Подключение диф автоматов в щитке: настройка и проверка своими руками. Правила для однофазной и трехфазной сети

Содержание

Выбивает автомат при включении в щитке с нагрузкой и без: причины и что делать

https://ria.ru/20220711/elektroschitok-1801804450.html

Почему выбивает автомат в распределительном щитке: причины и что делать

Выбивает автомат при включении в щитке с нагрузкой и без: причины и что делать

Почему выбивает автомат в распределительном щитке: причины и что делать

Многим знакома ситуация, когда в доме или квартире выключился свет из-за того, что сработал автомат в распределительном щитке. Особенности работы дифавтомата,… РИА Новости, 11.07.2022

2022-07-11T19:44

электричество

безопасность

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/07/0b/1801795390_0:194:2908:1830_1920x0_80_0_0_494dd2288c600018be2c111496d3a782.jpg

МОСКВА, 11 июл — РИА Новости. Многим знакома ситуация, когда в доме или квартире выключился свет из-за того, что сработал автомат в распределительном щитке. Особенности работы дифавтомата, причины аварийного отключения и как их определить, что делать, если при включении стиральной машины, водонагревателя и других бытовых приборов его выбивает и как рассчитать максимально допустимую нагрузку – в материале РИА Новости.Почему выбивает автоматАвтоматический выключатель дифференциального тока (АВ) – компактный модуль для обеспечения безопасности эксплуатации электросети. Модели имеют от одной до четырех пар контактов и аналогичное количество полюсов. Двухполюсные экземпляры предназначены для установки в однофазной бытовой сети на 220 В на входе, однополюсные – на отдельной линии, а трех-четырехполюсные монтируют на двухфазные схемы, рассчитанные на работу под 380 В. Устанавливается автоматический выключатель на DIN-рейку в щитке.Прибор рассчитан на определенный рабочий ток – 6, 10, 16, 25 А. Это максимальная нагрузка, при которой автоматический выключатель нормально выполняет поставленную задачу. Если одновременно включить несколько мощных устройств – стиральную машину, кондиционер, бойлер и духовой шкаф, ток может достичь предела большего, чем выдерживает автомат, в этом случае срабатывает защита. Особенности работы”То, что мы привыкли коротко называть в электрике автоматом, наиболее корректно называть дифавтоматом или, если быть точнее – автоматическим выключателем дифференциального тока. Собственно, в полном наименовании и кроется основная функция этого прибора – автоматическое выключение питания в случае неполадок в сети. Он защищает электрическую линию от короткого замыкания, перегрузок и утечек тока, а также человека – от поражения электрическим током”, – поясняет Александр Яковлев, инженер-проектировщик низковольтных комплектных устройств (НКУ) ООО “Завод КЛАЙВ”.Принцип работы прибора заключается в том, что в аварийной ситуации (короткое замыкание или нагрузка больше номинальной) приводится в действие механизм расцепления силовых контактов.ПричиныЭлектрики выделяют множество причин, почему выбивает автомат — перегрузка, неисправность проводки или короткое замыкание сети, выход из строя техники или дефекты самого защитного автомата. Кроме того, вызвать сбой в работе автомата может неграмотный монтаж, и даже удар молнии. Выявлять и устранять причины неисправности помогут опытные специалисты.Наиболее распространённые в быту причины срабатывания дифавтомата перечислил Александр Яковлев:Бывают ситуации, когда автомат в щитке выбивает и вовсе без нагрузки. Тому есть несколько причин:В этом случае для устранения проблем следует обратить внимание на исправность самого автомата, осмотреть проводку на факт повреждений, оценить состояние розеток и выключателей.”В современных электрических схемах на отдельные линии электропроводки помещения устанавливаются индивидуальные дифавтоматы: на розетки, освещение, холодильник и на некоторые особо энергоемкие потребители, – отмечает Александр Яковлев. – Такими мощными приборами могут быть: стиральные и посудомоечные машины, электроплиты, духовые шкафы, электрический теплый пол, водонагреватели (бойлеры), скважинные насосы, системы кондиционирования и электроотопления”.Поиск и устранение неисправностей”Первое, что надо понимать – очень хорошо, что автоматический прерыватель тока сработал. Он защитил и квартиру, и оборудование в ней от короткого замыкания”, – говорит Глеб Гилинский, соучредитель Ассоциации специалистов городского хозяйства.Что делать если выбивает автомат при использовании:Эксперты рассказали, что надо сделать, если в квартире/доме сработал дифавтомат:Меры безопасностиЧтобы избежать аварийного срабатывания дифавтомата достаточно соблюдать три простых рекомендации.Рекомендации специалистовАлександр Яковлев рекомендует применять как можно более энергоэффективные приборы и лампы и следить за исправностью применяемого оборудования. Исключить выбивание автомата рекомендуется путем равномерного распределения мощной нагрузки между несколькими розеточными группами. Если же такой возможности нет, не следует включать в электрическую сеть сразу несколько потребителей с высокой мощностью.”Выбивание автомата может никогда и не повториться. Но если это случится снова – постарайтесь понять, какой именно режим и какого электроприбора его вызывает. Пользоваться этим прибором нельзя, нужно отнести его в ремонт”, – говорит Глеб Гилинский. Эксперт также отмечает, что категорически запрещается менять автомат в щитке на автомат большего номинала (например, с 16 на 25 А) без перекладки всей электрической цепи.

https://realty.ria.ru/20220628/vorovstvo-1798588070.html

https://realty.ria.ru/20190218/1551025614.html

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

Алёна Пава

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/07/0b/1801795390_0:0:2732:2048_1920x0_80_0_0_8eccef1820463b162b9c1710e57e13d0. jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Алёна Пава

электричество, безопасность

Электричество, Безопасность

МОСКВА, 11 июл — РИА Новости. Многим знакома ситуация, когда в доме или квартире выключился свет из-за того, что сработал автомат в распределительном щитке. Особенности работы дифавтомата, причины аварийного отключения и как их определить, что делать, если при включении стиральной машины, водонагревателя и других бытовых приборов его выбивает и как рассчитать максимально допустимую нагрузку – в материале РИА Новости.

Почему выбивает автомат

Автоматический выключатель дифференциального тока (АВ) – компактный модуль для обеспечения безопасности эксплуатации электросети. Модели имеют от одной до четырех пар контактов и аналогичное количество полюсов. Двухполюсные экземпляры предназначены для установки в однофазной бытовой сети на 220 В на входе, однополюсные – на отдельной линии, а трех-четырехполюсные монтируют на двухфазные схемы, рассчитанные на работу под 380 В. Устанавливается автоматический выключатель на DIN-рейку в щитке.

Прибор рассчитан на определенный рабочий ток – 6, 10, 16, 25 А. Это максимальная нагрузка, при которой автоматический выключатель нормально выполняет поставленную задачу. Если одновременно включить несколько мощных устройств – стиральную машину, кондиционер, бойлер и духовой шкаф, ток может достичь предела большего, чем выдерживает автомат, в этом случае срабатывает защита.

