Плавающая земля

«Плавающая» земля образуется в случае, когда общий провод небольшой части системы электрически не соединяется с шиной защитного заземления (то есть с Землёй). Типовыми примерами таких систем являются батарейные измерительные приборы, автоматика автомобиля, бортовые системы самолёта или космического корабля. «Плавающая» земля может быть получена и с помощью DC/DC- или AC/DC-преобразователей, если вывод вторичного источника питания в них не заземлён. Такое решение позволяет полностью исключить кондуктивные наводки через общий провод заземления. Кроме того, допустимое синфазное напряжение может достигать 300 В и более, практически 100%-ым становится подавление прохождения синфазной помехи на выход системы, снижается влияние ёмкостных помех. Однако на высоких частотах токи через ёмкость на землю существенно снижают последние два достоинства.

Если «плавающая» земля получена с помощью устройств гальванической развязки на оптронах и DC/DC-преобразователях, то надо принять особые меры для предотвращения накопления заряда в ёмкости между Землёй и «плавающей» землёй, которое может привести к пробою оптрона.

Пример образования «плавающей» земли показан на рис. ниже.

AGND – аналоговая земля; DGND – цифровая земля,
Data – информационный порт модуля (вход/выход данных); Dout – дискретный выход;
С_плав – эквивалентная емкость на землю;
I_утечки – ток утечки;
V_пит – клемма подключения источника питания.

Вывод AGND модуля ввода сигналов термопар не соединён с землёй. Условно показанный разрыв в изображении модуля символизирует гальваническую развязку между его частями. Аналоговая часть модуля имеет эквивалентную ёмкость на землю С_плав, которая включает в себя ёмкость входных цепей на землю, ёмкость проводников печатной платы на землю, проходную ёмкость DC/DC-преобразователя и оптронов гальванической развязки. Величина этой ёмкости может составлять около 100 пФ и более. Поскольку воздух и другие диэлектрики, с которыми контактирует ёмкость С_плав, имеют не бесконечное электрическое сопротивление, то ёмкость может медленно, в течение минут или часов, зарядиться током утечки I_утечки до потенциала электризованных тел, высоковольтных источников питания или потенциала, связанного с атмосферным электричеством.

В качестве защитных мер при использовании «плавающей» земли можно рекомендовать соединение «плавающей» части с землёй через сопротивление величиной от десятков кОм до единиц МОм. Вторым способом является применение батарейного питания и передачи информации через оптический кабель.

«Плавающая» земля чаще используется в технике измерений малых сигналов и реже – в системах промышленной автоматизации.

Источник: «В записную книжку инженера», Денисенко В.,
www.cta.ru

Примечание: смотрите также термин «Заземление»