Зануление заземление: Что такое зануление?

by Posted on

Содержание

Что такое зануление?

 

1. Описание

Сегодня нашу жизнь трудно представить без ежедневной эксплуатации всевозможных электрических приборов. Однако, практическое использование тока небезопасно без защитных систем. Возможны случаи, когда защитные устройства (пробки, автоматы и др.) могут не сработать, в результате чего происходит повреждение внутренней изоляции и возникает повышенное напряжение на металлическом корпусе оборудования. Для защиты человека от возможного поражения электрическим током в процессе эксплуатации электроприборов и бытовой техники, разработаны всевозможные защитные мероприятия, к числу которых относится и зануление. Данная статья написана с целью объяснить читателю, в чём заключается особенность зануления, как способа защиты электросетей, в каких случаях применятся и чем отличается от защитного заземления.

Зануление используют для обеспечения электробезопасности систем с PEN, PE или N проводниками.

К ним относят сети с глухозаземленной нейтралью: TN-C, TN-S и TN-C-S. Основное различие в организации зануления для указанных систем состоит в схеме соединения нулевых защитных и рабочих проводников.

Система зануления TN-C

Система зануления TN-C на сегодняшний день относится к устаревшей, так как преобладает в зданиях старого жилого фонда. Для нее характерно наличие совмещенного по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводника PEN. Используется для электроснабжения в трехфазных сетях. Запрещена для групповых и распределительных однофазных сетей. Данная система достаточно проста в организации, однако не обеспечивает достаточного уровня электробезопасности, что делает невозможным ее применение при строительстве новых зданий.

Система зануления TN-C-S

Представляет собой улучшенный вариант системы зануления TN-C для обеспечения электробезопасности в однофазных сетях. В точке разветвления трёхфазной линии на однофазные совмещенный PEN-проводник разделяют на PE- и N-проводники, подводя их к однофазным потребителям. Данная система зануления, при относительно небольшом удорожании, отличается более высоким уровнем безопасности.

Система зануления TN-S

Считается наиболее совершенной и безопасной схемой зануления. Принцип действия основан на разделении по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. К нулевому защитному проводнику PE присоединяют все металлические элементы электроустановки. Во избежание повторного заземления устраивают трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление.

Электробезопасность при занулении

Используя схему защитного зануления важно учитывать, что ток при коротком замыкании должен достигать значения, достаточного для срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя или плавления вставки предохранителя. В противном случае ток замыкания свободно будет протекать по электрической цепи, что приведет к увеличению падения напряжения на каждом элементе электрической цепи и на всех зануленных элементах электроустановки до величины, при которой вероятность поражения током от корпуса прибора многократно возрастет. Получается, что надежность системы зануления определяется по большей части надежностью используемого нулевого защитного проводника, к которому соответственно предъявляют повышенные требования см. пункты 1.7.121 – 1.7.126 ПУЭ-7. Тщательно проложенный нулевой провод должен отличаться окраской в виде желтых полос по зеленому фону. Кроме того, необходимо постоянно осуществлять контроль за исправностью его состояния. К нулевому проводу запрещается монтировать средства защиты электроустановок, которые при срабатывании могут привести к его повреждению. Соединения нулевых проводов между собой и с металлическими элементами электроустановки, доступными для прикосновения пользователям, должны гарантировать надежный контакт и иметь возможность для осмотра см. пункт 1.7.39, 1.7.40 ПУЭ-7. Значение сопротивления в болтовом соединении с частями электроустановки не должно превышать 0,1 Ом. Контроль за сопротивлением петли “фаза-нуль» осуществляют на этапе приемо-сдаточных работ, при капитальном ремонте и реконструкции сети, а так же в установленные в нормативно-технической документации сроки. Измерения в отключенной электроустановке проводят с помощью вольтметра-амперметра. Кроме того, постоянному контролю подлежит значение сопротивления заземления нейтрали и повторных заземлителей, зависимость времени действия автоматических устройств защиты от тока короткого замыкания.

Для уменьшения удара током, в случае обрыва нулевого провода, рекомендуют выполнять повторные заземления сопротивлением не более 30 Ом через каждые 200 м линии и опор, для чего преимущественно используют естественные заземлители.

2. Нормирование зануления

Технические требования к организации систем защитного зануления определены следующими документами:

  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 1.7,
  • ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (пункт 543),
  • ГОСТ 12.1.030-81 (пункт 7).

