Гальваническая развязка и контроль утечки., Несовместимые веши ? Опции

[Mc_off]

Делаю блок питания.

Вход 40-75В выход 200В 120мА.

По ТЗ:
1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.

Как совместить эти два требования ?

[=AK=]

Согласен с Tanya.

Первый пункт требует определенного качества изоляции. 1500 В - это очень мало по современным меркам. Например, европейские/австралийские стандарты требуют, чтобы изоляция оборудования, подключаемого к сети, выдерживало 3750 V rms 50 Hz в течении минуты (для оборудования, где человек может дотронуться до токонесущих цепей, соединенных со вторичной обмоткой). Для медицинского оборудования требуется еще больше, кажется, 4500 В.

Второй пункт требует, чтобы в ненормальных ситуациях (в случаях пробоя изоляции и т.п.) срабатывало УЗО. С самим УЗО лучше не париться, а взять готовое покупное. Там настолько все "облизано" схемотехнически (как правило все делается при помощи специализированных ИС и дифф. транформаторов тока на супермаллое) и такие огромные тиражи, что сделать дешевле и лучше все равно не получится. Вдобавок, в покупных все протестировано и сертифицировано (вернее, не знаю про китайские, а в европейских - это точно).

[Mc_off]

Там настолько все "облизано" схемотехнически (как правило все делается при помощи специализированных ИС и дифф. транформаторов тока на супермаллое) и такие огромные тиражи, что сделать дешевле и лучше все равно не получится. Вдобавок, в покупных все протестировано и сертифицировано (вернее, не знаю про китайские, а в европейских - это точно).

Если не сложно дайте ссылку на такие УЗО

[=AK=]

Если не сложно дайте ссылку на такие УЗО

http://en.wikipedia.org/wiki/Residual-current_device

http://www.energysafety.sa.gov.au/images/p...ty_switches.pdf

http://search.clipsal.com/clipsal/refine.d...ch.refine=false

http://cacms.clipsal.com/trade/__data/page/81/I62.pdf

[Mc_off]

Если не сложно дайте ссылку на такие УЗО

http://en.wikipedia.org/wiki/Residual-current_device

http://www.energysafety.sa.gov.au/images/p...ty_switches.pdf

http://search.clipsal.com/clipsal/refine.d...ch.refine=false

http://cacms.clipsal.com/trade/__data/page/81/I62.pdf

Что-то не увидил я там ни одного электронного решения. Все электро-механические.

Я думал вы прочитали тему...

1. Речь идет о постоянном напряжении 200В.
2. Максимальный ток нагрузки 150мА
3. Минимальная скорость срабатывания УЗО (устройства защитного отключения) 1мс


То all

Измерять наверно надо именно разность напряжений между корпусом и средней точкой резистивного делителя подключенного к выходным проводам.

Т.е. схема как на приведенном мной рисунке, но сопротивления надо делать 20МОм, а в качестве порогового элемента использовать какой-то компаратор типа MAX6459.

Всем спасибо за советы. Буду паять...

Сообщение отредактировал Mc_off - Jan 5 2007, 12:56

[Tanya]

Что-то не увидил я там ни одного электронного решения. Все электро-механические.

Я думал вы прочитали тему...

1. Речь идет о постоянном напряжении 200В.
2. Максимальный ток нагрузки 150мА
3. Минимальная скорость срабатывания УЗО (устройства защитного отключения) 1мс


То all

Измерять наверно надо именно разность напряжений между корпусом и средней точкой резистивного делителя подключенного к выходным проводам.

Т.е. схема как на приведенном мной рисунке, но сопротивления надо делать 20МОм, а в качестве порогового элемента использовать какой-то компаратор типа MAX6459.

Всем спасибо за советы. Буду паять...

Вы так много интересного намеряете...
Вот как быть со статикой? Ведь для высоких напряжений Ваши резисторы уже не будут одинаковые. Еще подумайте о том, что Вам надо отключиться за миллисекунду, значит принять решение еще раз в 10 быстрее. А емкости паразитные несимметричные - внутренние и наружные? А наводки? А постоянная времени - сотня мегаом на несколько десятков (в лучшем случае) пикофарад сколько будет?

