Весы бьются током. Причины. Возможные методы устранения. Схемы.
Примерно раз в месяц к нам приходит заявка, «весы бьют током». Железной логике заказчика трудно отказать, раз весы бьют током – значит, неисправны весы. Не вдаваясь в юридическую сторону вопроса, рассмотрим ситуацию с технической стороны.
Теория.
Более 90% современных электронных приборов имеют в своем составе импульсный блок питания. Такие блоки питания при своей работе создают большое количество ВЧ помех, которые могут уйти обратно в электрическую сеть 220В и создавать серьезную проблему для работы других устройств. Что бы такого не происходило, разработчики импульсных блоков питания ставят фильтры на входе и выходе блока питания. Рассмотрим входной фильтр, который присутствует в подавляющем большинстве качественных импульсных блоках питания. В начале публикации мы отметили, что речь будет идти о весах, поэтому в качестве примера рассмотрим схему классического импульсного блока питания с весов Mettler Toledo Tiger P 8442.
Рис.1 Входные цепи импульсного блока питания с весов Mettler Toledo Tiger P 8442.
Во входных цепях мы видим два конденсатора CY1,CY2. Эти конденсаторы играют очень важную роль. Для ВЧ помехи эти конденсаторы представляют собой короткозамкнутые проводники, в то время как остальные цепи представляют из себя довольно большое сопротивление.
Рис. 2.Конденсаторы CY1 и CY2 с точки зрения ВЧ помехи представляют собой короткозамкнутые проводники.
Как можно увидеть конденсаторы эффективно борются в ВЧ помехами, шунтируя их на «землю». В качестве «земли» используется третий контакт в розетке, этот же контакт со стороны весов выведен на корпус устройства. Вроде бы все идеально, но есть одно но…
С точки зрения сети переменного тока 220В и частотой 50Гц (ток низкой частоты) входная цепь выглядит несколько иначе. Так как для переменного тока, конденсатор является сопротивлением. То с точки зрения стандартной сети переменного тока 220В и частотой 50Гц входные цепи будут выглядеть следующим образом.
Рис.3. Конденсаторы CY1 и CY2 с точки зрения сети переменного тока 220В частотой 50Гц представляют собой сопротивления.
Особое внимание следует обратить на точку «Z», именно эта точка является корпусом весов, за которую берутся операторы и получают удар током в случае неправильного подключения. Разберемся, почему это происходит, и как сделать так, что бы этого не происходило.
Рассмотрим все возможные варианты, их три.
Вариант 1.
Идеальный. Этот вариант изображен на Рис.3. он носит скорее академический характер, чем практический – такого подключения в природе не существует, в реальном случае все обстоит гораздо сложнее.
Вариант 2.
Рис.4. Конденсаторы CY1 и CY2, в отсутствие заземления выступают в роли делителя. При переменном токе на одном полупериоде точка 1 имеет потенциал 220В, а точка 2 выступает в качестве земли. На втором полупериоде все происходит с точностью наоборот. Тем самым формируя 110В в средней точке.
Устаревший. Все реже и реже встречающийся вариант подключения, однако, имеет место быть. Суть в том, что подключение происходит только по двум проводам, ноль и фаза. В результате такого подключения конденсаторы CY1 и CY2 выступают в роли делителя и в результате в точке «Z» появляется напряжение равное 220В/2=110В. Это довольно большое напряжение, но ток очень незначительный, хотя можно получить чувствительный удар.
Вариант 3.
Рис.4. Сопротивление Rпроводника заземления хоть и незначительное, но может сформировать Uпроводника до 90В.
Распространенный. Именно таким образом подключается большинство весов на торговых точках. С точки зрения инженера-электрика - это правильно выполненная розетка и соответственно весы подключены по всем современным канонам безопасности электрической сети переменного тока 220В. И несмотря на наличие заземления в общую работу вмешивается сопротивление проводника от розетки до щитка. Чем больше это сопротивление тем больше потенциал в точке «Z» которая, по сути является корпусом весов, а значит оператор может оказаться под напряжением.
Рассмотрев все варианты подключения весов вернемся к первоначальному вопросу, весы бьются током – это проблема весов или электрической сети.
Чисто гипотетически можно представить, что конденсатор CY1 или CY2 вышли из строя и закоротили свои обмотки. В результате такой поломки действительно корпус весов может оказаться под фазным напряжением. Но это только в теории, на практике, по требованиям электробезопасности в эти цепи устанавливаются специальные Y-конденсаторы, которые в случае своей неисправности – ГАРАНТИРОВАНО обеспечивают полный разрыв цепи.
Таким образом, если весы бьются током, то с вероятностью 99% можно утверждать, что проблема в электрике, а точнее с заземлением.
Практика.
Как не надо делать, случаи из практики.
В розетку устанавливается дорогущий сетевой фильтр, например типа «Pilot-L», с надеждой раз дорогой, то значит заземляет. Очень распространенное заблуждение. Хороший сетевой фильтр в отсутствии земли (вариант 2) или «резистивной земли» (вариант 3)– это просто удлинитель с 5 розетками и не более, хуже конечно не будет, но вот лучше тоже не станет. Кроме того следует учесть, что в дорогих сетевых фильтрах использована схема с Y -конденсаторами, подключенных так же как мы рассматривали выше.
Устанавливаем источник бесперебойного питания (ИБП), там наверно точно есть заземление, а значит, весы перестанут бить током. К сожалению еще одно распространенное заблуждение, как правило встречается у компьютерных системных администраторов, причем довольно квалифицированных. Все, то же самое, фильтр конечно в ИБП есть, но практически ничем не отличается от фильтра в сетевом фильтре или входной цепи блока питания весов. Хуже конечно не будет, но устранить проблему – не устранит.
Вызвали электрика, он, что то там прибором потыкал в розетку, и сказал с электрикой все нормально, проблема весах. Еще одна распространенное заблуждение, электрик не обманывает, с электропроводкой все нормально, но только с его (электрика) точки зрения есть земля, фаза, ноль. Но с точки зрения электробезопасности с электропроводкой не все в порядке, иначе весы не били бы током операторов. Тут как раз играет свою отрицательную роль сопротивление и емкость проводов (вариант 3 - Rпроводника).
Электрик пришел, прикрутил к корпусу весов медный провод, а второй конец провода хомутом прикрепил к водопроводным трубам, результат есть - весы перестали бить током. Действительно метод заземления эффективный, но не вдаваясь в глубину вопроса - так делать нельзя.
Как надо делать.
К сожалению то, что будет написано ниже, на практике никогда не делается, даже если заказчик согласен со всеми доводами.
В помещении если используется большое количество весов делается контур заземления, в случае одних весов с корпуса весов кидается медный проводник, толщиной не менее двух диаметров подводящих проводов, до щитка и там цепляется на землю.
0 comments