Frage zu Potentialausgleich an elek tronischen Geräten bzw,

[Peter Richt]

Hallo,

aus welchene Gründen, kann man eigentlich bei verschiedenen Geräten:

Schaltnetzteile
Steuegeräte usw...

den Schutzleiteranschluss mit dem GND (0V) des entsprechenden Gerätes
direkt (z.B. über Jumper) verbinden?
Welche Vor bzw. Nachteile hat diese Verbindung?

Bin für alle Infos bzw. Quellangaben dankbar.

Gruss

Peter

 

[Emil Obermayr]

On Sat, 02 Aug 2003 11:34:23 -0700, Peter Richt wrote:

aus welchene Gründen, kann man eigentlich bei verschiedenen Geräten
den Schutzleiteranschluss mit dem GND (0V) des entsprechenden Gerätes
direkt (z.B. über Jumper) verbinden?

Jede Signalmasse soll auf Erdungspotential liegen, muß also wenigstens an
einem Punkt mit dieser zusammengeschaltet sein. Nur derjenige der den
Schaltplan der kompletten Anlage kennt weiß, welcher Punkt der Erdung
dafür sinnvoll ist. Deswegen kann man bei manchen Geräten "aussuchen" ob
man die Masse 'hier' erden möchte. Im folgenden die Ansatzpunkte, nach
denen man eine Erdung planen und die Erde/Masse-Verbindungspunkte
auswählen kann:


Häufig sind Erdungsleitungen nicht sehr niedrohmig ausgeführt. Das
fängt bei Leitungen mit zu niedrigem Querschnitt an und wird durch
schlechte Verbindungen in/an den Geräten noch schlimmer. Dann sind die
Erdungspotentiale von zusammengeschalteten Geräten nicht auf gleichem
Niveau. Wenn man nun Masse und Erde zusammenschaltet, fliessen
Ausgleichsströme über die Masseleitungen der Signalleitungen. Das kann
sich negativ auf die Signalqualität auswirken und Regelkreise
beeinträchtingen.

In stark elektromagnetisch "verseuchten" Bereichen sammeln Ring-förmig
zusammengeschaltete Leitungen induktiv Brummspannungen ein (meist deutlich
schwächer tut das jede 'gerade' Leitung auch kapazitiv). Wenn man das auf
Signalmasse legt, hat man dieses Brummen auch auf den Signalleitungen. Das
umgeht man, indem man die Erdung Stern-förmig plant. Leider geht das
nicht immer. Verstärkt wird dieser Effekt durch nicht hinreichend
niederohmige Leitungen (s.o.), denn erst durch den Leitungswiderstand wird
aus dem Induktionsstrom eine Brumm_Spannung_. Nebenbemerkung: Deswegen
sind Stromschleifen auch immer so angelegt, daß sie keine
elektromagnetische Strahlung aufnehmen, üblicherweise durch verdrillen
der Signalleitungen.

Und dann kommt es vor, daß Geräte die Erdung durch Störspannung direkt
verseuchen. Z.B. Motoren oder Relais, deren Entstörung unzureichend oder
defekt ist. Das fängt man sich dann ein, wenn man Masse und Erde
verbindet. Auch dieser Effekt wird schlimmer mit zu hohen
Leitungs-Widerständen.

Link zum Weiterlesen hab ich zwar mit Google gefunden, aber nix richtig
tolles (erdung masse geräte trennen). Da stehen aber viele einzelne
Hinweise was man in einem konkreten Fall tun kann.

--
Emil "nobs" Obermayr
http://tigress.com/nobs/

 

[Peter Richt]

Hallo Emil,

erst mal vielen dank für Deine Info.

aus welchene Gründen, kann man eigentlich bei verschiedenen Geräten
den Schutzleiteranschluss mit dem GND (0V) des entsprechenden Gerätes
direkt (z.B. über Jumper) verbinden?

