Устройство контура заземления в производственном помещении. Заземление в производственных помещениях: устройство контура и требования безопасности

Как правильно выполнить заземление в производственном помещении. Какие требования предъявляются к контуру заземления на производстве. Из чего состоит система заземления цеха. На что нужно обратить внимание при монтаже заземляющего устройства.

Назначение и важность заземления на производстве

Заземление на производстве играет ключевую роль в обеспечении электробезопасности персонала и защите оборудования. Основные функции заземляющего устройства в производственном помещении:

• Защита людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции
• Снижение напряжения прикосновения до безопасного уровня
• Обеспечение срабатывания защиты при замыканиях на корпус оборудования
• Защита электрооборудования от перенапряжений
• Отвод в землю токов молнии и статического электричества

Правильно выполненное заземление существенно снижает риск поражения персонала электрическим током и возникновения пожаров от электрических причин. Поэтому к устройству заземления на производстве предъявляются строгие требования.

Нормативные требования к заземлению производственных помещений

Основные требования к выполнению заземления в производственных помещениях регламентируются следующими нормативными документами:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
• ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов»
• СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»

Согласно этим документам, в производственных помещениях с электрооборудованием напряжением до 1000 В должно быть выполнено защитное заземление или зануление. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом.

Состав системы заземления производственного цеха

Типовая система заземления производственного помещения включает следующие основные элементы:

1. Заземлители — металлические проводники, находящиеся в непосредственном контакте с землей
2. Заземляющие проводники — проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем
3. Главная заземляющая шина — шина, к которой присоединяются заземляющие проводники, проводники основной системы уравнивания потенциалов и проводники дополнительных систем уравнивания потенциалов
4. Заземляемые части электроустановки — открытые проводящие части и сторонние проводящие части, подлежащие заземлению

Заземлители обычно выполняются из вертикальных стальных стержней или труб, забитых в грунт. Горизонтальные заземлители соединяют вертикальные электроды между собой. В качестве естественных заземлителей могут использоваться металлические конструкции здания, имеющие надежный контакт с землей.

Особенности устройства контура заземления в производственном помещении

При устройстве контура заземления в производственном цехе необходимо учитывать следующие особенности:

• Контур заземления должен охватывать все производственное помещение по периметру
• Расстояние от стен до контура заземления должно быть не менее 0,8-1 м
• Глубина заложения горизонтальных заземлителей — не менее 0,5-0,7 м
• Вертикальные заземлители забиваются на глубину 2,5-3 м и более
• Все соединения в контуре заземления должны выполняться сваркой
• К контуру должны быть присоединены металлические части оборудования, трубопроводы, металлоконструкции

Важно обеспечить равномерное распределение потенциалов по всей площади цеха. Для этого выполняется сетка уравнивания потенциалов из полосовой стали, укладываемой в полу.

Расчет и проектирование заземляющего устройства

Проектирование заземляющего устройства для производственного помещения включает следующие основные этапы:

1. Определение расчетных параметров грунта (удельное сопротивление, состав)
2. Выбор типа заземлителей и их размеров
3. Расчет необходимого количества вертикальных заземлителей
4. Расчет параметров горизонтальных заземлителей
5. Проверка соответствия сопротивления заземляющего устройства нормативным требованиям
6. Разработка схемы заземляющего устройства

При расчете учитываются характеристики электроустановок, режим нейтрали, условия эксплуатации. Для сложных объектов рекомендуется выполнять компьютерное моделирование заземляющего устройства.

Монтаж системы заземления в производственном цехе

Основные этапы монтажа заземляющего устройства в производственном помещении:

1. Разметка мест установки заземлителей согласно проекту
2. Бурение скважин или забивка вертикальных заземлителей
3. Прокладка горизонтальных заземлителей в траншеях
4. Сварка всех соединений
5. Присоединение заземляемого оборудования
6. Монтаж главной заземляющей шины
7. Выполнение системы уравнивания потенциалов
8. Окраска видимых элементов в желто-зеленый цвет

Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением требований безопасности. По окончании монтажа проводятся необходимые измерения и испытания заземляющего устройства.

Контроль состояния и обслуживание заземляющего устройства

Для поддержания заземляющего устройства в работоспособном состоянии необходимо проводить периодический контроль и обслуживание:

• Визуальный осмотр видимых частей (не реже 1 раза в 6 месяцев)
• Измерение сопротивления заземляющего устройства (не реже 1 раза в 3 года)
• Проверка состояния заземляющих проводников и контактных соединений
• Вскрытие грунта для осмотра элементов заземлителя (выборочно)
• Измерение удельного сопротивления грунта (при необходимости)
• Восстановление окраски и маркировки элементов заземляющего устройства

При обнаружении повреждений или отклонений от нормативных значений должны быть приняты меры по ремонту и восстановлению заземляющего устройства.

Типичные ошибки при устройстве заземления на производстве

При выполнении заземления в производственных помещениях часто допускаются следующие ошибки:

• Недостаточная глубина заложения заземлителей
• Использование некачественных материалов
• Отсутствие антикоррозионной защиты подземных частей
• Неправильное присоединение заземляемого оборудования
• Отсутствие системы уравнивания потенциалов
• Несоответствие сечений заземляющих проводников расчетным токам
• Наличие последовательных соединений в цепи заземления

Чтобы избежать этих ошибок, необходимо строго следовать нормативным требованиям и проектной документации при монтаже заземляющего устройства. Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом.

