Использование заземления в эмс

Заземление устройств и систем имеет два основных назначения:

• защита от перенапряжений, возникающих на корпусах оборудования и каркасах зданий при ударах молний,

• уменьшение ЭМП.

Между двумя точками металлической конструкции может при некоторой частоте создаться разность потенциалов независимо от того, соединены эти точки или изолированы. Для структурного размера при наличии электрического или магнитного поля возникает разность потенциалов U = A sin (2l/)

Где А – амплитуда напряжения, возникающего в системе заземления;  - длина волны.

Полное сопротивление между двумя точками заземления

Z = R_RF (1+|tg 2l/|) = K R_DC (1+|tg 2l/|)

Где R_DC - поверхностное сопротивление на постоянном токе, Ом/; K = R_RF/ R_DC - число большее единицы, характеризующее отношение поверхностных сопротивлений на ВЧ и на постоянном токе. Для меди: R_RF [Ом/] = 0,26 10^-6 . Для любого проводника: R_RF [Ом/] = 0,26 10^-6 , где  - проводимость материала относительно проводимости меди;  - магнитная проницаемость относительно проницаемости меди.

Рассмотрим вариант, когда для двух различных контуров земля служит обратным проводом. На эквивалентном сопротивлении земли Z возникает напряжение от потенциального источника ЭМП:

На сопротивлении нагрузки второго контура напряжение Подставляя в получаем

Тогда уровень помехи на нагрузке второго контура из-за общего сопротивления по отношению к U₁ составит:

Задача 1. Определить сопротивление между двумя конечными точками стального оцинкованного кабельного заземления размером dl = 0,1526,096 м² при 100 кГц и 10 МГц.

Задача 2. Два провода проложены в кабельном канале, используемом в качестве заземленного обратного провода. По первому проводу проходят синхроимпульсы с частотой 100 кГц и амплитудой 5 В. Второй провод подводится к осциллографу с чувствительностью 1 мВ. Цепь первого провода имеет сопротивления источника и нагрузки 100 Ом. В цепи второго провода сопротивления источника и нагрузки равны 100 Ом и 10 МОм. Определить, возникнут ли заметные ЭМП.

Заземлители

Для большого числа близко расположенных параллельных заземляющих стержней сопротивление заземления

R[Ом] =

Где  – удельное сопротивление грунта, Ом см (зависит от глубины погружения стержней z и их расположения); L - длина стержня, см; b - радиус стержня, см; n - число симметрично расположенных стержней на площади А; А – площадь расположения стержней, см², k - коэффициент.

По оси Х – отношение длины к ширине площади А (а – z=0; б – z = 0,1 A^1/2; в – z = 0,17 A^1/2).

Сопротивление сеточного заземлителя рассчитывается по формуле

R[Ом] =

Где  – сопротивление грунта, Ом см; L - общая длина проводников, см; a’= a 2 z - радиус проводов, заглубленных на z, см; a - радиус для проводников на поверхности земли, см; А- площадь покрытия проводниками, см²; k₁, k₂ – коэффициенты (k₁ = k, k₂ по графику).

Задача 3. Для строительства отведена площадка размером 45,7215,24 м². На глубине z = 15 м измеренное значение сопротивления грунта  = 25 Ом м. Сопротивление заземления должно быть R < 1 Ом. Необходимо определить число стержней, глубину их погружения и площадь заземлителя.

Материал	Эл. Проводность относительно меди	Магнитная проницаемость
Серебро	1,05	1
Отожженная медь	1	1
Холоднотянутая медь	0,97	1
Золото	0,7	1
Алюминий	0,61	1
Магний	0,38	1
Цинк	0,29	1
Латунь	0,26	1
Кадмий	0,23	1
Никель	0,2	2
Бронза	0,18	1
Железо	0,17	1000
Олово	0,15	1
Сталь	0,1	1000
Бериллий	0,1	1
Свинец	0,08	1
Гайперном	0,06	80000
Монель-металл	0,04	1
Мю-металл	0,03	80000
Пермаллой	0,03	80000
Нержавеющая сталь	0,02	1

Сопротивление грунта

Грунт	Сред ’, Ом/см^3	Мин ’, Ом/см^3	Макс ’, Ом/см^3
Золы, шлаки, соляные отходы	2370	500	7000
Глина, суглинки, сланцы	4060	340	16300
То же с примесями песка и гравия	15800	1020	135000
Гравий, песок, камни с небольшим количество глины или суглинка	94000	59000	458000

Сопротивления грунта от влажности

Влажность	Верхний покров ’, 10^3 Ом/см^3	Песчаные суглинки ’, 10^3 Ом/см^3
0	<10^6	<10^6
2,5	250	150
5	165	43
10	53	18
15	19	10
20	12	6
30	6,4	4,2

Сопротивление грунта от степени промерзания (для суглинков)

Температура, С	’, 10^3 Ом/см^3
20	7,2
10	9,9
0 вода	13,8
0 лед	30
-5	79
-15	330

Сопротивление грунта от содержания соли (песчанный суглинок)

Содержание соли %	’, Ом/см^3
0	10700
0,1	1800
1	460
5	190
10	130
20	100