Vítejte na Elektro Bastlírně
Nuke - Elektro Bastlirna
  Vytvořit účet Hlavní · Fórum · DDump · Upload · Profil · Zprávy · Hledat na fóru · Hledat v článcích

Dobrovolné příspěvky na provoz EB
Hlavní menu
Kdo je přítomen?
Login

Uživatelské jméno:
Heslo:
Bezpečnostní kód: Vygenerovaný bezpečnostní kód 6
Opište tento kód:


Naši členové

OK:bessjones - Profil bessjones
Dnes: 1
Včera: 3
Celkem: 18647



Čtenáři na webu

Anonymní: 453
Členové: 72
Celkem: 525




Jste anonymní uživatel. Můžete se ZDARMA zaregistrovat zde

Zemní smyčka?
Publikované: Saturday, 25.04. 2009 - 20:08:39 Od: hill

Praxe Věž připojená jako zesilovač ke zvukovce v počítači mi bručí. Když si chci přes věž pustit zvuk z DVD, bručí to taky, jen trochu jinak, a ještě mi běhají tmavé pásy po obraze. Když ale odpojím anténu, tak to chodí dobře. Záhada jako hrom.
A oni mi odpoví "máš tam zemní smyčku"...
...hmm, dobrý, díky. Ještě tak vědět, co to je, ale hlavně, co s tím?
Tak si aspoň vysvětlíme nějaké ty základy a zkusíme to napravit.


   „Připojil jsem počítač (nebo DVD) k hifi věži (zesilovači, domácímu kinu...škrtněte, co se nehodí) a začalo to bručet. Bez počítače to nebručí....“. Poměrně častý dotaz na mnoha fórech. Jednou z prvních odpovědí je: „Máš tam někde zemní smyčku“.
Nedělám si iluze o tom, kolik z těch postižených vůbec něco ví o elektrotechnice, někdy je to ale jedno: tento problém potrápí občas i jinak zkušeného praktika.

   Začnu tedy tím, s čím se v takových případech můžeme setkat. Spotřebiče uvádím hlavně pro vytvoření představy, může se jednat obecně o jakákoli zařízení spotřební elektroniky první bezpečnostní třídy, tedy zařízení opatřená třížilovou síťovou šňůrou, která vyžadují vzájemné propojení stíněným kabelem.
   Předem upozorňuji, že se nebude jednat o úplný a přesný rozbor všech faktorů, které na vytvoření zemních smyček mají vliv. Budu řešit pouze propojování jednotlivých zařízení sloužících především ke zpracování zvukových signálů (v některých případech tedy zabrousím i do oblasti signálu obrazového, ale to víceméně jen pro doplnění). Vnitřní zapojení signálových zemí v přístrojích pokládám za vyřešené výrobcem a z rozboru ho vynechám.


   Častý případ: v bytě je síť TN-C, zásuvky jsou zapojené smyčkově dvěma vodiči. V nových instalacích to sice už nemá co dělat, ale starých je pořád ještě mnoho. Zejména v paneláku předělávat elektriku, to je radost, ale ani v jiných objektech to nebývá levná záležitost. Proto se spousta instalací ponechává původních a ještě k tomu převážně v hliníku, i když jejich nevýhody byly známé už v době, kdy se dělaly.


   Nejvýznamnější, i když zde obzvlášť nevítanou, vlastností vodičů je jejich nenulový ohmický odpor (pro jednoduchost zanedbáme ostatní vlastnosti vedení - jejich kapacity a indukčnosti - koneckonců ty se při kmitočtu 50Hz na tak malých délkách skutečně nijak výrazně neuplatní).
   Ohmův zákon platí i zde: protékající proud vyvolá na každém odporu úbytek napětí rovný součinu odporu a proudu.

   Co se tedy stane, když v takové síti mám PC napájený z jedné zásuvky a zesilovač z jiné a propojím výstup zvukové karty s tím zesilovačem?
    
   Podíváme se na náhradní schéma, v němž jsou použité hodnoty odporu vodičů po 0,1 ohmu, což je hodnota vcelku běžná (a jen zřídka bývá výrazně nižší, častěji se lze setkat s odporem větším, zvláště v rozvodech s dlouho či už od výchozí revize nedotahovanými svorkami a „vyteklými“ hliníkovými vodiči). Tr jako transformátor a Po jako pojistka zde ve schématech znamenají značně zjednodušeně rozvodnou síť nízkého napětí jednofázovou, a to až po bytovou rozvodnici za elektroměrem.
Vodiče stíněného signálového kabelu jsou tenké a jejich odpor bývá větší, proto ve všech dalších příkladech volím jejich hodnotu po 0,2 ohmu, i když nezřídka je ještě vyšší.
Zemní odpor Rz zatím není důležitý, řekněme jen, že má maximální povolenou hodnotu zemního přechodového odporu vodiče PE nebo PEN. Ale o tom později.
Proudy tekoucí spotřebiči jsou značené jednotlivě ve schématu.