Механизм зануления основан на автоматическом отключении поврежденного участка сети, время которого не должно превышать значений согласно пункту 1.7.79 ПУЭ-7.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение Uo, В Время отключения, с
127 0,8
220 0,4
380 0,2
более 380 0,1

 

Нулевой рабочий и защитный проводники должны обладать сопротивлением, достаточным для срабатывания защиты. Активные и индуктивные сопротивления проводников образуют полное сопротивление петли «фаза-ноль». Активные сопротивления проводников зависят от их длины, удельного сопротивления материала и сечения. Индуктивные сопротивления различают для проводников из меди и стали. В стальном проводе они находятся в обратной зависимости от плотности тока и отношения периметра к площади сечения проводника. Индуктивные сопротивления стальных проводников выше, чем медных. В пункте 1.7.126 ПУЭ-7 установлены наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников для случаев, когда они изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Наименьшие сечения защитных проводников

Сечение фазных проводников, мм2 Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S ≤ 16 S
16 < S ≤ 35 16
S > 35 S/2

 

Двухпроводная линия, состоящая из рабочего и защитного проводников, образует один большой виток, сопротивление взаимоиндукции которого (рекомендуемое значение для расчётов — 0,6 Ом/км) зависит от длины линии, диаметра проводов и расстояния между ними. Сопротивление заземления нейтрали источника питания не должно превышать 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока см. пункт 1.7.101 ПУЭ-7. Увеличение тока короткого замыкания достигают путем понижения сопротивления трансформатора и петли, для чего используют схему треугольник-звезда. Обмотки мощных трансформаторов и так имеют не большое сопротивление. Меньшее сопротивление линий зануления достигают выполняя их короткими и простыми, увеличивая сечение проводников, заменяя стальные проводники на изготовленные из цветных металлов с малым индуктивным сопротивлением. Наибольшее сопротивление нулевого защитного провода не должно превышать удвоенного сопротивления фазного провода. Сокращая расстояние между ними, снижают внешнее индуктивное сопротивление. Уменьшение сопротивления повторных заземлителей и приближение их к узлам нагрузки, способствует понижению силы тока на зануленных частях оборудования. Соединение с нулевым проводником всех заземленных металлические конструкций здания повышает потенциал поверхности пола, на котором стоит человек, и тем самым значительно снижает напряжение его прикосновения до величины, примерно равной от 0,1 до 0,01 U

з.

3. Применение зануления

Зануление выполняют на промышленных объектах, часто с расположенным в здании источником питания (генератором или трансформатором), для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок различного назначения и повышения помехоустойчивости при их работе. Согласно требованиям пункта 1.7.101 ПЭУ-7 зануление электроустановок следует выполнять: — при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех электроустановках; — при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Все электрооборудование промышленных объектов выводят на общий контур заземления и соединяют между собой металлической заземляющей шиной. Полный перечень частей, подлежащих занулению, представлен в главе 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ-7). Там же приведен список электрооборудования, преднамеренное зануление которого не требуется. Для электрозащиты объектов жилого фонда зануления практически не применяют. В новостройках заземление организованно централизованно. Современные электроприборы имеют вилку с тремя контактами. Один из контактов подключен к корпусу. Заземление для отдельно взятой квартиры состоит в присоединении к заземлителям корпусов и частей бытовых приборов. Потребность в занулении в таком случае отпадает. Дома старого жилого фонда, как правило, подключенные по системе TNC, могут и вовсе не иметь заземления. Модернизацией электросетей подобных домов должна заниматься специализированная электротехническая компания. Однако, зачастую сами жильцы таких домов прибегают к обустройству запрещенного в данном случае зануления, что является совсем не безопасным способом электрозащиты для жилого сектора. Требования к организации системы защитного зануления, как уже говорилось, определены в нормативных документах. Однако в процессе реализации данного способа защиты электросетей, нередко допускаются ошибки, препятствующие его прямому назначению. Ошибочно мнение о том, что лучше выполнять заземление на отдельный от нулевого проводника контур, ввиду отсутствия сопротивление длинного PEN-проводника от электроприбора до заземлителя подстанции. Однако на деле, сопротивление заземления оказывается гораздо большим, чем у длинного провода. При попадании фазы на заземлённый указанным способом корпус установки, ток замыкания может быть недостаточным для срабатывания автоматических средств защиты электросети. В данном случае напряжение на корпусе достигает опасной для пользователя величины. Даже при применении автоматического выключателя небольшого номинала, не удается обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения повреждённой линии от сети.

