Куда нужно подключать провода заземления если у дома старая система заземления TN-C?

Ни для кого не секрет, что огромное количество домов в нашей стране имеют старую систему заземления TN-C. Это когда в квартирах разведена двухпроводная электропровода. Один провод фаза «L», а второй провод проводник «PEN» (совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный проводники).

Сегодня постепенно, но очень медленно, идет модернизация электроснабжения многоквартирных домов, т.е. перевод на более современную и безопасную систему заземления TN-C-S. Если в вашем доме это уже произошло, то это просто счастье для вас )))

А вот ремонт старой электропроводки в квартирах ложится на плечи самих хозяев. Здесь многие люди рассуждают здраво и при капитальном ремонте меняют всю электропроводку. Если у вашего дома система заземления новая TN-S или уже модернизированная TN-C-S, то вы просто обязаны подключать все розетки трехжильным кабелем, т.е. проводники N и PE должны быть самостоятельными жилами.

Если у вашего дома все еще старая система заземления TN-C, то во время замены электропроводки также используйте трехжильные кабели. Смотрите вперед в будущее. А вдруг в скором будущем в ваш дом приедут электрики и проведут модернизацию электроснабжения всего дома. В этой ситуации вам нужно будет только подключить нулевые защитные проводники к шине заземления этажного щита. Если вы не позаботитесь о будущем, сэкономите немного денег и проложите двухжильные кабели, то чтобы вашу квартиру перевести на безопасную систему заземления необходимо будет снова делать капитальный ремонт  с заменой всех кабелей.

Итак, сейчас постепенно перехожу к самому главному смыслу самой статьи.

Ваш дом со старой системой заземления TN-C и вы во время замены электропроводки везде заложили трехжильные кабели. Это правильное решение. Куда подключать две жилы — это «фазу» и «ноль» понятно. В такой ситуации у людей часто возникает другой вопрос: куда нужно подключить третьи желто-зеленые жилы кабелей, которые предназначены для выполнения функций нулевых защитных проводников? В таком доме же еще нет отдельного магистрального защитного проводника.

Очень часто я слышу следующие ответы на вопрос куда нужно подключать провода заземления если у дома старая система заземления TN-C:

1. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления и затем уже саму эту шину заземления подключить к корпусу этажного щитка.
2. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления, а саму эту шину заземления не подключать к корпусу этажного щитка.
3. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления и затем перемычкой подключить на нулевую шину, т.е. осуществить переход с TN-C на TN-C-S в квартирном щитке.
4. Все заземляющие контакты в самих розетках нужно соединить перемычками с контактами нулевых рабочих проводников.
5. Заземляющие проводники нужно подключить к стоякам и радиаторам отопления и водоснабжения, так как они заземлены.

Лично я считаю все эти ответы неверными, ошибочными и представляющими опасность для самих же хозяев квартир. Ниже постараюсь объяснить свою точку зрения. В комментариях вы можете высказать свое мнение по этому поводу.

Давайте сначала рассмотрим ситуацию в доме с новой системой заземления TN-S. Ниже нарисована элементарная схема распределительного щитка. Аналогичная схема будет и у квартирного щитка в доме с модернизированной системой заземления TN-C-S.

 

Теперь давайте представим аварийную ситуацию, когда на заземляющий контакт розетки попало опасное напряжение. Это может произойти из-за выхода из строя самой розетки, из-за поломки бытовой техники и т.д. Данную ситуацию я изобразил на схеме ниже для третьей по счету розетки. Предположим что фаза «L» попала на контакт розетки «PE». Поверьте, такое случается и довольно часто. Так как у нас все заземляющие контакты соединены с контуром заземления здания и потенциал земли принято считать равным нулю, то этот «аварийный» ток побежит по пути наименьшего сопротивления.

А именно его путь будет следующим: заземляющий контакт розетки — нулевой защитный проводник в квартире — шина заземления квартирного щитка — нулевой защитный проводник от квартирного до этажного щитка — шина заземления этажного щита — магистральный нулевой защитный проводник — контур заземления здания.

Таким образом получается, что опасный для человека потенциал будет «бежать» по пути наименьшего сопротивления и уходить в землю. Если эта розетка защищена УЗО или дифавтоматом, то эти защитные устройства сразу сработают и обесточат неисправную линию. Так человек будет защищен.

Ниже на схеме я стрелочками показал путь движения тока.

