3.2.6. Модель «землі|грунту|»

На підставі вищевикладеного можна запропонувати електричну модель системи заземлення, показану на мал. 16.1. При складанні моделі припускалося, що система заземлення складається із заземлювальних електродів, з'єднаних між собою суцільною шиною заземлення, до якої приварена пластина (клема) заземлення. До клеми заземлення під'єднуються, наприклад|приміром|, дві шини (два провідники) заземлення, до яких в різних місцях|місце-милях| підключається устаткування|обладнання|, що заземлюється.

Якщо шини заземлення або заземлювальні провідники проходять|минають,спливають| близько|поблизу| один від одного, то між ними існує магнітний зв'язок з|із| коефіцієнтом взаємної індукції (рис. 16.1). Кожна ділянка провідника (шини) системи заземлення має індуктивність, опір і в нім наводиться е.р.с. перешкоди E_nij|.

На різних ділянках шини заземлення до неї приєднано устаткування|обладнання| автоматики, яке поставляє в шину заземлення струм|тік| перешкоди, і струм|тік| кіл |цепів| живлення|харчування|, що повертається до джерела живлення|харчування| по шині землі|грунту|. На рис. 16.1 зображено|змальовувати| також опір між заземляючими електродами і струм|тік| перешкоди, що протікає по землі|грунту|, наприклад, при ударах блискавки або при к.з. на землю|грунт| потужного устаткування|обладнання|.

Якщо шина сигнального заземлення використовується одночасно для живлення|харчування| систем автоматизації (цього потрібно уникати), то необхідно враховувати її опір. Опір мідного проводу довжиною 1 м|м-коду| і діаметром 1 мм рівний 0,022 Ом. У промисловій автоматиці при розташуванні датчиків на великій площі|майдані|, наприклад в елеваторі, довжина заземлювального провідника може сягати 100 м|м-кодів| і більш. Для провідника завдовжки 100 м|м-кодів| опір складе 2,2 Ом. При кількості модулів системи автоматики, що живляться|почувають| від одного джерела, рівному 20 і струмі|току| типовому споживання|вжитки| одного модуля 0,1А спад напруги|напруження| на опорі заземлювального провідника складе 4,4В.

При частоті перешкоди понад 1 Мгц зростає роль індуктивного опору кола|цепу| заземлення, а також ємнісного|місткість| і індуктивнго зв'язку між ділянками кіл|цепів| заземлення. Дроти заземлення починають|розпочинають,зачинають| випромінювати електромагнітні хвилі і самі стають джерелами перешкод.

На високих частотах провідник заземлення або екран кабелю, прокладений паралельно підлозі|статі| або стіні будівлі, утворює спільно із|із| заземленими металевими конструкціями будівлі довгу лінію з|із| хвилевим опором порядка| 500... 1000 Ом, короткозамкнуту на кінці. Тому опір провідника для високочастотних перешкод визначається не тільки|не лише| його індуктивністю, але і явищами, пов'язаними з інтерференцією між падаючою|падати| хвилею перешкоди і відбитою від заземленого кінця дроту. Залежність модуля повного|цілковитого| комплексного опору між точкою підключення провідника до устаткування|обладнання|, що заземлюється, і найближчою точкою залізобетонної конструкції будівлі можна приблизно описати формулою для двопровідної повітряної лінії передачі: Z_вх ≈R₀tg((2πL/λ), де R₀| — хвилевий опір, L — довжина провідника заземлення; λ — довжина хвилі перешкоди; λ ≈ с/f, з|із| — швидкість світла у вакуумі (300 тис. км/с); f — частота перешкоди. Графік, побудований|спорудити| за наведеною формулою для типового провідника заземлення (екрану) діаметром 3 мм при відстані до найближчої лозини|прута| залізобетонної арматури будівлі 50 см (при цьому хвилевий опір складає 630 Ом), приведено на рис. 16.2. Відзначимо, що коли довжина провідника наближається до 1/4 довжини хвилі перешкоди, його опір різко зростає.

Таким чином, шина землі|грунту| є|з'являється,являється| в загальному|спільному| випадку «брудною землею|грунтом|», джерелом перешкод, має активний і індуктивний опір. Вона є|з'являється,являється| еквіпотенціальною тільки|лише| з погляду захисту від ураження електричним струмом|током|, але|та| не з погляду передачі сигналу. Тому якщо в контур, що включає джерело і приймач сигналу, входить ділянка «брудної землі|грунту|», то напруга|напруження| перешкоди складатиметься з|із| напругою|напруженням| джерела сигналу і прикладатиметься до входу приймача.