Если хочешь быть здоров — заземляйся!

Если хочешь быть здоров - заземляйся!



Гвозди бы делать из этих людей Есть у наших людей интересная особенность. Прежде чем отдать в редакцию свои заметки ("Начнем от печки" в №16), я показал текст знакомым. Был вялый интерес. Но когда те же люди увидели текст в газете... Напомню, я расписал ужасы, угрожающие каждому, кто включит свой компьютер без заземления. Как вы думаете, какая была первая реакция добровольных рецензентов? Верно: "а как все-таки обойтись без него?" То, что проще всего сделать по правилам, пришлось доказывать. Наш человек ничего не боится. Мы все привыкли работать без каски, стоя под краном, и перебегать обязательно на красный свет или перед близко идущим поездом, и только ради того, чтобы влезть туда, где убьет. Мне трудно судить, почему так происходит, ибо я сам такой. Тем не менее вопросы были заданы, и, хоть с опозданием, думаю, ответы будут интересны всем. Заодно напомню, о чем шла речь.

Итак, для нормального питания РС'шке нужны три провода. Два силовых - "нейтраль" (она же "земля") и "фаза" - и один корпусной, соединяющий корпус машины через линии заземления в здании с нашей планетой. Корпусной провод введен для электробезопасности: если силовой провод случайно замкнет на корпус, то в худшем случае вылетят пробки. Но... Блок питания машины импульсный, и для обеспечения требований по радиосовместимости на его входе конструкторы вынуждены ставить конденсаторы - фильтры, кроме своей главной и полезной работы делающие и побочную вредную. Они пропускают на корпус машины маленький ток утечки сетевого напряжения, который убить не убьет, но трахнуть может. Поэтому корпусной провод должен быть действительно подключен туда, куда надо, тогда ток утечки безвредно "уйдет в землю" (см. рис. 1).

Если ваше рабочее место не оборудовано розеткой с заземлением (или заземление ни к чему не подключено), нужно тянуть провод заземления от распределительного щитка - это там, где рубильник. Если вы не аттестованный электрик, лучше пригласите профессионала. Это не тот случай, когда стоит доказывать храбрость. По всем правилам железный кожух распределительного щитка должен быть заземлен. Если этого нет - добейтесь, чтобы было. Это же заземление нужно продлить до ваших квартирных розеток - грамотные электрики знают как.

В старых книгах для радиолюбителей советуют делать заземление на водопровод. Забудьте! Это годилось только для детекторного приемника, так как защитное заземление требует, чтобы цепь имела очень малое сопротивление, а сопротивление водопровода гораздо больше допустимого, например из-за пакли в стыках. (То, что водопровод должен быть заземлен, к теме нашего разговора отношения не имеет.) То же самое - об арматуре современного панельного дома. Теоретически вся она соединена точками сварки в единый контур земли. На практике сопротивление этого контура никто даже не рассчитывал. Исключением могут быть только некоторые здания, которые с самого начала предназначались под ВЦ, и в них, будьте уверены, электросеть проложена по всем правилам.

UPS и сетевой фильтр-кондиционер спасают не всегда и не от всего. Более того, если у вас нет заземления, они вообще могут оказаться бесполезны. Некоторые UPS умеют проверять наличие заземления и просто не включаются при обрыве корпусного провода, другие в таких условиях работают, но неустойчиво. Зачем вам искать приключения? И наконец, я в прошлый раз упомянул, что через конденсаторы фильтров блока питания (или UPS'а) помехи из сети могут попадать на корпус машины (и, соответственно, на общий провод питания ее логики - см. рис. 1), из-за чего могут быть, как минимум, нарушения изображения на дисплее. Тема эта длинная и интересная, но сначала давайте уточним, что же делается в розетке, с какими гадостями и как мы должны бороться.

