Funksjonell jording

Funksjonelt jordsymbol

Funksjonell jording av forskjellige enheter på en skinne

Den funksjonelle bakken er viktig for riktig drift av elektriske systemer og enheter. Den beskyttende jord kan bare oppfylle denne funksjonen med enheter av beskyttelsesklasse I. Det skilles mellom to typer jording : beskyttende jording og funksjonell jording. Mens beskyttelsesjording beskytter mennesker og dyr mot elektrisk støt og gir beskyttelse i tilfelle en feil, er den funksjonelle jording en funksjonell del og viktig for regelmessig drift av det elektriske systemet. Symbolet har kretssymbol nr.: 02-15-02 "Lav ekstern spenning jord".

Grunnleggende

Den funksjonelle jorden brukes ofte til å installere et elektrisk system på en elektromagnetisk kompatibel måte. Den funksjonelle jordforbindelsen er merket med tilsvarende kretssymbol eller med store bokstaver " FE ". Beskyttelsesjording (PE) som brukes til personlig beskyttelse, er ofte ikke egnet for å sikre elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) til et elektrisk system. For dette er det ofte nødvendig å koble til en ekstra funksjonell jord.

Med innretninger av beskyttelsesklasse II eller III er det ofte en skille mellom funksjonell jord og beskyttende jord. Forbrukerens beskyttelsesjording må ikke etableres ved å koble den til den funksjonelle jorden - den funksjonelle jorden oppfyller vanligvis ikke kravene til en beskyttende leder . En tilkobling av beskyttelseslederen til den funksjonelle jordforbindelsen kan ikke garantere personlig sikkerhet. Omvendt kan beskyttelseslederen muligens oppfylle kravene til en funksjonell jord (f.eks. Bærbar strømforsyningsenhet med beskyttende kontaktplugg ). En ledende forbindelse mellom beskyttende jord og funksjonell jord er tillatt, men det er ofte bare en løs kobling med kondensator og motstand for å forhindre brumsløyfer (f.eks. Lydenheter).

Utformingen av det elektriske lavspenningsforsyningsnettet er også viktig for tilkobling av funksjonelle jordarter. Den TN-S system med sentrale midtpunkt jording er i mange tilfeller mer egnet enn andre systemer for å møte EMC-krav. I bakken som har personlig sikkerhetsprioritet . Sikkerheten til den funksjonelle jorda til elektrisk utstyr er bare avgjørende for det andre. Merkingen av den funksjonelle jorden er derfor ikke ensartet og må ikke være den samme som den beskyttende jorden.

Oppgaver og bruksområder for funksjonell jording

Hovedmålet med funksjonell jording er å forbedre elektromagnetisk kompatibilitet :

• Utladning av interferensstrømmer og dermed begrensning av spenningsfallet deres på jordlinjer, som ellers fører til interferensspenninger
• Definisjon av et felles referansepotensial for signaler
• Tilkobling av skjold til dette potensialet for å unngå elektrisk forstyrrelse
• Jording av antenner (motvekt), radioutstyr eller skjerming av forstyrrelseskilder for å forbedre eller redusere generering eller mottak av radiobølger

Metallhus eller monteringsplater har ikke definert potensial i beskyttelsesklasse II. De beskytter derfor ikke mot elektrisk forstyrrelse og er derfor ofte koblet til funksjonell jord.

Transformatorer i elektronisk utstyr er ofte utstyrt med et skjold vikling, som er koblet til den funksjonelle jorden, for å avlede strøm fra-siden interferens.

I elektroniske styringssystemer, for å oppnå spenningsutjevning, er massene og huset ofte koblet til hverandre for å danne funksjonell jord. Med symmetrisk strømforsyning er dette midtpunktet med 0 V og med asymmetrisk strømforsyning er dette ofte den negative polen til spenningskilden.

Bærbare musikksystemer som overholder VDE-regelverket, kobles ofte til ved hjelp av isolerende transformatorer . For å sikre problemfri drift her er det ofte nødvendig å koble de tilkoblede husene, systemdelene og skjermingsflettene til lavfrekvente signalbaner (dette er vanligvis skjermingen ) enten direkte eller indirekte til funksjonell jord . En indirekte forbindelse via et RC-element kan være nyttig for å unngå jordsløyfer .

Når det gjelder telekommunikasjonssystemer , gjør den funksjonelle jorden systemet i stand til å fungere skikkelig. Forretningslokaler med et jevnt jordingskonsept, f.eks. B. kontrollrom gir en egen funksjonell jord.