   Ty „další spotřebiče“ mohou být jakékoli. Pro další příklady pouze budu počítat s tím, že odběr těchto spotřebičů a tedy i  proud tekoucí vodičem PEN od nich zpět do zdroje má velikost 3A.
   To není moc – zkuste si do té třetí zásuvky připojit varnou konvici a ten proud, a samozřejmě i jeho dále popisovaný vliv v obvodu, bude trojnásobný, protože typický proudový odběr většiny varných konvic právě kolem těch  9A bývá, zůstaneme přesto dál u něčeho menšího.
   Ovšem, mezi napětím na primárním vinutí síťového transformátoru ve spotřebiči a proudem, který odebírá, vzniká vlivem vlastní indukčnosti vinutí určitý fázový posuv, zatímco tepelný spotřebič (například ta konvice), má fázový posuv nulový. Lze proto oprávněně namítat, že přesnější by bylo sčítat odběry vektorově, ale zbytečně by to zkomplikovalo výklad. Pro objasnění, co se v obvodu vlastně děje, úplně postačí, když budeme předpokládat čistě činný charakter odběru všech připojených spotřebičů. Jsou s tím jednodušší počty a vzniklému brumu je to jedno.
 
   Do prostřední zásuvky tedy připojíme zesilovač, jehož odběr 0,5A se přičte k odběru ostatních spotřebičů, takže zpět do zdroje se vrací vodičem PEN už proud 3,5A. Opět prozatím.

   V zásuvce nejblíže zdroji máme připojený PC, který si ze sítě právě bere řekněme 1,5A. Dohromady se do zdroje vodičem PEN vrací 5A, stejný proud, jaký z něho odebírá tento okruh vodičem L.

   A teď to přijde: vezmu stíněný kablík, propojím výstup zvukové karty se vstupem zesilovače - a ono to bručí.
   Tak se podíváme na schéma: mezi zásuvkou pro PC a zásuvkou pro zesilovač už není jen odpor vodiče PEN, ale je k němu paralelně připojený další odpor, složený ze sériově řazených odporů přívodu PE ve šňůře k zesilovači, dále stínění signálového kabelu a nakonec z odporu vodiče PE počítače.
   K odporu 0,1 ohmu vodiče PEN je nyní paralelně připojený odpor 0,4 ohmu.
   Pracovní proud udělá jen to, co má v popisu práce – rozdělí se v obráceném poměru odporů. Část ho dál poteče vodičem PEN, ale zbytek si to oběhne přes kostru zesilovače, zem jeho vstupu, signálový kablík a přes kostru počítače a levou zásuvku se vrátí zpět do vodiče PEN.

   Při takovém proudu a takových odporech, které jsem jako příklad zvolil, se najednou mezi zásuvkami z celkového proudu 3,5A vrací zpět vodičem PEN jen 2,8A. Zbytek, tedy 700mA, se uzavírá přes ochranný vodič síťové šňůry zesilovače na jeho kostru, dále přes signálovou cestu na jeho vstup, stíněním signálového kablíku na kostru počítače a vrací se zpět do druhé zásuvky vodičem PE síťové šňůry počítače. Vlastně tudy ty zásuvky „obchází“. Protože není možné svést signálové země do jednoho bodu, zase nám to vyvolá na zemních spojích nějaké ty úbytky napětí.
   Mezi kostrou počítače a kostrou zesilovače vznikne rozdíl napětí 140mV (mezi ochrannými kolíky zásuvek je sice 2,8Vx0,1=280mV, ale dvakrát po 70mV zůstane jako úbytek napětí na vodičích PE ve šňůrách ke spotřebičům, až propojíme signálovou cestu). Takto vzniklé bručení nelze nijak podstatně ovlivnit nastavením hlasitosti na zesilovači.

   Mezi počítačem a zesilovačem však není spojení jen stíněním signálového kablíku, i když průtok proudu stíněním často sám o sobě stačí na to, aby to bručelo. Jak výstup PC, tak vstup zesilovače mívají proti kostře zapojené odpory a, i kdyby ne, jde o proud střídavý a kondenzátory na výstupech a vstupech musí dovolit kmitočet sítě 50Hz spolehlivě přenést, řekněme, že představují pro tento kmitočet téměř zkrat a do náhradního schématu je není třeba zakreslit.