Мощные устройства: две стиральные машины и утюг

Особенности работы

“То, что мы привыкли коротко называть в электрике автоматом, наиболее корректно называть дифавтоматом или, если быть точнее – автоматическим выключателем дифференциального тока. Собственно, в полном наименовании и кроется основная функция этого прибора – автоматическое выключение питания в случае неполадок в сети. Он защищает электрическую линию от короткого замыкания, перегрузок и утечек тока, а также человека – от поражения электрическим током”, – поясняет Александр Яковлев, инженер-проектировщик низковольтных комплектных устройств (НКУ) ООО “Завод КЛАЙВ”.

Принцип работы прибора заключается в том, что в аварийной ситуации (короткое замыкание или нагрузка больше номинальной) приводится в действие механизм расцепления силовых контактов.

Причины

Электрики выделяют множество причин, почему выбивает автомат — перегрузка, неисправность проводки или короткое замыкание сети, выход из строя техники или дефекты самого защитного автомата. Кроме того, вызвать сбой в работе автомата может неграмотный монтаж, и даже удар молнии. Выявлять и устранять причины неисправности помогут опытные специалисты.

Автоматические выключатели электроэнергии в щитке

Наиболее распространённые в быту причины срабатывания дифавтомата перечислил Александр Яковлев:

включение в сеть прибора высокой мощности, которая самостоятельно или в совокупности с уже подключенными приборами превышает номинал той нагрузки, на которую был рассчитан дифавтомат;
короткое замыкание, которое может быть вызвано поврежденными проводами оборудования и электропроводки и привести к пожару;
неисправность подключенной техники, в том числе осветительных приборов, имеющих в своем составе источники питания;
в некоторых случаях причиной срабатывания дифавтомата может быть сам автомат вследствие неправильно подобранного номинала, износа с течением времени или браком при производстве.

Бывают ситуации, когда автомат в щитке выбивает и вовсе без нагрузки. Тому есть несколько причин:

ошибки в подключении автоматического выключателя дифференциального тока;
неисправность дифавтомата;
короткое замыкание в сети между розетками или выключателями и автоматом.

Эксперт объяснил, как узнать, что соседи воруют электричество

28 июня 2022, 01:15

В этом случае для устранения проблем следует обратить внимание на исправность самого автомата, осмотреть проводку на факт повреждений, оценить состояние розеток и выключателей.

“В современных электрических схемах на отдельные линии электропроводки помещения устанавливаются индивидуальные дифавтоматы: на розетки, освещение, холодильник и на некоторые особо энергоемкие потребители, – отмечает Александр Яковлев. – Такими мощными приборами могут быть: стиральные и посудомоечные машины, электроплиты, духовые шкафы, электрический теплый пол, водонагреватели (бойлеры), скважинные насосы, системы кондиционирования и электроотопления”.

Поиск и устранение неисправностей

“Первое, что надо понимать – очень хорошо, что автоматический прерыватель тока сработал. Он защитил и квартиру, и оборудование в ней от короткого замыкания”, – говорит Глеб Гилинский, соучредитель Ассоциации специалистов городского хозяйства.

Распределительный щиток в подъезде многоквартирного дома

Что делать если выбивает автомат при использовании:

Стиральной машины. Прежде всего, нужно учесть потребляемую машинкой мощность. Причиной может служить банальная перегрузка или факторы, связанные с поломкой техники: выход из строя мотора, ТЭНа, платы управления или кнопки включения. Выбивать автомат в момент включения может и из-за повреждения розетки или вследствие короткого замыкания в проводе самой техники.
Водонагревателя. Автомат может сработать при подключении водонагревателя в случае, если прибор вышел из строя или превышена допустимая норма нагрузки (если на квартиру установлен АВ С16, то на водонагреватель следует установить отдельный выключатель на 6 А). Если сам автомат и бойлер исправны, то для выявления причины необходимо провести ревизию контактных соединений или проводки.
Плиты/духовки. Ситуация, когда при включении электроплиты или духового шкафа выбивает автомат, возможна в том случае, если вышел из строя разъем подключения в самом приборе, сломались элементы плиты, неисправен сам выключатель, повреждена проводка. Если отключение происходит при включении какой-то одной конфорки, то важно проверить контакты или ТЭН.
Скважинного насоса. Если насос перестал качать воду, выбило автомат в щитке, то это может быть короткое замыкание вследствие повреждения кабеля или обмотки в движке насоса. Кроме того, дифавтомат может сработать, если в колодку на корпусе насоса попала влага.

Свет без полымя: как не допустить возгорания электрики в загородном доме

18 февраля 2019, 14:11

Эксперты рассказали, что надо сделать, если в квартире/доме сработал дифавтомат:

1.
Убедиться, что автомат не пострадал. Как правило, достаточно внешнего осмотра – щиток должен быть без следов копоти, запаха горелой пластмассы и деформации.
2.
Определить, на какой линии произошла нештатная ситуация – именно на ней автомат будет выключен. Для облегчения идентификации Александр Яковлев рекомендует подписывать каждый автомат в электрощите.
3.
Отключить все электрооборудование на линии этого автомата (выдернуть из розетки все приборы) и попробовать включить автомат. Если его снова выбило – место короткого замыкания или розетка или проводка. Нужно выключить автомат и разобрать все розетки – если короткое замыкание в одной из них, останутся следы оплавления. Если нет – проблема в проводке, ее самостоятельно менять нельзя, нужно позвать электриков.
4.
Если автомат работает, включать в сеть по очереди все, что было отключено. Так можно определить, из-за какого прибора происходит срабатывание автомата – он либо вышел из строя, либо вместе с ним нагрузка превышает допустимую. Использование неисправных электроприборов категорически запрещено, ремонт в домашних условиях невозможен. Нужно выбросить его или отнести в специализированную мастерскую.
5.
Если автомат не выбило после подключения всех потребителей – значит, его выбило от нестандартного режима работы какого-то прибора или из-за перегрузки. Такое случается даже в том случае, если электроприборы полностью исправны. Например, их слишком много включили на одну линию. “Рассчитать сколько приборов можно включить несложно, – говорит Глеб Гилинский. – В быту используются автоматы номиналами 10, 16 и 25 ампер. Нужно посмотреть, какая максимальная мощность электроприборов, которую вы “вешаете” на линию. Каждый киловатт – это 2,2 ампера при токе 220 вольт и 3,6 Ампера при токе 360 Вольт. Необходимо переключить лишние приборы на другую линию”.
6.
“Если после выключения всего оборудования дифавтомат все-таки не включается – значит, скорее всего, либо неисправен сам автомат, либо проблема в электропроводке. В любом случае в такой ситуации лучше обратиться к специалисту-электрику, который поможет точно определить и устранить возникшую проблему”, – советует Александр Яковлев.

Счетчики электроэнергии на даче в Московской области

Меры безопасности

Чтобы избежать аварийного срабатывания дифавтомата достаточно соблюдать три простых рекомендации.

Во-первых, не подключать дополнительное оборудование к линиям, предназначенным для отдельных мощных бытовых приборов.
Во-вторых, не подключать слишком много электроприборов на одну линию, используя несколько удлинителей и разветвителей, даже если подключаемое оборудование по отдельности не потребляет много электроэнергии.
В-третьих, на линии освещения, не устанавливать светильники и лампы в совокупности значительно превышающие номинал мощности, на который при проектировании был рассчитан дифавтомат.

