Разрядник, Назначение Опции

[EvilWrecker]

Добрый день!

Может ли кто нибудь дать вразумительный ответ на следующий вопрос:

Зачем в подобных изделиях(узип) подключают разрядник между экраном кабеля и землей?

Вы не поверите-кому только не задавал этот вопрос, ответа кроме " разрядник для уравнивания потенциала земли" не получил.Мне очень хочется понять функциональную разницу между вариантами с этим разрядником и без него,т.е необходимость и оправданность такого решения.

[EvilWrecker]

2gte:

bookevg написал практически весь ответ на ваши вопросы, я же попробую еще раз обрисовать на пальцах-максимально примитивно.

1.Действительно в подавляющем большинстве изделий стоят обычные резисторы.В этом устройстве стоят 2Вт-е.И они собсно горят.как ди в друних изделиях.
2.Наиболее качественное и совершенно решение выпускает Bourns- это правда.Здесь речь идет о TBU.
3.ВСЕ резисторы не держат такое напряжение- отчасти потому что они в этих схемах низкоомные,и при таком напряжении ток будет соответствующий.
4.У разрядника одна из ключевых характеристик - du/dt.При грозовых разрядах- т.е при значениях изменения скорости нарастания напряжения около 1кв/мкс эта характеристика определяет дальнейшую судьбу того, что стоит после узипа.
5.Диоды здесь- мост и 2 к защитному это ES1B.Защитный 1.5KE8.2CA.Смысл ставить защитный диод между выпрямительными здесь а не параллельно резисторам(мост выкинуть) мне неясен.30А против 130А в импульсе в пользу 1.5KE8.2CA.
6.Диоды здесь не " режут" то что прошло через резисторы.
7.В этой схеме к клеммнику PE подсоединяется земляной провод 2.5 квадрата и идет на заземление-в страну чудес.Причем выходит это заземление из шкафа с оборудованием и бежит с криками "УРАААААААААА!" прямо к "местному" заземлению.
9.Нет в приемнике никакго барьера, с пробивным напряжением больше чем у этого разрядника(нижний)

А теперь в свете этого повторяю вопрос.Смотрите на схему.

Молния бьет в кабель.Значение du/dt достаточно большое.Разрядник НЕ срабатывает сразу.Как вы думаете что будет с приемником?

Для наиболее сообразительных намекну6что было бы если цепи С(Х1)-С(Х3) не было вовсе а осталась только цепь С(Х1)-С(Х2)?При этом ко всему разрядник FV1 замыкался бы сразу на PE(земляной вывод его) и НИКАКИМ ОБРАЗОМ не соединялся бы с диодами.


Некоторые утверждают что в разрядник в ЭТОЙ(именно этой) схеме защищает от плавающего потенциала земли.Напряжение срабатывания этого разрядника 90В.Теперь посмотрите на узел правее узла подключения этого разрядника.Правильно-там диоды.А ткпкрь скажите мне, что будет если потенциал земли будет скажем 20В?Какие там 220- начнем с малого.А если 100?

[bookevg]

Молния бьет в кабель.Значение du/dt достаточно большое.Разрядник НЕ срабатывает сразу.Как вы думаете что будет с приемником?
Для наиболее сообразительных намекну6что было бы если цепи С(Х1)-С(Х3) не было вовсе а осталась только цепь С(Х1)-С(Х2)?При этом ко всему разрядник FV1 замыкался бы сразу на PE(земляной вывод его) и НИКАКИМ ОБРАЗОМ не соединялся бы с диодами.
Некоторые утверждают что в разрядник в ЭТОЙ(именно этой) схеме защищает от плавающего потенциала земли.Напряжение срабатывания этого разрядника 90В.Теперь посмотрите на узел правее узла подключения этого разрядника.Правильно-там диоды.А ткпкрь скажите мне, что будет если потенциал земли будет скажем 20В?Какие там 220- начнем с малого.А если 100?

Про разрядники
Зарубежные фирмы выпускают разрядники, которые нормированы по рекомендациям ITU - раздел вроде К. Точно не помню номер рекомендации, если надо посмотрю. В этих рекомендациях прописаны нормы срабатывания в зависимости от скорости нарастания du/dt. Мы в свое время (в 2009г.), м.б. одних из первых в России, пробовали ими защищать активные предохранители TBU на 850В фирмы Bourns. Так вот разрядники на 90В срабатывали на около или ниже 800В при импульсе 1.2/50мкс 4кВ и различныхх комбинациях выходного сопротивления генератора.

Исходные данные, которые наверное закладывали разработчики изделия.
В вашем случае наверное используется кабель с оплеткой и хорошей изоляцией сигнальных линий от оплетки.