Заземление на производстве. Контур заземления производственного здания и цеха

Заземление на производстве является обязательной процедурой, обеспечивающей безопасность человека и сохранность его здоровья. Согласно действующим нормативам, заземление должно быть выполнено в обязательном порядке, если предполагается использование электрооборудования с напряжением более 50 В. В случае, когда оно используется в бытовых целях, достаточно будет просто зануления.

Какие особенности

Заземление на производстве имеет особенности: 

1. в качестве заземляющего электрода может использоваться водопроводная труба, металлическая арматура здания, металлический уголок, швеллер, железная бочка и т. П. 
2.  заземление должно быть рассчитано на действие тока молнии.
3. в качестве заземления не может быть использована линия электропередачи.
4. заземляющий электрод должен быть изолирован от конструкции здания.
5. заземляющий электрод не должен иметь контакта с трубопроводами, по которым проходят вода или газ.

Заземление цеха имеет такую главную особенность, как обязательное присутствие защитного заземляющего устройства, которое также называется заземлением. Такой элемент необходим для того, чтобы заземление могло функционировать. В то же время он защищает от поражения электрическим током, обеспечивает безопасность работы с электроустановками. В качестве заземления могут выступать металлические конструкции, которые не находятся под напряжением. К ним относятся: части зданий, в которых работают установки и оборудование, трубы, металлические части.

Заземление на производстве ‐ это гарантия безопасности, поскольку в случае утечки тока на корпус, что может случиться в любой момент, человек получит удар током и не сможет пораниться. Если не сделать заземление, то это может привести к травмам, а иногда и к летальному исходу. Особенно это касается работы с электроприборами и станками. Заземляющий контур представляет собой три металлических стержня, соединенных между собой прутком, который называется заземлителем. На концах стержней имеются отверстия, через которые проходят болты. Вставив болты в отверстия на концах стержней, закручивают гайки. Это необходимо для того, чтобы стержни прочно соединились. Затем в землю вбивают стержни, и вокруг них делают контур заземления. 

Что учесть

Проводя заземление на производстве, учитывайте следующее: 

1.  заземлять следует все металлические части оборудования, которые могут оказаться под напряжением; 
2.  заземляйте только такие части, которые действительно могут оказаться под опасным потенциалом; 
3. заземляйте все части оборудования в соответствии с требованиями техники безопасности.

Для заземления оборудования используют специальные заземлители, представляющие собой металлические стержни, погружаемые в землю. Стержни заземлителей соединяют между собой при помощи сварки или болтовых соединений.Контур заземления производственного здания должен быть соединен с контуром заземления здания и с контуром молниезащиты. При этом необходимо обеспечить его электрическую связь с землей по всей длине. Контур молниезащиты производственных зданий должен быть выполнен на основе металлических конструкций и иметь заземляющие устройства, которые присоединяются к контуру заземления. 

Если заземляющее устройство производственного здания выполнено на металлических конструкциях, то оно должно быть электрически связано с контуром заземляющего устройства. Важно при проведении заземления цеха учитывать тип и напряжение сети, в которой находится оборудование. Если напряжение в сети ниже 380 В, то заземление нужно выполнять по типу нулевого провода. В этом случае сопротивление будет составлять всего 2 Ом. При напряжении выше 380 В требуется заземление, которое будет выполнять функцию защитного проводника. Оно должно быть трехжильным, чтобы при обрыве одной из жил оставалась возможность использовать оставшиеся две жилы.

Контур заземления производственного здания – это конструкция, состоящая из вертикальных электродов, которые вкопаны в землю на расстоянии 3 м друг от друга. Контур состоит из двух частей: подземного проводника и заземляющей шины. В качестве проводника лучше всего использовать стальной уголок. На высоте 1,5 м от поверхности земли на стене здания крепится заземляющая шина. К ней подсоединяются горизонтальные проводники. После этого контур заземления заливается бетоном. 

Заземляющие проводники должны соединяться с землей. Для этого используют стальные трубы. Их заглубляют в грунт на глубину не менее 1 метра. Проводники соединяются при помощи сварки. С помощью электродов можно сделать контур с наименьшим сопротивлением. Для уменьшения трения между металлическими частями и землей заземляющий проводник должен быть изолирован. С этой целью его покрывают цементом, асбестом или битумом. Заземляющая шина соединяется с контуром заземления с помощью сварки. При соединении горизонтальных проводников с вертикальными электродами следует обратить особое внимание на то, чтобы они не соприкасались друг с другом. Это особенно важно для медных проводников, потому что у них может возникнуть электрическая дуга.

Для чего необходимо

Заземление производственного здания необходимо по причинам: 

1. Для обеспечения электробезопасности персонала.
2. Для защиты от поражения электрическим током.
3. Для облегчения поиска места повреждения изоляции.
4.  Для уменьшения потерь электроэнергии.
5.  Для снижения температуры в помещении.
6. Для исключения пожара.
7.  Для предотвращения электротравматизма при случайном прикосновении к токоведущим частям.

Заземление цеха необходимо для того, чтобы предотвратить попадание молнии в оборудование. Заземляющее устройство должно быть выполнено таким образом, чтобы при повреждении одного из его элементов не могло произойти короткое замыкание на землю. В качестве заземляющего устройства используются стальные трубы, расположенные на глубине 0,7 м. В зависимости от размера и назначения здания, может использоваться заземляющий контур из двух параллельных полос, расположенных на расстоянии 0,6—0,8 м друг от друга. Полосы соединяются между собой в одном месте, а концы полос соединены с заземляющим контуром. При использовании металлических заземляющих полос они должны быть соединены между собой с помощью сварки. Для защиты от коррозии металлические заземляющие полосы должны окрашиваться в белый или светло-серый цвет. В качестве заземляющего контура могут также использоваться и другие устройства, например, железобетонные столбы или трубы; при этом заземляющий проводник должен быть присоединен к ближайшему из них. 