Jede Signalmasse soll auf Erdungspotential liegen, muß also wenigstens an
einem Punkt mit dieser zusammengeschaltet sein.

was ist denn der Vorteil bzw. der Grund die Signalmasse auf Erde zu
legen.
Wenn ich dies nicht mache, und die Signalmasse auch noch galvanich
getrennt ist, hätte ich doch die ganzen Probleme mit Brummschleifen
und Potentialverschiebungen nicht, oder übersehe ich da was?

Hast Du denn auch schon erfahrungen mit dem Schirmen von
Signallleitungen gemacht? Bin mir immer nicht sicher, ob man den
Schirm einseitig oder zweiseitig auflegen soll, bei einseitig hätte
ich doch auf jeden Fall den Vorteil, das über den Schirm keine
Ausgleichsströme fließen könne, oder?

MFG

Peter

 

[Horst-D. Winzler]

Peter Richt wrote:

Hallo Emil,

erst mal vielen dank für Deine Info.


aus welchene Gründen, kann man eigentlich bei verschiedenen Geräten
den Schutzleiteranschluss mit dem GND (0V) des entsprechenden Gerätes
direkt (z.B. über Jumper) verbinden?

Jede Signalmasse soll auf Erdungspotential liegen, muß also wenigstens an
einem Punkt mit dieser zusammengeschaltet sein.


was ist denn der Vorteil bzw. der Grund die Signalmasse auf Erde zu
legen.
Wenn ich dies nicht mache, und die Signalmasse auch noch galvanich
getrennt ist, hätte ich doch die ganzen Probleme mit Brummschleifen
und Potentialverschiebungen nicht, oder übersehe ich da was?

Bei kommerziellen geräten die meistens in metallgehäusen untergebracht
sind, muß das gehäuse mit dem schutzleiter verbunden werden.
Ausnahmen gibs auch hier.
Außerdem werden so knacker und andere störgeräusche beim bedienen
vermieden.
Wenn es zB beim bedienen der geräte zu personenschäden kommt, ist
oft ach der Staatsanwalt nicht fern, dann möchte ich nicht in der
haut des verantwortlichen sitzen. Das gilt übrigens auch für
selbstbau. Deshalb sind einige gedanken richtung sicherheit auch
wenn dann einige teure übertrager dabei rausspringen, immer noch
billiger ;-)

Hast Du denn auch schon erfahrungen mit dem Schirmen von
Signallleitungen gemacht? Bin mir immer nicht sicher, ob man den
Schirm einseitig oder zweiseitig auflegen soll, bei einseitig hätte
ich doch auf jeden Fall den Vorteil, das über den Schirm keine
Ausgleichsströme fließen könne, oder?

Um brummschleifen zu vermeiden, wurden/sind die geräte eingangs-
und ausgangsseitig mit übertragern versehen. NF-leitungen seit
der "anfangszeit" symmetrisch ausgeführt.Der kabelschirm oft
nur im empfangedem? gerät direkt ans gehäuse angeschlossen.
Im "sender" über einen kondensator (wg. HF einstreuungen) ans
gehäuse angeschlossen. So werden kopplungen über die schirmung
vermieden.
Das gilt bei einem schutzleitersystem. Gibs das nicht, kommt man
um einen potentialausgleich selten herum. Siehe erdungsschrauben.
Letztlich komms aber immer auf den konkreten fall an.

--
mfg horst-dieter

 

[Emil Obermayr]

On Sun, 03 Aug 2003 08:50:40 -0700, Peter Richt wrote:

was ist denn der Vorteil bzw. der Grund die Signalmasse auf Erde zu
legen. Wenn ich dies nicht mache, und die Signalmasse auch noch
galvanich getrennt ist, hätte ich doch die ganzen Probleme mit
Brummschleifen und Potentialverschiebungen nicht, oder übersehe ich da
was?