[Mc_off]

Вы так много интересного намеряете...
Вот как быть со статикой? Ведь для высоких напряжений Ваши резисторы уже не будут одинаковые. Еще подумайте о том, что Вам надо отключиться за миллисекунду, значит принять решение еще раз в 10 быстрее. А емкости паразитные несимметричные - внутренние и наружные? А наводки? А постоянная времени - сотня мегаом на несколько десятков (в лучшем случае) пикофарад сколько будет?

Интересное ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Если измерять разницу токов, то ничего не выйдет ниже приведен рисунок.


Посчитаем разницу токов в выходных проводах:
Она равна току через сопротивление утечки - R4.
Ток через R4 по закону Ома равен: падение напряжения на R4 разделить на сопротивление R4.
Падение напряжения - на R4 равно: напряжение положительного выходного провода минус напряжение на корпусе. Напряжение на корпусе определяется делителем (R4||R1) - R2.

Внимательно, ничего не пропуская посчитав, пулучим в итоге: 9,99мкА

Ну невозможно измерить достоверно такую разницу.

Вывод необходимо измерять разницу напряжений.


PS. Да, кстати, постоянная времени сробатывания защиты зависит только от емкостей С1, С2 и сопротивления утечки R4 и никак не зависит от сопротивления изоляции.

Сообщение отредактировал Mc_off - Jan 5 2007, 15:53

[Tanya]

Вы так много интересного намеряете...
Вот как быть со статикой? Ведь для высоких напряжений Ваши резисторы уже не будут одинаковые. Еще подумайте о том, что Вам надо отключиться за миллисекунду, значит принять решение еще раз в 10 быстрее. А емкости паразитные несимметричные - внутренние и наружные? А наводки? А постоянная времени - сотня мегаом на несколько десятков (в лучшем случае) пикофарад сколько будет?

Интересное ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Если измерять разницу токов, то ничего не выйдет ниже приведен рисунок.


Посчитаем разницу токов в выходных проводах:
Она равна току через сопротивление утечки - R4.
Ток через R4 по закону Ома равен: падение напряжения на R4 разделить на сопротивление R4.
Падение напряжения - на R4 равно: напряжение положительного выходного провода минус напряжение на корпусе. Напряжение на корпусе определяется делителем (R4||R1) - R2.

Внимательно, ничего не пропуская посчитав, пулучим в итоге: 9,99мкА

Ну невозможно измерить достоверно такую разницу.

Вывод необходимо измерять разницу напряжений.


PS. Да, кстати, постоянная времени сробатывания защиты зависит только от емкостей С1, С2 и сопротивления утечки R4 и никак не зависит от сопротивления изоляции.

По Вашей схеме.
А Вы не боитесь разряда конденсатора в 5 микрофарад с напряжением 100 вольт через невинного человека, который схватится за один из проводов и корпус? Это в ТЗ не оговорено?
И постоянная времени реагирования на сопротивление 1 килоом на корпус с такими номиналами будет 5+ миллисекунд.

[Mc_off]

По Вашей схеме.
А Вы не боитесь разряда конденсатора в 5 микрофарад с напряжением 100 вольт через невинного человека, который схватится за один из проводов и корпус? Это в ТЗ не оговорено?
И постоянная времени реагирования на сопротивление 1 килоом на корпус с такими номиналами будет 5+ миллисекунд.

Ну, я сам руками брался... неприятно, скажу я вам, но жить можно. Меня ущипнуло и защита сработала.

Но это не по теме. Бог с ним со временем. А емкость обусловленно необходимостью фильтрации.

Вот вы как считаете, корректное ТЗ или нет. (собственно смысл всей темы).

Если корректное, то КАК совместить оба пункта?

[Tanya]

По Вашей схеме.
А Вы не боитесь разряда конденсатора в 5 микрофарад с напряжением 100 вольт через невинного человека, который схватится за один из проводов и корпус? Это в ТЗ не оговорено?
И постоянная времени реагирования на сопротивление 1 килоом на корпус с такими номиналами будет 5+ миллисекунд.

Ну, я сам руками брался... неприятно, скажу я вам, но жить можно. Меня ущипнуло и защита сработала.

Но это не по теме. Бог с ним со временем. А емкость обусловленно необходимостью фильтрации.

Вот вы как считаете, корректное ТЗ или нет. (собственно смысл всей темы).