Как правильно подключить дифавтомат – схема подключения

Дифференциальные автоматы, называемые еще автоматическими выключателями дифференциального тока, применяются в электрических цепях и электрооборудовании для их постоянной и надежной защиты от короткого замыкания и различных перегрузок. Вместе с тем надежно защищают человека и любых домашних животных от случайного поражения электрическим током в случае неожиданного соприкосновения с сетями, которые находятся под напряжением.

Основные функции автоматов

Диф. автомат выполняет две основные функции, сочетая в себе два устройства – устройство защитного отключения (УЗО) и автоматический выключатель (автомат). Срабатывание происходит при коротком замыкании, перегрузках и при утечке электротока. Конструкция предусматривает возможность разницы между рабочим током и током утечки. Чаще всего такие автоматы применяют, если в электрощите отсутствует место для монтажа двух отдельных устройств.

Больше всего пользуются спросом предусматривающие ток утечки до 30 мА. С их помощью производится мгновенное отключение напряжения от сети, что позволяет обойтись без травм от действия электротока. Устанавливаются, в основном, в однофазных и трехфазных электрических цепях. При установке нужно правильно рассчитывать его возможности. Устройство должно соответствовать количеству потребителей, чтобы не происходили внеплановые срабатывания из-за перегрузок.

Схема подключения и принцип действия

В случае отключения диф.автомата необходимо совершить определенные действия. Основное действие – взвести кнопку «возврат». Здесь же определяется и причина отключения: утечка тока, короткое замыкание или перегрузка.

Дифференциальные автоматы и УЗО очень похожи, как внешне, так и по внутреннему устройству, в связи с чем схема их подключения выглядит практически одинаково. На схеме видно, как УЗО или автомат сравнивает электроток, который проходит по проводнику фазы (L) с током, проходящим по проводнику «ноль» (N). Когда электрооборудование или проводка находятся в исправном рабочем состоянии, то оба тока будут иметь одинаковое значение.

Схема подключения дифференциального автомата в щитке

Когда возникает утечка, то значения «L» и «N» будут отличаться. Автомат немедленно зарегистрирует это отличие и сравнит значения утечки тока. В случае, если утечка превышает номинальное значение, произойдет срабатывание защиты и последующее отключение электропитания. После отключения необходимо устранить причину, а затем включить устройство. По такому принципу работают все диф. автоматы.

Надежная защита электрической сети целиком и полностью зависит от правильного подбора и установки защитных устройств. Перед установкой нужно тщательно осмотреть корпус на предмет обнаружения трещин или других повреждений. Кроме этого проверяется работа механизма «вкл.- выкл.», наличие маркировки на корпусе. Только качественный прибор может обеспечить надежную защиту.

Дифференциальное передаточное сопротивление экранированных витых пар

Мишель Мардигиан, консультант по электромагнитной совместимости, Сен-Реми-ле-Шеврез, Франция

Концепция передаточного сопротивления экрана (Z _t ), введенная С. Шелком разъезд в 1934 г., является очень удобным параметром для прогнозирования и контроля электромагнитных помех через экраны кабелей. Несмотря на то, что параметр Z _t широко применяется к коаксиальным кабелям для устранения проблем с чувствительностью к электромагнитным помехам, его можно легко распространить на проблемы с излучением электромагнитных помех для коаксиальных кабелей, а также для экранированных витых пар (STP). Последнее рассматривается здесь более конкретно с помощью концепции дифференциального передаточного сопротивления (Z _тд).

I. УТОЧНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ Z

Еще несколько десятилетий назад эффективность экранирования (SE) кабеля определялась примерно так же, как для клетки Фарадея или любого экранированного корпус, как отношение поля E (или H) снаружи к полю E (или H) внутри. Точнее, поле, которое существовало бы в данной точке, если бы щита не было, к оставшемуся полю, когда щит на месте.

На практике с экранированным кабелем вместо этого измеряется влияние падающего поля: то есть напряжение (или ток), индуцированное на неэкранированном проводе, освещенном данным полем, по отношению к напряжению (или току) на экранированном варианте аналогичного проводника.

Хотя принцип выглядит разумным и простым, обеспечивая значение SE в дБ, само измерение не так просто, требуя создания сильного электромагнитного поля, следовательно, набора радиочастотных усилителей и антенн в экранированном — желательно безэховом — комната. Как и любое измерение излучаемой ЭМС, оно характеризуется значительной неопределенностью (обычно 6 дБ), усугубляемой тем фактом, что ниже 50 МГц на расстоянии до антенны 1 м тест проходит в условиях ближнего поля. В таком случае измеренная SE будет зависеть от типа используемой антенны: освещение E-поля даст лестные результаты, в то время как H-поле (рамочная антенна) даст чрезмерно суровые результаты. Кроме того, тестовые переменные, такие как высота кабеля и его согласующие резисторы, вносят плохо контролируемые эффекты.

Таким образом, SE одного и того же образца, измеренный методом излучения, может сильно различаться от одной конфигурации теста к другой, в результате чего у пользователя остается значение SE, которое может быть не применимо к его конкретному приложению.

Вместо числа SE, которое зависит от установки, сообщество EMC долгое время отдавало предпочтение параметру

, присущему экрану кабеля и ни к чему другому. Это достигается с помощью передаточного импеданса (Z _t ), блестящей концепции, введенной Щелкуновым около 1934-38[1].

Рис. 1: Концепция передаточного сопротивления.

Передаточный импеданс связывает ток, протекающий по поверхности экрана, с напряжением, которое он создает на другой стороне этой поверхности. Это напряжение возникает из-за прохождения тока через толщину экрана (если экран представляет собой сплошную трубку, эта диффузия быстро становится неизмеримой из-за скин-эффекта при увеличении частоты) и из-за индуктивности рассеяния через отверстия в оплетке. Чем лучше качество оплётки, тем меньше напряжение продольного экрана.

Z _t легко измерить с помощью кондуктивной инжекции, он менее подвержен ошибкам и неточностям, чем тест с излучением. Ток (рис. 1) подается на экран генератором или токоизмерительными клещами, вставленными в контур «кабель-земля». Из-за несовершенства экрана (сопротивления экрана и междоузлий оплетки) во внутреннем пространстве между центральной жилой и экраном возникает небольшое напряжение. Это напряжение или его часть измеряется на конце кабеля, подключенного ко входу анализатора спектра или осциллографа. 9(1)

где

В _i = продольное напряжение, индуцируемое внутри экрана по длине « l », вызывающее циркуляцию шумового тока в центральном проводнике source

Рис. 2. Типичные значения передаточного сопротивления Zt.

Если кабель на обоих концах подключен к нагрузкам R _L, соответствующим его волновому сопротивлению, на каждый конец приходится половина полного индуцированного напряжения V _i .

