Для уменьшения ;М11 во входных цепях питания оборудования всех типов используются конденсаторы или фильтры, включаемые между горячим и обратным

, Горячий (краошиУ-тольно Зля 3- проЗотой

?пп перемен. и тот

пвремЕИ. тот

Нагрузка

\115д

i пер емен. тока

Нватральный (белый).

Горячий (черный)

Нагрузка

Заземление -= силового ввода

, Земля (Зеленый)

Заземление оборудования (для Безопасности)

Рис. 4.1. Стандартные обозначения (маркировка) двух- и трехпро-водных электрических линий.

проводом И проводами заземления. Согласно Na.tionaI Electric Code емкость этих конденсаторов ограничивается величиной 0,1 мкФ, что соответствует реактивному току

Рис. 4.2. Опасная ситуация в госпиталях (микрошок пациента):

---путь тока 1 А;------путь опасного тока; V-заземление; 2 -

распределительный щит питания; 3 - пылесос; 4 - электрокардиограф, зазем- , ленный вход которого подключен к правой ноге пациента; 5 - датчик давления; 6 - измеритель артериального давления с заземленным датчиком.

утечки 5 мА. Тогда при прикосцовении к незаземленному корпусу максимальный ток, протекающий через тело, может быть не более 5 мА.

Более опасные ситуации возникают, если несколько устройств с фильтрами подключены к одной сети и в од-

ном из них происходит замыкание на корпус. Например, такими системами являются лечебные учреждения, где к общей сети подключается ряд медицинских аппаратов (электрокардиограф, измеритель давления крови и др.), которые могут иметь непосредственный контакт с сердцем пациента. Если в устройстве, подключенном к общей сети, например в пылесосе (рис. 4.2), происходит КЗ или утечка на провод заземления (зеленый), то по этому проводу потечет ток. Пылесос имеет трехжильный шнур, в котором один провод служит для заземления корпуса. Обмотки мотора.подвержены воздействию пыли (зачастую влажной), что создает условия для КЗ обмоток на корпус. Для безопасности персонала корпус пылесоса заземляется. В рассматриваемом случае в пылесосе нет КЗ, но ток утечки составляет 1 А. Этот ток распределится между участком цепи, подключенным к силовому щитку, и участком, в который включено сердце пациента, чТо может вызвать смертельный исход из-за разности потенциалов в системе заземления *>.

При заземлениях, вследствие протекания токов, вызванных разностью потенциалов между различными точками земли или электросиловыми установками, могут появиться ЭМП. Например, требование National Electric Code о соединении нейтрального и заземляющего проводов и их заземлении при вводе в здание обеспечивает безопасность персонала, но создает непредвиденные помеховые ситуации.

Между двумя точками металлической конструкции может при. некоторой частоте создаться разность потенциалов независимо от того, соединены эти точки электрически или изолированы. Для структурного размера / при наличии электрического или магнитного поля возникает разность потенциалов

U = Asm{2nim, (4.1)

г7 2яЛ/А для /<0,и, (4.2)

где А - амплитуда напряжения, возникающего в системе заземления; Я - длина волны.

*) Следует учитывать, что игольчатые электроды (контакты), находящиеся вблизи от сердца, обеспечивают высокую плотность поражающего тока, несмотря на малое значение разности потенциалов. (Прим. ред.) .

Полное сопротивление между двумя .точками заземления

Z=RRF(l+\tg2nl/l\) = KRDc{l+\tg2nl/l\); (4.3)

ZxKRDc{l+2nl/l) для /<Я/10; (4.4)

ZKRdc для К 1/20,

Zx2KRDcJляlivK/8, / 3V8, (4.5)

2 = оодля/ = А/4; / = ЗЯ/4,

где Rdc - поверхностное сопротивление на постоянном токе, Ом/П; К = Rrf/Rdc - число, большее единицы, характеризующее отношение поверхностных сопротивлений на ВЧ и постоянцом токе;

.[Ом/П] = 0,26-10- l/ f для меди, (4.6)

RjF [Om/Q] = 0,26-10-®-1/р. а для любого проводника,

(4.7)

с? - проводимость материала относительно проводимости меди; ц - магнитная . проницаемость относительно проницаемости меди.

Согласно уравнению (4.3) сопротивление между двумя точками заземления может стать значительным при 1Ж/8. Следовательно, при заземлении двух или более устройств на частотах, удовлетворяющих неравенству 1>Х/8, получение эквипотенциальных точек становится затруднительным.

Пример 4.1. Определить сопротивление между двумя конечными точками стального оцинкованного кабельного заземления размером rfX/=0,152 X 6,096 м при 100 кГц и 10 МГц.

Расстояние /=6,096 м~Я/5 (для 10 .МГц). Тогда уравнения (4.3), (4.7) дают

Z [ Ом] = Rjp (1 +1 tg 2nl/% 1) l/d= =.- (6,096/0,152) Rjp (1 -ЬI tg 2jc/5 I) = 40?,. (1 + 3,73) = 189?,..

Здесь Rjfp=o,26- 10-e уюоО- lO/O.l =0,08 OmI\J-

Тогда Z= 189-0,08= 150 Ом.

Для частоты 100 кГц расстояние /=6,096 м=0,002 Я. Согласно уравнениям (4.5) и (4-.-7)

Z = 40-0,26.10-<= У1000-10°/0,1 = 0;з2 Ом.

Если кабельное заземление медное, то рассчитанное аналогичным образом сопротивление будет равно примерно 150 мОм при 10 МГц и 3,2 мОм при 100 кГц.