4. Отличие зануления от заземления

По своему назначению заземление и зануление во многом похожи – обеспечивают защиту пользователя электроустановки от поражения электрическим током. Однако способы и принцип организации такой защиты различны. Обеспечение электробезопасности сетей с использованием системы зануления подробно рассмотрено в предыдущих разделах статьи. Действие защитного заземления основано на принудительном соединении электроустановок с землей с целью снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Избыточный ток, поступающий на корпус электроустановки, отводится напрямую в землю (по заземляющей части). В качестве заземлителя устанавливают заземляющий контур треугольной конфигурации, сопротивление которого должно быть меньше, чем на остальных участках цепи. Отличие зануления от заземления состоит в следующем:

  • в способе обеспечения защиты электрических сетей: заземление -снижает напряжение прикосновения, зануление — отключает поврежденную электроустановку от сети, что практически исключает удар током и, с этой точки зрения, является более эффективным средством защиты для использования на промышленных предприятиях. Однако, если говорить о надежности защиты в процессе эксплуатации, то зануление уступает заземлению по причине большей вероятности повреждения целостности нулевого провода и возможного изменения сопротивления петли «фаза-нуль».
  • системами применения: заземление используют исключительно для защиты сетей с изолированной нейтралью (системы TT и IT), зануление — в сетях с глухо заземленной нейтралью TN-C, TN-S и TN-C-S, где присутствует PEN, PE или N проводники.
  • по типу обустройства: с точки зрения простоты и доступности обустройства, зануление представляет собой более сложный и трудоемкий способ защиты, требующий технических знаний и навыков для правильного определения способа и средней точки зануления. В случае защитного заземления соединяют отдельные детали токоприемника с землей, для чего достаточно применение инструкций к электроприборам.

5. Заключение

Роль зануления при работе с электроустановками на промышленных предприятиях трудно переоценить. Отключая поврежденную установку от сети в случае пробоя изоляции, зануление выступает надежным способом защиты человека от возможного поражения электрическим током. Для эффективного обеспечения электробезопасности, необходимо строгое соответствие конструкции элементов системы зануления рассмотренным нормативам, а так же тщательный и постоянный контроль за их состоянием. Использование зануления или заземления зависит от необходимого способа обеспечения защиты различных систем электрических сетей.

Смотрите также:


Смотрите также:

Что такое заземление?

Заземление (earthing) — это выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013).

Защитное заземление (protective earthing) — это заземление, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности.

Присоединение к локальной земле может быть: преднамеренным, непреднамеренным или случайным, постоянным или временным.

Другими словами, заземление представляет собой действие, выполняемое в электроустановке. Следовательно оно не может быть, например, исправным или неисправным. Оно не может иметь сопротивления или каких-либо других характеристик. Сопротивление имеет, например, заземляющее устройство. Заземление может быть лишь только выполнено или нет. Это важный момент, который часто неправильно понимают.

Посредством выполнения заземления, а именно – присоединением открытых проводящих частей к защитным проводникам создают пути для протекания токов замыкания на землю. Защитные устройства должны отключать эти токи при выполнении заземления.

Нормативные документы устанавливают требования к двум видам заземления: защитному заземлению и функциональному заземлению. Последнее ранее называли рабочим заземлением.

Пример выполнения защитного заземления для системы TT вы можете видеть на рисунке ниже:

Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная

Согласно требованиям ГОСТ Р 58698-2019 заземление не является мерой защиты. Оно лишь элемент, например, меры защиты «автоматическое отключение питания». То есть для защиты от поражения электрическим током заземление применяют в совокупности с другими мерами предосторожности. Самостоятельно заземление не может обеспечить эту защиту.

Следует знать, что «металлические части» электрооборудования класса II запрещено заземлять. Заземлению подлежат открытые проводящие части электрооборудования класса I.

Еще частая ошибка — это утверждать, что при заземлении электрический ток «моментально уходит в землю, не причинив человеку какой-либо опасности». На самом деле, при замыкании фазного проводника на заземлённые проводящие части последние оказываются под напряжением и представляют опасность для людей. При замыканиях на землю открытые проводящие части в системах TN оказываются под напряжением, обычно равным половине фазного напряжения. В системе ТТ это напряжение может достигать фазного.