 

Теперь ниже представлена аналогичная элементарная схема распределительного щитка для дома со старой системой заземления TN-C. Тут приходят в щиток два провода «L» и «PEN», а на розетки уходит уже новая трехжильная электропроводка. На этой схеме представлена самая распространенная ситуация. Это когда все нулевые защитные проводники подключены к контактам розеток с одной стороны и подключены к общей шине заземления с другой стороны, но сама шина заземления не подключена к корпусу этажного щита.

 

Давайте теперь представим здесь подобную аварийную ситуацию и посмотрим что будет. В третьей розетки фаза «L» попала на заземляющий контакт розетки. Куда дальше она побежит?

Ответ тут логичен — ни куда она не побежит, а просто опасный потенциал попадет сначала на общую шину заземления и потом от нее распространится на все заземляющие контакты всех оставшихся розеток, а через них уже на металлические корпуса электроприборов (холодильник, стиральная машина, микроволновка и т.д.). В этой системе заземления нет связи шины PE с контуром заземления и нет точки с нулевым потенциалом, к которому бы стремился ток. Вывод отсюда можно сделать такой, что в данной ситуации человек может получить поражение электрическим током и может выйти из строя бытовая техника.

 

Теперь давайте разберем все ответы, которые я выше уже перечислил для вопроса куда нужно подключать провода заземления если у дома старая система заземления TN-C?

1. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления и затем уже саму эту шину заземления подключить к корпусу этажного щитка.

   Мой ответ: Этого делать нельзя, так как этажный щит может быть не заземлен и опасный потенциал может оказаться на его корпусе и на металлических корпусах вашей бытовой техники. Это будет представлять большую опасность для вас и для других жильцов дома.

2. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления, а саму эту шину заземления не подключать к корпусу этажного щитка.

   Мой ответ: Так делать нельзя. Данную ситуацию я уже выше рассмотрел в описываемом аварийном случае для дома с системой заземления TN-C.

3. Все заземляющие проводники нужно привести в домашний щиток, подключить в нем на общую шину заземления и затем перемычкой подключить на нулевую шину, т.е. осуществить переход с TN-C на TN-C-S в квартирном щитке.

   Мой ответ: Так делать нельзя. Суть перехода на систему заземления TN-C-S заключается в повторном заземлении PEN проводника в месте его разделения, чтобы опасный потенциал уходил в землю. В квартирном щитке этого сделать невозможно. Если при таком подключении проводников случится аварийная ситуация и фаза попадет на контакт заземления розетки, то просто получится короткое замыкание.

   Проводник PE соединен же перемычкой с проводником N и поэтому получается что «фаза» сразу попадает на «ноль». А мы знаем, что короткое замыкание происходит с искрами и отгоранием контактов. «Бабах» может произойти в вашей розетке или бытовой технике, что может быть очень опасно.

4. Все заземляющие контакты в самих розетках нужно соединить перемычками с контактами нулевых рабочих проводников.

   Мой ответ: Так тоже делать нельзя. Эта ситуация аналогична с ситуацией из ответа №3.

5. Заземляющие проводники нужно подключить к стоякам и радиаторам отопления, так как они заземлены.

   Мой ответ: Так делать нельзя. Заземление стояков отопления и водоснабжения может быть нарушено. Например, кто-то этажом ниже во время ремонта вырезал старые металлические труби и поставил новые полипропиленовые. Связь металлических труб верхних этажей с «землей» будет нарушена. В такой ситуации если опасный потенциал попадет на заземляющий контакт розетки, то под напряжением окажутся стояки и трубы отопления и водоснабжения. Это очень опасно для вас и для и для других жильцов дома.

Куда нужно подключать провода заземления если у дома старая система заземления TN-C?

Теперь перехожу с своему ответу на вопрос куда нужно подключать провода заземления если у дома старая система заземления TN-C.

Лично я считаю, что нулевые защитные проводники необходимо подключать следующим образом:

• В квартирном щитке нужно установить общую шину заземления и подключить к ней все приходящие от розеток третьи желто-зеленые жилы кабелей.
• Во время ремонта проложить отдельный провод, например ПУГВ, для организации заземления шины PE квартирного щитка от шины PE этажного щита или использовать для этих целей трехжильный вводной кабель. В домашнем щитке нулевой защитный проводник можно подключить к шине заземления. В этажном щите его не подключать, а просто аккуратно скрутить и спрятать от посторонних лиц.
• В самих розетках нулевые защитные проводники не подключать к заземляющим контактам розеток. Их нужно просто аккуратно скрутить и спрятать вглубь подрозетника.