Кто живет в розетке? Первое, что приходит на ум, - это полное отключение питания либо уменьшение его ниже номинала, постоянное или периодическое. В стандартах это называется "динамические изменения напряжения - провалы, прерывания, выбросы". Но сегодня мы не об этом. Чтобы отделаться, скажу лишь два слова. Вот именно от этих напастей спасает UPS. Если же у вас просто напряжение не 220В, а бесперебойность вам фиолетова, то стоит попытаться вставить в компьютер более качественный блок питания. Есть модели, и даже не особо крутые, которые нормально работают при напряжении в сети от 100 до 260 В и не очень боятся, когда оно плавает. На Тайване живут умные люди, они знают, что их продукция будет работать не только в офисе с кондиционером воздуха и электросети, но и в какой-нибудь мелкой автомастерской, где одна фаза подана на компрессор, сушилку, сварку и компьютер.

Еще один дефект сети, которым часто пугают "чайников", - это бросок напряжения, по-английски surge. По ГОСТу это называется "микросекундной импульсной помехой большой энергии в цепях электропитания". Предлагаю желающим выговорить без разбега. В общем, бросок.

В соответствии с законами статистики броски малой амплитуды - до десятков вольт - в нормальной сети повторяются сотни раз в час (это - в нормальной). Броски выше 1,000 В повторяются не чаще, чем раз в год. При этом не стоит забывать, что нормальные блоки питания нормальных машин проверяются на устойчивость к таким воздействиям. Например, в США - по стандарту IEEE 587. По нему самая жесткая категория Б, которой должно следовать оборудование, подключаемое непосредственно к питающему кабелю здания, - "удар колокола" в 6,000В. При испытаниях по категории А - "типичный офис" - фирменные машины никак не реагировали на испытательное напряжение. При категории Б машины в худшем случае повисали, но после перезагрузки продолжали работать! У нас стандарты и методики испытаний другие, но и по ним оборудование проверяется на 2,000В, и при этом машина не должна даже заметить импульса.

Откуда броски берутся? Вовсе не обязательно, чтобы в подстанцию каждый день били молнии. Броски генерируют в сеть почти все электромашины: дрель, пылесос, холодильник, я не говорю уже о сварочном аппарате. Любой аппарат с мотором может при включении/выключении подвесить вашу машину, если сидит на том же фазовом проводе.

И наконец, шумы и помехи. Это то самое, что чаще всего побуждает нас задуматься о качестве сети. На мой взгляд, разделение дефектов сетевого напряжения на "броски" и "шумы" несколько условно, разница между ними скорее количественная, чем качественная. К броскам обычно относят случайные импульсы высокого - до 6,000 В - напряжения и относительно большой длительности, а к помехам - периодические импульсы относительно малого напряжения и большой частоты - десятки и сотни килогерц. Существует и другая классификация - по тому, между какими проводами измерять напряжение (впрочем, на меня не ссылайтесь, - названия жаргонные). Опять же см. рис. 1.

Противофазная помеха - это напряжение помехи, измеренное между двумя силовыми проводами, то есть все, что не 220 В / 50 Гц. Синфазная помеха - то же самое, только между любым силовым проводом и корпусом, обычно ее измеряют между нейтралью и корпусом, чтобы не возиться с фазовым напряжением. В идеальной системе синфазной помехи быть не может вообще, так как нейтраль должна быть соединена с корпусом еще на подстанции, такой уж у нас стандарт электросети. Реально - провода до этой самой подстанции немереной длины, провод нейтрали имеет некоторое сопротивление и индуктивность, к нему подключены самые разные нагрузки, в конце концов, он может просто ловить радиоволны как антенна, в него может стукнуть молния, даже если это подземный кабель. В результате на нем есть некоторое напряжение относительно "земли" вашего здания. Еще больше портит картину оборудование, подключенное уже в здании.

Чем же и кому опасны эти помехи/броски? Часто утверждают, что они способны проникать в машину и выводить из строя все ее компоненты. Это не совсем верно или даже совсем не верно. Сама по себе машина достаточно хорошо защищена от помех со стороны сетевого кабеля. Причем никто специально об этой защите не заботился, все произошло естественным образом. Синфазная помеха погибнет, не причинив вреда, если не в выпрямителе, то в разделительном трансформаторе, а блоков питания без трансформатора в природе не существует. Даже очень желтых. Существуют международные стандарты, по которым любой провод выходного напряжения должен отделяться от любого провода входного напряжения по меньшей мере воздушным промежутком в 0.5 см (изолирующий барьер).