Наконец:

Z _t (Ом/м) = 2 x V _L / ( I _sh x l м )

Показаны типичные значения Z _t для различных коаксиальных кабелей. на рисунке 2 ● Если экран заземлен косичками (плохая практика), импедансы косичек должны быть добавлены к Z _t и к расчетам импеданса контура. Ниже примерно 100 кГц, Z _t остается постоянным, являясь просто омическим сопротивлением экрана. Выше 1 МГц, как правило, для одной оплётки, Z _t увеличивается с частотой из-за индуктивности рассеяния Lt между общей оплёткой и внутренним проводником. Для хорошей однослойной оплетки Lt составляет около 1 нГн/м.

Итак, Z _t можно выразить в частотной области как:

Z _t (Ом/м) = Rsh (Ом/м) + j ωLt (Генри/м)

Рис. кабель, загнанный в радиацию.

II. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Z _t ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

Первоначально Z _t был задуман для расчетов чувствительности к известной угрозе электромагнитных помех, например, к фоновому полю, освещающему область контура кабель-земля. Импеданс этого внешнего контура для коаксиального кабеля с одинарной оплеткой с внешним диаметром в диапазоне от 5 до 15 мм и на высоте от 50 до 500 мм над землей может быть приблизительно равен:

Z _ext = ( 10 мОм + j 5 Ом x F _МГц ) на метр длины (2)

Если известно наведенное напряжение между полем и контуром, это полное сопротивление контура заземления можно использовать для расчета тока контура I _ш циркуляционный на щит. Зная I _sh , Z _t, можно напрямую оценить напряжение внутри экрана: (3)

Если частота электромагнитных помех такова, что длина кабеля превышает λ/2, то физическая длина «

l » следует заменить на λ/2 в квадратной скобке уравнения 3.

Пример 1:

Коаксиальный кабель с одинарной оплеткой длиной 4 м, проложенный на высоте 0,75 м над землей, освещается окружающим радиочастотным полем. 10 В/м при 15 МГц, вызывая 9 В индуцированного напряжения без обратной связи. Какое напряжение появляется на приемном конце кабеля?

Полное сопротивление внешнего контура, рассчитанное по уравнению 2:

Z _ext = (0,01 + j 5 x 15 МГц) x 4 м = 300 Ом

Расчетный ток контура:

Ish = 9 В / 300 Ом = 0,03 А

Для коаксиального кабеля с одинарной оплеткой. как и RG58, на рисунке 2 показано Z _t при 15 МГц = 0,15 Ом/м.

Наведенное напряжение на центральном проводнике коаксиального кабеля: кабель заканчивается 50 Ом с обоих концов,

В _L = 18 мВ x 50 / (50 + 50) = 9 мВ

Если приемный конец имеет высокое сопротивление, например 5 кОм:

V _L = 18 мВ x 5000 / (5000 + 50) ≈ 18 мВ

Между прочим, можно оценить коэффициент снижения, полученный через экран, как отношение объемного напряжения контура к напряжению, появляющемуся внутри:

Kr = 9В / 18,10 ^-3 В = 500, то есть 54дБ

III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Z _t ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЧ-ИЗЛУЧЕНИЙ ОТ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

Принцип Z _t полностью взаимный и может применяться и к излучениям. РЧ-сигналы, видео в основной полосе частот, некоторые каналы LAN и другие высокочастотные сигналы передаются по коаксиальным кабелям. Очень небольшая часть преднамеренного тока сигнала (обычно от 0,3 до 0,1 процента выше нескольких МГц) возвращается по путям, отличным от самого экрана (рис. 3). Это предполагает, что экран, по крайней мере, правильно подключен к точкам заземления на обоих концах, а желательно также к шасси с помощью коаксиальных разъемов.

Сигнальный ток I ₀, возвращающийся с внутренней стороны экрана, вызывает появление напряжения электромагнитных помех вдоль внешней стороны. Это напряжение определяется как:

В _внешн = Z _t (Ом/м) x l (м) x I ₀ (4)

= Z _{t 90 008 (Ом/м) х l (m) x V0 / ZL}

В свою очередь, это напряжение V _ext вызывает внешний ток для возбуждения антенны, образованной петлей кабель-земля, излучая тем самым небольшое поле, которое может быть связано с качество щита и его установка.

Рис. 4. Эквивалентная схема для прогнозирования излучения коаксиального кабеля.

Для оценки поля E и H от этого контура с низким импедансом (см. рис. 4) ток внешнего экрана можно найти по формуле:

I _доп. = V _{доп. _доб. совпадает с рассчитанным для случая восприимчивости. В конце концов, в Z _ext должны быть встроены импедансы пигтейлов или разъемов. Хотя их вклад в Z _доб обычно минимальны, они могут серьезно ухудшить передаточное сопротивление экрана, так как Z _t должны быть в сотни и тысячи раз меньше, чем Z _доб, для хорошего экрана.}

Если экран отрывается от шасси, экран становится радиатором с электрическим приводом. Излучаемое поле может быть рассчитано с использованием монопольных или дипольных уравнений с V _ext в качестве входных данных.

Когда кабель становится электрически длинным, Z _t (Ом/м) больше нельзя умножать на длину, так как ток неравномерен по экрану кабеля.

Аппроксимация по умолчанию состоит в том, чтобы считать, что максимальные амплитуды экранных напряжений, распределенных по экрану, составляют:
В _доп. _(макс.) = I _доп. . Z _t (Ом/м) x λ/2 (5)
Итак, поскольку Z _t увеличивается с частотой, эффективная длина, на которую умножается Z _t, уменьшается с частотой. В то же время внешний импеданс кабель-земля необходимо заменить на Z _C, соответствующий характеристический импеданс, используя следующую формулу:
Z _C = 60 log _n (4h/d) (6)
Пример 2
Двухметровый коаксиальный кабель RG-58 соединяет два шкафа с разъемами BNC на обоих концах. Электрические параметры:
Полезный сигнал: видео 15 МГц
Сопротивление нагрузки: 75 Ом
В ₀ спектральные амплитуды:
основная (15 МГц) = 10 Впик
гармоника #3 ( 4 5 МГц) = 3,3 Впик
гармоника №5 (75 МГц) = 2 Впик
Геометрия:
Диаметр кабеля = 0,5 см, высота над землей = 30 см
Рассчитайте излучаемое поле на расстоянии 3 м от гармоники №3.
Решение
Сначала необходимо определить площадь излучающей петли:
A = 2 м x 0,3 м = 0,6 м ² = 6000 см ² 9000 5
Для 45 МГц, λ = 6,70 м, поэтому длина кабеля 2 м уже превышает λ/4, приближаясь к λ/2. Можно считать, что эффективность излучения антенны, образованной контуром экран-земля, достигла максимальной асимптоты.
По той же причине импеданс внешнего контура приближается к своему максимуму, т.е. характеристическому импедансу:
Z _C = 60 log _n (4 x 30 / 5) = 330 Ом
Внутренний ток сигнала, возвращаемый экраном:
I ₀ (45 МГц) = В 900 07 0 /75 Ω = 3,3 / 75 = 44 мА
Напряжение внешнего экрана, обусловленное передаточным сопротивлением Z _t, составляет:
В _внеш (45 МГц) = I ₀ . Z _t (Ом/м) x 2 м,
, где Z _t (45 МГц) указано на рис. 2 = 0,4 Ом/м
В _внеш. = 44,10 ^-3 . 0,4 . 2m = 35,10 ^-3 В
Это напряжение, в свою очередь, пропускает в контур внешний ток: / 330 Ом = 107,10 ^-6 А
Исходя из этого тока, излучаемое поле на расстоянии 3 м (условия дальнего поля) можно быстро оценить [2] по формуле:
E (мкВ/м) = [ 1,3 . Акм ² . амп. F(МГц) ² ] 1/D
E (мкВ/м) = 560 мкВ/м или 55 дБмкВ/м
(*Примечание: поскольку все расчеты проводились в пиковых значениях, 3 дБ следует вычесть для преобразования пикового значения в среднеквадратичное, но они приблизительно компенсируются отражением от плоскости заземления испытательной установки CISPR/FCC.)
Хотя этот излучаемый уровень примерно в 500 раз ниже, чем если бы по оголенному проводу протекал тот же ток с возвратом через заземляющий слой, предел FCC класса B превышен на 15 дБ при 45 МГц, с другими нарушениями предела на 75, 105 МГц и так далее.
Существует несколько способов уменьшения поля излучения:
Выберите коаксиальный кабель с меньшей Z _t , например, с «оптимизированным» экраном в оплетке (более толстая и плотная оплетка) или экран с двойной оплеткой.
Наденьте большую ферритовую бусину на экран кабеля. Для достижения требуемого затухания потребуется дополнительный последовательный импеданс около 1200 Ом, например, дважды пропуская кабель через большой ферритовый тороид.
Уменьшите высоту кабеля над землей.

