Просто про заземлення

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Цель такого заземления одна – защитить человека от возможного поражения электрическим током.

Первое практическое применение заземления показал известный американский ученый Бенджамин Франклин в своем изобретении – молниеотводе (или громоотводе, что одно и тоже). Проводя свои опыты над электричеством, в 1752 году он доказал, что молния по своей природе представляет собой огромный электрический разряд. И что бы защитить дома и высокие строения от губительного воздействия, в следствии попадания молнии, необходимо установить металлический штырь над самой высокой частью здания, второй металлический штырь вбить в землю и соединить их между собой медной проволокой (то есть, выполнить «заземление» дома). Зданию с таким устройством молния не страшна, так как острие будет притягивать молнию к себе и отводить ее заряд по металлическому стержню в землю.

Несмотря на то, что данное изобретение было многими воспринято в штыки, время показало – что это эффективный способ обезопасить себя и свой дом от такого природного явления, как молния. С тех пор прошло более 250 лет, человечество уже давно не воспринимает гром и молнию как кару небесную, а сам Бенджамин Франклин известен нам не только как выдающийся ученый, дипломат, политик и писатель, но и как «лицо» стодолларовой банкноты :)

В наше время представить жизнь без электричества практически невозможно: благодаря электричеству работают бесчисленное множество электроприборов, освещаются и обогреваются наши дома. И если для устройств электрический ток является питательным и естественным, то непосредственно для человека контакт с электричеством может закончиться летальным исходом. Именно потому, всех нас с раннего детства приучают уважительно относиться к розеткам, бытовым приборам и устройствам освещения.

Но, к сожалению, мир не идеальный, электрические приборы тоже не вечные и, независимо от аккуратности человека, могут выходить из строя, причем таким образом, что опасное напряжение может появиться на их металлическом корпусе или других нетоковедущих деталях, что подвергает большой опасности жизни человека. Во избежание подобных случаев и предусмотрена аварийная защита – заземление. Заключается оно в том, что все нетоковедущие металлические детали устройства, к которым может прикоснуться человек во время эксплуатации прибора должны быть заземлены аналогично молниеотводу. И, в случае попадания на корпус прибора опасного напряжения, полностью отвести его на землю, снизить до безопасного, либо привести к аварийному отключению автоматом (предохранителем).

Стоит отметить, что на пост советском пространстве применять проводку с заземлением в жилых домах стали относительно недавно, потому далеко не везде есть тот самый земляной провод. А без него – о заземлении не может быть и речи. Точнее, возможно сделать «зануление» (соединение заземляющего провода с нейтральным проводом в сети), но это весьма частичная защита, с расчетом на то, что в случае пробоя произойдет короткое замыкание в сети и сработают входные предохранители/автоматы, которые обесточат проблемный участок сети. Но от малоразмерных утечек тока такое зануление никаким образом не поможет.

Если коснуться непосредственно блоков питания производства BVP Electronics, то все блоки питания в металлическом корпусе рассчитаны на подключение к входной питающей сети с заземлением. Дополнительно в них сделан винт видимого заземления на задней панели источника – для возможности заземлить блок питания в случае подключения входного питания без земляного провода, а также для дополнительного заземления с возможностью визуального контроля этого соединения. Блоки питания серии Lab Tools и AB Tools 14.5V 60A в пластмассовом корпусе также рассчитаны на подключение к сети с заземлением, но не имеют винта видимого заземления. Маломощные же блоки питания в пластмассовом корпусе (серия Home Tools, AB 14V 30A и блоки реверсивного управления током BVP Reverse на 30 и 60 ампер) не имеют заземления, а заземляются отдельно по выходной цепи нагрузки. Стоит отметить, что в связке "блок-питания и нагрузка" заземлено должно быть только что-то одно !

Теперь о вторичной (выходной) цепи питания – она также имеет свое заземление, с возможностью переключения в трех положениях: заземлена по минусовой клемме, по плюсовой клемме и не заземлена («разземлена») – см. рис.1.

