Ноль и земля в электрических сетях Между шиной заземление и шиной «нуль» имеется существенное различие. Нулевая нейтральная фаза служит для компенсации несимметричности нагрузок трёхфазной сети и обеспечения напряжения в 220 Вольт на каждом из выводов трёхфазной сети. Обрывы или значительные потери в нулевой фазе могут привести к авариям в силовой сети дома или отдельного подъезда, вследствие чего нарушится нормальное энергоснабжение, что может привести к выходу из строя оборудования кабельной сети. Земля — шина, которая подключается к контуру заземления дома и других сооружений. Контур заземления выполняется путем углубления в земле некоторого числа уголков или труб, которые соединяются между собой толстым проводом или арматурой. У заземления есть такой параметр, как сопротивление заземления, чем оно меньше, тем лучше заземление. Подключение изолятора земли (ИЗ) В случае отсутствия в доме полноценного контура заземления, «изолятор земли», при использовании в качестве защиты кабельной сети, является «изолятором нуля». Если в доме имеется полноценная шина заземления, то изолятор земли включается в тех же местах, что и в случае подключения к шине «нуль». Таким образом, при наличии заземления, соединение участков кабельной сети происходит с шиной заземления, а в случае его отсутствия с нулевой фазой, которая всегда присутствует в электрооборудовании жилых домов. В этих двух вариантах отличаются условия работы ИЗ. В первом варианте ИЗ включается в обесточенную цепь шины заземления, а во втором варианте ИЗ включается между точками нулевой фазы, где протекает ток. «Изолятор земли » служит для гальванической развязки токов сети частотой 50 Гц, протекающих по оплетке коаксиального кабеля, в случае, когда кабель оказывается включенным между двумя разнопотенциальными точками нулевой фазы силовой электросети. При аварии силовой сети дома или подъезда происходит «рассимметрирование» фаз и разность потенциалов на различных участках кабельной сети резко увеличивается, что приведет к протеканию тока большой величины по оплетке кабеля, так как она будет играть роль провода нулевой фазы. Для чего соединяется оплетка коаксиального кабеля с нулевым проводом в двух разных точках кабельной сети? Дело в том, что у большинства приборов кабельной сети, в том числе и телевизоров, нет гальванической развязки на входе, и они имеют риск оказаться под опасным для здоровья и жизни человека напряжением. Это напряжение может быть также опасно для приборов, на входе которых оно присутствует. Подключение коаксиального кабеля в разных точках сети к нулевой фазе или шине заземления повышает надежность и устойчивую защиту кабельной сети при аварии силовой сети. Рекомендации по установке ИЗ. ИЗ устанавливаются в разрыв кабеля между соседними участками кабельной сети и соединяются с нулевой шиной каждого участка по отдельности в месте их расположения. Ответвители телевизионного сигнала в подъезде дома должны быть установлены на изолирующие подкладки и соединены между собой проводом заземления, который, при установке ИЗ между соседними подъездами дома, подключается к нулевым шинам в каждом из подъездов в местах их ввода. Если ИЗ устанавливается между двумя домами, провода заземления с каждого из подъездов объединяются внутри дома и подключаются к нулевой фазы дома в одной точке. На корпусах ответвителей есть приспособление для подключения проводов заземления.
Конструкция и параметры изолятора земли Обычно ИЗ представляет собой цилиндр с двумя разъёмами F. Принцип его работы основан на блокировании низкочастотных силовых токов и токов частотой несколько МГц за счет различной проводимости центрального и экранирующего проводника. Самый простой вариант — две емкости, разделяющие в цепи эти проводники. Для снятия высокочастотных помех, распространяющихся по оплетке кабеля, могут применяться специальные дроссели, выполненные на ферритовых кольцах. Немаловажным является фактор затухания сигнала в ИЗ, обычно, затухание не превышает 0.8 дБ. Коэффициент отраженной волны, не более 12 дБ. Особо надо отметить такой параметр, как напряжение пробоя, ИЗ должен выдерживать импульсное напряжение не менее 1-2 кВ. Недостатки использования изоляторов земли ИЗ полностью не устраняет помехи, вызванные высокочастотными гармониками сетевого напряжения. Для снижения уровня помех можно применять специальные индуктивные дроссели.
Источник
Юрий Семендяев
АВТОРСКИЙ БЛОГ
Как изготовить простейший «изолятор земли»:
Свежие записи | Архив | Друзья | Личная информация | Previous Entry | Next Entry
Profile
Quarx quar_x
Blurb
Здравствуйте, я Юрий Семендяев. Мои интересы: электроника, фотография, комнатные растения. Буду рад всем читателям моего журнала.