Also erstens kann auch die Masse selber schon eine Brummschleife haben;
das hat ja erst mal nichts damit zu tun, welche Leitung da im Kreis
geführt wird: wenn ich z.B. wie bei Hifi-Anlagen üblich die Stereokanäle
mit Cinchkabeln mit je eigener Abschirmung auf Masse verbinde, habe ich
hier schon meine Schleife. Deswegen sind diese Leitungen auch immer über
die Isolation miteinander verschweisst, so daß die Schleife wenig
Querschnitt hat, also von wenig Störstrahlung durchströmt wird. Ich
gewinne also alleine dadurch, daß ich nicht erde nicht automatisch gleich
Freiheit von Brummschleifen.

Zweitens ist das eine Frage der Sicherheit. Eine Masse die nicht geerdet
ist, kann durch verschiedene Effekte "davonschwimmen", also über kurz
oder lang jedes beliebige Potential annehmen. Und so bekommt man
irgendwann an der vermeintlich harmlosen Masse einen elektrischen Schlag.

Hast Du denn auch schon erfahrungen mit dem Schirmen von
Signallleitungen gemacht? Bin mir immer nicht sicher, ob man den Schirm
einseitig oder zweiseitig auflegen soll, bei einseitig hätte ich doch
auf jeden Fall den Vorteil, das über den Schirm keine Ausgleichsströme
fließen könne, oder?

Ausgleichsströme kann man durch verschiedene Methoden vermeiden: Erstens
versucht man induktive Einstrahlung zu vermeiden, indem man Motoren,
Trafos und sonstige große Induktivitiäten so konstruiert, daß sie kein
Feld abstrahlen. (ok, darauf hat man meist den geringsten Einfluß)

Dann plant man die Erdung so niederohmig wie irgend möglich. In dem
Bereich kann man mit Haushaltsmitteln nichts mehr messen. Große
Kabelquerschnitte und sorgfältige großflächige Anschlüsse an den
Gehäusen sind ein Muß. Selbst mechanisch tragfähige Schienen und
Profile findet man in professionellen Anlagen sehr häufig für diesen
Zweck und sind nicht übertrieben.

Die Schirmung der Signalleitungen soll ebenfalls sehr niederohmig sein.
Die Kabel selbst sind häufig nicht das Problem. Die meisten Sünden
werden beim Konfektionieren der Stecker und Buchsen gemacht. Auch im
Inneren fertig gekaufter Geräte liegt hier oft die eigentliche Ursache der
Probleme.

Hier kann man sich auch überlegen, ob man die Schirmung "masst" oder
erdet. Oft wird übersehen, daß viele Gehäusebuchsen die Schirmung
automatisch auf das Gehäuse legen und damit erden. Um das zu vermeiden,
braucht man entweder isolierte Buchsen oder man muß die Buchse in einen
isolierten Teil des Gehäuses legen, der auf Masse liegt und nicht auf
Erde. Im Sinne einer Stern-förmigen Erde kann man an diesen isolierten Teil
dann die Verbindung zur Erde herstellen.

Wenn man die Schaltung selbst neu plant, sollte man überlegen, ob nicht
Optokoppler oder Übertrager zum Einsatz kommen können.
Schaltungstechnisch kann man anstatt eines Signals gegen Masse besser
symmetrische Signalleitungen benutzen, die dann verdrillt in der
Abschirmung verlaufen. Noch mehr Aufwand ist eine Signalmodulation, die
bei geschickter Wahl des Modulationsverfahrens Störungen durch die
Übertragung ganz eliminieren kann.

Zusammengefasst: Damit die bösen Ausgleichströme überhaupt fliessen
können, muß erst mal eine Potentialdifferenz da sein. Und diese gilt es zu
vermeiden in dem man die Erdung und die Masse so niederohmig wie irgend
möglich macht. Brummschleifen werden durch Stern-förmige Leitungsführung
und durch geringen Schleifen-Querschnitt (enge parallele/verdrillte
Führung von mehreren Leitungen) vermieden.

Ein Weglassen der Masse-Erdung oder ein Auftrennen der Masse-Verbindung
zwischen 2 Geräten ist jedenfalls der falsche Weg und führt nur zu
neuen/anderen Problemen.

--
Emil "nobs" Obermayr
http://tigress.com/nobs/