При заземлении производственных зданий и сооружений с электроустановками напряжением 380/220 В в качестве заземлителей следует применять заземляющие устройства, расположенные на территории, застроенной многоэтажными зданиями. При этом заземлитель должен быть размещен в непосредственной близости от ввода в здание. Заземляющие устройства для зданий высотой до 50 м, как правило, должны быть присоединены к заземляющему устройству, расположенному на расстоянии, считая от здания по кратчайшему маршруту вдоль дороги, не более 100 м.

Заземление зданий, контур заземления здания, проект заземления

Цвет провода заземления — желтый с салатовой полосой. Каждый, кто самостоятельно монтировал хоть раз проводку, задавался вопросом: «А зачем, собственно, он нужен?». Так ли важно усложнять конструкцию и нести лишние расходы? С какой целью делается заземление зданий? А если оно, заземление, действительно необходимо, то как смонтировать эту систему правильно, чтобы она выполняла свои функции?

Содержание

1. Для чего нужно заземление зданий
2. Принцип действия системы заземления
3. Заземление зданий. Требования
4. Расчет системы заземления
5. Пример расчета
6. Советы
7. Заземление зданий промышленных объектов
8. Как заказать услугу?

Для чего нужно заземление зданий

Наши далекие предки сталкивались только с проявлениями атмосферного электричества. Но уже тогда люди знали, насколько опасными могут быть разряды молнии и называли их «гневом богов». Раскопки археологов показали, что уже в те далекие времена люди понимали некоторые принципы действия атмосферного электричества и пытались создавать примитивные системы защиты.  Эти находки представляли собой длинные медные прутья, возвышающиеся над зданиями, противоположным концом погруженные в грунт.

Однако с развитием человеческого общества, технологий, электричество прочно вошло в наш быт. И тут же остро встал вопрос о защите человека от поражающих факторов электрического тока, но на этот раз не атмосферного, а «домашнего», сгенерированного машинами, построенными самим же человеком. Решение оказалось лежащим на поверхности.

Действительно, заземление зданий — практически точная копия конструкции громоотвода. Из опасной зоны ток отводится в землю с помощью фидера — металлического стержня, проволоки, кабеля.

С помощью заземления защищают электрические агрегаты, домашние сети, бытовую и промышленную технику. В случаях, когда на объектах электроснабжения случается пожар, насосы пожарных автомобилей и даже ручные стволы (брандспойты), которыми пожарные бойцы тушат пожар, должны быть заземлены с помощью специальных устройств.

Принцип действия системы заземления

Принцип действия системы заземления чрезвычайно прост. В чем состоит поражающая (разрушающая) сила электрического тока? Все начинается с того, что в одном месте при создании особых условий, накапливается очень большое количество отрицательно заряженных частиц — электронов. Но так как все в природе стремится к равновесию, то этот избыток частиц устремляется туда, где их недостаточно. Звучит не очень пугающе, но когда поток электронов мчится к земле от наэлектризованных облаков, они, эти крошечные частицы, умудряются нагревать слои атмосферы до миллиона градусов по Цельсию.

Изобретатели научились пускать этот поток в мирное русло — по электрическим проводам. Проходя через проволоку, электроны заставляют её нагреваться и иногда от перегрева она, проволока, начинает ярко светиться. Поток электронов создает и электромагнитное поле, приводящее в движение роторы мощных моторов.

Но машины иногда выходят из строя и поток электронов, прокладывают свой путь через любой предмет, проводящий электрический ток, иногда подобным проводником становится и тело человека. Таким образом, заземление зданий предназначено для предоставления заряженным частицам, электронам, образно говоря, альтернативного пути — более удобной, с меньшим сопротивлением, дороги к выходу. В результате, большая часть электронов проходит по защитному контуру заземления и уменьшает силу тока, направленного на человеческое тело.

Установка и правильный расчет заземления, молниезащиты — необходимое условие безопасности проживающих в доме.

Заземление зданий. Требования

Если расчет заземления частного дома, как и решение о необходимости его монтажа, полностью лежит на совести владельца, то о производственных зданиях и помещениях, многоквартирных жилых домах этого не скажешь. Так, согласно существующим правилам устройства электроустановок, наличие и характеристики системы заземления зависят не только от напряжения, под которым работают машины, но также и от микроклимата внутри конкретных помещений здания.

Расчет заземления электрооборудования производится на стадии проектирования. Согласно ГОСТ 12.1.030-81, в помещениях, где пользуются переменным током с напряжением 380 В и выше или постоянным более 440 В, устройство заземления или зануления обязательно во всех случаях. При напряжении от 42 В до 380 В переменного тока или от 110 В до 440 В постоянного тока заземление устраивается в случае, если работа в помещении сопряжена с условиями повышенной опасности или особо опасными по ГОСТ 12.1.013-78.

Обязательному заземлению подлежат и электроустановки, расположенные под открытым небом.

Машины, работающие от электрической сети с напряжением, менее указанных величин, должны быть заземлены только в помещениях с большой влажностью или на производствах, где есть опасность образования газовоздушных или газопылевых взрывоопасных смесей.

Расчет системы заземления

Методика сводится к расчету количества стержней, необходимых для достижения заданных параметров заземления. Для того чтобы сделать подобный расчет, необходимо знать сопротивление одного стержня. Это сопротивление можно измерить или рассчитать.

Замер производится методом, показанным на рисунке ниже.