Если корректное, то КАК совместить оба пункта?

А Вы руки соленой водой мочить не пробовали? Может после этого жить и неможно будет?
А зачем такие большие емкости на корпус ставить? Пусть плавает свободнее....
ТЗ считаю корректным.
У Вас все таки два или три пункта...
Огласите весь список, пожалуйста..
Вот если взять Ваше первое сообщение,
----------------------------------------
1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.
-----------------------------------------------------------
то все совмещается в моей голове...
А по поводу УЗО. Так хоть на них и пишут, что для переменного тока, но работать некоторые будут с тем же успехом и на постоянном. Я так думаю.

[Mc_off]

А Вы руки соленой водой мочить не пробовали? Может после этого жить и неможно будет?

Пробовал

А зачем такие большие емкости на корпус ставить? Пусть плавает свободнее....

Что значит "плавает свободнее" ? Дело в том, что блок питания применяется для подачи дистанционного питания по двупроводной линии связи к удаленному SHDSL модему.
Если эти емкости не ставить, то плохо фильтруются электромагнитные наводки самого блока питания на карпус(заземление). Размер емкостей подобран экспериментально по достижению приемлемого соотношения сигнал/шум в линии связи при максимальной длине этой самой линии и максимальной скорости передачи полезного сигнала.

У Вас все таки два или три пункта...
Огласите весь список, пожалуйста..

Всего пунтов около 10. Противоречащих пункта два.

Постараюсь не пропустить ничего. Повторяю:

1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.

Далее в тексте приведен способ проверки защиты по утечке:

В случае присоединения одного выходного провода к земле через сопротивление 1 кОм питание автоматически отключается или напряжение автоматически снижается до напряжения менее 36В.

Я выше привел почему не может быть тока утечки 30мА при сопротивлении изоляции 20МОм и напряжении на выходе 200В. (Все согласно закону Ома). Интересно услышать ваше объяеснение о том как это все "совместилось у вас в голове"

Вот если убрать из ТЗ цифру 20МОм, то нет проблем. Или убрать цифру 30мА, а оставить только способ проверки....

[Tanya]

Что значит "плавает свободнее" ? Дело в том, что блок питания применяется для подачи дистанционного питания по двупроводной линии связи к удаленному SHDSL модему.
Если эти емкости не ставить, то плохо фильтруются электромагнитные наводки самого блока питания на карпус(заземление). Размер емкостей подобран экспериментально по достижению приемлемого соотношения сигнал/шум в линии связи при максимальной длине этой самой линии и максимальной скорости передачи полезного сигнала.

Вот непонятно - корпус ДОЛЖЕН быть заземлен?
Вы бы весь список огласили....
А Вы синфазный фильтр на вход-выход не пробовали ставить?
Заодно может и как УЗО работать.

[Mc_off]

Вот непонятно - корпус ДОЛЖЕН быть заземлен?
Вы бы весь список огласили....
А Вы синфазный фильтр на вход-выход не пробовали ставить?
Заодно может и как УЗО работать.

Конечно корпус заземлен (вроде и так было понятно) и даже гдето выше указано. Если корпус не заземлен, то через что будет происходить утечка? Нет цепи - нет тока.

Синфазный фильтр конечно есть (емкости С1 и С2 - его части), но при медленном изменении сопротивления утечки (отсыревает пробитый кабель) ничего он не даст.

[xemul]

Вот непонятно - корпус ДОЛЖЕН быть заземлен?
Вы бы весь список огласили....
А Вы синфазный фильтр на вход-выход не пробовали ставить?
Заодно может и как УЗО работать.

Конечно корпус заземлен (вроде и так было понятно) и даже гдето выше указано. Если корпус не заземлен, то через что будет происходить утечка? Нет цепи - нет тока.