Недостатки элементов схемы.
Как уже писали, что схема сама по себе не айс, так тут еще с элементами не очень. На защитные диоды есть информация про их поведение на стандартные импульсы большой мощности, а вот на диоды этого нет. Будем считать, что они такие же быстродействующие как защитные и проводят такой же импульсный ток (хотя я думаю, что это не так - корпуса разные у защитных и простых)

Анализ работы схемы - то, что предполагали разрабочики.
Т.о. можно сказать, что перенапряжение и сверхтоки, вызванные грозой, не проникает в сигнальные линии, а распространяются по оплетки. При поступлении сигнала помехи в схему защиты она приводит к срабатыванию грозоразрядника, если не найдет другого пути замыкания, но это уже зависит от качества разводки и примененного разъема, а также как будет стекаться ток на корпус.
Также грозоразрядник FV2 не даст произойти нагреву кабеля из-за разности потенциалов между системами заземлений удаленных друг от друга зданий. Но данная разность не должна превышать 90В * (100% - худшая точность разрядника%) / 100%. Данная схема опасна тем, что если разрядник загорит, то дугу не остановить пока не разорвать соединения с источником, особенно на постоянном токе.

Худший вариант схемы.
Предположим, что помеха (провод-корпус) большой мощности проникает в кабель канала связи как в оплетку, так и в сигнальные линии. Также будем считать, что потенциал помехи относительно корпуса на входе всех клемм разъема X1 одинаковый и имеет положительную полярность. Тогда ток вначале потечет по пути резисторы - мост - защитный диод - диод на корпус - далее на разъем заземления 0 на какой - неизвестно - но точно на тот у которого путь наиболее короткий до точки заземления. По мере роста тока напряжение по приведенной цепи возрастет и вызовет срабатывание грозоразрядника, только резисторы д.б. рассчитаны т.о., чтобы при заданном du/dt они создали напряжение достаточное для включения разрядника. Для 90В при 4кВ 1.2/50 - это будет 800В. Пусть диоды дают вольт 20-30, то остальное 880-870 на резисторах. Тогда, если резистор 10 Ом - это будет 880В/10 Ом = 88А и они должны выдержать импульс мощностью 77400 Вт. Я думаю все сгорит.

Что можно сделать
Попытаться уменьшить напряжение срабатывание разрядника FV1 - хотя бы 60 и 40В.

Пожелания
В вашей схеме было бы хорошо если нижние диоды (VD3 и VD7) сидели на X1-C, т.о. напряжение сигнальных линий до корпуса равно двум напряжениям разрядника.

Изюминка активных предохранителей TBU состоит в том, что вначале работают защитные диоды, ток, протекающий через TBU, нарастает и происходит его срабатывание, что приводит к резкому появлению напряжения на разряднике и его открыванию. Длительность работы схемы TBU- защитный диод около 100нс, далее разрядник, хотя TBU часть отсасывает, но мизер.

У Вас что то с логикой. Из обычно никак не вытекает нельзя.
Если Вы подключаете между зданиями и не можете проложить соответствующий провод уравнивания потенциала, то надо использовать оптику, а не заниматься херней.
Вместо обычно, могу сослаться на Profibus DP для которого рекомендуется провод уравнивания от 10 квадратов (внутри здания). Могу добавить, что знаю примеры выхода оборудования из строя при несоблюдении этой нормы. Как раз между зданиями. С кабелем связи закопанным в землю.

Обычно здесь было приписано к рабочему напряжению канала связи.
Если не нравиться, то смотрите таблицу и выбираете себе испытательное напряжение изоляции.
Далее вы как СУПЕР спец - можете делать что хотите, а для меня это одно из требований, которое означает, ЧТО НЕЛЬЗЯ сажать "общий" канала связи на точку заземления.
Вот как раз Сименс и сделал руководство для не очень грамотных специалистов, которые изобретают не по правилам и приводят к порче оборудования. Сименс все делает продуманно. Я был на многих цементных заводах, где стоит немецкое репара́ционное оборудование 20-30 г. прошлого века.
А насчет херни - можно вообще ничего не делать, а только нефть и газ продавать. Надо просто решать проблему, конечно я понимаю, что не у всех есть специфическое оборудование. У нас есть и нам не страшны уравнительные токи между зданиями, соответственно нет необходимости уравнивать потенциал провода. Способны выдержать 2кА, а если надо, то можем и 5кА сделать - как рекомендуте ITU.K21.
А насчет оптики в принципе согласен, т.к. она способна решить проблему устойчивости к нс помехам и устранить проблемы со стеком Ethernet, вызванные возможными ретрансами. А по RS485 можно достичь такого, что объем потерянных данных будет только 5%, ровно столько сколько длиться нс помеха при испытаниях, что соответствует требования ITU к критериям функционирования тракта связи.