Med andre elektroniske enheter er det ofte nødvendig med en funksjonell jordforbindelse til tross for beskyttelsesklasse II eller III. Dette sikrer undertrykkelse av radioforstyrrelser . I tillegg forbedrer den funksjonelle jorden i lysrør med elektronisk forkobling ofte lampens startegenskaper . For lys med digitalt dimmbare forkoblinger er det noen ganger nødvendig å koble til en funksjonell jord.

Når det gjelder elektroniske måle- og testutstyr, er det ofte nødvendig å koble skjoldet til jorden. I tillegg til tilkoblingen til måleinstrumentet, har høyspenningstips også en jordforbindelse som andre målepunkt.

Potensialutjevning

Potensial binding i den hensikt å redusere interferensspenning må være egnet for høye frekvenser og med lav motstand. Dette er ofte mulig med flate forbindelser (bånd, metallplater) av metalliske systemdeler. En stor overflate er mindre viktig på grunn av den nåværende bæreevnen, men heller for å holde induktansen lav.

Ekvipotensielle bindingsstenger fungerer som et referansepunkt i bakken i elektroniske kontroller. Der er alle jordlinjer og skjold samlet i en stjerneform. Dette er spesielt viktig med blandede digitale og analoge signaler. For å unngå bakkesløyfe , må grunnlinjer føres separat fra hverandre foran bakkereferansepunktet. For noen enheter er ikke enhetens jord det samme som jordpotensialet. Deres referansepotensialer er flytende (udefinert) og må ikke kobles direkte til bakkereferansepunktet.

Påvirkning av kabellengde og tverrsnitt

Når det gjelder høyfrekvente strømmer, strømmer ikke elektronene over hele tverrsnittet av kabelen, men i økende grad på overflaten av lederen ( hudeffekt ). Derfor er det ikke ledertverrsnittet, men lederoverflaten som er avgjørende for utslipp av høyfrekvente strømmer. Runde ledere har mindre overflateareal enn flate ledere med rektangulært tverrsnitt. Av denne grunn er runde ledere mindre egnet for å utlede høyfrekvente signaler.

Siden hver linje har en viss induktans per meter linjelengde , øker impedansen med økende frekvens og økende linjelengde. Korte linjer er derfor ofte fordelaktige for å avlede høyfrekvente forstyrrelsesstrømmer. I massebånd , er den induktans vesentlig lavere enn i runde tråder med lik tverrsnitt. Dette kommer imidlertid bare til spill ved frekvenser over 10 MHz.

Bakkestroppene skal være så korte som mulig, ha et stort kontaktareal og ha et stort forhold mellom lengde og bredde. For å oppnå en effektiv jordforbindelse med lav impedans mellom de enkelte jordforbindelsene og jordelektroden, er det tre alternativer: flate ledere (jordstropper) med store kontaktflater, mange individuelle ledere isolert fra hverandre (jordledning, jord ledning, flere tilkoblinger) og korte tilkoblinger.

Jordingssystem

Et jordingssystem ( jordelektrode , jordforbindelsesledninger ) skal ha lav impedans. For å trygt jordstrømmer , må jordelektroden har utstrakt kontakt med bakken. Kravene til lav impedans i høyfrekvensområdet blir oppfylt av normale jordstenger, som de er, for. B. brukt til beskyttende jordarter, vanligvis ikke oppfylt.

Innføringen av ekstra jordelektroder, i form av et jordelektrodesystem, reduserer impedansen. I tillegg til den allerede installerte grunnjord eller dyp jord, legges ekstra ringjord i bakken og kobles til jordingssystemet. En ringjordelektrode laget av kobberbånd med et minimum tverrsnitt på 50 mm², som er lagt i en avstand på ca. 1 m og med en minimumsdybde på 50 cm rundt en bygning i bakken, er spesielt egnet. Separering av beskyttende jord, funksjonell jord eller lynbeskyttende jord er ikke tillatt på grunn av mulige potensielle forskjeller - jordene må være koblet til hverandre med god ledningsevne for å kompensere for eventuelle potensielle forskjeller.

Når du bruker forskjellige jordingsmaterialer, må ikke bare korrosjonsbestandigheten til materialene, men også deres potensielle forskjeller på grunn av den elektrokjemiske serien , overholdes.

