انتخاب زمین یا شناور کردن پاور ساپلای همیشه در NEC مشخص نیست. این مقاله شناور یا ثابت کردن منبع DC را با توجه به زمین و نحوه ساخت مدارها از هر دو طرف را توضیح می دهد.
بحث های زیادی وجود دارد و شاید حتی برخی از فولکلورها در مورد استفاده از پاور ساپلای ها “زمین دار” یا “شناور” در ابزار دقیق، جمع آوری داده ها و سیستم های کنترل وجود دارد. انتخاب زمین یا شناور کردن پاور ساپلای گاهی به وضوح در NEC ذکر شده است، اما در موارد دیگر اینطور نیست و به صلاح دید مهندسان سیستم واگذار شده است.
هدف این مقاله فنی ، ارائه پاسخ برای هر موقعیت بالقوه زمینه سازی نیست، بلکه اشاره به برخی از ملاحظاتی است که باید در تصمیم گیری وجود داشته باشد. بیشتر در مورد یادگیری این است که چه سؤالاتی بپرسیم تا پاسخ های مستقیم.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
مقررات NEC
قبل از تصمیم گیری در مورد یک سیستم زمینی یا شناور، مهندسان سیستم باید با NEC مشورت کنند، زیرا استانداردهای قانونی را برای اینکه چگونه دستگاه های مختلف باید زمین یا بدون پایه رها شوند را دیکته می کند. سیستم‌هایی که از NEC پیروی نمی‌کنند، نقض عمده ایمنی هستند که ممکن است منجر به مرگ و میر، جراحت، آسیب به تجهیزات یا جریمه شوند.
NEC هر سه سال یک بار به روز می شود و جدیدترین نسخه در سال جاری (2023) منتشر خواهد شد.
مزایای سیستم های زمینی
در حالی که این مقاله قرار نیست یک آغازگر کامل در زمینه زمین یا سؤال فلسفی “زمین چیست؟” باشد، مهم است که بدانیم چرا سیستم ها زمینی هستند. بیشتر، این مقاله در مورد پایه های شاسی صحبت می کند، جایی که پوشش های فلزی دستگاه ها به صورت الکتریکی متصل می شوند. این اتصالات می تواند از طریق سیم، تسمه بافته شده، نوار یا میله مسی، ریل DIN یا سایر اتصالات از این قبیل باشد. وسایل نقلیه از پایه های شاسی استفاده می کنند تا از مسیر ایمن برگشت به ترمینال منفی باتری اطمینان حاصل کنند، در حالی که هنوز هیچ جریانی را به زمین فیزیکی بیرون منتقل نمی کنند.
سیستم های زمینی سیستم هایی هستند که در آن همه اجزا به هم گره خورده و دارای یک گره مشترک هستند. فرض سیستم های زمینی این است که هیچ افت ولتاژی در سیم های اتصال یا شاسی وجود ندارد و همه قطعات در این سیستم می توانند از این زمین مشترک به عنوان نقطه مرجع برای اندازه گیری ولتاژ استفاده کنند.
برای برداشتن مفهوم زمین یک گام جلوتر، مشخص کردن « زمینی» یا به سادگی «ارتینگ» در بسیاری از مناطق جغرافیایی، به این معناست که زمین به یک میله زمین فیزیکی در خارج از تأسیسات متصل است.
زمینه سازی برای ایمنی در محیط کار
زمین ها اغلب به شاسی دستگاه بسته می شوند. به این ترتیب، اگر یک اتصال کوتاه داخلی به شاسی وجود داشته باشد، جریان می تواند مستقیماً به زمین برسد. به طور معمول، این یک کلید را خاموش می کند یا یک فیوز را منفجر می کند و جریان را به طور کلی متوقف می کند.
رایج ترین دلیل بستن ارت ها به یکدیگر جلوگیری از شوک الکتریکی خطرناک است. به طور کلی، اگر دو قطعه از تجهیزات در دسترس یکدیگر قرار دارند، زمین آنها باید به هم گره بخورد. اگر به هم وصل نشوند، ممکن است دو ماشین اختلاف ولتاژ داشته باشند. اگر کارگر هر دستگاه را لمس کند و اختلاف پتانسیل به اندازه کافی زیاد باشد، کارگر ممکن است شوک الکتریکی خطرناکی دریافت کند.
دو دستگاه 24 ولت DC را در دسترس یکدیگر در نظر بگیرید. یک دستگاه 24 ولت به زمین متصل است، به این معنی که ولتاژ بالا (نسبت به زمین) 24 ولت است. شاسی ماشین دیگر زمین خود را از دست داده است. در عوض، برخی از سیستم های قدرت دیگر (یا ولتاژ القایی) پتانسیل کل سیستم را به 36 ولت افزایش داده است. هنوز در این سیستم دوم فقط 24 ولت در سراسر قطعات وجود دارد، اما اکنون 60 ولت از بالای پاور ساپلای وجود دارد. این نمونه ای از پاور ساپلای شناور است.
اگر کسی بخواهد شاسی دستگاه اول و دوم را لمس کند، حتی اگر هر دو نسبت به زمین ولتاژ صفر داشته باشند، سیستم دوم 36 ولت بالاتر شناور است. اپراتور یک شوک دریافت می کند.