[gte]

Про разрядники
Зарубежные фирмы выпускают разрядники, которые нормированы по рекомендациям ITU - раздел вроде К. Точно не помню номер рекомендации, если надо посмотрю. В этих рекомендациях прописаны нормы срабатывания в зависимости от скорости нарастания du/dt. Мы в свое время (в 2009г.), м.б. одних из первых в России, пробовали ими защищать активные предохранители TBU на 850В фирмы Bourns. Так вот разрядники на 90В срабатывали на около или ниже 800В при импульсе 1.2/50мкс 4кВ и различныхх комбинациях выходного сопротивления генератора.

А что здесь помнить, надо читать документацию производителей и прилагать голову.
Напряжение, указанное для разрядника является DC напряжением. Естественно, пробивное при импульсе больше.
Почитайте немного про вольт-секундную характеристику для разрядных промежутков в газе.

Также грозоразрядник FV2 не даст произойти нагреву кабеля из-за разности потенциалов между системами заземлений удаленных друг от друга зданий.

Оплетка кабеля для 485 должна выполнять только функции экранировки а не выравнивания потенциалов.

Далее вы как СУПЕР спец - можете делать что хотите, а для меня это одно из требований, которое означает, ЧТО НЕЛЬЗЯ сажать "общий" канала связи на точку заземления.

Уточните, что Вы подразумеваете под ""общий" канала связи" RS485.

Вот как раз Сименс и сделал руководство для не очень грамотных специалистов, которые изобретают не по правилам и приводят к порче оборудования. Сименс все делает продуманно. Я был на многих цементных заводах, где стоит немецкое репара́ционное оборудование 20-30 г. прошлого века.
А насчет херни - можно вообще ничего не делать, а только нефть и газ продавать. Надо просто решать проблему,

Вы бы лучше познакомились с современным оборудованием Сименса, а не 20-30 г. прошлого века.
А уравнивание потенциалов является требованием ПУЭ этого века, а не прошлого.

У нас есть и нам не страшны уравнительные токи между зданиями, соответственно нет необходимости уравнивать потенциал провода. Способны выдержать 2кА, а если надо, то можем и 5кА сделать - как рекомендуте ITU.K21.

Вы понимаете разницу между импульсным напряжением и постоянным? 5 кА способен держать разрядник размером меньше горошины, только вот недолго. Тот же 2036-09 90В и диаметром 5мм держит 10 кA при 8/20 μs > 10 раз. Но подайте ему 200В из розетки, так и автоматический выключатель чуть по серьезней может не успеть сработать пока разрядник разлетится .

Тогда, если резистор 10 Ом - это будет 880В/10 Ом = 88А и они должны выдержать импульс мощностью 77400 Вт. Я думаю все сгорит.

Считать надо правильно.
Среднее напряжение на резисторах будет в половину, так как напряжение до пробоя нарастает близко к линейному.
Время действия импульса из расчета максимума 4 кВ при фронте 1,2 мкс и наступлении пробоя при 880В будет, примерно 0,3 мкс. Посчитайте энергию сами и уточните какой резистор на 2 Вт стоит в схеме. Затем уж думайте сгорит или не сгорит.

[bookevg]

А что здесь помнить, надо читать

Можно читать и там, а можно и в других местах. Это аналогично тому, что вначале вы знакомитесь с общими требованиями (для примера IEEE-754 для чисел плавающей запятой одинарной точности, а уж потом детали применяемого процессора).

Оплетка кабеля для 485 должна выполнять только функции экранировки а не выравнивания потенциалов.

Вы абсолютно правы, поэтому надо предусмотреть защиту от выравнивания потенциалов. И вообщеЮ если вы внимательно до этого читали мой пост - там все разжевано.

Уточните, что Вы подразумеваете под ""общий" канала связи" RS485.

"Общий" канала связи - это точка относительно, которой пляшет напряжение сигнального провода канала связи. Для примера: у драйвера RS485 во внешний мир уходит D+/D-, но у драйвера есть свой ноль относительно которого и надо ограничивать сигналы D+/D-.

Вы понимаете разницу между импульсным напряжением и постоянным? 5 кА способен держать разрядник размером меньше горошины, только вот недолго. Тот же 2036-09 90В и диаметром 5мм держит 10 кA при 8/20 μs > 10 раз. Но подайте ему 200В из розетки, так и автоматический выключатель чуть по серьезней может не успеть сработать пока разрядник разлетится .

Я подавал, но не в предложенной схеме, а выполненной по требованиям, которые я уже дал. Но из разговора с Вами я понял, что вы не читаете всю тему или забываете, что было в начале и ищите повода для с_с_о_р_ы

[gte]

Вы абсолютно правы, поэтому надо предусмотреть защиту от выравнивания потенциалов. И вообщеЮ если вы внимательно до этого читали мой пост - там все разжевано.