Кто-то скажет, что лучше в самих розетках подключить нулевые защитные проводники, а не подключать их только к шине PE в квартирном щитке. Так же потом при переводе дома на систему заземления TN-C-S будет проще их только завести на шину PE и не вскрывать все розетки, которых может быть несколько десятков.

Отвечаю почему так не стоит делать. Как правило, в одну розеточную группу (линию) может входить несколько розеток. Если в них подключить нулевые защитные проводники и их общую жилу PE не подключать в щитке, то получится следующая ситуация. Все желто-зеленые жилы одной розеточной группы на пути к щитку всегда объединяются в одну линию (жилу), например, в распределительной коробке. В щиток же приходит всего один кабель от нескольких розеток. Поэтому у всех розеток из одной розеточной группы будет хорошая связь между заземляющими контактами. Если «фаза» в одной из таких розеток попадет на ее заземляющий контакт, то эта «фаза»  также попадет и на заземляющие контакты остальных розеток. Так будет опасная ситуация в нескольких розетках.

Так вот, если вы подключите провода заземления по предложенной схеме, то будет исключена опасная ситуация с попаданием фазы на заземляющие контакты всех розеток и на металлические корпуса бытовой техники. Тут фаза, попавшая на заземляющий контакт розетки, дальше него никуда не пойдет и аварийная ситуация будет только в одной точке, а не во всей квартире.

Ниже представлена правильная схема подключения проводов заземления в доме со старой системой заземления TN-C. Красные крестики означают, что сюда приходит нулевой защитный проводник, но не подключается.

Надеюсь мои рассуждения и доводы по этому вопросу вам понятны. Если вы придерживаетесь другого мнения и считаете, что я не прав и ошибаюсь, то обязательно это напишите ниже в комментариях. Найти правильное и безопасное решение в подключении проводов заземления в домах с системой заземления TN-C будет очень полезно вам и мне самому. Спасибо!

Улыбнемся:

Высокое напряжение опасно для вашего здоровья, а низкое напряжение приятно или полезно )))

соединять ли ноль и землю

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Содержание:

• 1 Конструкция и назначение заземляющих устройств
• 2 Подключение наружной части ЗУ к щитку
• 3 Ошибки при установке ЗУ

Уют и комфорт в частном доме или квартире трудно представить без налаженной системы электроснабжения. Потребление электроэнергии постоянно увеличивается, поэтому защита людей и домашних животных от поражения электрическим током осложняется. Устранить риски, минимизировать последствия травм можно с помощью заземляющей системы, соединяющей точки электрической сети или энергетического потребителя с заземляющей конструкцией.

Конструкция и назначение заземляющих устройств

Подобные конструкции подразделяются на рабочие и защитные устройства.

1. Рабочее используется для организации безопасности функционирования агрегатов промышленного назначения. Также распространено в частных хозяйствах.
2. Система защитного заземления обязательна для электросетей в жилом секторе.

Установка заземляющего устройства (ЗУ) требуется в соответствии с Правилами устройства электроустановок и Правилами эксплуатации электроустановок потребителей.

Прикосновение людей к токоведущим частям, открытым в результате неправильной эксплуатации электрооборудования, дефектов конструкции, прихода в негодность изоляции и других причин, встречается часто. Некачественная конструкция ЗУ и ее монтаж может повлечь тяжелые последствия для людей: электрический шок, ожоги, нарушение работы сердца и иных органов человека поражение током часто приводит к ампутации конечностей, инвалидности и даже летальным исходам.

Система заземления состоит из наружной и внутренней частей, которые стыкуются в электрическом щитке. Наружное заземляющее устройство состоит из комплекса металлических электродов и проводников, отводящих аварийный ток от электрооборудования в землю в безопасных для людей местах. Электроды называются заземлителями. Электрические жилы – это заземляющие проводники, представляют собой штыри длиной 1,5 м, диаметром 1 мм.

Изготавливаются промышленностью из меди или стали, покрытой медью. Их основное достоинство — повышенная проводимость тока. Вбиваются в землю молотами или кувалдами на глубину 50 см, контакт с землей должен быть максимально прочным, иначе ухудшится способность конструкции отводить ток.