Заземление по минусовой клемме	Заземление по плюсовой клемме	Источник питания без заземления

По умолчанию, вторичная цепь заземлена по минусовой клемме. Когда блок питания работает в связке с гальванической ванной, часто из-за сложностей в цепи заземления, связанной с результатом сложения схем заземления разного оборудования и гальванической ванной в том числе, получается закольцевание тока блока питания. В результате на амперметре блока питания появляется «паразитный ток», который будет мешать работе и со временем может вывести из строя земляную цепь в блоке питания. В данном случае необходимо пересмотреть схему заземления всего дополнительного оборудования (нагревателей, смешивателей, вибраторов и т.д.) и заземлять выходную цепь нагрузки по одному из полюсов.

Сложность схемы заземления гальванической ванны заключается еще и том, что гальваническая ванная – это емкость, сделанная из химически стойкого пластика или металла, заполненная специальным электролитом, имеющая два электрода: катод и анод. Как правило, в гальванической ванне катодом выступают сами покрываемые детали, они подключается к отрицательной цепи блока питания, а анод представляет собой металл, которым нужно покрыть детали, и который подключается к положительной цепи. И когда корпус ванны выполнен из метала и установлен в цеху на металлический заземляющий контур, то гальваническая ванная оказывается заземленной. И тогда, при подключенном источнике питания и наличии деталей на катоде, электролит в ванной создает электродвижущую силу (ЭДС) и через отрицательную клемму блока питания и анод (землю) начинает идти паразитный ток, который будет отображается на амперметре блока даже с выключенным тумблером On/Off на передней панели. На малых гальванических ваннах этот ток может достигать значений в несколько ампер, на больших – 10 и более ампер. И этот ток будет искажать реальный выходной ток источника. Более того, большой паразитный ток приводит к подгорании земляной дорожки в основной плате блока, а со временем и вовсе разрывает эту цепь. На работоспособность блока это никак не повлияет, за исключением того, что 1) может появиться дым из источника питания, 2) может испортиться сетевой шнур питания источника, 3) выходная вторичная цепь источника останется без заземления. Что бы этого избежать – достаточно переключить заземление с минусовой клеммы на плюсовую, или заземлить отдельно нагрузочную цепь источника.

Есть ситуации, при которых вероятность выхода источника из строя из-за проблем с заземлением очень велика. Рассмотрим некоторые из них:

1. Использование источников питания без заземления. При использовании источников питания без заземления возможна ситуация, что на незаземленную выходную цепь источника может попасть статический разряд или высокое напряжение относительно земли, спровоцированное подключенной сложной нагрузкой (например, генератором высокого напряжения). При напряжении относительно земли более киловольта может выйти из строя практически вся управляющая элементная база источника. Рекомендуем, в данном случае, заземлять один из полюсов подключенной нагрузки. В целях электробезопасности нельзя использовать источник питания без заземления выходной цепи или нагрузки!

2. Последовательное соединение источников BVP Electronics без предварительного разземления минусовой клеммы. По умолчанию вторичную цепь источников питания мы заземляем по минусовой клемме через шнур сетевого питания. Поэтому, при последовательном соединении источников питания без предварительного разземления выходных клемм, получается короткое замыкание по цепи заземления (рис. 2). В данном случае, ток короткого замыкания источника номер два (БП2) не только может разогреть и испортить сетевые шнуры обоих источников, но и выпалить земляные дорожки на основных платах во всех блоках питания (рис. 3). Во избежание данной ситуации, рекомендуем разземлить вторичные цепи всех источников (см. инструкцию по эксплуатации), а заземлить один из полюсов подключенной нагрузки.

Рис. 2. Короткое замыкание выходной цепи БП2 при последовательном соединении источников питания без предварительного разземления минусовой клеммы источников

Рис. 3. Сгоревшая силовая дорожка при коротком замыкании по цепи заземления