Пришел чел в мокрых дырявых ботинках, взялся за корпус (а от корпуса отвалилось заземление) - появилась совсем ненужная цепь, и по ней побежал ток. Хорошо, заземление не отвалилось, но на пол упал шнурок под напряжением, а чел продолжает держаться за корпус... В "Однажды..." (или "Анекдотах"?) рассказывали, что такое "шаговое напряжение", хотя это не совсем наш случай.
Вы упорно рассматриваете только штатную работу устройств (это я про Ваши непонятки, как от 200 В может бежать 30 мА через 20 МОм), а всякие там заземления и УЗО придумываются как раз для аварийных ситуаций.
И Вы очень дозировано выдаете условия задачи. Теперь выясняется, что потребитель - удаленная коробочка, и можно предположить, что ее заземление (надеюсь, оно задумано?) - совсем не то заземление, что будет у БП (т.е. между заземлением БП и заземлением коробочки будет совсем не нулевое напряжение).
Нарисуйте на уровне кубиков со среднеприближенными RLC-моделями по входам, выходам и корпусу источник входного напряжения, Ваш БП и предполагаемых потребителей, определите для каждого конструктива возможные неприятности (обрыв заземления, внутренний пробой на корпус, внешний пробой, трамвай проехал (при разнесенных землях - вполне конкретный источник напряжения между ними), землетрясение, ядреный взрыв,...) и рассчитайте их последствия.

Синфазный фильтр конечно есть (емкости С1 и С2 - его части), но при медленном изменении сопротивления утечки (отсыревает пробитый кабель) ничего он не даст.

Не показывайте схему с частями C1 и C2 в 47 мкФ на корпус сертификаторщикам - они, конечно, расскажут, почему так никто не делает, но за отдельные деньги. Почему? Измените в кубике БП эквивалентную емкость на корпус на 100 мкФ и повторите разбор неприятностей. Съэкономите денег и разберетесь в вопросе. А сигнал/шум в Вашей коробочке сертификаторщикам по электробезопасности малоинтересен.
PS: пардон, не заметил запятых на схеме, но как уже отметила Tanya, сути это не меняет.

[Mc_off]

Пришел чел в мокрых дырявых ботинках, взялся за корпус (а от корпуса отвалилось заземление) - появилась совсем ненужная цепь, и по ней побежал ток.

Вот и посчитайте какой ток побежал:

Если лень считать, привожу результат - 9,999мкА

Вы упорно рассматриваете только штатную работу устройств (это я про Ваши непонятки, как от 200 В может бежать 30 мА через 20 МОм), а всякие там заземления и УЗО придумываются как раз для аварийных ситуаций.

Приведите мне расчет "как от 200 В может бежать 30 мА через 20 МОм".
Или еслине затруднит нарисуйте схему нештатной ситуации (не увеличивая напряжение до 600КВ), чтобы через человека всетаки протекло 30мА.

Если человек возмется за оба выходных провода двумя руками, то это штатный режим , хотя и больно будет. Блок питания не сможет отличить человек это взялся или нагрузку подключили.

[xemul]

Пришел чел в мокрых дырявых ботинках, взялся за корпус (а от корпуса отвалилось заземление) - появилась совсем ненужная цепь, и по ней побежал ток.

Вот и посчитайте какой ток побежал:
Если лень считать, привожу результат - 9,999мкА

В Вашем варианте ток будет равен 0, т.к. не указано, каким образом замыкается цепь через человека.

Вы упорно рассматриваете только штатную работу устройств (это я про Ваши непонятки, как от 200 В может бежать 30 мА через 20 МОм), а всякие там заземления и УЗО придумываются как раз для аварийных ситуаций.

Приведите мне расчет "как от 200 В может бежать 30 мА через 20 МОм".
Или если не затруднит нарисуйте схему нештатной ситуации (не увеличивая напряжение до 600КВ), чтобы через человека всетаки протекло 30мА.

Если человек возмется за оба выходных провода двумя руками, то это штатный режим , хотя и больно будет. Блок питания не сможет отличить человек это взялся или нагрузку подключили.

Я еще в первом своем посте сказал, что Вы ошибочно пытаетесь объединить п.1 и п.2 в одном условии.
Байка на ночь (надоело работать, пора к дому): как-то лет сто тому в недырявых, но мокрых и снаружи, и внутри резиновых сапогах минут пять пытался заменить 36-вольтовую лампочку (она висела на времянке, подключенной где-то метрами 100 выше) в недрах Саяно-Шушенской ГЭС. Понятно, что до лампочки добегало совсем не 36 В, т.к. ее товарки светились в полнакала. Ну и вопрос на засыпку: каким напряжением меня потряхивало, пока я не нашел черенок от лопаты и не прижал им патрон к стене (через него тоже что-то бежало, но не так больно)? Подсказки см. выше по треду.