 
   Z těch odporů, když je sečtu a přidám k nim odpor jádra stíněného kablíku, dostanu celkový odpor
Rn = Rvýst + Rvstupní + Ru.

   A vyrovnávací proud se znovu rozdělí – většina ho teče stíněním (Rs) a jen nepatrná část přes Rn, protože součet odporů v této cestě je mnohem větší. Ten malý odpor stínění protékaný proudem nám vlastně tvoří poměrně dost tvrdý zdroj napětí pro řetězec odporů, který jsme si pracovně pojmenovali Rn. Paralelní kombinace Rs a Rn bude mít v našem případě výsledný odpor 0,19999915 ohmu, tak si to zaokrouhlíme zpět na těch 0,2 ohmu a je to. Jinak řečeno, z hlediska úbytků na odporech vedení můžeme podíl proudu, který protéká vstupním odporem zesilovače a živým vodičem, kterým také teče proud nf signálu, zanedbat.
Ale zvětšíme si detail a podíváme se na náhradní schéma samotného propojení.

   Víme už, že mezi kostrou (a tedy i signálovou zemí) PC a kostrou zesilovače vzniká při propojení nf signálovým kablíkem rozdíl potenciálů 140mV. Je stále řeč o efektivní hodnotě střídavého napětí o síťovém kmitočtu.
   Výstupní odpor zvukové karty, odpor „živého“ vodiče kablíku a vstupní odpor zesilovače nám tvoří napěťový dělič, v němž je vstupní odpor zesilovače jednoznačně největší a téměř celý rozdíl potenciálů, tedy 140mV, skončí na vstupu zesilovače. No to je brumu, až hanba, že?

   Úroveň této složky je však závislá na nastavení regulátoru hlasitosti v zesilovači a, podle toho, jak je konstruovaný zesilovač, může dojít i k tomu, že se obě složky brumu v určité poloze potenciometru navzájem odečtou. Pak se ozve věta: „když to nastavím těsně před šestku, tak to nebručí, jinak všude jinde ano“.

  Aby toho nebylo dost, ten brum nemusí být to nejhorší, co uvnitř našeho vzorového zařízení vzniká: připomínám, že přes plošný spoj zvukové karty, stínění nf kablíku (Rs) a plošný spoj zesilovače musí protékat proud, odpovídající efektivní hodnotě napětí 140mV přiloženého na odpor 0,2 ohmu. To je 700mA ! Samozřejmě, velikost tohoto proudu závisí na tom, jaký odběr je napájený z dalších zásuvek. Někdy tam nebývá žádný další spotřebič, takže úroveň brumového napětí je závislá pouze na odběru samotného zesilovače, ale i to je dost. Někdy je i cítit, jak se vypaluje barva na plošném spoji, při zvlášť mizerně udržované síti se takto může odpařit i samotná měděná fólie. To, když do některé další zásuvky připojíte tu konvici, co už tady o ní byla řeč, a zapnete ji.

   V nové síti TN-S, tedy v takové, v níž jsou místo „nuláku“ PEN dva samostatné vodiče, ochranný PE a pracovní N, za normálních okolností k tomuto jevu nedochází.


   Ne, že by smyčka nevznikla, ona tam zase nějaká bude, ale jiná: vodič PE slouží skutečně jen k vedení poruchových proudů. V normálním provozu jím neteče nic a tedy mezi ochrannými kolíky zásuvek nemá z čeho vzniknout vzájemný rozdíl napětí. Ten pak nemůže být ani mezi kostrami připojených spotřebičů a po propojení signálovým kablíkem žádný vyrovnávací proud neteče. Náhradní schéma signálové cesty už tu bylo uvedené, nemá smysl ho kreslit znovu, když úbytek napětí na Rs je nulový.

Můžeme tedy pokročit k zapojení spotřebičů v síti TN-S, doplníme pracovní proudy a vidíme, že je to tak:

   Ani to však není ideální: ve skutečnosti může dojít k tomu, že vodiče PE s propojovacím kablíkem vytvoří smyčku s různě velikou plochou, čímž se vlastně stává rámovou anténou, která přijímá různá elektromagnetická vlnění z okolí. Jak moc se to projeví, přitom ani příliš nezávisí na kvalitě takto propojených přístrojů.
   V reproduktorech pak může být slyšet program vysílaný blízkým AM vysílačem či komunikace taxíkářů a jiných služeb, CB provoz, případně podle známého „tap -tadap-tap-tadap“ se dozvíte, že v nejbližší sekundě začne zvonit mobil nebo přijde SMS. Lupání prozradí, že sousedovi o patro níž právě startuje zářivka. Hlasitost těchto projevů se mění s tím, jak a kudy jsou natažené jednotlivé šňůry.