Сопротивление стержня определяют по формуле R = U / I, где:

• U — напряжение, измеренное вольтметром, В;
• I — сила тока, измеренная амперметром, А.

Расчет заземления можно сделать и без замеров, для этого можно воспользоваться достаточно сложной формулой, но универсальной для любых вертикальных заземлителей.

Для расчета с помощью этой формулы необходимы следующие исходные данные:

• ρ-экв — эквивалентное удельное сопротивление почвы, Ом×м;
• L — длина стержня, м;
• d — диаметр стержня, м;
• Т — расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя (геометрическая середина стержня), м.

Таблица 1. Эквивалентное удельное сопротивление почвы – значения, нормированные для известных видов почв.

Грунт	Эквивалентное удельное сопротивление, Ом×м			Климатический коэфициент
	При влажности грунта 10-12%	Возможные границы колебания значений	Рекомендовано для расчетов	Ψ1	Ψ2	Ψ3
торф чернозем садовая земля глина суглинок мергель, известняк супесчаный песчаный	20 200 40 40 100 250 300 700	— 9 — 53 30 — 60 8 — 70 40 — 150 200 — 300 150 — 400 400 — 2500	20 30 50 60 100 250 300 500	1,4 — — 1,6 2,0 — 2,0 2,4	1,1 1,32 1,3 1,3 1,5 — 1,5 1,56	1,0 1,2 1,2 1,2 1,4 — 1,4 1,2

В таблице: Ψ₁— очень влажный грунт, Ψ₂ – грунт средней влажности, Ψ₃ – сухой грунт.

После того, как стало известно сопротивление одного вертикального стержня, можно рассчитать их необходимое количество, без учета сопротивления горизонтального заземления:

где:

• Rн — нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющих устройств, Ом;
• Ψ — сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта, для средней полосы Российской Федерации, может приниматься как 1,7.

Таблица 2. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (согласно ПТЭЭП), в формуле выше обозначено как Rн.

Характеристика электроустановки	Удельное сопротивление грунта ρ, Ом·м	Сопротивление заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель к которому присоединяется нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:
660/380	до 100	15
	свыше 100	0. 5 х ρ
380/220	до 100	30
	свыше 100	0.3 х ρ
220/127	до 100	60
	свыше 100	0.6 х ρ

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

где:

• Т – расстояние от поверхности земли до геометрической середины заземлителя, м.;
• L – длина заземлителя, м;
• t — минимальное заглубление заземлителя (глубина траншеи), принимается равным 0.7 м.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

где:

• L_г, b – длина и ширина заземлителя;
• Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;
• η_г – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 3).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

 — в ряд; — по контуру,

где а – расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

где η_в – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица).

Таблица 3. Коэффициент использования заземлителей.

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего

Пример расчета

Расчет заземления электрооборудования. Пример — частный дом, используется однофазная электрическая сеть, требуемое сопротивление растеканию не выше 4 Ом. Место расположения — черноземье: эквивалентное удельное сопротивление грунта равно 50 Ом м. Для оборудования системы заземления используются стальные трубы длиной 160 см, диаметром 32 мм.

Расчет одного заземлителя:

Зная сопротивление растеканию, одного заземлителя, нетрудно рассчитать необходимое их количество:

Ответ: 11 заземлителей.

Советы

Сухой грунт — плохой проводник электрического тока, поэтому на песчаных почвах чем глубже забиты заземляющие стержни, тем лучше.

Находясь постоянно во влажной почве, конструкция из тонкого металла очень быстро разрушится в результате коррозии и перестанет выполнять возложенные на нее функции. Поэтому, во влажных грунтах, заземляющие стержни должны быть выполнены из достаточно толстых прокатных материалов.

На фото: заземляющий контур здания выполнен из стальной полосы.

Отличным заземлением может послужить водоносная скважина, если обсадочная труба выполнена из металла.

Если крыша дома выполнена из металлочерепицы (профнастила), ее в обязательном порядке заземляют. Подобная конструкция будет прекрасной молниезащитой здания.

Готовый молниеотвод можно получить, заземлив металлическую мачту телевизионной антенны, если таковая имеется.

Заземление зданий промышленных объектов

Расчет заземления электроподстанции просто необходим, на её территории находится большое количество оборудования, работающего с большим напряжением. Поэтому, практически все оборудование подстанции (трансформаторы, электрические щиты, железобетонные и железные опоры машин, муфты кабелей, кожухи кабельных каналов и размыкателей) заземляется в обязательном порядке.

Сопротивление растекания тока на рассматриваемых объектах не должно превышать 0,5 Ома. Для достижения заданной цифры при устройстве оборудования подстанций по максимуму пользуются естественными заземлителями, такими как трубопроводы подземных кабельных каналов, металлическими опорами электропередач и поддерживают их тросами.

Сопротивление подобных систем рассчитывается по формуле:

где:

• R тр — сопротивление троса одной опоры ЛЭП, Ом;
• R оп — сопротивление растеканию тока самой опоры, Ом.

Заземление зданий цехов промышленного предприятия производится в зависимости от наличия и количества установленного в нем оборудования. Сам алгоритм расчета ничем не отличается от рассмотренного выше примера. По рассматриваемой схеме производится и расчет заземления электрических кабелей.

Произвести необходимые расчеты и составить полный пакет документации по заземлению здания Вам помогут квалифицированные специалисты нашей компании.

Как заказать услугу?

Заказать услугу, рассчитать стоимость работ или уточнить дополнительную информацию вы можете:

оставив заявку на сайте, через форму обратной связи «Заказать звонок»,

позвонив нам по контактному телефону 8 (495) 669 31 74 

или же написать нам на почту: info@bta. ru

Будем рады ответить на все интересующие вопросы!