IV. ВАЖНОСТЬ СОЕДИНЕНИЙ ЭКРАНА
Столь же важным, как и экран с низким Z _t, является его низкоомное соединение с металлическими коробками оборудования. Соединение, посредством которого сам экран заземляется на корпус оборудования (или печатную плату), также имеет собственное сопротивление.
Этот импеданс состоит из контакта между экраном и корпусом, импеданса между разъемом и розеткой (который может включать некоторую индуктивность утечки шва) и контактного сопротивления между розеткой и корпусом.
Полное сопротивление этого соединения Z _ct находится непосредственно в пути обратного тока сигнала, последовательно с Z _t . Следовательно, Z _ct может серьезно увеличить напряжение V _ext , которое возбуждает излучающую петлю
кабель-земля. В отличие от экрана кабеля Z _t, который является распределенным параметром (Ом/м), Z _ct является локализованным элементом.
Конечно, если экран заземляется куском провода или «косичкой» (очень плохая практика), импеданс соединения представляет собой просто самоиндукцию этого конца провода.
Следующие табличные значения могут быть взяты для типичных импедансов одного соединения экрана:
В. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (Z _td) С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ПАРАМИ ИЛИ МНОГОЖИЛЬНЫМИ КАБЕЛЯМИ 900 18
Понятие о передаточном сопротивлении, используется для моделирования восприимчивости к излучению или излучению коаксиального кабеля, может переноситься на экранированные витые пары (STP). Однако есть заметное отличие: экран больше не является активным обратным проводником.
Рис. 5. Эквивалентная схема STP для восприимчивости к полевой связи и преобразования ее мод внутри экрана.
5.1 Прогноз восприимчивости с использованием Z _td для экранированной пары
Наведенное напряжение V _i, появляющееся в экране (см. рис. 5) из-за тока контура, не рассматривается непосредственно как дифференциальное напряжение на паре проводов . Могут возникнуть две ситуации:
а) Общий случай
Если линия действительно симметричная, используя дифференциальные драйверы/приемники и пары проводов, мы можем начать с напряжения В _i, появляющийся внутри экрана из-за индуцированного контуром тока I _sh (см. уравнение 3).
Каждый провод 1 и 2 подвергается воздействию одинакового напряжения V _i , например, если бы симметрия была идеальной, разница V _i (1) – V _i (2) была бы нулевой. Поскольку существует определенный процент небаланса сопротивлений проводов, емкости относительно экрана и индуктивности рассеяния относительно экрана, дифференциальное напряжение будет:
Вдм = В _i . ИКС% . р _L / (Rs + R _L )
, где X% — процент дисбаланса пары. В зависимости от качества сбалансированного канала X может варьироваться от 1 до 10 процентов, при этом обычное значение (по умолчанию) равно 5 процентам для высокоскоростных каналов передачи данных.
Таким образом, заменив V _i его выражением для конфигурации коаксиального кабеля, получим:
Vdm = [Z _t (Ом/м). л (м). I _ш]. X% (_{руб. L} / (руб. + _руб. )) (7)
Таким образом, мы можем определить дифференциальное передаточное сопротивление Z _td, которое будет включать в себя экран Z _t, умноженный на дисбаланс пары, дополненный в конечном итоге экранированным разъемом Z _tc и собственным дисбалансом (баланс контактов по сравнению с металлическим разъемом). оболочка также несовершенна и может привести к ухудшению всей симметрии звеньев). Этот новый параметр Z _td позволит вычислить Vdm за один проход по заданному току оболочки.
b) Случай несбалансированных каналов с использованием STP.
Если связанные цепи передатчика // приемника несимметричного типа (несимметричные), без Bal.to. Несбалансированный. преобразования, один провод пары будет привязан к эталонному напряжению 0 В на обоих концах, и весь STP ведет себя как псевдокоаксиальный канал. Единственным небольшим преимуществом является то, что сопротивление обратного провода по постоянному току параллельно экрану кабеля, или то, что электронное опорное напряжение (0 В) может быть в конечном итоге отключено от шасси, при этом экран заземлен на шасси.
Пример 3
Высокоскоростной дифференциальный канал использует STP со следующими параметрами:
Приемник LVDS: дифференциальный порог обнаружения: 100 мВ %
В соответствии со спецификациями электромагнитной совместимости системы требуется испытание с вводом большого количества кабеля (BCI): 200 мА, среднеквадратичное значение, 30–200 МГц
Какое дифференциальное напряжение будет наблюдаться на приемном конце?
Раствор
Расчеты выполняются на частоте 100 МГц, что соответствует диапазону частот наихудшего случая для кабеля длиной 0,80 м.
1) Z _t для одной оплетки на частоте 100 МГц (рис. 2): 1 Ом/м
Соответствующий Z _td для 5% дисбаланса: 5,10 ^-2 Ом/м 9000 5
Вдм для кабеля 0,80 м ( Уравнение 7): Vdm = 0,80. 1 Ом/м. 5.10 ^-2 x 200 мА = 8 мВэфф
Поскольку быстродействующие цифровые схемы (приемники, компараторы) обычно реагируют на пиковое значение модулированного ВЧ, фактическое напряжение электромагнитных помех будет:
Vdm = 8,√2 = 11 мВ, дополненное в конечном итоге коэффициентом модуляции.
Таким образом, исходя только из связи экрана, принимаемое напряжение на 20 дБ ниже порога обнаружения LVDS
2) STP заканчивается пластиковыми штекерами RJ45, экран заземляется с обоих концов через 12,5 мм (0,5’’) пигтейлы. Каково новое значение Vdm?
Суммарная собственная индуктивность для двух пигтейлов (типовое значение 1 нГн/мм):
Lp = 2 x 12,5 x 1 нГн = 25 нГн
Соответствующий паразитный импеданс последовательно добавляется к Z _t , на 100 МГц:
Zp = Lω = 16 Ом
Новое значение Vdm, с учетом 2 косичек (с учетом тех же 5% дисбаланса, что и для пары)
Vdm = [(0,80 . 1 Ом/м 5,10 ^-2 ) + 16 . 5.10 ^-2 ] x 200 мА = 170 мВ среднеквадратичного значения или 235 мВпик
Это более чем в два раза (6 дБ) превышает порог обнаружения LVDS. Косички ухудшили передаточный импеданс довольно хорошей косы более чем в 20 раз (26 дБ). Необходимы металлические соединители, обеспечивающие встроенное заземление экрана.
5.2 Применение Z _td в случае электромагнитных помех
При наличии истинной дифференциальной связи с использованием дифференциальных драйверов/приемников и пар проводов ток, возвращаемый экраном, пропорционален только проценту асимметрии в паре. Если линия передачи сбалансирована с допуском X процентов, нежелательная доля тока, возвращаемого экраном, для наихудшего возможного сочетания допусков составляет только X% от общего тока.
В этом случае уравнение 4 принимает вид:
В _доб = X% . Z _t (Ом/м) x l (м) x V ₀ / Z _L (8)
Таким образом, излучаемое поле уменьшается на X процентов по сравнению с коаксиальным ситуация с кабелем.
Наоборот, если пара проводов является несбалансированными цепями сопряжения (например, обратный сигнал заземлен с обоих концов), большая часть сигнального тока будет использовать экран в качестве случайного возврата, как в случае 4.1. .б). Эту часть трудно предсказать. В худшем случае эта несбалансированная конфигурация не может излучать больше, чем коаксиальный корпус.
Рисунок 6. Эквивалентная схема STP для излучаемого излучения, случай, обратный восприимчивости на рисунке 5.
Пример 4
Используя ту же высокоскоростную дифференциальную линию, что и в примере 3, рассчитайте поле, излучаемое на расстоянии 3 м, по основной составляющей поток данных 100 МГц со следующими параметрами:
Драйвер LVDS, максимальный дифференциальный выход: 1000 мВ
100 Ом STP: длина 0,80 м, экран из медной оплетки хорошего качества, коэффициент дисбаланса: 5%
диаметр кабеля = 0,5 см
высота над землей = 75 см
Решение
Основное напряжение 100 МГц, используя обычные формулы ряда Фурье для 50% рабочего цикла:
1000 мВ x 2/ π = 640 мВ
9 0002 Дифференциальный ток при согласованной нагрузке на прием конец:
640 мВ / 100 Ом = 6,4 мА
Соответствующее внешнее напряжение экрана при использовании Z _td (Z _td взято из
, пример 3 при 100 МГц):
В 9 0007 доб. = идентификатор. Z _тд х л м = 6,4. = 260. 60 Лог _н (4.h/d) = 60 Log _n (4 x 75 /0,5) = 380 Ом