   PRVNÍ POMOC: zapojíme všechny komponenty z jedné zásuvky a všechna vedení uložíme tak, aby smyčka jimi vytvořená měla co nejmenší plochu.
 
  Nejdostupnějšími pomocníky jsou rozdvojka v zásuvce nebo prodlužovací šňůra s vícezásuvkovou koncovkou (říkejte si tomu třeba „pes“, v následujících schématech má tři zásuvky).  Nezávisle na tom, v jaké soustavě jsou zapojené zásuvky pevného rozvodu, totiž pokračuje z té zásuvky prodlužovačka nebo rozdvojka v soustavě TN-S. Vodičem PE opět neteče žádný z pracovních proudů, mezi kostrami přístrojů se nevytvoří žádné vzájemné rozdíly potenciálů, které by se pak vyrovnávaly signálovou cestou. Odpory mezi jednotlivými zásuvkami tentokrát nejsou zakreslené, protože se zmenšily na neškodnou hodnotu.



    Také je důležitá zatížitelnost prodlužovačky, tedy, jak velký odebíraný proud bezpečně zvládne. Pokud se ale doma bude používat pouze pro hifi zařízení a běžné zdroje signálu, sotva na jejím konci bude viset příkon 2300 VA (to je maximum, co běžná 10A prodlužovačka dlouhodobě bezpečně přenese).

   Situace se zjednodušila a zbývají jen šňůry jednotlivých spotřebičů – jak jsem už předpokládal od začátku, nejsou jednotlivé komponenty bezprostředně vedle sebe. Dobrá, tak použijeme rozdvojku, do ní připojíme bližší spotřebič, prodlužovačku pak použijeme ke vzdálenějším spotřebičům.

   Jenže vést takto nf signál v souběhu se silovými vedeními také není ideální řešení – indukce může udělat svoje a ta síťová padesátka se v souběhu vedení do signálu dostane tak jako tak, i když jinou cestou. Pak vypukne duchařina, jak a kudy položit které vedení (z těch, kterými lze hýbat).

   Nicméně největší zdroj rušivých napětí odpadl a dejme tomu, že šňůry už máme položené tak, aby se brum ani jiné rušení neprojevily.

  Výborně, tak to do soupravy připojíme ještě výstup zvuku TV přijímače nebo jako zdroj zvuku použijeme videorekordér, set-top box či satelit. Přece jen zvukový doprovod přes pořádné bedny vypadá úplně jinak, než přes ta chrastítka reproduktory v televizoru.
   A jsme najednou zase tam, kde jsme byli. Už to zase bručí. Sice to má nejspíš jiný zvuk, ale brum to je. Co je zase špatně? Všechny přístroje jsou přece napájené z jediné zásuvky, televizor i video mají dvojitou izolaci, tedy dvoužilové šňůry, to problémy nedělá, vedení netvoří nijak velkou plochu smyčky, přesto je to tam znovu.

   Odpojíme anténní kabel a je ticho.

   Co se vlastně stalo? Zase nám napoví náhradní schéma:


   Jakkoli se zem pokládá za nulový potenciál, není tomu tak všude.
   Hlavně v rozsáhlejších kabelových rozvodech, ať už tedy CATV nebo STA, se totiž na plášti koaxiálu v zásuvce objeví různě velké napětí proti zemi. Ne, že by ten plášť nebyl uzemněný, ale zpravidla se spojuje se zemí jen tam, kde je nejsilnější signál, t.j. na výstupu zesilovače ve skříni STA (antény přece musí být spojené s hromosvodem) nebo u předávacího zesilovače linky CATV. Individuální anténu je vlastně také nutné provozně přizemnit.