Я читал и увидел общие слова плюс пространные размышления про нагрев оплетки кабеля.

Я подавал, но не в предложенной схеме, а выполненной по требованиям, которые я уже дал. Но из разговора с Вами я понял, что вы не читаете всю тему или забываете, что было в начале и ищите повода для с_с_о_р_ы

Зачем мне искать ссоры.
Вопросы чисто технические и направлены не против Вас, а против Ваших безосновательных высказываний. Вы вместо конкретного указания на ошибки схемы пишите длинные сообщения общего плана перемешав правильные рекомендации с надуманными.
Есть недостаточная защита, точнее, рассчитанная на определенные условия эксплуатации, а есть некорректная, я так понимаю, слово употреблено как синоним слова неправильная.

Цитата(EvilWrecker @ Sep 21 2011, 23:12) *

Зачем в подобных изделиях(узип) подключают разрядник между экраном кабеля и землей?

Замечания схема некорректная.
Во первых зачем общую сигнальную точку (которую вы сами создали) сажать на корпус - так нельзя - нарушение требований по диэл.прочности изоляции.

Во первых, если написали про нарушение требований, то будьте любезны укажите какие требования к какой прочности изоляции нарушены. Изоляции чего от чего.
Во вторых, без самой схемы входа "поливать" ее не стоит, вы не в той категории, судя по Вашим неправильным прикидочным расчетам.

То, что Вы называете искусственной общей точкой работает в момент появления достаточно большой помехи до момента срабатывания разрядника.
Вы предлагаете "сливать" эту помеху на клемму "С" не зная ее точное предназначение и не зная схемы которая расположена после вводных контактов.

[bookevg]

Я читал и увидел общие слова плюс пространные размышления про нагрев оплетки кабеля.Вопросы чисто технические и направлены не против Вас, а против Ваших безосновательных высказываний.

Автору темы стало понятно мои "безосновательные" высказывания, а вот Вам нет.

Во первых, если написали про нарушение требований, то будьте любезны укажите какие требования к какой прочности изоляции нарушены. Изоляции чего от чего.

ГОСТ Р 51321.1-2007. Устройства комплектные низковольтные распределения и управления. Часть 1. Устройства, испытанные полностью или частично. Общие технические требования и методы испытаний.
Пункт 8.2.2

То, что Вы называете искусственной общей точкой работает в момент появления достаточно большой помехи до момента срабатывания разрядника.

Как Вы считаете при расчете схемы защиты к чему привязываются? Для примера: представим, что вместо разъема X3 стоит драйвер RS485, тогда средняя точка разрядника FV1 и есть общая точка драйвера

Вы предлагаете "сливать" эту помеху на клемму "С" не зная ее точное предназначение и не зная схемы которая расположена после вводных контактов.

Да, а вот уже с нее надо сливать на точку заземления или через варистор или через конденсатор, а изделия которое расположено после X3 д. на это быть рассчитано. И не надо говорить, что не будет работать - у меня работает и все испытано. При этом клемму С можно объединить со средним выводом разрядника FV1.

[gte]

ГОСТ Р 51321.1-2007. Устройства комплектные низковольтные распределения и управления. Часть 1. Устройства, испытанные полностью или частично. Общие технические требования и методы испытаний.
Пункт 8.2.2

Что ,не удовлетворяет всему пункту 8.2.2? Или Вы думаете я телепат. Укажите конкретный подпункт.

Как Вы считаете при расчете схемы защиты к чему привязываются? Для примера: представим, что вместо разъема X3 стоит драйвер RS485, тогда средняя точка разрядника FV1 и есть общая точка драйвера

Не надо ничего представлять и фантазировать.
Средняя точка разрядника до момента срабатывания влияет в пределах своей емкости < 2 pF и сопротивления утечки > 10^10. 2 pF даже на 10 мГц дадут около 10 кОм.
Какая средняя точка может создаться разрядником с емкостью 2 pF и на реальных частотах до момента его срабатывания? Да никакая. По разряднику надо думать куда он помеху сольет в момент срабатывания. Когда он сработает, пакет данных в этот момент уже пропал в любом случае. Его назначение (разрядника) защита входа от выгорания. В любом случае, смотреть надо в купе с защищаемым устройством.

Да, а вот уже с нее надо сливать на точку заземления или через варистор или через конденсатор, а изделия которое расположено после X3.
И не надо говорить, что не будет работать - у меня работает и все испытано. При этом клемму С можно объединить со средним выводом разрядника FV1.

Что, Ваша защита выдерживает прямое попадание молнии в кабель?

[bookevg]

Лишнее