Заземление и зануление: в чем разница?

Часто эти два понятия путают. На самом деле — зануление ничем кардинально не отличается от заземления. Зануление — это лишь защитное заземление применяемое в системах TN. После введения в действие стандартов комплекса ГОСТ Р 50571 в 1995 г. о занулении следовало забыть, поскольку в них определены системы TN, в которых предписано выполнять защитное заземление. Тем не менее это понятие все еще имеет место быть в нормативной документации, создавая при этом определенную путаницу. Более подробно читайте в статье: «Что такое зануление и как его выполняют?«

Защитное заземление и зануление в частном доме. Монтаж контура заземления

28

Наверняка вы слышали такой термин как зануление. Что это такое? Защитным занулением называется соединения корпусов электрооборудования которые в нормальном режиме не находятся под напряжением с глухозаземленной нейтралью источника питания. Служит для защиты от поражения электрическим током …

57

Наверное каждому мастеру приходилось хоть раз слышать такие термины как зануление и заземление. Оба эти устройства предназначены для защиты. Но для защиты чего? Как основан принцип работы? Почему зануление не так часто встречается в современном электромонтаже. Все эти вопросы я постараюсь объяснить в данной статье …

112

Монтаж контура заземление обязательное условие для обеспечения электробезопасности. Для этого в грунте размещают металлические стержни, как правило, из черной стали. Какой формы должен быть заземляющий контур? Традиционным, конечно же, является заземление в виде равностороннего треугольника …

30

В домах старой постройки подвод питания выполнен по системе TN-C. В такой системе нет провода заземления как отдельно взятого проводника. У многих жильцов в этом случае возникает вопрос, что делать если квартирный щит не подключен к заземляющему контуру. Нужно ли прокладывать трехжильный кабель для электропроводки …

263

Нормальная квартирная электропроводка выполняется тремя проводами: фазой, нулем и заземлением. Если с помощью мультиметра замерить напряжение между фазой и нулем оно будет составлять 220-230 Вольт. Если щупами прикоснуться к нулю и заземлению мы увидим некоторое значение напряжения, которое может достигать …

169

Для поиска фазы, если много способов и инструментов. С помощью индикаторной отвертки можно легко определить фазный провод, однако с поиском нуля и заземления дела обстоят немного иначе. В нормальном состоянии ни нулевой провод ни заземляющий не имеют потенциала, поэтому их легко можно перепутать …

232

Правильная электропроводка должна состоять из трех проводов: фазы, нуля и заземления. При этом в электрощите нулевой и заземляющий провод должны подключаться каждый к своей шине. Соединять нулевой провод и заземление на контактах розетки категорически нельзя. В чем опасность такого подключения …

130

В электрощите можно часто увидеть, что нулевой и заземляющий проводник имеют гальваническую связь между собой. Если провода не имеют правильной маркировки при подключении их часто можно перепутать. Можно ли подключить ноль и землю на одну шину? Что в этом случае будет. Как различить нулевой защитный …

106

Зачем нужно делать контур заземления в частном доме? В первую очередь для своей безопасности. Качественно сделать заземление можно своими руками. Для этого не нужны специальные инструменты. Достаточно кувалды и сварки. Какие материалы нужны для этого, а также их размеры и условия монтажа контура согласно ПУЭ …

36

Одна из разновидностей систем заземления которая широко используется в промышленности является система заземления IT. Основной особенностью данного вида защиты является изолированная нейтраль источника питания. Нулевой проводник в такой системе отсутствует, а потребители подключаются на линейное напряжение (междуфазное) …

72

Продолжаем изучать разновидности систем заземления и сегодня разберем систему TT. Система заземления TT широко используется в сельской местности и загородных домах, где питание выполнено воздушными линиями, техническое состояние которых оставляет желать лучшего. Чем отличается схема tt от других …

32

Самая современная система электроснабжения – TN-S. Согласно ПУЭ в данной системе нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены на всем протяжении и не имеют нигде связи кроме как у источника питания. По данной схеме должны проектироваться все современные сети …

136

Приветствую всех читателей сайта «Электрик в доме»! Друзья продолжаем ряд статей про системы заземления их описание и устройство. Сегодня мы разберем систему TN-C-S ее достоинства и недостатки. Данная система заземления пришла на смену устаревшей TN-C, основное отличие между ними, разделенный PEN проводник …

