Ảnh hưởng tiêu cực của việc nối đất nguồn điện một chiều

Bộ nguồn DC công nghiệp phổ biến trong tủ điều khiển, thường được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị trường bao gồm rơ le, công tắc tơ, cảm biến và trong nhiều trường hợp là bộ điều khiển và đầu nối I / O. Có lẽ phổ biến nhất trong số các nguồn cung cấp DC này là kiểu 24 V gắn trên DIN-rail, có sẵn với phạm vi công suất đầu ra chỉ từ vài watt đến vài trăm watt.

Trong các hệ thống này, có hai cấu hình kết nối: nổi và nối đất.

Điện áp DC nổi
    Hệ thống điều khiển DC nổi có nghĩa là nguồn điện DC được cấp điện bằng điện áp đường dây (bao gồm cả mặt đất trống) và đầu ra chỉ bao gồm DC dương (+) và DC âm (-). Chúng thường được in tương ứng là đầu ra 24 V và 0 V, sẵn sàng để phân phối cho hệ thống điều khiển.
    Vì hệ thống nổi này duy trì 24 V giữa các dây dẫn, nó sẽ cung cấp đủ năng lượng cho bất kỳ thiết bị nào yêu cầu điện áp như vậy và không cần thêm bất kỳ kết nối nào.

Điện áp DC nối đất
    Tuy nhiên, mô hình cạnh tranh của các hệ thống điều khiển DC nối đất bao gồm kết nối từ đầu cuối DC (-) đến đầu nối đất của nguồn cung cấp AC của tòa nhà.
    Các bài báo trước đã thảo luận về một số tác động tích cực của việc nối đất hệ thống DC, nhưng có một số lo ngại có thể ngăn cản kỹ sư muốn kết nối tất cả các bộ phận của hệ thống điều khiển với đất.
Nhiễu vòng đất
    Sẽ quan sát thấy trong bất kỳ hệ thống nào được lắp đặt đúng cách rằng các đầu nối vít màu xanh lá cây sẽ liên kết tất cả các thiết bị (PLC, VFD, v.v.) với một thân kim loại gần đó. Điều này phục vụ để cung cấp một đường dẫn đến đất trong trường hợp bất kỳ điện áp đường dây đang hoạt động nào bị lỏng và chạm vào vỏ thiết bị kim loại. Với đường dẫn xuống đất, đoạn ngắn sẽ khiến cầu dao ngắt ngay lập tức hoặc cầu chì bị nổ, bảo vệ người dùng và thiết bị.
    Nếu nguồn cung cấp DC (-) cũng được kết nối với đất gần nguồn điện, hiện có hai kết nối với đất trong bất kỳ thiết bị được cấp nguồn nào. Với hai điểm kết nối, một vòng tròn đầy đủ được tạo ra, được gọi là 'vòng lặp mặt đất'. Nếu nhiễu cảm ứng đặt một điện áp lên bất kỳ thiết bị kim loại nào (ngay cả khung băng tải), lúc này sẽ có một đường dẫn có điện trở thấp và dòng điện sẽ truyền đi. Điều này có thể gây nhiễu hoặc gây hại cho thiết bị, vì vòng nối đất đó có thể không nằm trong đường dẫn của cầu dao hoặc cầu chì.
Điện áp tương tự
Nhiễu có thể được xử lý theo nhiều cách khác nhau đối với các tín hiệu điều khiển tương tự khác nhau . Tín hiệu cặp vi sai sử dụng hai dây chuyên dụng, thường được xoắn lại với nhau theo cặp, để giao tiếp với cảm biến tương tự. Bất kỳ sự can thiệp nào trên một dòng cũng sẽ xuất hiện trên dòng khác. Vì tín hiệu thực tế là sự khác biệt giữa các cặp dây, hai điện áp nhảy đột ngột sẽ có vẻ như không có bước nhảy nào cả.

    Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp điện áp tương tự, mỗi tín hiệu 0-10 V được đo tại một đầu vào đầu vào và một dây chung duy nhất cung cấp tham chiếu cho tất cả các kênh đầu vào tương tự. Nếu một đường tham chiếu chung này trải qua sự dao động điện áp, tất cả các số đọc tương tự sẽ bị sai lệch. Nếu nguồn điện cung cấp tham chiếu này được liên kết với đất nối đất, bất kỳ nhiễu nối đất nào chắc chắn sẽ gây ra lỗi trong số đọc.

    Vì lý do này, nếu sử dụng các thiết bị điện áp tương tự với dây tham chiếu chung, nên để nguồn điện DC nổi và cách ly với các vòng nối đất.
    Tuy nhiên, không có quy tắc tuyệt đối nào về việc tiếp đất nguồn cung cấp là hành động chính xác khi thực hiện. Ngay cả một hệ thống DC nổi cũng có thể bị nhiễu và trên thực tế, một kết nối nối đất duy nhất có thể cho phép nhiễu được truyền đến đất nối đất một cách vô hại.
    Phép đo các hệ thống cô lập có thể giúp xác định chính xác vị trí của nhiễu. Nếu nó được đưa vào hệ thống điều khiển DC, có thể có lợi khi kết nối nguồn DC (-) với đất để giảm thiểu ảnh hưởng nhiễu. Nếu nhiễu được đưa vào thiết bị gần đó, việc kết nối hệ thống DC với đất có thể không hữu ích.

Rò rỉ hiện tại xuống đất
    Một lý do cuối cùng khiến kết nối đất có thể không được mong muốn trong nguồn điện một chiều có thể hiển nhiên trong hệ thống chứa nhiều nguồn điện một chiều. Bên trong nhiều bộ nguồn chuyển mạch là một tụ điện lọc EMI được sử dụng để loại bỏ các bất thường do điện áp đường dây đầu vào đưa vào. Tụ điện này trải dài từ đầu vào đến đầu ra của nguồn điện chuyển mạch và hiệu ứng của nó có thể được đo như một điện áp không đều nhỏ đặt trên điện áp một chiều.

    Trong một nguồn điện, điều này sẽ chỉ tạo ra một lượng nhỏ dòng điện, vì sự rò rỉ qua tụ điện là rất nhỏ (ít hơn một miliamp). Nếu nhiều bộ nguồn này được kết nối song song trong một hệ thống thì có thể xuất hiện một dòng điện khá lớn. Nếu dòng điện này đi từ đầu ra vào hệ thống điện một chiều nối đất, nó sẽ quay trở lại qua dây nối đất, gây ra hiện tượng ngắt cầu dao nối đất.