Внешний ток, подаваемый в контур «кабель-земля» от V _ext :
I _ext = V _ext / Zc = 0,7,10 ^-6 A
Площадь контура = 80 x 75 = 6000 см2
Поле излучения на расстоянии 3 м (см. Пример 2)
E (мкВ/м) = [ 1,3 . Акм ² . амп. F(МГц) ² ] 1/D
E (мкВ/м) = 18 мкВ/м или 25 дБмкВ/м
Это примерно на 22 дБ ниже предела FCC класса B.
Если бы заземление экрана было выполнено теми же пигтейлами, что и в примере 3, то их износ Z _td поднял бы поле до 380 мкВ/м (51,5 дБмкВ/м), превысив лимит на 5 дБ.
VI. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИ КАЧЕСТВЕ ETHERNET STP
На рис. 5 показан пример измерения дисбаланса на STP Ethernet-типа. Такие измерения требуют тщательной настройки приборов, чтобы предотвратить искажение результатов паразитными эффектами. Например, трансформатор Balun, преобразующий симметричный выход 100 Ом в несимметричный вход 50 Ом анализатора спектра, должен иметь баланс как минимум на 14 дБ лучше, чем лучшая оцениваемая пара. Это просто дало бы неопределенность результатов < 2 дБ.
Рис. 7. Результаты измерений для STP хорошего качества. Баланс лучше -40дБ до 30МГц, худший дисбаланс – 30дБ (3%) на 100МГц. (Любезно предоставлено Аленом Шаруа, AEMC/Франция)
ССЫЛКИ
[1]. Щелкунов, С. Электромагнитная теория коаксиальных линий и цилиндрических оболочек, Bell Syst. Технический журнал, 1934 г.
[2]. Мардигуян, М. Контролирование радиационных излучений с помощью дизайна, 2-е издание, Kluwer Academics, 2001 г.
Мишель Мардигиан , старший член IEEE, инженер-электрик с дипломом BSEE, MSEE, родился в Париже в 1941 г. После службы в ВВС Франции работал в Dassault Aviation, 19 лет.с 65 по 1968 год. Переехал в лабораторию исследований и разработок IBM. недалеко от Ниццы, Франция, занимается упаковкой модемов и цифровых АТС.
Экранирование и экранированные кабели | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
Редко на схеме, но имеет решающее значение для хорошей работы!
Для низкочастотного управления, коммутации и питания постоянного тока можно выполнить работу, не слишком беспокоясь о проводке и кабелях. Если предполагается, что точка А соединена с точкой В, а омметр говорит, что это так, то обычно этого достаточно. «Веселье» обычно начинается, когда работа контура А начинает нарушать работу контура Б или если в проекте используется низкоуровневый звук, например, от микрофона или катушки звукоснимателя. Если поблизости есть какой-либо передатчик или, возможно, чувствительный приемник, могут начать появляться радиочастотные гремлины. Внезапно к вашему «простому» проекту прибавляется целый набор предостережений и ограничений. В этой колонке я собираюсь предоставить обзор экранирования, включая некоторые методы защиты от этих гремлинов, которые вы должны знать.
Экранированные кабели
У большинства читателей в запасе есть какой-нибудь экранированный кабель. Может быть, это экранированный аудиокабель с одним или двумя проводниками внутри внешнего экрана из тонкой фольги или тонких проводов, обернутых вокруг них. Возможно, это многожильный контрольный кабель с экранирующей оплеткой. В любом случае, цель использования этих кабелей двояка: предотвратить (или, по крайней мере, уменьшить) передачу сигналов внутри кабеля на другие цепи или кабели; и для предотвращения паразитных электромагнитных полей от создания напряжений и токов в проводниках внутри экрана. Все идет нормально.
В большинстве этих кабелей — особенно в тех, которые предназначены для использования с аудио или радиочастотой ниже 1 МГц — если снять экран, вы увидите, что проводники скручены вместе. (Количество скручиваний проводов на дюйм или см называется шагом.) Это делается по нескольким причинам. Во-первых, скручивание проводников удерживает их прижатыми друг к другу, поэтому между ними остается минимальное пространство. Это помогает уменьшить напряжение, наводимое в проводниках внешним полем (см.0015 боковая панель ).
Петли: держите их маленькими
Еще в начале 19 века Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле, окруженное проводом, индуцирует напряжение в этом проводе. Это соотношение стало известно как закон Фарадея. Любая петля, образованная проводниками, будь то провода в оборудовании, проводники в кабеле или дорожки на печатной плате (печатной плате), улавливает сигнал от рассеянного магнитного или электромагнитного поля. Точно так же переменный ток, протекающий в петле, будет создавать и излучать сигнал, который может быть источником помех.
Простой и недорогой способ предотвратить превращение цепи в источник или жертву помех — просто скрутить провода вместе так, чтобы площадь образуемой ими петли была небольшой. Или расположите дорожки печатной платы для сигнала и его обратного пути рядом друг с другом. Чем выше ток, проходящий через петлю или близлежащие проводники (например, для двигателей или приборов), тем важнее это становится.
Во-вторых, поддерживается электрический баланс проводников, поэтому все они выглядят примерно одинаково во внешнем поле. Это предотвращает преобразование сигналов, которые могут быть подключены к кабелю по всем проводникам (синфазные сигналы), в сигналы, которые не совпадают на разных проводниках (сигналы дифференциального режима), и, таким образом, создает помехи для полезных сигналов. На рис. 1 показаны примеры синфазных и дифференциальных сигналов на различных типах кабелей.
РИСУНОК 1. Примеры синфазных и дифференциальных сигналов для различных типов кабелей. A показывает ток дифференциального сигнала в двухпроводном неэкранированном кабеле. B показывает ток синфазного сигнала с обратным путем через корпус и заземление. В C синфазный сигнал проходит по внешней стороне экрана коаксиального кабеля, а дифференциальный сигнал проходит внутри кабеля. D показывает сигнал дифференциального режима на сигнальных проводах внутри экрана с синфазным током, протекающим снаружи экрана. (Изображение предоставлено Американской радиорелейной лигой.)
Значит, экран не защищает кабель от всех полей? Не совсем. На очень низких частотах, таких как мощность переменного тока с частотой 50/60 Гц, магнитные поля от трансформатора или линии электропередачи проходят почти через все экраны, потому что материал недостаточно толстый. (Об эффективности экранирования см. врезку .) Даже высококачественного экрана коаксиального кабеля недостаточно. Просто подайте низкоуровневый звук через кусок коаксиального кабеля, лежащего на силовом трансформаторе, чтобы услышать наведенный гул. Чем выше частота, тем эффективнее экранирование, если оно правильно подключено.
Насколько эффективен ваш щит?
Магнитное поле ослабляется за счет поглощения при прохождении через толщину экрана на 8,7 дБ для каждой толщины кожи. (См. врезку о глубине скин-слоя.) Рисунок 2. представляет собой график зависимости глубины скин-слоя от частоты для обычных экранирующих материалов. Чем меньше толщина скин-слоя экранирующего материала, тем большее поглощение он обеспечивает при заданной толщине.
Только магнитные материалы могут обеспечить магнитное экранирование на частотах сети переменного тока. Медь и алюминий, достаточно толстые, чтобы образовать жесткое шасси или корпус, начинают обеспечивать магнитное экранирование на частоте около 10 кГц и весьма эффективны на частотах выше 1 МГц.
Экранирование электрического поля происходит за счет отражения, и потери можно рассчитать по формуле:
R = 20 log [(Z _W / 4Z _S ) cos Φ] дБ
где R – потери на отражение, Z _W — волновое сопротивление (377 Ом в свободном пространстве), Z _S — сопротивление экрана, Φ — угол между полем и экраном.
Для обычных материалов экрана, таких как алюминий и медь, Z _S составляет <1 Ом, поэтому даже очень тонкий экран может обеспечить экранирование более 70 дБ. Экранировать электрическое поле довольно просто, особенно на низких частотах. Экран электрического поля должен быть непрерывным и должен полностью покрывать защищаемую цепь.