Простая конструкция изготавливается из одного электрода. Применяется в молниеотводах или для защиты удаленных объектов и оборудования. В индивидуальных хозяйствах предпочтение отдается многоэлектродным устройствам. Размещаются в один ряд и называются линейными профилями ЗУ. Стандартная длина цепи — 6 метров. Между собой соединяются латунными муфтами, крепление резьбовое, сварка не рекомендуется. Заземляющие проводники устанавливаются через клеммы. Скручивания, пайки жил исключаются.

По-прежнему распространено такое устройство, как контур заземления (замкнутый вариант). Сооружается на расстоянии не ближе 1 метра и не далее 10 метров от дома. Размещается в траншее в виде равностороннего треугольника. Длина стороны 3 м, глубина – 50 см, ширина – 40 см. По углам вбиваются заземлители. Эта же операция проделывается с другими вертикальными электродами (не свыше пяти единиц). Заземлители в нижней опорной части свариваются с горизонтальными изделиями.

Изготавливаются из меди, покрытого медью или цинком стального уголка (полка 5 мм, полоса 40 мм), Часто применяется стандартный уголок из нержавеющей стали любого профиля. Изделия не окрашиваются, так как в этом случае ухудшатся электротехнические свойства из-за ослабления контакта с землей.

Конструкция контура несложная, ее можно сделать собственными руками. Но работа упрощается при использовании готовых заземляющих устройств, представленных на рынке, в комплекте с которыми есть провода заземления. Финансовые потери окупятся за счет применения качественных материалов, стойких к коррозии и с большим сроком эксплуатации.

Подключение наружной части ЗУ к щитку

Для определения точного порядка подключения заземления к щитку требуется знание способа применения нейтрали. Она бывает изолированной и заземленной. Изолированная жила используется в сетях с повышенными значениями напряжения 3-35 кВ. При электроснабжении 380 В и 220 В эффективно работают оба варианта. Однако новые правила ПУЭ требуют заземлять нейтраль. Контуры должны возводиться под напряжение до 1000 В.

Популярны системы заземления TN-C, TN-S, TN-C-S. Двухфазная TN-C устарела, но по-прежнему применяется в строениях, имеющих длительный срок эксплуатации. Их замена связана с трудностями технического и финансового характера. В этой схеме в качестве защитного заземляющего провода используется нулевая жила. С практической точки зрения, для жильцов квартир и домов кабельная и проводниковая продукция с 4 жилами выгодна: ее стоимость ниже, монтажные работы проще.

Интерес представляет вопрос, как подключить заземление в многоэтажном доме. Проводники подключаются к общей шине ЗУ. Затем шина выводится на корпус электрического щитка на этаже. Аналогичен процесс перевода TN-C на TN-C-S в домашнем щитке. Суть заключается в подключении нулевых защитных проводников на единую шину ЗУ с последующим креплением перемычкой с нулевой шиной.

Главный недостаток связан с опасностью повреждения нулевого провода. Тогда заземляющая конструкция придет в негодность. Регламентирующими документами введен запрет на использование TN-C в новостройках. Но для полной замены системы потребуются десятилетия.

Принцип работы TN-S основан на том, что нулевые рабочая и защитная линии подводятся к потребителю отдельными жилами от трансформаторной подстанции. В РФ и странах СНГ распространен промежуточный вариант TN-C-S, при котором разделение проводников производится непосредственно при вводе в дом. В обоих вариантах функции безопасности выполняет устройство защитного отключения (УЗО).

Однако для полноценного предупреждения и локализации последствий электрических ударов комплект защитных средств должен включать также автоматические выключатели в щитках, шину заземления РЕ для подсоединения нулевых проводников и контура заземления.

Последний обеспечивает условия для бесперебойной работы электрической техники. Кроме того, он снижает уровень излучения электрических агрегатов, кабелей и проводов, локализует шумовые явления в электросети.

Заземление в щитке проводится в следующем порядке (система TN-C-S). Два питающих провода, состоящих из фазного и совмещенного рабочего нулевого и защитного (REN), разделяются на три отдельные жилы. Для подключения фазной и рабочей жил используют изолированную от щита шину заземления. Каждая шина (N и Re) должна иметь собственную маркировку и цвет: ноль – синего, земля – желтого цвета. Жила N закрепляется на электрическом щитке с использованием изоляторов. Заземляющий контакт RE устанавливается на корпус. Между собой соединяются перемычкой из токопроводящего материала.

В дальнейшем эти провода заземления должны быть изолированы друг от друга во избежание короткого замыкания.