   Plášť koaxiálu je spojený se zemí jinde, jiným zemničem, spojeným zase někde jinde s vodičem PEN. Ony totiž distribuční síť nn i přípojky rozvodné sítě do objektů se dělají v soustavě TN-C. Zemnič i vodiče mají opět vlastní nenulové odpory, na nichž logicky průtokem proudu zase vzniknou úbytky napětí. Nic tedy nebrání tomu, aby mezi vodičem PE „tady“ a pláštěm koaxiálu (tedy i vodičem PE „tam“) mohl vzniknout nějaký rozdíl potenciálů. A ten také vznikne. Píšu „nějaký“, protože jeho velikost je u každé zásuvky jiná a kolísá podle toho, jaký součet odběrů v které fázi je, a jak tedy „plave“ proti zemi napětí na svorkovnici, kde dochází k rozdělení na PE a N. Obecně lze říci, že závisí na tom, jaké napětí je na ochranném kolíku v zásuvkách. Modelové schéma neuvádím, protože možností jsou desítky a zjednodušit to na jeden případ toho moc nevyjasní. Zejména, když z anténních vstupů každého připojeného TVP či videa teče nějaký proud pláštěm koaxiálu k druhému zemniči, takže vlastně sousedi přispívají svými přijímači (zde v roli zdrojů konstantního proudu unikajícího anténními vstupy) k tomu, aby nám naše zařízení bručelo. Teoreticky by se mohla i zde někdy rušivá napětí navzájem vykompenzovat, ve skutečnosti se to ale snad ještě nestalo.
   Teoretický rozbor by tu proto byl podstatně složitější – vznikla nám odporová síť, do níž jsou nejméně do dvou, ale třeba do padesáti, sta uzlů přivedené různě velké a různě vzájemně fázově posunuté proudy. To vše se v každém z uzlů této sítě nutně musí projevit jinak.

   Zde už nestačí použít první pomoc uvedenou v předchozích případech. Jde sice také o zemní smyčku, ale jinou. Do zařízení je zavlečeno cizí napětí anténním koaxiálem.
  
Opět musíme tu zemní smyčku někde přerušit.

   Zůstává samozřejmě možnost napájet jeden nebo všechny vzájemně propojené spotřebiče přes bezpečnostní oddělovací transformátor (nebo více transformátorů) 230/230V, v tom případě se lze bez ochranného vodiče za určitých podmínek obejít. Ale to je pěkných pár kilo železa navíc, protože je třeba trafo dimenzovat na vyšší trvalý výkon, než potřebuje spotřebič, protože musí umět pokrýt i krátkodobé zvýšení odběru, třeba při zapínání spotřebiče, a pak trafo má i nenulové vlastní ztráty. Záležitost přinejmenším nepohodlná. A elektroměr také napočítá o ty ztráty víc. Velké trafo také mívá velkou kapacitu vinutí proti jádru, tedy i obou vinutí mezi sebou. A touto kapacitou mohou bez problému procházet indukované vysokofrekvenční proudy – a jsme zase u té smyčkové antény. Je to prostě sázka do loterie, jestli budou nutná v daném místě nějaká další opatření, nebo ne.

   Kde tedy ještě můžu přerušit zemní spojení, aniž bych ohrozil bezpečnost?

   V propojovacích nf šňůrách to jednoduše nejde, přesto řešení existují, začnu tedy jimi: když konektor odpojím, brum zmizí. Jenže s ním zmizí i užitečný signál, to je na nic.
   Signál však vedením protlačit potřebujeme, ale rušivý vyrovnávací proud tekoucí jeho pláštěm musíme snížit na pokud možno nulovou velikost. A v jádru signálového kablíku tedy také.

   Rozebereme si tři z možných způsobů řešení:

   První případ znamená přestřihnout nf kablíky a do každého kanálu zařadit oddělovací nf trafo. Je to jeden z prvních vynalezených způsobů vazby v obvodech střídavých proudů a používá se dodnes, něco na něm tedy je. Jsou dostupné nf transformátory kvalitní a při vhodném přizpůsobení nejsou ve zvuku slyšet, jen lze jisté nepodstatné odchylky naměřit. Nakonec – dobře či špatně lze přizpůsobit i oddělovací transformátorek ze starších televizorů, sloužil tam pro zvukový výstup k nahrávání na magnetofon, případně i pro připojení sluchátek. Tím mám na mysli, že i toto trafíčko v mnoha případech vyhoví docela dobře.
Mimochodem, existují i trafa pro přenos videosignálů (například HUMBUG).    

   Prostě to jde, jinak by signálová trafa nepoužívali profesionální zvukaři. Ti však pro jejich nasazení mívají více důvodů, například ten, že umožňují propojit komponenty zařízení symetrickým vedením, které, je-li skutečně symetrické, má daleko vyšší odolnost proti indukci vnějších elektrických a magnetických polí do vedení i poměrně značné délky.


