Земля и масса

Другими важными понятиями ЭМС являются понятия: земля и масса. С понятием "заземление" инженеры, работающие с сильноточными устройствами, связывают, как правило, вопросы техники безопасности и грозозащиты, например, устранение не­допустимо высоких напряжений прикосновения. Инженеры же, работающие в области электроники, - скорее электромагнитную совместимость их схем, например устранение контуров заземле­ния, влияние частоты 50 Гц, обращение с экранами кабелей и т. д.

Следует строго различать два понятия - защитное заземление (защитный провод) для защиты людей, животных и т. д. и массу, систему опорного потенциала, электрических контуров (это справедливо как для сильноточных, так и для слаботочных цепей). Земля и масса, как правило, в одном месте гальванически связаны друг с другом, но между ними существует большое различие: провода заземления проводят ток только в аварийной ситуации, нулевые провода - в нормальной рабочей ситуации и часто представляют общий обратный провод нескольких сигнальных контуров, ведущий к источнику. Это различие существенно и характеризуется следующими понятиями:

Понятие «земля» поясняет рисунок 6.3.

В нормальном режиме по нейтральному проводу Н протекает обратный ток электроприемников и его потенциал вследствие падения напряжения на его сопротивлении отличается от потенциала земли (за исключением эквипотенциальной шины, где он равен потенциалу земли). Защитный провод ЗП в нормальном режиме тока не проводит и его потенциал равен потенциалу земли. Поскольку корпус оборудования присоединен к защитному проводу ЗП, то и его потенциал также равен потенциалу земли и не создает угрозы для людей и животных.

При замыкании одного из фазных проводов (на рисунке 6.3 провода Л₃ ) на корпус оборудования в фазном проводе возникает большой ток короткого замыкания и оборудование отключается предвключенным защитным автоматом З_з.

Под массой в схемотехнике понимают общую систему опорного потенциала, по отношению к которой измеряются узловые напряжения цепи (шина, провод опорного потенциала, корпус, нулевая точка). В простой цепи это просто обратный провод, в электронной схеме - общий обратный провод для всех электрических контуров (рисунок 6.4,а,б).Масса может, но не должна иметь потенциал земли. Однако, как правило, она в одном месте непременно соединена с защитным проводом и тем самым заземлена. Масса выполняет те же функции, что и нейтральный провод. Прежде всего, на работу схемы не оказывает влияния заземление массы. Однако если занимающая достаточно обширное пространство масса заземлена в нескольких местах, возникает контур заземления (см. рисунок 6.2). Тогда при различных потенциалах точек заземления могут протекать уравнительные токи, а на полных сопротивлениях массы возникать падения напряжения, которые накладываются на напряжения, действующие вдоль отдельных контуров цепи и являются противофазными помехами. При высоких частотах это даже не требует гальванического заземления, так как при наличии печатных плат с навесным монтажом и плоской массой контуры заземления могут образовываться благодаря их емкостям относительно массы.

Рисунок 6.3 - Заземление в низковольтной сети:

Л₁, Л₂, Л₃ – фазные провода сети; ЗПН – защитный провод нейтрали; ЗП – защитный провод; Н – нейтральный провод; З_з – защитный автомат; R_А , R_В – сопротивление заземлителя потребителя и подстанции

Понятие «масса» поясняет рисунок 6.4.

Рисунок 6.4 - К понятию «масса»