مزایای سیستم های شناور (Floating Systems)
دو مزیت سیستم های شناور توانایی آنها در جداسازی تجهیزات و پتانسیل کاهش نویز در خطوط سیگنال سنسور است.
مشکل با یافتن زمینه مشترک
در حالی که بستن یک سر همه تجهیزات به زمین مزایایی دارد، گاهی اوقات این عملی نیست.
نصب بزرگ سنسورهای نظارت بر سلامت روی یک پل را در نظر بگیرید. آنها تغییرات مقاومت کوچک را از گیج‌های کرنش کنترل می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که پل در شرایط استفاده معمولی و بارگذاری باد رفتار قابل پیش‌بینی دارد. اغلب، این کرنش سنج ها از طریق پل وتستون تغذیه می شوند تا یک تغییر ولتاژ کوچک در هنگام کرنش شدن پل اندازه گیری شود. از آنجایی که این ولتاژ کوچک است، و در عین حال مسافتی که سیگنال‌ها باید طی کنند زیاد است، ممکن است یک زمین مشترک چندان «متداول» نباشد، به این معنی که ولتاژ در هر نقطه در امتداد این سیم‌های زمین سنسور ممکن است صفر نباشد. چنین حلقه‌های زمینی می‌توانند سنسورهایی را که به دقت کالیبره شده‌اند، خراب کنند. در این مثال، شاید بهتر باشد اطمینان حاصل شود که هر سنسور از یک زمین مشترک جدا شده است و تنها تغییر ولتاژ (و بنابراین مقاومت و در نتیجه، کرنش) را در خود گیج اندازه گیری می کند.
در امتداد این خطوط، یک سیم بلند می تواند به عنوان یک آنتن عمل کند، حتی اگر یک انتهای آن زمین شده باشد. به همین دلیل، هر نوع تداخل فرکانس رادیویی (RFI) می تواند توسط این سیم آنتن بلند جذب شود و باعث ایجاد تفاوت های بیشتر در “زمین” شود. اینها می توانند به خصوص برای عیب یابی مشکل ساز باشند زیرا با گذشت زمان تغییر می کنند و بسته به منبع RFI می توانند متناوب باشند.
عایق برق
جداسازی همچنین مزایای خود را برای محدود کردن اسپک های ولتاژ بالا و سیگنال های ضربه ای دارد. به مثال پل برگردید – در نظر بگیرید که مجموعه‌ای از سنسورها و سخت‌افزار جمع‌آوری داده‌ها وجود دارد که همه از طریق یک زمینه مشترک به هم متصل شده‌اند. سپس، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، پل با صاعقه برخورد می کند. در حالی که بسیاری از چنین سازه هایی دارای حفاظت در برابر صاعقه هستند، اما کامل نیست. ناگهان، “زمین” فوراً به 100000 ولت افزایش می یابد. همه چیز در این سیستم به میزان 100000 ولت منهای هر ولتاژی که در سمت مثبت باشد بایاس معکوس خواهد شد. این احتمال وجود دارد که دستگاه های متصل به این زمین از بین بروند.
مثال رعد و برق مورد خوبی برای جداسازی در تاسیسات بزرگ در فضای باز سخت افزار سنسور است. فرض کنید به‌جای اتصال همه این دستگاه‌ها از طریق یک زمین مشترک، سیستم جمع‌آوری داده و پاور ساپلای شناور مانده و از طریق یک ترانسفورماتور ایزوله متصل می‌شوند. در این صورت، افزایش ولتاژ کمتر به سخت افزار گران قیمت آسیب می رساند. ترانسفورماتورها (و سلف ها) در فیلتر کردن سیگنال های فرکانس بالا، از جمله ایمپالس ها خوب هستند، به این معنی که افزایش ولتاژ قبل از بازگشت به سخت افزار محافظت شده، کاهش می یابد.
لازم به ذکر است که ترانسفورماتورهای ایزوله و زمین های شناور محافظ مناسب در برابر صاعقه نیستند. آنها را می توان به عنوان بخشی از یک سیستم حفاظت از صاعقه استفاده کرد.
شناور بودن یا نبودن؟
در محدوده قانون ارائه شده توسط NEC، مهندس در مورد نحوه طراحی یا اصلاح هر سیستم برای رفع نیازهای خاص خود انعطاف پذیری دارد. سیستم‌های بزرگ با سیم‌های بلند اغلب از اتصالات شناور سود می‌برند، زیرا حلقه‌های زمین ممکن است اجتناب‌ناپذیر باشند و افزایش ولتاژ رایج‌تر است. سیستم‌های فشرده‌تر، به‌ویژه آن‌هایی که می‌توانند به راحتی یا تصادفی به هم متصل شوند، باید زمینه مشترکی داشته باشند.
برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.
[fusion_tabs design=”classic” layout=”horizontal” justified=”yes” backgroundcolor=”” inactivecolor=”” bordercolor=”” icon=”” icon_position=”left” icon_size=”” hide_on_mobile=”small-visibility,medium-visibility,large-visibility” class=”” id=””][fusion_tab title=”منبع:” icon=””]