   Podobně lze galvanicky oddělit navzájem kostry i pomocí optočlenů, ale, jako každý, i tento způsob má nějaké ty nevýhody, které se kompenzují různě složitými podpůrnými obvody na straně vstupů i výstupů. Především vyžadují vnější napájení jak vysílací, tak přijímací strany, napájecí zdroj může být společný jedině v případě, že jeho výstupy jsou navzájem dokonale galvanicky oddělené (nemají uvnitř zdroje žádný společný vodič). Častěji je jednodušší použít pro vstupní stranu vlastní napájecí zdroj a pro výstupní stranu pak zdroj další. Různě dobrá zapojení takových oddělovačů byla už mnohokrát zveřejněná, proto se jimi tady nezabývám.

  Zpět k transformátorové vazbě: nízkofrekvenční trafo oddělí navzájem ale jen zem zdroje nf signálu a zem zesilovače, což je málo. Navíc tam už umíme vzniku brumu zabránit i bez galvanického oddělení signálových zemí napájením z jediné zásuvky, tak nač ještě transformátor?
  Protože anténním kabelem teče vyrovnávací proud a bručí to dál.

   Dobrá, nízkofrekvenční šňůru necháme vcelku a přestřihneme koaxiál, oddělíme tedy zem tuneru od pláště kabelu.
   Další zapojení, kterými se oddělí zem anténního přívodu od signálové země zvukového řetězce, jsou prakticky rovnocenná. Německy se jim říká Mantelstromfilter, tedy filtr plášťových proudů. U nás se mu většinou říká IZOLÁTOR nebo přesněji GALVANICKÝ ODDĚLOVAČ. Hotový bývá v prodeji u obchodníků s anténní technikou (například XTI-1G nebo FM2-K a další), ale někdy jen na objednávku, není to zrovna zboží, které by se prodávalo každý den. Častěji je rychlejší si takový oddělovač vyrobit samo domo, možných postupů poskytujících velmi uspokojivé až špičkové výsledky je hned několik, uvedu alespoň základní dva.
 


   První zapojení využívá vf transformátorku 1:1, požadavky na jeho vlastnosti jsou závislé na rozsahu kmitočtů, které je třeba přenést, ale s jádrem vhodných vlastností (například toroidním jádrem nebo dvouděrovým ze symetrizačního členu) se dá udělat vyhovující vf trafo celkem snadno a rychle. Na izolaci mezi vinutími přitom nejsou kladené žádné přehnané požadavky, jde jen o to, aby došlo ke galvanickému oddělení. Často vyhoví i jen smyčka na každém konci toho přestřiženého koaxiálu: odpláštěné jádro zbavené opletení, ale ne izolace, v délce asi 18-25 cm se stočí do kruhu (tím vznikne vždy jeden závit na průměru asi 6 cm) a jádro se na konci spojí s pláštěm. Smyčky se pak položí přímo na sebe a je z toho transformátor.

   Druhý, zřejmě nejčastěji používaný, způsob využívá skutečnosti, že rušivý signál má mnohonásobně nižší kmitočet, než signál, který potřebujeme přenést, pomocí oddělovacích kondenzátorů vhodné kapacity. U toho se pozastavíme.
   Potřebujeme pouze přerušit obvod, aby jím netekl vyrovnávací proud. Nebo impedanci obvodu pro síťový kmitočet zvětšit tak, aby tento proud byl zanedbatelně malý. Přijímaným kmitočtům však v průchodu bránit nesmí. Obvykle jde o signál televize a VKV rozhlasu, tedy o kmitočty zhruba od 47MHz výše.
   Je zřejmé, že mezi tím, co má projít a tím, co nemá, se kmitočty vzájemně liší nejméně o 6 řádů, jedna ku miliónu, to je dobrý poměr.
   V příkladu jsou uvedené hodnoty kapacit, s nimiž se dosahuje požadovaných výsledků.


   Plášť koaxiálu, dosud spojující ty různé potenciály zemí, je zde přerušený kondenzátory o celkové kapacitě 4,4nF, které představují pro síťový kmitočet 50Hz zdánlivý odpor více, než 700 kiloohmů. Aby se vyrovnávací proud na kostru nedostal ani signálovým vodičem koaxiálu, je tento rovněž přerušený, tentokrát stačí kapacita menší. Ta představuje pro síťový kmitočet zdánlivý odpor asi 3,2 megaohmu. To jsou hodnoty, které omezí případné smyčkové proudy na neškodnou a hlavně nerušivou hodnotu, protože je zjevné, že v obvodu, který má výstupní i vstupní impedance 75 ohmů na žádaných kmitočtech, se jedná o vloženou impedanci tak vysokou, že velikost nežádoucího proudu pláštěm kabelu klesne na méně, než desetitisícínu původní velikosti.