Январь 2017
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Page Summary
Июль, 15, 2012
Как изготовить простейший «изолятор земли» @ 20:15
После подключения антенного входа компьютерного ТВ-тюнера к свободному выводу сплиттера, распределяющего сигнал кабельного провайдера между тремя телевизорами, обнаружился неприятный момент. Изображение на мониторе стало мерцать с неприятной для глаз частотой. Что характерно, мерцало изображение не только отображаемого телеканала, но и любое другое, формируемое видеокартой компьютера.
«Изолятор земли» промышленного изготовления
К сожалению, в городе готовое устройство отыскать не удалось, а платить китайцам на e-bay примерно 40-50$ было неприемлемо, попытался сделать «Изолятор земли» самостоятельно по такой схеме.
Были приобретены два «F-разъема, гнездо на корпус с фаской» по цене 10 рублей за штуку,
«F-разъем, гнездо на корпус с фаской»
конденсаторы выпаяны из старого советского телика,
а в качестве корпуса использована пластиковая баночка для цветной фотоплёнки ORWO (была такая в СССР, если кто помнит).
Встречались плёнки в алюминиевых баночках с пластмассовой крышкой. Они больше подходят для изготовления, потому что алюминиевый корпус играет роль экрана, правда, внутри нужно будет предусмотреть какую-либо изоляцию, чтобы после сборки элементы схемы не замкнули на корпус.
Вот, что получилось после соединения всех деталей. Лепестки вырезал из консервной банки.
«Изолятор земли» внутри
Готовый«Изолятор земли»
Готовый«Изолятор земли» с прикручеными гайками для телевизионного кабеля
Источник
Изолятор для антенного кабеля
Когда речь заходит о различных устройствах, характеризующихся широким понятием «предохранитель», то первое, с чего хочется начать разговор, это известная пословица: «Скупой платит дважды». Ее я адресую тем специалистам, которые зачастую избегают применения указанных устройств в сетях кабельного телевидения (СКТ). Нежелание лишний раз перестраховаться отчасти объясняется тем, что на практике кабельные сети действительно могут работать без серьезных сбоев и применения «изоляторов земли» (ИЗ) долгое время. Более того, справедливости ради нужно отметить, что на заре развития систем кабельного телевидения в нашей стране само понятие «изолятор земли» вообще отсутствовало среди номенклатуры используемых компонентов СКТ. Конечно, специфические сбои в виде фоновых 50 Гц-вых помех, нагрева и перегорания коаксиального кабеля в разводке кабельной сети из-за повреждения силового электрооборудования жилых домов происходили и раньше, но выходили кто? из положения по простому принципу: «Сгорело, меняй на новое». На сегодняшний день такой подход, по мнению автора, является неперспективным ввиду увеличения протяженности и емкости кабельных сетей, усложнения их архитектуры и необходимости минимизации числа аварийных ситуаций, ведущих, в конечном счете, к пропаданиям сигнала у абонентов СКТ.
Приступая к описанию устройства и принципа его действия, необходимо разобраться в терминологии, применяющейся в данном случае. Дело в том, что термин «изолятор земли» пришел к нам из зарубежной практики и не совсем применим в наших конкретных условиях, когда понятие «земля», или «заземление», лишь в исключительных случаях применимо к жилым домам, где электрооборудование силовой сети действительно включает в себя шину заземления. Сразу поясним, что нулевая фаза, или просто «нуль», и шина заземления имеют существенное различие. Нулевая фаза, являясь нейтральной фазой, служит, как известно, для компенсации несимметричности нагрузок всех трех фаз и обеспечения постоянно действующего значения фазного напряжения в 220 Вольт на вводах к потребителям. Обрывы или частичные нарушения контактов в нулевой фазе ведут к авариям в силовой сети дома или в отдельных подъездах, вследствие чего частично нарушается нормальное энергоснабжение и, что более важно для нас, они влекут за собой аварии в кабельной разводке СКТ. Поэтому «изолятор земли» правильнее назвать в нашем случае «изолятором нуля», так как он защищает сеть СКТ от обрывов на нулевой фазе, а не в шине заземления ввиду ее отсутствия. Забегая вперед, подчеркнем, что при наличии в домах полноценной шины заземления ИЗ включаются в тех же точках сети СКТ, в которых они устанавливаются в случаях отсутствия таковой шины. Принципиальная разница состоит в том, что при наличии заземления соединение участков СКТ происходит с шиной заземления, а в случае его отсутствия — с нулевой фазой, которая всегда имеется в электрооборудовании жилых домов. Различия существуют и в условиях работы ИЗ. В первом варианте ИЗ включен в преимущественно обесточенную цепь шины заземления, во втором ИЗ оказывается включенным между точками нулевой фазы, в которой протекает ток. Слово «изолятор» имеет смысл разъединения, или гальванической развязки, для токов сети 50 Гц, текущих по оплетке коаксиального кабеля. Такая ситуация возникает, когда кабель оказывается включенным между двумя неравными по потенциалу точками нулевой фазы силовой электросети, в которых ранее было произведено подключение к нулевому проводу участка СКТ, например, при аварии нулевого провода, соединяющего между собой два подъезда дома. Это может произойти только при условии, что оба конца радиокабеля, а точнее его оплетки, были предварительно соединены с «нулями», соответственно, этих двух подъездов во входных электрораспределительных щитах. Весь потенциал «рассимметрирования» фаз, возникший из-за обрыва или частичного нарушения нулевого провода, приложится к указанным концам радиокабеля: к одному — в первом подъезде дома, к другому — во втором. Участок кабельной сети СКТ включается в контур протекания тока, замещая собой повредившийся мощный нулевой провод электросети. Причем это возможно при токах в единицы и десятки ампер. Подобная ситуация может произойти применительно к двум отдельным жилым домам или между двумя группами домов, подключенных к одной подстанции. Какая сила тока возможна в такой ситуации — трудно представить!
