"Dzērvenes vienpunkta pieslēguma" princips drošības sistēmu drošā izstrādē

1. Pamatajā koncepts par "vienkāršu zemesieti"

Vienkārša zemesiete nozīmē tādu sistēmas konfigurāciju, kur galvenais sistēmas hostis ir savienots ar zemi vienā punktā, bet visi attālākie ierīces, tostarp kameru un citu aprīkojumu, jāpaliek elektriski izolētiem no zemes. Konkrēti, "vienkārša zemesiete" nozīmē, ka jebkurā "sistēmā", kur komponenti ir tieši elektriski savienoti, centrālajam apkopojuma punktam (t.i., galvenajam sistēmas hostim vai apakšsistēmas hostim) jābūt uz zemesieti vienā punktā.

Piemēram, optisko šķidrumu pārraides sistēmā: priekšgalas daudzkanālie optiskie pārraidītāji darbojas kā apakšsistēmu hosti. To korpusi tiek uz zemesieti vienā punktā, bet visas kameru, kas savienotas ar kabļiem ar šiem optiskajiem pārraidītājiem, jāpaliek elektriski izolētas no zemes. Tas veido "vienkāršu zemesieti" sistēmai ar tiešu elektrisko savienojumu. Galvenās sistēmas hosta aizmugurē esošās zemesietes nevar aizstāt šo, jo optiskais šķidrums nodrošina elektrisko izolāciju starp abiem galiem.

2. Inženierzinātniskie prasības "vienkāršai zemesietei"

Galvenajam hostim jābūt uz zemesieti vienā punktā, un visam sistēmas attālajam aprīkojumam jāpaliek plūstošam attiecībā pret zemi. Sistēmā radītās elektrostāvokļa lādītes tiek izlaistas caur hosta zemesietes punktu, uzturot statisku ekvipotentiaļitāti ar zemi, lai nodrošinātu drošu darbību.

Pielietojot vienkāršu zemesieti, sistēmas "zemes potenciāls" atsaucas uz sistēmas potenciālu attiecībā pret zemes nulles potenciālu—konkrēti, potenciālu sistēmas zemesietes punktā.

Drošības nozares forumos, daži saukta "profesionālo vētra aizsardzības" apgādātie ir aprakstījuši vētras inducēto elektromotīvās spēks (EMF) kabļos, izmantojot terminus, piemēram, "pārspraugotās sprieguma" vai "augstā potenciāla", apgalvojot, ka "abās kabļa galās uz zemesieti novietotie spraugu aizsargi var klāstināt abas galas uz vienādu potenciālu."

Tomēr augsta frekvences analīze rāda, ka regulāri inducētajam EMF kabļos, pat ja spraugu aizsargu zemesietes pretestība ir nulle un abu galu zemes potenciāli ir vienādi, spraugu aizsargu klāstinājumi abi galās vienmēr būs "viens un tas pats lielums, bet pretēja polāritāte." Tā nav nekāda reāla ekvipotentiaļitāte. Turklāt "zemesietes izlaistoceļš" ietver kopējo AC/DC impedanci kabļa un zemesietes vadītājos, kā arī pašā zemesietes pretestībā. Ideja par "efektīvu vētras strāvas novirzīšanu" šādos konfigurācijos ir tikai ilūzija.

Vētras inducētais EMF nav saistīts ar zemi; nav jautājums par strāvas izlaisti zemē. "Vienkārša zemesiete" paredzēta tikai sistēmas iekšējo elektrostāvokļa lādīšanai, tāpēc tai nav nepieciešama zema zemesietes pretestība vai speciāla zemesietes tīkla. Tā fundamentāli atšķiras no tradicionālām vētra aizsargu zemesietēm, enerģijas sistēmu zemesietēm vai spraugu aizsargu zemesietēm, kas paredzētas lielu strāvu apstrādei. Paredzēts vienkāršs savienojums ar parastiem vadiem ar ēkas armatūru vai ūdensleju ir pietiekami.

3. Racionālais analīze "vienkāršai zemesietei"

"Vienkārša zemesiete" izbeidz visus zemesietes cilvēkus, efektīvi bloķējot ieplūdes ceļus "vētras inducētam zemes potenciālam" un "elektrotīkla zemes potenciālam" zemsprieguma elektronikas sistēmā. Tas ir visefektīvākais pamatrisinājums vētras aizsardzībai, spraugu samazināšanai un interferencēm novēršanai.

Savukārt, vairāku punktu zemesietes ieviešana ievieš zemes potenciāla interferenci, elektrotīkla spraugas un vētras atslēgu (back-flash) spriegumu. Daudzi reālas situācijas drošības inženierijā ir apliecinājuši, ka vairāku punktu zemesietes ir izraisījušas gan drošības aprīkojuma, gan vētras aizsargu iznīcināšanu.

"Vienkārša zemesiete" drošības sistēmās nav tikai saderīga ar inducētu vētru aizsardzību—tā, faktiski, ir pamatprincipa un būtiska priekšnosacījuma pareizai vētras aizsardzības dizainam šādās sistēmās.

Tiešas vētras trāpības nevar un nedrīkst atkarīties no sistēmas jebkura daļas zemesietes izlaistei. Aizsardzība pret inducētu vētru prasa tikai aizsardzības shēmas, lai samazinātu ierīču portu inducēto spriegumu līdz līmenim, kas ir zemāks par ierīču "maksimālo drošo spriegumu." Šādas aizsardzības shēmas nav jāsavieno ar zemi.

Ar "vienkāršu zemesieti" visa sistēma plūsto tajā pašā potenciālā, kas ir zemesietes punktā. Mēģinājumi izveidot vairāku punktu zemesieti, mēģinot sasniegt "ekvipotentiaļitāti," teorētiski un praktiski nav sasniedzami plašas platības informācijas sistēmām.

Izsekot "vienkāršas zemesietes" drošības dizaina principam, palīdz izvairīties no vilinošiem "zemesietes balstītajiem vētras aizsardzības" mitau un novērst nepieciešamību pārmērīgi investēt sarežģītos zemesietes sistēmās.