Kombinert jording

For å kunne bruke en jording som beskyttende jording og funksjonell jording samtidig, må denne jordingene oppfylle følgende kriterier:

1. For å være i stand til trygt å tømme farlige kroppsstrømmer i jorden, må den ha lav ohmsk motstand og være i stand til å bære strøm (se også sløyfeimpedans ).
2. For å kunne avlede interferenssignaler, må den ha lav induktans.
3. For å representere et spenningsfritt referansepotensial, må den funksjonelle jorden være utformet så flat eller maskeformet som mulig.

I det lave frekvensområdet

• tverrsnittet av en linje er avgjørende for dets linjemotstand (eller linjeimpedans).
• linjen må være i stand til å bære strøm, impedansen er bare viktig av termiske hensyn.
• Potensialutjevningen må ha nåværende bæreevne.
• jordelektroden må ha lav jordingsmotstand og også kunne bære strøm.

I høyfrekvensområdet

• Kort kabellengde er avgjørende.
• linjetverrsnittet har liten innflytelse på linjeimpedansen.
• en stor lederoverflate har stor innflytelse.
• den lave induktansen er avgjørende.
• kontakten må være omfattende.
• jordelektroden må ha lav impedans (stor overflate og omfattende kontakt med bakken).

I det maskerte jordingssystemet kan ledende metalldeler, f.eks. B. vannrør , kabelbrett , kabelbrett og stålarmering er inkludert. Metallkonstruksjonene er koblet til hverandre, men også til metallhusene til det elektriske utstyret, på flere punkter i form av et nett. De individuelle jordingene eller "jordingene" er koblet til hverandre så mange som mulig. I bygninger med flere etasjer skal jordingsnettverkene være loddrett koblet til hverandre på flere punkter. Den maskelignende strukturen til jordingsnettverket skaper et stort overflateareal og korte kabellengder og dermed en lav jordingsimpedans, noe som bidrar til god utladningskapasitet for interferenssignaler. Samtidig danner det maskerte systemet et jordpotensial som er likt overalt og har bare små potensielle forskjeller sammenlignet med referansepunktet.

Beskyttende ledere må dimensjoneres i samsvar med DIN VDE-forskrift. En riktig dimensjonert beskyttelsesleder er bare betinget egnet for utladning av EM-interferens. Kombinerte beskyttende og funksjonelle jordledere må ha en stor overflate i tillegg til det foreskrevne tverrsnittet. Flettede jordingstropper har bevist seg for denne applikasjonen. Disse jordingsstroppene har vanligvis et tverrsnitt på 10 mm² til 25 mm². Hvis utladningsoppgavene skal utføres av runde ledere, må disse av og til ha et større tverrsnitt enn det som kreves for beskyttelsesfunksjonen. Siden beskyttelseslederen ikke er dimensjonert større enn den ytre lederen i flerkjernede tilkoblingskabler , er det også mulighet for å legge en funksjonell jord.

Bare monteringsplater som potensiell liming med et stort kontaktområde til linjer og skjold i kontrollskapet er nyttige.

Forskrifter og regler

• Lov om utstyrets elektromagnetiske kompatibilitet (EMVG)
• DIN * VDE 0100-540 Installasjon av lavspenningssystemer, del 5-54: Valg og installasjon av elektrisk utstyr - jordingssystemer, beskyttelsesledere og beskyttelsesutjevningsledere
• DIN EN 50310 VDE 0800-2-310 "Anvendelse av tiltak for jording og potensialutjevning i bygninger med informasjonsteknisk utstyr"
• DIN VDE 0618-1: 1989-08 "Utstyr for potensialpotensjon, potensialpotensialskinne (PAS) for hovedpotensialliming"
• Forskrift om ulykkesforebygging BGI 811 "Arbeidssikkerhet i kringkastede kjøretøyer"
• Brosjyre med lovpålagt ulykkesforsikring GUV-I 810 "Arbeidsmessig sikkerhet i produksjonsanlegg for naturskjønn representasjon"

litteratur

• Gerhard Kiefer: VDE 0100 og øv deg. Veiledning for nybegynnere og profesjonelle 12. utgave, VDE-Verlag , 2006, ISBN 978-3-8007-2867-1
• Klaus Tkotz: Electrical engineering , 25. utgave, Verlag - Europa - Lehrmittel , 2006, ISBN 978-3-8085-3159-4
• Elektromagnetisk kompatibilitetsekspert - Verlag
• Franz Pigler: EMC og lynbeskyttelse av kontrollsystemer , Siemens Aktiengesellschaft , Publicis Corporate Publishing 2001, ISBN 978-3-8009-1565-1

Individuelle bevis

Se også

• Skjerming (elektroteknikk)
• Masse (elektronikk)
• Jordsløyfe
• Operasjonell jording