Устранение шума контура заземления в студии

У вас есть Вы когда-нибудь слышали это раздражающее жужжание, исходящее из ваших динамиков? у меня точно есть некоторое время слушал тот же самый старый гул, и я, наконец, решил сделать что-нибудь об этом.

По мере расширения вашей студии процессорами эффектов, синтезаторами, компрессорами и предусилителями студия становится сложным живым организмом. Тонкие медные провода, соединяющие воедино совершенно разное оборудование. Все виды шума возникают, казалось бы, из ниоткуда. Сегодня я хочу поговорить об устранении контуров заземления.

Что такое контур заземления?

Большинство оборудование заземляется через сетевой кабель. Каждый аудиокабель имеет экран который также стекает на землю. Итак, при подключении двух единиц оборудования вместе нежелательный ток может протечь в петле между экраном кабеля и заземление сетевого кабеля.

Больше оборудование, которое вы подключили вместе, тем больше проблем возникает. Особенно если вы используйте микшерный пульт или патч-бей. Большинство микшерных пультов и коммутационных отсеков соединяют все основания вместе, что затрудняет определение того, какое оборудование вызывает проблема.

Где этот возмутитель спокойствия?

Единственный способ выяснить, откуда идет контур заземления, — это отсоединить все кабели от микшера или записывающего устройства. Затем, включив мониторы, вы не услышите ничего, кроме шипения предусилителей. Теперь снова начните подключать кабели по одному. В какой-то момент вы услышите этот ужасный гул 50 Гц или 60 Гц, жужжащий в ваших барабанных перепонках.

Теперь, когда вы нашли виновника, пришло время разорвать петлю. Самый простой способ проверить это — взять DI-бокс и щелкнуть переключатель наземного подъема. Если у вас есть дискретный вход с трансформаторами, вы также можете использовать его для изоляции экранов кабелей. Если это решит вашу проблему, вы точно знаете, что у вас проблема с контуром заземления.

Несмотря на то, что простой дискретный вход или трансформатор могут решить проблему, если у вас есть несколько контуров заземления, наличие нескольких дискретных входов будет несколько накладным. К счастью, есть более дешевое решение! Если вы просто отсоедините землю аудиокабеля от разъема, петля тоже разорвется! Это точно так же, как переключатель Ground Lift на вашем DI-боксе.

На всякий случай

На всякий случай. Я про экран от аудиокабеля. Ни в коем случае не отключайте заземление от сетевого кабеля, так как он действует как защитная сетка, которая защищает вас от удара током.

Также помните, что у микрофонов есть только один способ приема любого заземления. Так что отсоединять землю от провода микрофона не будет никакого смысла. Не может быть контура заземления с микрофоном, и отключение заземления сделает микрофон непригодным для использования. Если вы слышите шум, исходящий от микрофона, скорее всего, он исходит от самого микрофона или от предварительного усилителя.

Существуют различные теории о том, где лучше всего отсоединять заземление аудиокабеля. Вы можете отключить заземление на входе оборудования или на всех выходах оборудования. Я просто оставляю все заземления подключенными к своему микшеру и отключаю заземление на другой стороне кабеля. К сожалению, моя предыдущая куча кабелей состояла из дешевых формованных кабелей, поэтому я не мог просто отключить землю с одной стороны. Мне пришлось заказывать новые кабели и паять их самостоятельно, что было головной болью, но, эй, теперь у меня есть кабели отличного качества в качестве бонуса!

Ресурсы

https://www.soundonsound.com/sound-advice/q-how-can-permanently-stop-mains-noise-my-studio

Объяснение контуров заземления

Мало что может быть больше разочаровывает, чем наличие системы записи, страдающей от гула. Пол Уайт объясняет причины появления контуров заземления, вызывающих шум, и предлагает практические советы, как их избежать.

По отдельности ваши процессоры эффектов, микшеры, записывающие устройства и MIDI-инструменты могут работать отлично, но соедините их вместе, и вы, скорее всего, услышите фоновый шум. Если вам повезет, это будет достаточно тихо, чтобы с этим жить, но в худшем случае это может быть настолько навязчиво, что ваша система станет непригодной для использования. Те, кому не повезло столкнуться с этой проблемой, часто начинают отсоединять кабели заземления от различных сетевых вилок в надежде, что гул исчезнет. Хотя это часто работает, это не очень хорошая идея с точки зрения безопасности. Гул обычно вызван заземлением или контурами заземления, и мгновенного лечения не существует. Однако, как только вы поймете, что их вызывает, их не так уж сложно отследить и устранить.

В большинстве домашних студий используются несбалансированные аудиосоединения, когда сигнал проходит по экранированным кабелям, каждый из которых состоит из одной изолированной жилы, окруженной экраном. Экран заземлен, чтобы предотвратить попадание внешних электрических помех на сигнал на центральном проводнике, но это не надежное устройство. Звуковой сигнал на самом деле представляет собой разницу напряжений между центральным (горячим) проводником и внешним экраном, поэтому, если экран не удерживается надежно при нуле вольт, любые напряжения звуковой частоты, попадающие на экран, в конечном итоге накладываются на экран. звуковой сигнал. А если экран заземлить, то как гул помех от сети может еще попадут в наши системы?