Другим распространенным типом экранированного кабеля является коаксиальный кабель с одним центральным проводником, окруженным внешним проводником (экраном), разделенным пластиковым или воздушным диэлектриком. Ток в коаксиальном кабеле течет по внешней стороне центрального проводника и внутренней части экрана, который представляет собой либо туго сплетенную оплетку из тонких проволок, либо сплошную металлическую трубку (фольгу или толще), либо их комбинацию. Коаксиальный кабель очень эффективно экранирует сигнал, проходящий внутри кабеля, от внешних полей из-за его превосходной симметрии (что приводит к подавлению эффекта полей) и из-за скин-эффекта (см.0015 sidebar ), который изолирует синфазный ток снаружи экрана от сигнала внутри.

Что такое скин-эффект?

Из-за того, что поля переменного тока взаимодействуют с отличными проводниками, металлы проводят переменный ток только до определенной глубины скин-слоя d, которая обратно пропорциональна квадрату частоты. Это называется скин-эффектом, и он уменьшает площадь поперечного сечения проводника, который проводит переменный ток, увеличивая его сопротивление.

d = 1 √ vpfµs

µ — проницаемость проводника, s — проводимость проводника.

Скин-эффект начинает оказывать существенное влияние выше 1 МГц. На частоте 10 МГц медный провод проводит ток только на внешнем 0,02 мм. При УВЧ и выше достаточно тонкого слоя металлизации.

Экранированные корпуса

Чем выше частота сигналов, используемых цепью, тем важнее использовать металлический корпус. Предполагая, что провода и кабели, входящие и выходящие из корпуса, правильно проложены и подключены, металлический корпус может удерживать РЧ от внешних полей и РЧ от внутренних сигналов. Кроме того, металлический корпус обеспечивает механическую прочность вашего проекта.

Экранирование важно для чувствительных или важных цепей и должно быть «хорошим соседом» для другого оборудования, которое может быть нарушено излучаемыми или кондуктивными электромагнитными помехами (электромагнитными помехами). Например, если у вас есть приемник общего покрытия и вы живете в типичном пригородном или городском районе, подключите дипольную или другую антенну и настройтесь на 14,030 МГц — вы услышите много слабых «птичек» (одиночные тона, часто слегка шатающиеся или прыгающие). ) от сетевого оборудования Ethernet, излучаемого кабелями, подключенными к неэкранированному или плохо экранированному оборудованию. (Компьютерное оборудование печально известно созданием и реагированием на электромагнитные помехи в диапазоне УВЧ.)

Ознакомьтесь с врезкой , в которой обсуждается эффективность экранирования различных типов и толщин металла. На рис. 2 представлен график глубины скин-слоя для трех распространенных металлов в зависимости от частоты.

РИСУНОК 2. Глубина скин-слоя в зависимости от частоты для алюминия, меди и стали.

Как видите, алюминиевые корпуса для всего, кроме самого тонкого листового металла, достаточно эффективно экранируют частоты выше нескольких кГц. С алюминием легко работать, он прочный.

