby měření;
• chyby ve shromážděných datech;
• nestabilita regulovaných parametrů;
• selhání citlivých prvků.

Jednou z důležitých funkcí pracovního uzemnění je udržení provozuschopnosti zařízení a ochranných zařízení v normálním a nouzovém režimu.

V některých případech je organizováno pracovní uzemnění, aby se vytvořily podmínky pro provoz speciálních zařízení průrazného typu (pojistky nebo odpory).
Bezpečnostní předpisy zakazují kombinovat ochranné a pracovní uzemnění. To je způsobeno elektrickým atmosférickým rušením z ochrany budov a staveb před bleskem, které je kombinováno se síťovými proudy. To vše povede k poruchám počítačů, složitým elektronickým zařízením a selhání zařízení.
Pracovní uzemnění se zpravidla provádí ve formě samostatné uzemňovací smyčky v určité vzdálenosti od ochranné uzemňovací smyčky budovy. Pracovní uzemnění se provádí pomocí modulárních kolíkových zemnících vodičů z poměděné, pozinkované nebo nerezové oceli.
Výběr zemnícího materiálu a počet zemnících vodičů se určí podle:

• získání hodnot požadovaného zemního odporu;
• měření odporu půdy;
• určení hloubky podzemní vody.

Pomocí modulárního uzemnění kolíků je možné dosáhnout nízkého zemního odporu na malé ploše. To je důležité v hustých městských oblastech.
V písčitých, skalnatých a jiných půdách s vysokým odporem se k tomuto účelu používá elektrolytické uzemnění.

Pravidla pro instalaci pracovního uzemnění

Pro organizaci pracovního uzemnění je nutné dodržovat následující pravidla stanovená PUE:

1. Je zakázáno používat potrubí jako pracovní uzemnění!
2. Kabel je zakázáno vytahovat a připojovat ke sběrnici na místě k tomu neupraveném, protože kontaktní místo podléhá korozi!
3. Sériové připojení zařízení na zemní sběrnici je zakázáno!
4. Je zakázáno připojovat více kabelů od zařízení k jedné kontaktní ploše na zemnící sběrnici!

Připojení funkčních a ochranných zemnících vodičů se provádí v jednom bodě na sběrnici SUP (systém vyrovnání potenciálu) nebo GZSh (hlavní zemnící sběrnice) za účelem vyrovnání potenciálů mezi nimi. Je možné, že výrobce zařízení zajišťuje nezávislé pracovní uzemnění. Není připojen k ochrannému uzemnění a hlavnímu systému vyrovnání potenciálu budovy.

Při instalaci pracovní země je nutné dosáhnout požadovaného odporu, který v závislosti na vybavení může být od 0,5 do 4 Ohm. Během procesu instalace je nutné provést kontrolní měření zemního odporu pomocí profesionálního zařízení s nízkým procentem chyb. Při měření byste měli vzít v úvahu koeficient sezónnosti, vlhkosti, suchosti a zamrznutí půdy.

Pracovní uzemnění je nezbytné pro většinu moderních lékařských, informačních technologií, laboratorních, zvukových a dalších vysoce přesných zařízení.

Naše organizace se zabývá výpočtem a instalací pracovního uzemnění v Petrohradě a Leningradské oblasti.