Все кабели имеют электрическое сопротивление, и хотя оно низкое, тем не менее оно существует. Возвращаясь на мгновение к школьной физике, если вы пропускаете электрический ток через любой материал, который имеет электрическое сопротивление, между двумя точками контакта возникает напряжение, величина которого зависит от силы тока и сопротивления проводника. материал — по закону Ома. Отсюда следует, что если вы пропускаете ток через экран кабеля, между одним концом экрана и другим будет разница в напряжении. Если на данный момент все это звучит немного академично, потерпите меня, потому что все проблемы с фоном контура заземления проистекают из этого простого факта, и те же знания могут быть использованы для решения проблемы.

Как упоминалось ранее, типичная домашняя студия включает в себя множество питаемых от сети устройств, соединенных друг с другом несимметричными экранированными кабелями. Все экраны и сетевые заземления соединены между собой, и, поскольку кабель имеет конечное сопротивление, существует реальная опасность того, что сигналы помех вызовут протекание тока в экранах кабеля, что приведет к искажению звукового сигнала. Большинство мешающих сигналов, например, от удаленных радиопередатчиков, довольно слабы, но сеть с частотой 50 Гц, питающая вашу студию, — это совсем другое дело. Если бы вы поместили в студии замкнутый контур провода, вы смогли бы измерить ток частотой 50 Гц, протекающий по проводу, потому что контур действует точно так же, как трансформатор. Конечно, реальные трансформаторы имеют более одного витка провода, но принцип тот же, и очень небольшой процент тока, протекающего в сети, индуктивно связывается с нашей проволочной петлей. Поскольку звуковые сигналы измеряются в милливольтах, а не в вольтах, даже самое неэффективное подключение источника питания 240 В к нашей проводной петле будет производить ток, достаточный для создания напряжения, которое при добавлении к типичному звуковому сигналу будет слышно как гул.

В то время как проволочная петля в нашем тестовом примере чисто гипотетическая, схема заземления в нашей студии вполне реальна. На Рисунке 1 выше четко показано, как соединения заземления и экрана между двумя частями оборудования могут образовывать замкнутый контур, на который будет влиять наведенный фон сети. На самом деле проводка в типичной студии, скорее всего, создаст множество контуров заземления, которые взаимодействуют друг с другом.

На рис. 1 цепь завершается заземлением сетевого кабеля и экранами сигнального кабеля, образующими наш одновитковый трансформатор. Результирующее напряжение «гудения» эффективно последовательно с сигнальным трактом и иногда называется «последовательными помехами».

Чтобы уменьшить или устранить влияние контуров заземления, мы должны следовать одному простому правилу: каждое устройство должно иметь только один путь тока заземления между ним и остальной частью системы, к которой оно подключено.

Для соблюдения этого правила необходимо локализовать контуры заземления и каким-либо образом разорвать их. И это создает дилемму; мы либо должны отключить сигнальный экран в какой-то момент, чтобы разорвать петлю, либо мы должны удалить заземление сети и оставить сигнальные экраны подключенными. Последнее обычно работает, но тогда не будет никакого защитного заземления, кроме как через сигнальные провода, которые не выдержат те виды токов, которые возникают при серьезных неисправностях. Кроме того, если сигнальный провод отсоединен, защита от заземления полностью снимается. С точки зрения безопасности удаление сетевого заземления не хорошая вещь — не пытайтесь повторить это дома!

Обратите внимание, что оборудование, работающее от внешних сетевых адаптеров, предназначено для использования без заземления, поэтому оно может быть менее подвержено проблемам с контуром заземления. Однако, если устройство прикручено к металлической стойке, через корпус устройства может образоваться контур заземления.

В профессиональных студиях, где все сбалансировано, отключение экрана на одном конце сигнального кабеля обычно устраняет любые проблемы с гулом, потому что экран не используется в качестве обратного пути для сигнала — это чисто защитный экран. В несбалансированной системе отсоединение одного конца экрана может вызвать трудности, потому что в этом случае вы полагаетесь на заземление сетевого кабеля в качестве обратного пути для аудиосигнала. Это может привести к проблемам с РЧ (радиочастотными) помехами, а если сетевой кабель также отключен, сигнал вообще не имеет обратного пути, и вас приветствует жужжание, сотрясающее монитор!

Простым уловкой является подключение небольшого резистора последовательно с экраном к одному концу кабеля, как показано на рис. 2a ниже. В типичной аудиосистеме резистор сопротивлением около 100 Ом будет достаточно высоким, чтобы значительно уменьшить любые индуцированные гудящие токи, и в то же время достаточно низким, чтобы не влиять на уровень сигнала, проходящего через кабель. Использование только резистора немного увеличивает риск радиопомех. Обычно это не проблема, но если вы испытываете высокочастотные свистки или прорывы от радиостанций, конденсатор на 100 пф, подключенный параллельно резистору, должен помочь. Поскольку ток, с которым мы имеем дело, очень мал, можно использовать резисторы малой мощности, а пленочный металлооксидный резистор мощностью в четверть (или даже восьмую) ватта можно без труда установить внутри большинства штекерных разъемов с пластиковым корпусом. На рис. 2b ниже показано, как подключен конденсатор, если вы решите его добавить. Теперь, если удален ключевой сигнальный провод заземления, проблем не возникает, потому что «холодный» сигнал все еще может проходить через экран и резистор.

Этот метод устранения контуров заземления является компромиссным, поскольку наведенный ток не устраняется, а лишь уменьшается. Тем не менее, это может привести к значительному улучшению уровня фонового шума, а в системе, в которой используются несбалансированные кабели, избавиться от шума другими способами может быть очень сложно.