   Zkontrolujeme si ještě, co to udělá se signálem z anténní zásuvky: kapacita 4n4 představuje pro kmitočet 47MHz (zhruba 1. televizní kanál) zdánlivý odpor menší, než 0,8 ohmu, kapacita 1nF pak zdánlivý odpor 3,4 ohmu. Pro příjem pouze v pásmu UHF, které začíná na 470MHz, lze bez potíží použít kapacity desetkrát menší, ale většinou to nutné není. Vliv kondenzátorů se v signálu pozorovatelně neprojeví, zato bručení (a vlnění obrazu) zmizí.

   Odbočím trochu do historie: to byl také důvod, proč se brum neobjevil při nahrávání třeba na Sonet B3 (jeden z magnetofonů z Tesly s třížilovou síťovou šňůrou) z TV přijímačů. Anténní konektor byl oddělený od vstupu kanálového voliče právě takovými kondenzátory, i když hlavně z jiného důvodu – na kostře TVP mohlo být proti zemi i plné síťové napětí a nesmělo se dostat nikam, kam by šlo neúmyslně sáhnout. To vydrželo až k televizorům s tyristorovým rozkladem, tedy k řadě Tesla Color 110, Color 422, 424 a 429, u jiných výrobců se toto řešení používalo rovněž do poloviny osmdesátých let (Grundig řady Supercolor, Zanussi, Loewe a další). Z důvodu trvalé přítomnosti nebezpečného napětí na kostře televizoru musel být konektor pro připojení magnetofonu oddělený nízkofrekvenčním bezpečnostním transformátorkem. Zemní smyčka tu byla přerušená hned dvakrát, takže po připojení antény nemohl protékat takový plášťový proud, aby způsobil brum.
Proto také po nákupu nového televizoru, nebo přidání videa, které už tyto oddělovací prvky nepotřebují, mnoha uživatelům nastaly starosti, jak se bručení zbavit a příčinu hledali někde jinde.

   Samozřejmě zemní smyčky nevznikají jen nešťastným propojením napájecími a signálovými šňůrami, ve špatně navržených konstrukcích o ně nebývá nouze  i ve vnitřním zapojení. Jak fungují, je vlastně stejné – část napájecího proudu nebo celý vyvolává úbytek napětí na zemním spoji a ten se pak přičítá k užitečnému signálu. Často způsobují tyto smyčky zakmitávání až trvalé rozkmitání zesilovačů, ještě častěji pak brum.
Zásady konstrukce vycházejí ze stejného požadavku – zabránit tomu, aby se tyto parazitní úbytky napětí dostaly do užitečného signálu, čehož se nejsnadněji dosahuje kostřením jednotlivých stupňů zesilovače do jednoho bodu... ale to je na další článek, nehledě k tomu, že se této problematice věnuje více stránek na webu a znovu to rozebírat tady by bylo jaksi navíc. A k tomu všemu jsem na začátku slíbil, že se tímto problémem, co výrobcem vyřešeným, zabývat nebudu.


   Sečteno a podtrženo – jako vždy je nejlepší prevence, v tomto případě to znamená, že je vždy lepší napřed zajistit, aby zemní smyčka vůbec nevznikla. Není-li to technicky proveditelné, existují způsoby, jak omezit či vyloučit negativní vliv takové smyčky na zařízení, ale neohrozit přitom bezpečnost.

   Přeji jistou ruku při výběru toho správného řešení.

Hill, leden až duben 2009
Psáno pro www.elektroworld.info


 
Související odkazy
Hodnocení článku
Průměrné hodnocení: 4.73
Hlasů: 41


Zvolte počet hvězdiček:

Vynikající
Velmi dobrý
Dobrý
Průměrný
Špatný

Možnosti
Související témata

Praxe


Re: Zemní smyčka? (Hodnocení: 1)
Od: Bernard - Tuesday, 28.04. 2009 - 16:59:59
(O uživateli | Poslat soukromou zprávu)
Kdysi jsem četl o jednom triku, jak odstranit brum. Šlo o připojení ochranného vodiče na kostru přístroje přes antiparalelně zapojený pár diod. Pro napětí tak do 500 mV je PE jakoby odpojený, ale pro nebezpečné dotykové napětí ochrana funguje. Diody musí snést desítky ampér. Nevím, jak moc je to mimo normu. Při proudu 20 A se jeví jako odpor asi 0,5 Ohm.

Tak se jen ptám, tudy by cesta mohla vést?



