El Principi de "Connectat a Terra en Un Sol Punt" per al Disseny de la Seguretat del Sistema

1.Concepció bàsica del "terrà single-point"

El terrà single-point es refereix a una configuració en la qual l'amfitrió del sistema principal es connecta a terra en un sol punt, mentre que tots els dispositius remots, inclosos les càmeres i altres equips, han de romandre electricament aïllats de terra. Específicament, "terrà single-point" significa que per a qualsevol "sistema" on els components estan connectats directament elèctricament, el punt central d'agrupació (és a dir, l'amfitrió del sistema principal o l'amfitrió del subsistema) només ha de ser aterrada en un sol punt.

Per exemple, en un sistema de transmissió de fibra òptica: els transmetredors òptics multicanal frontals actuen com a amfitrions de sub-sistemes. Les seves caixes són aterrades en un sol punt a terra, mentre que totes les càmeres connectades a aquests transmetredors òptics mitjançant cables han de romandre aïllades de terra. Això constitueix "terrà single-point" per a un sistema amb connectivitat elèctrica directa. L'aterrament de l'amfitrió del sistema principal de l'extrem posterior no pot substituir això, perquè la fibra òptica proporciona aïllament elèctric entre els dos extrems.

2. Requisits d'enginyeria per al "terrà single-point"

L'amfitrió principal ha de ser aterrada en un sol punt, i tot l'equipament remot del sistema ha de romandre flotant respecte a terra. Les càrregues electroestàtiques generades dins del sistema es descarreguen a través del punt d'aterrament de l'amfitrió, mantenint l'equipotencialità estàtica amb terra per assegurar la seguretat operativa.

Després de implementar el terrà single-point, el "potencial de terra" del sistema es refereix al potencial del sistema respecte al zero potencial de terra—específicament, el potencial al punt d'aterrament del sistema.

En fòrums de la indústria de la seguretat, alguns defensors de la protecció contra el raig que es descriuen com a "professionals" han utilitzat termes com "sobretensió" o "alt potencial" per descriure les forces electromotrius (EMF) induïdes pel raig als cables, afirmant que "l'aterrament de protectors contra sobretensions als dos extrems del cable pot clavar ambdós extrems al mateix potencial."

No obstant això, l'anàlisi de freqüències altes mostra que per a les EMF induïdes alternativament als cables, fins i tot si la resistència a terra del protector contra sobretensions és zero i els potencials de terra als dos extrems són iguals, les tensions de clavament dels protectors contra sobretensions als dos extrems sempre seran "iguals en magnitud però oposades en polaritat." No hi ha cap condició real d'equipotencialitat. Més endavant, la "via de descàrrega a terra" inclou la impedància AC/DC total del cable i els conductors d'aterrament, així com la pròpia resistència a terra. La idea de "divertir efectivament la corrent del raig" en aquestes configuracions és només una il·lusió.

Les EMF induïdes pel raig no tenen res a veure amb la terra; no hi ha cap qüestió de descarregar la corrent a la terra. El "terrà single-point" té com a únic objectiu dissipar les càrregues electroestàtiques dins del sistema, per tant, no requereix baixa resistència a terra o una xarxa d'aterrament dedicada. És fonamentalment diferent de l'aterrament tradicional de paraigües de raig, l'aterrament de sistemes d'energia o l'aterrament de protectors contra sobretensions dissenyats per gestionar grans corrents. Una simple connexió utilitzant fil ordinari a les armatures d'un edifici o a una tuberia d'aigua és suficient.

3. Anàlisi de la raonabilitat del "terrà single-point"

El "terrà single-point" elimina tots els bucles a terra, bloquejant eficientment les rutes d'intrusió del "potencial de terra induït pel raig" i el "potencial de terra de la xarxa d'energia" en els sistemes electrònics de baixa tensió. Això és la tècnica fonamental més efectiva per a la protecció contra el raig, la supressió de sobretensions i la prevenció d'interferències.

En canvi, l'aterrament multi-punt introdueix interferències de potencial a terra, sobretensions de la xarxa d'energia i tensions de retroacció del raig. Nombrosos casos reals en enginyeria de seguretat han confirmat que l'aterrament multi-punt ha conduït a la destrucció d'equips de seguretat i dispositius de protecció contra el raig.

El "terrà single-point" en sistemes de seguretat no només és compatible amb la protecció contra el raig induït—de fet, és un principi fonamental i un requisit essencial per a un disseny adequat de protecció contra el raig en aquests sistemes.

Els impactes directes del raig no depenen—ni haurien de depenir—de cap part del sistema ser aterrada per a la descàrrega. La protecció contra el raig induït només requereix circuits de protecció per suprimir la tensió induïda en els ports de l'equipament a un nivell inferior a la "tensió màxima segura" de l'equipament. Aquests circuits de protecció no necessiten estar connectats a terra.

Amb el "terrà single-point", tot el sistema flota al mateix potencial que el punt d'aterrament. Crear artificialment un aterrament multi-punt mentre s'intenta aconseguir "connexió equipotencial" és teòricament i pràcticament inassolible per a sistemes d'informació d'àrea amplia.

Adherir-se al principi de disseny de seguretat del "terrà single-point" ajuda a evitar ser enganyat pel mite de la "protecció contra el raig basada en l'aterrament" i evita inversió innecessària en sistemes d'aterrament excessivament complexos.