Но и противофазная помеха не так страшна, как пишут в рекламе. Современные блоки питания у всех машин построены по так называемой импульсной схеме, то есть сетевое напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы частотой в десятки килогерц и напряжением в сотни вольт, и уже это импульсное напряжение стабилизируется, поступает на трансформатор, выпрямляется и т.д. Такой блок имеет весьма высокий КПД, поэтому применяется везде, где только можно. Но у него есть и один недостаток - если не принять специальных мер, он превращается в мощный генератор помех во всем диапазоне от длинных волн до УКВ и далее.

Во всем мире жестко следят за тем, чтобы этого не происходило, и поэтому блоки питания обвешивают всевозможными фильтрами. Требование простое: источник питания не должен передавать в питающую сеть и в нагрузку напряжение помехи более 0.0005 вольта. Если внутри блока импульсы 500В, то степень подавления - в 1,000,000 раз. Но это "изнутри - наружу". Такие фильтры стоят и на входе и на выходе блока питания. Поэтому помеха, попавшая из сети в блок питания, на выход выйдет ослабленной в 1,000,000,000,000 раз, то есть ее просто не будет видно.

Так что к рекламе стоит относиться критически. Конечно, если бросок превысит всякие мыслимые пределы, то он пробьет любой разделительный трансформатор. Если радиопомеха в сети достаточно велика, она может пройти в машину в обход всех фильтров, просто через радиоволны. Но это уже клинический случай, в таких условиях и людям работать не рекомендуется. Хотя, например, в соответствующем российском стандарте на помехоустойчивость ПЭВМ есть лукавая фраза: "допускается незначительное ухудшение качества изображения дисплея, не мешающее восприятию изображения". То есть вы не заметите помеху, но через полчаса ваши глаза попросят очки. Машина будет работать, это вы не сможете.

Если же вам очень надо, купите для машины дополнительный фильтр сетевого напряжения, в котором объединены фильтры от бросков с фильтрами от радиопомех. Эти фильтры бывают на все вкусы и размеры кармана, но помните поговорку про дешевый сыр. Во все уважающие себя UPS'ы такой фильтр уже встроен от рождения, и часто он на порядок более высокого класса, чем в отдельном исполнении. Вам работать - вам и выбирать, хотя лучше, конечно, посоветоваться со знатоками. Впрочем, будьте готовы к тому, что знатоки скажут: "борьба с помехами - это чистое шаманство". И будут, как ни странно, правы. Здесь в игру вступает столько факторов, что наука просто бессильна и даже опыт не всегда помогает.

На всякий случай, если вы захотите сами выбирать фильтр...

Пара советов Хороший фильтр радиопомех трудно сделать, но легко выбрать. Главное - как в плейере: чем больше децибел и шире полоса, тем лучше. Нужно только учесть одну тонкость: фильтры бывают двух классов. Говоря простым языком, первые помеху не пускают, вторые закорачивают ее на корпус. Так вот, первые лучше. Почему, надеюсь, понятно.

То же самое с подавителями бросков. Они тоже бывают двух типов - последовательные и параллельные. Последовательные работают как автоматические предохранители, то есть разрывают цепь питания на время действия броска и включают ее снова по его окончании, только происходит все очень быстро. Параллельные - "диверсанты". Они сбрасывают напряжение выброса на корпусной провод, не пуская его в блок питания машины. Начнем с "диверсантов".

Самый распространенный прибор - МОВ, металоокисный варистор. Этот прибор имеет высокое сопротивление (почти изолятор) при рабочем напряжении, при его превышении сопротивление МОВ'а резко падает и бросок уходит в землю. Изобрели их еще до войны, то есть вещь проверенная временем, работают достаточно быстро (но не мгновенно), мощности гасят... ну, скажем, достаточные. Один недостаток - стареют. МОВ способен погасить в себе вполне определенную энергию, после чего превращается в кусок изолятора. Поэтому фильтры с МОВ'ами рекомендуют менять через определенное время. В некоторые из них встраивают даже схему диагностики, которая сообщает о выходе МОВ'а из строя, но такие фильтры уже теряют свое главное преимущество - дешевизну.