[Mc_off]

Я еще в первом своем посте сказал, что Вы ошибочно пытаетесь объединить п.1 и п.2 в одном условии.
Байка на ночь (надоело работать, пора к дому): как-то лет сто тому в недырявых, но мокрых и снаружи, и внутри резиновых сапогах минут пять пытался заменить 36-вольтовую лампочку (она висела на времянке, подключенной где-то метрами 100 выше) в недрах Саяно-Шушенской ГЭС. Понятно, что до лампочки добегало совсем не 36 В, т.к. ее товарки светились в полнакала. Ну и вопрос на засыпку: каким напряжением меня потряхивало, пока я не нашел черенок от лопаты и не прижал им патрон к стене (через него тоже что-то бежало, но не так больно)? Подсказки см. выше по треду.

Интересный расчет вы привели

Ну объясните мне (схемку набросайте или на пальцах), как при заданном напряжении 200В и сопротивлении изоляции не менее 20МОм получить ток утечки 30мА, даже если закоротить один из выходных проводов на корпус? При этом речь идет о манипуляциях не с самим устройством, а с проводами на его выходе, т.е. нельзя залазить внутрь и менять сопротивление изоляции.

Я делаю одно устройство и объединяю в нем не два пункта, а ВСЕ пункты ТЗ. Однако считаю, что ТЗ написано не грамотно, о чем и пытался спросить в данной теме у общественности.

Отвечу и на вопрос.
Напряжение приложенное к вам определяется напряжением источника и делителем (сопротивление подводящего провода)-(ВЫ).
Потряхивает не напряжением, а током.
Если бы у вас была сухая обувь, то и 220 не страшно (за один провод конечно).
Однако считаю, что пример неуместен, т.к. источник напряжения 36В не имел изолированного заземления, а скорее всего один из проводов "ноль" был соединен с "землей", а цоколь, за который вы держались, вероятно был подключен к "фазе".

[wim]

Ну объясните мне (схемку набросайте или на пальцах), как при заданном напряжении 200В и сопротивлении изоляции не менее 20МОм получить ток утечки 30мА, даже если закоротить один из выходных проводов на корпус? При этом речь идет о манипуляциях не с самим устройством, а с проводами на его выходе, т.е. нельзя залазить внутрь и менять сопротивление изоляции.

1) Один из проводов, например "-" соединяется с корпусом.
2) Корпус заземлён (требования электробезопасности).
3) Человек берётся одной рукой за провод "+", а другой рукой касается какого-нить заземлённого предмета, может даже в другом месте, метров за 100 от устройства.
Образуется цепь: +200 В ... человек ... сопротивление земли ... корпус ... -200 В. Теоретически ток в этой цепи ограничен только энергетическими возможностями источника питания.
Никакого противоречия в ТЗ нет. Первый пункт - это проверка изоляции, если она нарушена, то надо отключать питание, не дожидаясь, пока кого-то стукнет током. Второй пункт - это, собственно, защита человека от поражения током, она должна сработать, даже если защита по п. 1 по каким-то причинам не сработает.

[Mc_off]

1) Один из проводов, например "-" соединяется с корпусом.

Вот по первому пункту сразу и должно отключиться устройство.
И отключается.

Это описано в способе проверки защиты по утечке.
Получается 30мА - взято из пальца (т.е. из умной книжке по электробезопасности) и никак не привязано к остальному ТЗ.

Сообщение отредактировал Mc_off - Jan 7 2007, 10:53

[wim]

1) Один из проводов, например "-" соединяется с корпусом.

Вот по первому пункту сразу и должно отключиться устройство.
И отключается.

Это описано в способе проверки защиты по утечке.
Получается 30мА - взято из пальца (т.е. из умной книжке по электробезопасности) и никак не привязано к остальному ТЗ.

Это - два разных измерения, в одном случае измеряется напряжение на корпусе, в другом - разность втекающего и вытекающего токов в проводах, т.е. эти два измерения не исключают, а дополняют друг друга. А почему, собственно, это не сделать, если автору ТЗ это сильно надо и он готов за это платить?
Про "умные книжки" - это о ГОСТах, что ли? На это есть банальная истина: над "глупостью" уставов можно смеяться, но они написаны кровью.