Если у вас есть стол с симметричными линейными входами, но с несимметричным внешним оборудованием, вы можете пойти еще дальше, как показано на рис. 3 ниже. Сбалансированный вход «видит» только разницу между положительной и отрицательной входными линиями, поэтому, если обе несут одинаковые сигналы помех, помехи устраняются — концепция, известная как «подавление синфазного сигнала». Это можно использовать при подключении несбалансированных источников к балансным входам. Чтобы предотвратить протекание значительных токов заземления в экране кабеля (что в экстремальных условиях может нарушить подавление синфазного сигнала входного каскада и привести к обратному фону), мы вставляем резистор около 100 Ом последовательно с соединением экрана. Это более удовлетворительно, чем последовательное подключение резистора к экрану в полностью несбалансированной цепи, потому что мы не полагаемся на то, что экран действует как обратный путь сигнала — он работает исключительно как защитный экран.

Некоторые микшерные пульты используют систему псевдобалансировки, известную как «компенсация грунта». Подробная информация о том, как подключить балансные и небалансные сигналы к этим микшерам, включена в большинство руководств пользователя, и в большинстве случаев дополнительные усилия, связанные с изготовлением или адаптацией кабелей для использования преимуществ этих входов, очень полезны.

Мало того, что у нас есть микшеры, магнитофоны, устройства эффектов, MIDI-инструменты и т.д., большинство систем также включают коммутационные панели. Частные или полупрофессиональные студии неизменно используют коммутационные панели с несбалансированными разъемами для подключения сигналов, и хотя это не представляет большой проблемы, следует помнить об одном или двух моментах. Чтобы избежать ненужных соединений между одной точкой заземления и другой, избегайте типа коммутационной панели, в которой все заземления розеток соединены вместе по длине коммутационной панели — это просто напрашивается на неприятности. Если ваша коммутационная панель позволяет удалить заземляющий канал между верхней и нижней парами сокетов, делайте это везде, где коммутационная панель используется в ненормализованном приложении, например, для предоставления удаленных консольных входов или для подключения входов и выходов эффекты и процессоры в коммутационную панель.

Нормализованные коммутационные разъемы обычно питаются от точек вставки консоли, и при условии, что расстояние между консолью и коммутационной панелью составляет менее примерно 10 футов, вы можете обойтись без использования стереокабеля для подключения как посыла, так и возврата вставки, как показано на рисунке. на рис. 4 вверху этой страницы. Тот факт, что оба сигнала имеют общий экран, означает, что между точкой вставки и коммутационной панелью не может быть контура заземления, даже если верхняя и нижняя пары разъемов коммутационной панели соединены с землей. Однако при очень длинных кабелях передача обоих сигналов по одному и тому же кабелю может привести к перекрестным помехам, что может привести к нестабильности.

Обычно консоль можно без проблем подключить напрямую к коммутационной панели с помощью обычных кабелей; любые меры предосторожности (например, установка последовательных резисторов) применяются к кабелям, соединяющим процессоры эффектов, магнитофоны и инструменты с коммутационной панелью. Люди рассуждают о том, к какому концу кабеля должен быть подключен резистор, но на практике я обнаружил, что это практически не имеет значения, так что вы можете разместить его там, где вам удобнее.

Даже вооружившись этими знаниями, очень сложно отследить проблемы с контуром заземления в готовой системе. Вы можете обнаружить, что если исправить одну петлю, гул становится громче; это может произойти, когда один контур заземления находится в противофазе с другим! Это может звучать как настоящая рутинная работа, но ответ заключается в том, чтобы отключить все, а затем начать проводку системы с нуля, проверяя наличие шума при подключении каждого нового элемента оборудования.

Исходными точками являются микшер и мониторный усилитель; если мониторный усилитель имеет балансные входы, используйте их. Большинство многоканальных микшеров имеют балансные мониторные выходы, но даже если у вас их нет, вы все равно можете использовать метод подключения «балансный к небалансному», описанный ранее в этой статье. Если вы довольны тем, что система не гудит, вы можете подключить двухдорожечный рекордер и повторить попытку. Поскольку у вас есть четыре кабеля (левый и правый, вход и выход), идущие к 2-контактному каналу, у вас есть условия для контура заземления, поэтому, если шум все же поднимает свою уродливую голову, используйте трюк «резисторы в кабелях». Даже если 2-дорожечный кабель имеет собственный подъем заземления (см. отдельную боковую панель по заземлению в другом месте этой статьи), вам все равно потребуется установить резисторы в три из четырех кабелей, чтобы обеспечить только один путь сигнала заземления к компьютер, но сначала попробуйте обычные кабели — возможно, вам не придется беспокоиться. Конечно, некоторое шипение и гул неизбежны, если вы включите систему мониторинга достаточно сильно, но если гул находится на более низком уровне, чем естественное фоновое шипение схемы, это, вероятно, самое лучшее, на что вы можете надеяться. На реалистичном уровне мониторинга не должно быть заметно ни шипения, ни гула, если только вы не приложите ухо прямо к динамику.

Когда дело доходит до подключения многоканального кабеля, большое количество входов и выходов снова увеличивает риск образования нескольких контуров заземления. Очень часто можно обойтись обычными кабелями, но если возникнут проблемы, придется вернуться к использованию резисторов. После того, как вы разобрались с мультитреком, самое время подключить коммутационную панель. Первый шаг — убедиться, что все спокойно, когда к коммутационной панели не подключено внешнее оборудование. Если это так, попробуйте свои внешние блоки по одному, чтобы увидеть, какие из них вызывают проблемы. Не путайте контуры заземления с цифровым шумом и гулом, создаваемым некоторыми бюджетными процессорами. Как правило, гудение контура заземления остается слышимым, даже когда основной дополнительный посыл, питающий внешнее оборудование, отключен, в то время как шум шины микширования или другие помехи от консоли будут увеличиваться и уменьшаться в зависимости от соответствующего уровня дополнительного посыла или уровня входного сигнала эффектов. регулируется. Если вы проделали домашнюю работу и проверили, какие из ваших подвесных блоков подняты с земли, у вас будет представление о том, какие из них могут вызвать проблемы.