Многие пользователи отдают предпочтение варианту, когда кабели REN сохраняют свою целостность и подключаются к шине N, играя роль нулевых защитных проводников. Достоинство этой схемы заключается в том, что на свободную шину RE замыкаются провода заземления бытовых потребителей электрической энергии. При перегорании линии REN, все токоприемники будут продолжать сохранять заземляющие контакты.

Ошибки при установке ЗУ

К типовым недостаткам, часто встречающимся на практике, относятся:

1. Использование в качестве контура металлических заборов или мачт. Не учитывается сопротивление току и создается опасность тяжелого поражения током людей в случае аварии в системе.
2. Подключение контура непосредственно к корпусу электроприборов, минуя заземляющие шины в щите.
3. Установка отдельных выключателей в нулевом проводнике. При выходе устройства из строя электроприборы могут оказаться под напряжением. Иногда контакт нулевого провода не прочен. Последствия те же.
4. Использование для заземлителей изделий меньшего сечения или толщины. Подобные электроды под воздействием коррозии быстро выходят из строя.
5. Использование как заземлителя рабочего «ноля». Повышается вероятность того, что система окажется под напряжением.
6. Расположение горизонтальных заземлителей на поверхности земли. При аварии зона поражения увеличится.
7. Подключение заземления к трубе отопления. Нельзя сказать, какое направление возьмут блуждающие токи, поскольку неизвестна ситуация в соседней квартире. Возрастает вероятность поражения током посторонних людей.

По завершении монтажных работ проводится проверка системы. Внимание обращается на величину сопротивления рассеиванию тока. Для проведения этой работы желательно привлечение специалиста с соответствующей аппаратурой.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Заземление

— Должен ли я подключать экран кабеля к заземляющему слою платы, когда он изолирован от земли?

Как прокомментировали другие, «это зависит».

Как работает щит — действительно «захватывающая» тема, в которой много нелогичного. Поведение сильно различается в зависимости от частот, которые вы рассматриваете, частично из-за влияния частоты на импеданс, а частично из-за скин-эффекта.

Я научился этому благодаря сочетанию физики и болезненных уроков от оборудования с коаксиальными разъемами, которое не может надежно пройти сертификацию по электромагнитной совместимости. ..

Исходная информация

Для иллюстрации рассмотрим:

Две цепи с батарейным питанием, в металлических коробках, соединенные одним коаксиальным кабелем, с металлическими разъемами BNC на обоих концах, с корпусами, напрямую соединенными с металлическими корпусами через монтажные гайки. Других подключений от коробок и «земли» нет.

Вопрос:

Если одна коробка пропускает сигнал 1 МГц по центральному проводнику, куда текут обратные токи, и действительно ли экранирует коаксиальный кабель?

Я видел, как люди утверждают, что это не экранирование из-за отсутствия заземления. Я также видел, как люди утверждают, что «экран» не является экраном, потому что он также обеспечивает обратный путь для сигнала на центральном проводе.

На самом деле, если вы возьмете тестер ЭМС для этой установки, вы обнаружите, что экран работает очень хорошо, и, несмотря на то, что экран коаксиального кабеля пропускает обратный ток, практически невозможно обнаружить какие-либо утечки на частоте 1 МГц. Точно так же цепи в коробке практически не будут связаны даже с сильными внешними источниками радиопомех.

Почему?

На частоте 1 МГц «глубина скин-слоя» (насколько далеко электрический сигнал проникает в проводник) для меди составляет ~65 мкм. В результате весь обратный ток для сигнала 1 МГц по центральному проводнику протекает в тонком слое внутри экрана, а все ВЧ-помехи проходят в тонком слое снаружи. История с разъемами BNC аналогична: радиочастотные помехи отводятся наружу металлических коробок, а обратные токи частотой 1 МГц текут внутри к контактам заземления на печатной плате.

Фактически ваша схема находится внутри клетки Фарадея.

Что если заземлить коробки с обоих концов?

Будет ли теперь часть обратного тока частотой 1 МГц проходить через большой внешний контур, вниз по одному проводу заземления, через внешнее заземление и обратно по другому проводу заземления?

На практике обратный ток частотой 1 МГц все еще будет протекать внутри коаксиального кабеля, потому что индуктивность контура значительно увеличивает импеданс, а скин-эффект и металлические разъемы означают, что сигнал просто не может пройти наружу. коробки.

А как насчет «контура заземления»?