Здесь уместен вопрос: «Для чего искусственно создавать потенциальные контуры тока, соединяя оплетки кабеля с нулевым проводом в двух разных точках СКТ, например, в двух парадных дома или между двумя домами, связанными воздушной или подземной магистралью?». Ответ не столь очевиден, как кажется на первый взгляд. Дело в том, что соединять с нулевой фазой (или заземлять) участки кабельной сети СКТ необходимо. Это объясняется следующим. В любой сети СКТ, пусть даже в масштабе одного дома, абсолютно все телеприемники абонентов соединены вместе по оплеткам абонентских кабелей гальванической связью. В своей практике автор встречал телеприемники импортного производства, где входной разъем телеантенны соединен с селектором каналов через два высоковольтных конденсатора, включенных в разрывы оплетки кабеля и центральной жилы, соответственно, чем обеспечивалась гальваническая развязка. Однако недостатки такой конструкции будут объяснены далее. В целом, почти все современные телеприемники имеют конструкцию с выступающим на тыловую стенку IEC-разъемом селектора каналов, что говорит об отсутствии гальванической развязки по концентрическому проводнику. Получается, что телевизор одного абонента подвергается риску оказаться под опасным напряжением относительно нуля при возможном пробое фазы на шасси телевизора другого абонента СКТ. Кстати, под напряжением окажутся все телевизоры абонентов, соединенные оплетками абонентских кабелей. Учитывая, что автомат-предохранитель квартиры, где произошел пробой, не прореагирует на это, так как короткого замыкания в таком случае не произойдет, то данное опасное напряжение будет присутствовать сколь угодно времени и сможет спровоцировать выход дорогостоящей аппаратуры других абонентов из строя. Помимо этого в сети СКТ могут происходить собственные поломки в виде пробоя питающей устройства СКТ фазы на корпус этих устройств, что равноценно пробою на оплетку магистрального кабеля и абонентских отводов. Также возможно аварийное соединение различных проводов и контактов, находящихся под напряжением, с корпусами ответвителей СКТ, размещенными в электрощитах слаботочного оборудования. Теперь, если помножить вероятность таких явлений на масштаб квартала или микрорайона, то станет ясно, почему необходимо подключать к нулевой фазе (или заземлять) кабели сети СКТ. Такое подключение всей сети СКТ только в одной точке хоть и избавит от возможных контуров тока нулевой фазы, но недостаточно даже для небольшой кабельной сети ввиду низкой надежности такой схемы (из-за наличия большого числа контактов по всей протяженности сети до точки подключения к «нулю» (или точки заземления)). Однако может возникнуть и другая крайность в вопросе проектирования — желание подключить к нулевой фазе все имеющиеся в субмагистралях этажные ответвители, установив их прямо на металлическую арматуру распределительных щитов. Это делать недопустимо, так как возможны аварии при обрыве или отсоединении нулевого провода электросети между этажами или группой этажей подъезда дома. Таким образом, рекомендуется устанавливать ИЗ в разрыве кабеля между двумя участками кабельной сети и производить соединение с нулевой шиной концов каждого плеча по отдельности в месте их расположения. Необходимо установить все этажные ответвители на изолирующие подкладки и провести специальный провод в изоляции, называемый проводом слаботочного заземления (ПСЗ), соединив им все ответвители в каждом подъезде дома. В случае установки ИЗ между соседними подъездами дома такие провода соединяются с нулевыми фазными шинами в каждом подъезде по отдельности в местах их ввода. Во втором случае, когда предусмотрена установка ИЗ только между двумя домами, ПСЗ всех подъездов объединяются внутри каждого дома и соединяются в нем лишь с одной точкой нулевой фазы. Для указанных проводов предусмотрен специальный зажим на корпусе всех выпускаемых ответвителей.