Re: Zemní smyčka? (Hodnocení: 1)
Od: Pepa87 - Monday, 11.05. 2009 - 00:12:01
(O uživateli | Poslat soukromou zprávu) http://elektromuzeum.wz.cz/
Jestli se můžu zeptat, zajímala by mě ta televize Color 422, ještě nikdy jsem ji neviděl, ale podle popisu v konstrukční příloze AR 1986 je to obdoba C 419, ale s větší obrazovkou, takže by už neměla mít tyristorový rozklad...
Viděl už někdo tuto televizi?



Re: Zemní smyčka? (Hodnocení: 1)
Od: bubuhuhu - Thursday, 19.11. 2009 - 11:17:05
(O uživateli | Poslat soukromou zprávu)
Ono je to v celku a pricipielně správně, tak jak to autor v toto článku popisuje.Ale  je zde jěště dost dalších důvodů.proč vzniká k rušivým vlivům projevujícím se jako brum v reproduktorech.
Nesmí se zapomenout na takzvané unikající proudy, které mohou být u některých spotřebyčů dostu značné. U spotřebyčů třídy I. se tyto proudy projevují jako proudy ochranným vodičem a mohou být někdy dosti značné i přez to, že ČSN 33 1600 ed.2  připouští tyto proudy  u zařízení výpočetní techniky pouze do 0,75mA a u ostatních spotřebyčů do 3,5mA. Tepelné spotřebyče nad 3,5kW do toho pést nebudu. Další složkou rušivých proudů jsou takzvané vižší harmonické, jejichž projevem může být také rušení v oblastu reprodukovaného zvuku.
Sečteno podtrženo unikající proudy, zejména pak proudy tekocí ochranným vodičem mohou obvzláště v sítích TN-S způsobit další zajimavé nežádoucí jevy.
Řešení je přitom velice jednoduché. Pokud to dovolí jistící zařízení, předřezené zásuvce a pokud možno napájet obzvláště ve starších instslacích takovéto multimediální sestavy pouze z jedné zásuvky. Tím máme zajištěno pospojení mězi jednotlivými spotřebiči , které kostry všech spotřebyčů uvede na stajný potenciál. Pokud toto není proveditelné, pak nezbívá, než provést opatření uvedená v tomto článku.



Re: Zemní smyčka? (Hodnocení: 1)
Od: biggeorge - Saturday, 21.11. 2009 - 00:18:10
(O uživateli | Poslat soukromou zprávu)
K možným řešením bych rád přidal galvanické oddělení vstupu zesilovače... Teorticky by se brum neměl projevit také v digitálních systémech???



Re: Zemní smyčka? (Hodnocení: 1)
Od: dejvid1984 - Wednesday, 24.02. 2010 - 20:39:45
(O uživateli | Poslat soukromou zprávu)
Zdravím pánové,

potřebuju poradit. "Ubastlil" jsem si zde uvedený filtr se 3 kondíky a po pár dnech se mi obraz začal sekat, zamrzat či kostičkovat. Zkoušel jsem vyměnit kabel, kondíky, ale nic nepomohlo. Může to mít nějakou spojitost s digitálním signálem? Přívodní koax totiž vede do set-top-boxu.

Díky


Nuke - Elektro Bastlirna

Informace na portálu Elektro bastlírny jsou prezentovány za účelem vzdělání čtenářů a rozšíření zájmu o elektroniku. Autoři článků na serveru neberou žádnou zodpovědnost za škody vzniklé těmito zapojeními. Rovněž neberou žádnou odpovědnost za případnou újmu na zdraví vzniklou úrazem elektrickým proudem. Autoři a správci těchto stránek nepřejímají záruku za správnost zveřejněných materiálů. Předkládané informace a zapojení jsou zveřejněny bez ohledu na případné patenty třetích osob. Nároky na odškodnění na základě změn, chyb nebo vynechání jsou zásadně vyloučeny. Všechny registrované nebo jiné obchodní známky zde použité jsou majetkem jejich vlastníků. Uvedením nejsou zpochybněna z toho vyplývající vlastnická práva. Použití konstrukcí v rozporu se zákonem je přísně zakázáno. Vzhledem k tomu, že původ předkládaných materiálů nelze žádným způsobem dohledat, nelze je použít pro komerční účely! Tento nekomerční server nemá z uvedených zapojení či konstrukcí žádný zisk. Nezodpovídáme za pravost předkládaných materiálů třetími osobami a jejich původ. V případě, že zjistíte porušení autorského práva či jiné nesrovnalosti, kontaktujte administrátory na adrese admin (zavináč) ebastlirna.cz


PHP-Nuke Copyright © 2005 by Francisco Burzi. This is free software, and you may redistribute it under the GPL. PHP-Nuke comes with absolutely no warranty, for details, see the license.
Čas potřebný ke zpracování stránky 0.25 sekund