Токовые контуры с большой емкостью относительно земли

В длинных заземленных с одной стороны сигнальных линиях при появлении изменяющегося во времени напряжения протекает ток помехи i_st, обусловленный емкостями С₁ и С₂,и вследствие несимметрии относительно земли часть синфазного напряжения и преобразуется в противофазное напряжение суммирующееся с напряжением сигнала, поступающего от источника (рис. 3.19, а)

Рис. 3.19. Односторонне заземленная линия с большими емкостями на землю С₁ и С₂ (а) и ее схема замещения при R_S >> r_q (б)

Принимая напряжение изменяющимся по синусоидальному закону, например с частотой сети, можно записать выражение для напряжения помехи (рис. 3.19, б):

(3.15)

Например, при ΔU = 100 В, f= 50 Гц, С₁ = 2000 пФ и R_Q = 150 Ом напряжение помехи составляет 9,4 мВ. Этого достаточно, чтобы практически исключить передачу слабых сигналов, например, от термоэлементов, что, впрочем, не так часто встречается. Из (3.15) следует, что при f = 0 U_st = 0, а при бесконечно высокой частоте U_st - ΔU. Это означает, что при высоких частотах напряжение помехи соответствует синфазному напряжению ΔU.

Средства борьбы с помехами сводятся к:

-устранению соединения с землей приемной ступени, точнее, к устранению гальванической связи между системой опорного потенциала и корпусом прибора, что не всегда рекомендуется и при высоких частотах часто не эффективно;

-выполнению сигнального контура предельно низкоомным (малые значения r_q, R_S);

-экранированию сигнальной линии (рис. 3.20, а, б). При этом напряжение помехи снижается до значения

При наличии последовательного резонансного контура становится возможным повышение напряжения помехи (рис. 3.20, б).

При заземлении экрана (рис. 3.20, в) может наблюдаться увеличение емкости провода относительно земли (C_SL > С₁), что приводит [(3.15), рис. 3.20, г]к большему напряжению помехи, чем при отсутствии экрана.

Хорошие результаты снижения напряжения помехи могут дать:

-симметричное относительно земли выполнение линий передачи сигналов (рис. 4.20, д, е); при полной симметрии = 0;

-введение на приемном конце элементов, разделяющих потенциалы [реле, оптической развязки, разделительного трансформатора (рис. 3.20, ж, з)]. Проникновение помехи в этом случае возможно через паразитную емкость разделяющих элементов C_st (C_st<< С₁; C_st<<С₂);

применение для передачи сигналов световодов (рис. 3.20, и). Этот способ практически устраняет влияние емкости C_st.

Емкостное влияние молнии

Если молния ударяет непосредственно в землю или находящиеся вблизи проводящие предметы (молниеприемники, осветительные мачты, металлические фасады и т.п.), то канал молнии В (рис. 3.21) кратковременно приобретает

Рис. 3.20. Способы защиты контуров с большими емкостями относительно земли

Рис. 4.21. Емкостное влияние молнии на линию: В — канал разряда молнии; Gl, G2 -приборы; Cft, Cft—емкости связи относительно земли

высокий потенциал (U_max > 100 кВ) вследствие падения напряжения на сопротивлении заземления. В результате потенциал сигнальной линии при наличии емкостей С_к и С_Е повысится до значения

Если нет устройств, защищающих от перенапряжений, то входная изоляция приборов G₁ и G₂ будет повреждена, а влучшем случае (слабая интенсивность молнии, большое расстояние до места удара, дающее малое значение С_к)возникает интенсивная помеха. Эффективная защита может быть обеспечена экранированием сигнальной линии.