На более низких частотах (скажем, в сети 50/60 Гц) вы действительно создали потенциально очень эффективную петлю магнитной связи, и если поблизости есть большие переменные магнитные поля, они могут вызвать значительные токи, протекающие как в экране, так и в центральный провод коаксиала. В зависимости от точной топологии передатчика и приемника эти токи могут вызвать проблемы, особенно если вы заменили один коаксиальный кабель между блоками двумя или более.

Это классическая проблема «фона на HiFi разделяет».

Какое решение?

Одно из решений — избегать множественных оснований.

Другой вариант заключается в разработке преобразователей, устойчивых к синфазным токам.

Если оставить в стороне использование оптических линий связи, предельная устойчивость к синфазным токам, вероятно, заключается в использовании экранированной витой пары с изолированными дифференциальными передатчиками и приемниками. Это позволяет избежать обратных токов в экране, изолирует сигнальные провода от внешнего заземления, а скрутка практически сводит на нет петлевую площадь сигнального тракта.

Что, если вы хотите продолжать использовать коаксиальные и «несимметричные» сигналы?

Стандартным решением здесь является использование изолированных разъемов BNC с развязывающим конденсатором как можно ближе между корпусом и передней панелью. На самом деле вы можете купить разъемы BNC с развязкой, в которых конденсатор встроен непосредственно в разъем.

В этом случае схемы внутри коробок (и экрана) являются плавающими (т. е. не соединены с землей), поэтому синфазный ток не протекает из-за контуров заземления. Однако конденсаторы означают, что РЧ-помехи, проходящие через внешнюю оболочку коаксиального кабеля, по-прежнему отводятся на металлические корпуса на каждом конце. Это работает как с подключением заземления к коробкам на каждом конце, так и без него.

Вы можете использовать проводящие разъемы BNC на одном конце и изолированные на другом (таким образом заземляя экран), но если у вас есть более двух коробок или если вам нужно смешивать и сочетать наборы, вероятность контуры слишком высоки, поэтому нормой является просто использование изолированных разъемов по умолчанию, если контуры заземления могут быть проблемой.

Экранирование от НЧ и ВЧ помех

НЧ помехи почти все основаны на H-поле, поскольку длина антенны, необходимая для излучения значительного электромагнитного излучения, огромна, а напряжения означают, что E-поле ограничено. ВЧ-помехи почти все основаны на излучении, поскольку длины волн аналогичны длинам проводов.

Металлические коробки защищают от высокочастотных радиопомех за счет скин-эффекта, но если у вас есть значительные НЧ магнитные поля, вам, возможно, придется побеспокоиться о площади контура даже внутри металлического корпуса, так как низкочастотное Н-поле все еще может проникать…

В случае конкретного вопроса?

Если вы рассматриваете эту установку как адаптацию металлической коробки/корпуса коаксиального кабеля, вы можете видеть, что скин-эффект по-прежнему будет означать, что внешние радиочастотные помехи не проникнут через экран.

Однако отсутствие металлических коробок на обоих концах означает, что печатные платы и провода управления не являются в клетке Фарадея, и РЧ-помехи могут просачиваться через концы экрана, возвращаться внутрь и емкостно соединяться со схемами и проводами. В зависимости от того, по каким сигнальным проводам проходит основная часть тока РЧ-помех, это может вызвать проблемы. Таким образом, наилучший подход состоит в том, чтобы обеспечить прямой путь с низким импедансом для ВЧ-помех в экране к общему минусу постоянного тока системы, подключив экран к минусу постоянного тока на головном конце. Это сведет к минимуму емкостные наводки на длинном сигнальном проводе и снизит риск возникновения проблем.

Аналогичным образом, внутренний шум сигнальных проводов будет иметь тенденцию возвращаться внутрь экрана к отрицательному источнику питания, ограничивая излучаемые радиочастотные помехи.

Как и в случае с металлическими коробками, эта защита почти не зависит от того, заземлен ли источник постоянного тока.

Однако это обеспечивает гораздо меньшее экранирование ЭМС, чем если бы оба конца были в металлических коробках, и если вы производите коммерческую систему, вам нужно будет очень внимательно относиться к внутренним обратным путям, чтобы избежать проблем с ЭМС.

Почему я потратил так много времени на изучение экранирования?