Далее речь пойдет о конструкции ИЗ, их технических характеристиках, а также о возможных недостатках их работы. Конструктивно ИЗ представляет собой довольно простое пассивное устройство, имеющее корпус с двумя разъемами типа F или других типов концентрического вида. Принцип блокирования силовых токов от токов радиосигнала с частотой более 5 мГц основан на различной емкостной проводимости для токов разных частот как по концентрическому проводнику ИЗ, так и по центральному. Кажущаяся простота устройства, однако, несколько обманчива. Дело в том, что самый простой вариант устройства, состоящий из двух конденсаторов определенной емкости, включенных в разрывы концентрического проводника и центральной жилы кабеля, не обеспечивает такого важного параметра, как радиоэкранирование. Это относится к тем телеприемникам, о которых писалось выше. Поэтому автор статьи, участвуя в разработке и производстве определенного типа ИЗ (см. фото) пришел к выводу, что хорошие экранирующие свойства приобретают те конструкции ИЗ, где применяются специальные ферритовые колечки-дроссели для снятия помех внешне наведенных на оплетку-экран подключаемых к ИЗ кабелей. При таком исполнении экранирование достигается на уровне выше 65 дБ. Следующим параметром является уровень потерь сигнала, который минимален в диапазоне частот от 5 мГц до 1000 мГц и составляет не более 0.8 дБ. Коэффициент отражения радиоволны не превышает 12 дБ в диапазоне рабочих частот. Еще один немаловажный параметр — это напряжение аварийного пробоя ИЗ. Теоретически, при полной несбалансированности фаз линейное напряжение между разъемами ИЗ при обрыве нулевой фазы не может превышать 380 В, однако, ввиду индуктивного характера нагрузок электросети, всплески и выбросы напряжений при коммутациях и контактных явлениях могут достигать нескольких тысяч вольт. Таких высоких значений в практике не наблюдается, но все ИЗ выпускаются на импульсное напряжение (1-2) кВ как между концентрическими, так и между центральными проводниками. Нужно отметить, что нецелесообразно применять входные разъемы больших габаритов, чем разъемы типа F. В отличие от всех других устройств СКТ, имеющих цельный металлический корпус, где механическая прочность определяется его толщиной, в случае ИЗ принципиальным требованием является наличие диэлектрика между входной и выходной частью устройства. Диэлектрик одновременно скрепляет эти части корпуса, поэтому применение крупных разъемов повлечет за собой использование кабелей больших диаметров, которые будут подвергать ИЗ значительным механическим усилиям, нежелательным при существующей прочности диэлектриков. Рекомендуется использовать переходники с одного торца ИЗ и кабель малого диаметра (RG-59, RG-6, RG-7, RG-11), выполняющий роль механического демпфера — с другого торца.
Незначительные негативные свойства работы ИЗ проявляются в виде некоторой паразитной «открытости» для, в первую очередь, коммутационных и контактных помех, возникающих в аварийной электросети. При таких явлениях на плохих контактах нулевой фазы появляются высшие гармоники напряжения. Эти гармоники полностью не шунтируются блокировочной емкостью конденсаторов в конструкции ИЗ вследствие наличия паразитных индуктивностей конденсаторов. Тем не менее, при отсутствии ИЗ на аварийных участках возникшие напряжения помех все равно окажутся приложенными к оплеткам кабеля в его начале и в конце. Так как внутреннее сопротивление электросети несравнимо меньше сопротивления оплетки радиокабеля, то протекание тока по ней не вызовет компенсации некачественного «нулевого» контакта, вследствие чего помехи сохранятся так же, как и со схемой ИЗ. Помимо этого вероятен нагрев радиокабеля и его перегорание. Установка ИЗ совместно с дополнительными простейшими устройствами (индуктивными заземлителями) в достаточной мере позволяет устранить данного вида помехи. Автор статьи предлагает в качестве индуктивного заземлителя использовать одиночный дроссель или дроссель с двумя противофазными обмотками. Дроссель должен быть рассчитан на ток до 16—25 А с индуктивностью несколько сот мкГн и должен включаться вместо прямого соединения провода слаботочного заземления (ПСЗ) этажных ответвителей с нулевой (или заземляющей) шиной электросети. Данное значение индуктивности позволяет эффективно подавлять высшие гармоники коммутационных токов.
Автор в своей практике несколько лет успешно использовал «изоляторы земли» (ИЗ) описанной конструкции для обеспечения более надежной и независимой работы СКТ.
quar_x 