Другие варианты включают сборку собственного корпуса из материала печатной платы, спаянного вместе, сгибание латунного или медного листа и даже распыление на пластиковые корпуса проводящей краски.

Каким бы хорошим ни был ваш корпус, его эффективность может быть подорвана неправильным управлением соединениями экранов кабелей. На рис. 3 показано, как следует подсоединять экран. Относитесь к экрану как к своего рода «радиочастотной водопроводной трубе», которая удерживает радиочастотные сигналы внутри экрана и не пропускает радиочастотные токи от внешних полей внутрь корпуса.

РИСУНОК 3. Правильный и неправильный способ подключения экрана к корпусу. Слева: вывод экрана через корпус позволяет любому синфазному току на экране попасть в путь опорного сигнала схемы (SIG REF). Это очень распространенный источник радиопомех как для оборудования, так и для него. Справа экран правильно соединен с корпусом. (Рисунок предоставлен Джимом Брауном K9YC.)

НИКОГДА пронести щит через экранированный корпус. Экран всегда должен быть подключен к внешней стороне металлического корпуса. Пронося экран через стену корпуса, вы создаете потрясающий путь для входа и выхода RF. И это будет!

НИКОГДА не используйте экран в качестве обратного или заземляющего соединения для сигнала, если этого можно избежать. Любой синфазный ток на внешней стороне экрана будет следовать по обратному пути к земле цепи и может нанести ущерб. Точно так же любой радиочастотный шум на земле схемы будет благополучно выходить из корпуса по тому же пути и излучаться, вызывая радиопомехи.

Многие аудиооборудования используют экранированную витую пару для левого/правого/общего. Что делать, если на оборудование воздействуют радиочастотные помехи от внешних сигналов? Предполагая, что ваше оборудование имеет металлический корпус, используйте экранированные (металлические) разъемы и убедитесь, что между экраном кабеля и задней стенкой разъема имеется хорошее соединение.

Если РЧ-помехи сохраняются, велика вероятность, что один или два кабеля обеспечивают путь для РЧ-излучения к оборудованию. Удалите все отсоединяемые кабели и убедитесь, что радиопомехи прекратились. Подсоединяйте кабели по одному, пока не вернется радиопомеха. Добавьте ферритовые сердечники (описано здесь и здесь Столбцы Ham’s Wireless Workbench) к кабелю на оборудовании, испытывающем радиопомехи. Используйте смесь типа 31 для сигналов ВЧ и смесь типа 43 для верхних частот ВЧ и сигналов ОВЧ/УВЧ. (Большинство недорогих ферритовых сердечников и бусинок относятся к типу 43, но спросите у продавца, чтобы убедиться в этом.) После того, как вы очистите этот кабель от радиочастотных помех, подключайте по одному другие кабели, чтобы проверить, нуждаются ли они в ферритовой обработке.

Что нового?

Существует тенденция рассматривать любой нежелательный низкочастотный тон в нашей электронике как «гул», но чаще этот тон на самом деле является «жужжанием». Истинный гул на частоте 50 или 60 Гц представляет собой синусоиду, создаваемую магнитным полем от переменного тока или силового трансформатора. Buzz, с другой стороны, звучит резче с высокочастотными компонентами.

Если гудение имеет основную частоту 120 Гц, оно почти всегда вызвано недостаточно отфильтрованными пульсациями от двухполупериодного выпрямителя в источнике питания. Если жужжание включает не только тон 50/60 Гц, но и многие более высокие гармоники, это обычно является результатом неправильного подключения нейтральной цепи переменного тока или проводки, по которой проходят токи со значительной энергией гармоник, известные как тройные гармоники. По тону нежелательного шума или гудения вы обычно можете понять его источник.

Каталожные номера

Я использовал экранирование только для того, чтобы поцарапать поверхность электромагнитной совместимости (ЭМС) — предмет, который охватывает все виды помех, переходных процессов и шумов. Если вам нужна дополнительная информация о том, как радиолюбители относятся к этим и связанным с ними проблемам, просмотрите бесплатные публикации Джима Брауна K9YC. ( Рисунок 3 взят из учебника Джима «Руководство для радиолюбителей по ВЧ-помехам, ферритам, балунам и аудиоинтерфейсам».) Звукоинженер на пенсии и активный радиолюбитель, он написал много работ по борьбе с помехами. Вы можете найти их в www.audiosystemsgroup.com/publish.htm .

Загляните в раздел «Гудение, гудение и помехи». Технический портал ARRL ( www.arrl.org/tech-portal ) — еще один отличный источник ноу-хау для борьбы с нежелательной радиочастотой — входящей или исходящей! NV

Сигналы аля Mode

Для обычного зип-шнура, питающего динамик, выходной сигнал аудиоусилителя заставляет ток течь из одного проводника и входить в другой. Это сигнал дифференциального режима, в котором между проводниками есть напряжение, а токи текут в противоположных направлениях. Однако внешнее поле индуцирует примерно равные токи или напряжения в обоих проводниках, заставляя ток течь по обоим проводникам в одном направлении. Это синфазный сигнал с током, который течет одинаково по всем проводникам. (Предположительно, ток будет продолжать течь от корпуса динамика через любое заземление и обратно к усилителю.)

Если синфазные напряжения и токи в каждом проводнике точно равны, чистое влияние на оборудование на пути синфазного сигнала очень мало. Однако даже небольшой дисбаланс между проводниками изменяет часть сигнала синфазного режима на сигнал дифференциального режима, что может повлиять на оборудование. Скручивание неэкранированного зип-корда помогает поддерживать баланс, обеспечивая одинаковое воздействие внешних полей на оба проводника. Коаксиальный кабель также может быть источником синфазных сигналов на внешней поверхности его экрана. Несмотря на то, что сигнал может присутствовать не на всех проводниках, он также считается синфазным сигналом. Эти сигналы могут быть преобразованы в сигналы дифференциального режима, если подключение экрана позволяет синфазному току проникать внутрь коаксиального кабеля. Правильное подключение экрана очень важно для оборудования, подключенного вместе с коаксиальным кабелем.

«Проблема контакта 1»

В профессиональной аудиоиндустрии проблема радиопомех, вызванных неправильно подключенными экранами, впервые была описана в статье 1994 года Нила Манси. (Полное описание см. в конце этой врезки.) Эта проблема была названа «Проблема контакта 1», потому что контакт 1 является назначенным контактом экрана на трехконтактных разъемах типа XL, широко используемых для микрофонов и аудиосигналов линейного уровня. Демонстрируя характер проблемы — неправильное подключение к контакту 1 разъема — и способы ее устранения, «проблемы с контактом 1» в профессиональном звуковом оборудовании значительно сократились.

Любители часто ссылаются на профессиональную литературу по радиочастотным помехам и обработке сигналов, в которой используется термин «проблема контакта 1». Вы должны признать, что это относится к неправильному подключению экранов, что приводит к ВЧ-помехам, вызванным синфазными ВЧ-токами на экранах соединительных кабелей.

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Подключение диф автоматов в щитке: настройка и проверка своими руками. Правила для однофазной и трехфазной сети