При периодическом повторном тестировании очень дорогого телефонного комплекта, который я разработал, мы обнаружили, что система не проходит проверку на электромагнитную совместимость. После долгих расследований выяснилось, что наша производственная группа сменила поставщика разъемов BNC с развязкой, когда первое производство прекратило их выпуск. Детали, которые я изначально указал, имеют хорошие пружинные соединения с крышками SMT, которые обеспечивали развязку. Альтернатива, без пружин и просто реагировала на монтажное давление. В результате вес кабеля, подключенного к BNC, мог привести к отсоединению конденсаторов и выходу из строя нашей защиты от радиопомех.

Поскольку извлечение BNC из уже изготовленного комплекта было слишком трудоемким, мы придумали обходной путь, который заключался в припаивании осевых колпачков от изолированного штыря заземления к пружинной шайбе на монтажном кольце. Это надежно восстановило путь обхода радиопомех и на 100% решило проблему.

pcb — Как подключить экран разъема USB?

спросил 12 лет, 6 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 110 тысяч раз

\$\начало группы\$

Как проложить экран разъема USB на печатной плате? Должен ли он быть подключен к плоскости GND прямо там, где находится USB, или экран должен быть изолирован от GND, или он должен быть подключен к земле через микросхему защиты от электростатического разряда, высокоомный резистор или предохранитель?

ПС. Должен ли я разместить соединения экрана на схеме или просто проложить их на печатной плате?

• печатная плата
• usb
• разъем
• компоновка
• экранирование

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Чтобы экран работал эффективно, необходимо подключение к заземлению экрана с как можно более низким импедансом. Я думаю, что те, кто рекомендует резисторы, или вообще не подключают его к земле, или строго говорят о вашем цифровом логическом заземлении и предполагают, что у вас есть отдельное заземление экрана. Если у вас металлический корпус, это будет заземление вашего экрана. В какой-то момент цифровое заземление должно соединиться с заземлением экрана. По причинам, связанным с электромагнитными помехами, эта единственная точка должна находиться рядом с вашей областью ввода-вывода. Это означает, что лучше всего расположить разъем USB с любыми другими разъемами ввода-вывода вокруг одной секции платы и разместить экран на точке логического заземления в этом месте. Есть некоторые исключения из правила одной точки, если у вас есть цельный металлический корпус без каких-либо отверстий, например, несколько точек подключения могут быть полезны. В любом случае, при соединении экрана с землей некоторые могут порекомендовать использовать резистор или конденсатор (или оба), но редко для этого есть разумная причина. Вам нужно соединение с низкой индуктивностью между ними, чтобы обеспечить путь для синфазного шума. Зачем отводить шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, обычно приводимая для такой тактики, — это предотвращение контуров заземления, но вы говорите о USB, контуры заземления, скорее всего, не будут проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит появление контуров заземления, но она также сделает вашу защиту практически неэффективной.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Херни Отт обсуждает это в своей книге «Электромагнитная совместимость». Вы должны смотреть на это с более широкой картины. IE, что делает щит?

Для низкочастотных сигналов экран используется для защиты передаваемого сигнала. Вы хотите, чтобы радиосигналы линии электропередач/AM/FM не попадали в ваш сигнал, потому что это будет мешать нормальной работе. Поэтому вы не должны связывать GND на обоих концах. Заземляющие контуры вызовут небольшие помехи в вашем сигнале, поэтому контур заземления должен быть разорван. Это не означает, что вы оставляете щит висеть. Вы должны привязать экран кабеля к вашему корпусу, и при необходимости (как в случае с коаксиальным кабелем) вы можете привязать заземление своей цепи к этой же точке. Вы хотите использовать одноточечное заземление как можно чаще для низких частот по вышеуказанным причинам.

Однако для высокочастотных сигналов все наоборот. Обычно это цифровые сигналы на очень высоких частотах. Даже если некоторый шум все же возникнет, цифровая природа электроники, а также фильтрация должны легко поддерживать нормальную работу. Вы хотите уменьшить излучение сигналов данных, а НЕ защитить его от излучения. По этой причине путь с наименьшим импедансом должен быть подключен к экрану на ОБОИХ концах. Да, будут контуры заземления и шумы, но это не имеет значения. В случае высокой частоты предпочтительнее многоточечное заземление.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Проверьте, указывает ли производитель вашего USB-чипа, что вам следует использовать. Я почти уверен, что Cypress рекомендует резистор 1 МОм и колпачок 4,7 нф, соединяющий экран с землей. Два отверстия экрана должны быть соединены очень большой дорожкой (кажется, они предлагали 100 мил?)