В более современном типе - подавителях - используют особые диоды, вроде мощных стабилитронов. Они срабатывают за доли микросекунд и не стареют. Зато поглощаемая мощность у них значительно ниже, чем у МОВ'а, и напряжение срабатывания тоже, как правило, ниже, поэтому используют их в основном в устройствах для защиты интерфейсов, например RS-232.

Иногда в самых навороченных подавителях используется еще и третий тип приборов - газоразрядная трубка. Попросту говоря, неоновая лампочка. Такой прибор способен сбросить в землю просто оглушительные мощности, до десятков мегаватт. Но он очень медленный. Поэтому его редко используют в одиночку, обычно ставят в паре - например, диод гасит начало броска, пока лампочка разгорается, затем она добивает отставших.

Однако сама идея параллельной защиты имеет недостаток. Все вышесказанное справедливо только тогда, когда третий (корпусной) провод вашей машины действительно соединен с заземлением здания. Наоборот, если компьютер (или фильтр) не заземлен или провода заземления длинные и тонкие, то шум только увеличится! Если "корпус" на месте, то напряжение броска (помехи), не причинив особого вреда, уходит в землю. Если его нет (или цепь заземления имеет заметные сопротивление и индуктивность), то напряжение оказывается на корпусе машины.

Раз это напряжение высокочастотное, то корпус и земляные провода сработают как антенны. Напряжение помехи будет наводиться с них на сигнальные провода внутри машины и дисплея, и что будет дальше - можно только гадать или увидеть на экране в виде ряби и темных полос.

Почему? Блок питания дисплея часто не импульсный, а линейный, то есть выпрямляется и стабилизируется непосредственно напряжение сети. Делается это ради цены - такой блок куда дешевле сам и не требует дополнительных фильтров. Но в результате он может пропустить на выход почти все напряжение помехи. С другой стороны, напряжение помехи лезет через сигнальный кабель. А если в дисплее плохо сделана стабилизация частот разверток, то изображение будет дрожать, как припадочное. И вы с ним вместе.

Последовательная защита в простейшем случае тоже делается на варисторах, но таких, сопротивление которых резко увеличивается с ростом напряжения. При этом ток через нагрузку не превышает некоторого заранее определенного значения. Последовательная защита более снисходительна к наличию заземления, поскольку старается прибить бросок, не допуская до машины. Но так как для ее срабатывания необходим ток, то бросок все же проходит на нагрузку, пусть и ослабленным.

Поэтому лучшие образцы сетевых фильтров включают в себя несколько ступеней защиты: сперва последовательная защита от выбросов, затем МОВ - он обеспечивает первой ступени необходимый ток срабатывания и добивает выброс, и, наконец, фильтр радиопомех отсекает (или закорачивает на корпус) высокочастотную помеху, добивая при этом очень короткие броски, пропущенные защитой. Иногда этот радиофильтр (или еще один радиофильтр) ставят перед подавителем выбросов, при этом из-за ранней гибели коротких бросков меньше нагрузка на МОВ'ы.

Приятная особенность последовательно-параллельной схемы - то, что в такой схеме МОВ'ы почти не стареют, так как основная нагрузка лежит не на них. И еще, в параллельной схеме защиты МОВ, выйдя из строя, открывает прямой путь броскам на вход вашего блока питания. В последовательной - питание пропадает вообще. Решайте сами, что лучше.

Какой вывод? Ну, что заземлять надо, я уже сказал. Если не помогло заземление, стоит попробовать поставить сетевой фильтр. Если для вас деньги не главное, то, чтобы не думать, купите самый навороченный или даже UPS. Если же деньги вы считаете, не поленитесь проверить, что творится в розетке. Может быть, вас просто подключили к перегруженной фазе и электрик за полчаса работы перекинет на чистую линию. Если и это невозможно, постарайтесь, по крайней мере, измерить помехи. Если у вас сильная радиопомеха и редкие броски, то можно ставить фильтр попроще с подавителем бросков параллельного типа, в надежде на устойчивость блока питания машины. Если же броски частые и большие, то лучше не экономить и все же купить последовательно-параллельный фильтр. Или переехать в другой дом.

Вадим Чесноков