Наконец, синтезаторы и экспандеры, и снова резистор в трюке с кабелем может значительно улучшить ситуацию. Экран MIDI-кабелей также может усугубить ситуацию с контуром заземления, и в крайних случаях вам может понадобиться использовать DI-блок, чтобы полностью избавиться от шума. В моей студии мой сэмплер отказывается играть по правилам, поэтому я подаю его на запасной микрофонный вход через активный DI-бокс с фантомным питанием. Помимо полного устранения проблемы с гулом, это также обеспечивает лучшее согласование уровней за столом.

Нарисовав довольно мрачную картину контуров заземления и вызываемого ими раздражающего шума, вы, вероятно, обнаружите, что лишь несколько единиц оборудования доставляют вам настоящие проблемы. При условии, что вы тестируете свою систему по мере ее сборки, у вас не должно возникнуть трудностей с определением областей, требующих внимания, и вещей, которые вы можете оставить в покое.

Искать проблемы с гулом не так весело, как создавать музыку (хотя в некоторых случаях это может оказаться проще), но нет смысла тратить много денег на ультрасовременное студийное оборудование, если оно не собирается дать все возможное. Всего пара дней обжигания пальцев, ругани и засовывания ушей в кабинки с колонками окупятся в долгосрочной перспективе — честное слово!

Если вы нарисуете электрическую схему вашей системы, включая все сигнальные и сетевые кабели (только с заземлением, а не с сетевыми адаптерами), вы скоро увидите, в чем заключаются потенциальные проблемы с контуром заземления. Тем не менее, проблемы также возникают, когда путь сигнала заземления завершается другим маршрутом — например, металлическими конструкциями стоечной системы. Хорошо спроектированная часть стоечного оборудования должна быть оснащена внутренним заземляющим подъемником, который может быть либо фиксированным, либо переключаемым, и это снижает риск образования контуров заземления при использовании обычных несбалансированных соединительных кабелей. Многие части полупрофессионального оборудования не имеют подъемной силы, так как же отличить?

В поднятом с земли устройстве нет прямого пути прохождения сигнала между «холодной» или экранной стороной аудиосхемы и корпусом коробки. Вместо этого коробка заземлена, а «холодная» сторона схемы подключена к корпусу через резистор в несколько сотен Ом. Если в руководстве не указано, установлен ли наземный подъемник или нет, просто отключите устройство от сети, подключите провод и с помощью мультиметра (настроенного на сопротивление) измерьте сопротивление между металлическим корпусом и корпусом разъем, как показано на схеме справа. Если сопротивление близко к нулю, заземления нет, но если оно превышает 100 Ом, заземление почти наверняка установлено.

Если подъем на землю не очевиден, у вас могут возникнуть проблемы при установке устройства в металлическую стойку; металлический каркас создает еще один путь заземления между различными частями оборудования. Единственным решением здесь является использование нейлоновых крепежных болтов и шайб, чтобы корпус был изолирован от стойки. Вам также может понадобиться оставить дополнительное пространство, чтобы гарантировать, что устройство не касается устройств над или под ним, хотя тонкая картонная прокладка обычно делает свое дело.

Здоровое звучание студии начинается с хорошего сетевого питания, поэтому ознакомьтесь с частью 1 серии «Студийная проводка» в апрельском номере SOS , а также делайте кабели как можно короче. Кабель с фольгированным экраном лучше всего подходит для стационарной проводки, поскольку он достаточно экономичен, имеет хорошие экранирующие свойства и не слишком толстый.

Для гибкой проводки лучше всего подходят кабели с плетеным медным экраном, но кабели из проводящего пластика прекрасно подходят для коротких коммутационных кабелей, проводов приборов и т. д. Хотя их экранирование не так эффективно, как у кабелей с тканым экраном, их гибкость часто означает, что они все еще работают, когда другие провода развалились.

Какой бы тип кабеля вы ни использовали, старайтесь не прокладывать его рядом с сетевым кабелем на любом расстоянии, хотя пересекать его под прямым углом не проблема. Также имейте в виду, что все, что содержит большой трансформатор, может излучать сильное фоновое поле, поэтому устанавливайте усилители мощности и блоки питания микшеров подальше от других процессоров. По крайней мере, оставьте несколько единиц свободного пространства в стойке между этими элементами и процессорами эффектов.

• Не отсоединяйте провода заземления от оборудования, предназначенного для использования с заземлением.
• Собирайте свою систему по частям, проверяя шум на каждом этапе. Перед подключением дополнительного оборудования устраните все проблемы с контуром заземления. Если вы не испытываете проблем с гудением при использовании стандартных проводов, не думайте, что вам нужно использовать кабели, проложенные по земле, — переходите к следующему элементу оборудования.
• По возможности используйте симметричную проводку.
• При работе с несбалансированным оборудованием используйте заземленные провода (см. основную статью), чтобы гарантировать, что каждая часть оборудования имеет только один прямой путь заземления либо через сетевое заземление, либо через экран сигнального кабеля. В случае оборудования с 2-контактным сетевым питанием или устройств, работающих от сетевых адаптеров, относитесь к ним так же, как к оборудованию, поднимаемому с земли, и убедитесь, что только один из сигнальных кабелей обеспечивает надежное заземление.