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Возможные противоречия:

Спецификация USB Type-C:

Корпус розетки должен быть соединен с заземляющей пластиной печатной платы.

[Но подключено через что?]

Руководство Cypress по успешному проектированию оборудования EZ-USB®FX2LP™ (ранее — Рекомендации по компоновке печатной платы высокоскоростного USB):

• Соедините соединение SHIELD с GND через резистор. Это помогает изолировать его и уменьшить электромагнитные и радиопомехи. Держите этот резистор близко к разъему USB. Некоторые эксперименты могут быть необходимы для получить правильное значение.
• Обеспечьте плоскость для экрана USB на сигнальный слой, примыкающий к плоскости VCC, который не больше, чем USB заголовок.

Рекомендации Intel по проектированию электромагнитных помех для USB-компонентов:

Главный вызов полной скорости Соответствие устройств электромагнитным помехам препятствует высокочастотная энергия от связи с щит.

В полноскоростных устройствах используется экранированный кабель, который требует, чтобы оболочка разъема должна быть привязана к земле самолет. Важно отметить, что наземная плоскость не ведет себя как эквипотенциальная поверхность при высоких частоты. Расположение окончание оболочки разъема к Земная плоскость критична. Связь нужно сделать в самом тихом месте заземления для предотвращения шума от плоскости заземления от муфты до щит. ..

и т. д.

Google для «рекомендаций USB»

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Экран не должен быть заземлен. Конечно, он заземлен на принимающей стороне.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Я разработал проект на основе технического задания, требующего резистора на 33 кОм, соединяющего экран USB с заземляющей пластиной. Это был проект для радиолюбителей, поэтому моя печатная плата была удобно размещена рядом с чувствительным детектором электромагнитных помех!

В моем случае мне пришлось удалить резистор 33k и закоротить экран USB непосредственно на заземляющий слой моей печатной платы, чтобы устранить электромагнитные помехи.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Опасность прямого соединения вашего экрана с землей заключается в том, что если два устройства имеют «земли» с разными потенциалами и существует значительный потенциал постоянного тока от этих источников, это соединение может служить предохранителем между двумя системами питания.

Помните, что конденсатор почти полностью закорочен на своей резонансной частоте и обычно проводит в довольно широком диапазоне вокруг этой частоты, поэтому конденсатор между заземлением экрана и заземлением системы часто является необходимым компромиссом.

Я проектирую автомобильную шину данных, и некоторые стандарты требуют, чтобы только одно устройство подключало экран непосредственно к земле, а остальные устройства должны делать это через серию RC. Автомобильная шина данных имеет значительно более низкую скорость, чем USB 2.0, но риски должны быть аналогичными. Однако USB 3.0 может быть сложно правильно обслуживать без надежного экранирующего соединения. Это (от 5 до 10 ГГц) выходит за рамки моего текущего опыта проектирования.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Что ж, поскольку, похоже, нам нужен другой ответ, я проголосую за заземление через чип защиты от электростатического разряда, такой как USBLC6. Это хорошо сработало для меня в нескольких проектах — без видимого разрушения компонентов из-за электростатического разряда и без проблем с целостностью данных. Я чувствую, что было бы по крайней мере немного подозрительно, если бы STmicroelectronics производила такой чип и знала, что резистор, конденсатор или короткое замыкание на землю были бы так же хороши.

Я не знаю, то ли это успех, потому что это правильный поступок, то ли просто везение. Учитывая широкий спектр ответов, у меня возникнет соблазн сказать, что никто этого не делает.

На работе мы подключаем разъемы Ethernet прямо к земле. Насколько я знаю, это то же самое, что и рассматриваемая проблема, хотя кабель Ethernet не передает сигнал заземления. Кажется, это работает, и это решил кто-то с большим опытом, чем я.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Я использую резистор от 10K до 50K. IIRC Я видел значение 33K в примечаниях к применению FTDI.

Я бы поместил все соединения на схему.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

См. EMI и USB, в котором рекомендуется заземлять оба конца для предотвращения передачи электромагнитных помех на частотах, используемых для передачи данных USB.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Проблема не только в электромагнитных помехах. Вы должны знать, что каждый раз, когда вы подключаете кабель к разъему, вы получаете разряд разряда ESD. Это опасно для электроники. Поэтому я бы никогда не подключал usb-шильд напрямую к земле.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я думаю, чип защиты от электростатического разряда и более толстые дорожки с расстоянием между экраном и землей более 100 мил будут хорошим выбором.