Геодезия строительной площадки для индивидуального дома...("Сделай сам" №1∙2006) - [15]

Рис. 3.Образование потенциала на корпусе компьютера

Конденсаторы фильтра работают как емкостной делитель напряжения, и поскольку их емкость одинакова, 220 В делится пополам. Конечно, мощность этого «источника» ограничена — ток короткого замыкания на землю составляет от единиц до десятков миллиампер, причем, чем мощнее блок питания, тем больше емкость конденсаторов фильтра и, следовательно, ток:

I_кз = U_пит∙2∙F∙C,

где: U_пит — 220 В, F — 50 Гц — частота питающей сети, С — емкость конденсатора фильтра.

При емкости конденсатора С = 0,01 мкФ этот ток будет около 0,7 мА. Такое напряжение и ток уже опасны для человека. Попасть под напряжение можно, прикоснувшись одновременно к неокрашенным металлическим частям корпуса компьютера (например, к головкам крепежных винтов или металлическим деталям интерфейсных разъемов) и, например, к батарее отопления.

Кроме того, при отсутствии «земли» общая точка емкостей С1 и С2 «висит» в воздухе, что приводит, помимо вышеупомянутой опасности поражения электротоком, к созданию ими и высокочастотным дросселем (при наличии его в схеме фильтра) паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь дополнительным источником потенциальной опасности для пользователя, ну и, конечно же, для расположенной рядом электронной техники.

Кроме того, негативное влияние отсутствия «земляного» провода на электронную аппаратуру сказывается следующим образом.

Так как сеть питания компьютеров трехпроводная, то помехи могут возникать не только между сетевыми проводами («фазой» и «нулем»), но и между «фазой» и «землей», а также возможны помехи «нуль»-«земля». Для эффективного подавления таких помех и необходимо наличие физического заземления. Трехпроводная схема подключения оборудования ЛВС к электрической сети является практически идеальной. Схема выглядит следующим образом (рис. 4).

Рис. 4

Здесь все подключено к заземленной сети питания. Потенциалы (напряжения) корпусов устройств одинаковые — они равны нулю, поскольку подключены к «земле». Даже в случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств (да даже при обычной работе потенциалы внешних устройств могут и, как правило, существенно отличаются от нуля!) «лишнее» напряжение уйдет на землю без всяких негативных последствий. Естественно, для этого провод, соединяющий устройства, должен иметь минимальное сопротивление.

Но в случае отсутствия «земли» в розетке (типичный случай «советской» сети питания) схема будет намного проще (рис. 5).

Рис. 5

Как видно, тут все то же самое за исключением провода заземления. А именно, при разности потенциалов компьютера и внешнего устройства (такое наблюдается сплошь и рядом) единственной связью потенциалов корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка). Это опасная ситуация, поскольку сквозные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут «легко» выжечь электронику входных и выходных портов соединенных устройств. Что очень часто и происходит.

Выходом из этой сложной ситуации является организация электропитания, приведенная на рис. 6.

Рис. 6

В этом случае даже при отсутствии связи с реальной «землей» электрические потенциалы всех устройств выровнены, поскольку их корпуса надежно соединены между собой, поэтому сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет. Естественно, что омическое сопротивление дополнительного соединительного провода должно быть намного меньше, чем у проводов кабеля электропитания.

Что происходит, если в качестве за земляющего провода использовать нулевой провод питания при разводке питающей сети с трехполюсными розетками двухпроводным кабелем? На нем будет набегать разность потенциалов, вызванная падением напряжения от протекающего силового тока I_NUL. (рис. 7).

Рис. 7.Появление разности потенциалов при двухпроводном кабеле питания

Если в эти же розетки включать устройства с большим энергопотреблением, разность потенциалов (и импульсные помехи при включении-выключении) будет ощутимой. При этом эквивалентный источник напряжения при относительно невысокой э. д.с. Е_NUL (несколько вольт) будет иметь очень низкое выходное сопротивление, равное сопротивлению участка нулевого провода (доли Ом).

Уравнивающий ток через общий провод интерфейса INT можно оценить по формуле:

I_INT = Е_NUL/(R_NUL + R_INT),

где: Е_NUL = I_NUL х R_NUL; I_NUL = P/220; R_NUL — сопротивление нулевого провода и соединительных контактов розеток; R_INT — сопротивление общего провода интерфейса; Р — мощность, потребляемая подключенными устройствами (на рис. 7) справа (Р = Р₂ + Р₃).

Поскольку обычно сопротивление интерфейсного кабеля больше питающего, через общий провод интерфейса потечет ток, существенно меньший, чем силовой. Но при нарушении контакта в нулевом проводе питания через интерфейсный провод может протекать и весь ток, потребляемый устройством. Он может достигать нескольких ампер, что повлечет выход устройства из строя. Кроме того, не выровненные потенциалы корпусов устройств являются также источником помех в интерфейсах.