64

Одна из разновидностей систем заземления — TN-C, это такая система заземления, в которой нулевой рабочий и защитный проводники совмещены на всем протяжении. Схема данной системы самая простая и экономичная, заземление tn c не применяется в современном электромонтаже. При повреждении PEN проводника …

166

Для обеспечения электробезопасности одним из способов защиты является заземление. Согласно Правил Устройства Электроустановок (ПУЭ) существует несколько систем заземления. Чем они отличаются между собой и когда применяют ту или иную систему? Основное отличие между мини заключается в подключении ……

65

В любой ванной комнате установлен полотенцесушитель. Обычно это устройство выполнено из нержавеющей стали. Очень часто бывает когда после установки на поверхности полотенцесушителя начинают появляться пятна ржавчины. Все просто – это проявление электрохимической реакции когда водопровод …

Заземление и зануление в чем разница и как отличить проводники

Очень часто даже сами электрики путают два таких понятия как заземление и зануление. Как же их отличить рядовому потребителю?
По определению заземление — это принудительное соединение металлических частей оборудования с землей. Главное его назначение — понизить до минимума напряжение, которое может возникнуть на корпусе аппарата, если произойдет пробой изоляции.

Зануление — это соединение металлических частей эл.оборудования с нулевым проводом. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на зануленный корпус — получится однофазное короткое замыкание. Оно то и вызовет отключение напряжение через защитный автомат.
Зануление и заземление выполняют по сути одну задачу, но немного разными способами.

Как на практике отличить проводник заземления от нулевого провода?
Допустим у вас не завершен до конца ремонт и из подрозетника торчит кабель с тремя жилами. Определить какая из них фазная не так сложно. Для этого нужно воспользоваться индикаторной отверткой или тестером.

Только поняв какой из проводников является фазным, можно приступать с методам поиска земли и нуля.

1-й способ отличия заземления от зануления

Чтобы выяснить, где заземление и зануление, необходимо в первую очередь обратить внимание на цветовою маркировку. Если проводку делал грамотный электрик, то как правило нулевой рабочий проводник имеет синий цвет, а заземляющий защитный желто-зеленый.

Но не стоит полагаться на это на 100% и всегда перепроверяйте другими способами:

2-й способ

  • ⚡отключите все приборы в квартире и автоматы в эл.щите
  • ⚡отсоедините заземляющий проводник в щите от шинки заземления (шина PE) или корпуса
  • ⚡заново включите автоматы
  • ⚡мультиметром в режиме переменного напряжения замерьте показания между жилами. При этом заранее индикаторной отверткой выясните где у вас фаза.
  • ⚡там где относительно фазного проводника напряжение будет в пределах 220В — это и есть ноль. Другой проводник — защитная земля.

3-й способ отличия заземляющего проводника от нулевого

Данный метод применим, когда на вводе установлен двухполюсный автомат (то есть автомат одновременно отключает фазный и нулевой проводники):

  • ⚡отключаете все приборы и вводной автомат
  • ⚡мультиметром в режиме «прозвонки» соединяете предполагаемый заземляющий провод и металлические корпуса ближайшего борудования, которое должно быть заземлено — батареи, ванная и т.д.
  • ⚡та жила, на которой тестер будет показывать близкое значение к нулевому или издавать звуковой сигнал — и будет землей. Там где сопротивление будет близко к бесконечности — рабочий ноль.

4-й способ как определить заземление и зануление

  • ⚡отключаете все приборы в квартире, не только выключателем, но и из розеток тоже
  • ⚡отключаете вводной двухполюсный автомат
  • ⚡на выходе с автомата между нулевым и фазным проводом ставите перемычку — шунт
  • ⚡с помощью тестера в режиме прозвонки диодов проводите замеры на проводниках в подрозетнике
  • ⚡фазная и нулевая жила должны давать между собой полный ноль. Тестер будет пищать.
  • ⚡оставшаяся жила и есть заземляющая

Данный способ наименее предпочтительный и несет за собой большие риски для неопытного пользователя эл.энергии. Поэтому используйте его в последнюю очередь, если имеете необходимые навыки и знания.

Статьи по теме

в чем разница и что лучше выбрать

Этот вопрос ставит в тупик начинающих домашних мастеров. И неудивительно, даже не каждый дипломированный электрик ответит, чем отличаются эти виды защиты. Сегодня разберем эти определения. Ведь неправильное применение видов приведет к непоправимым последствиям. Электричество ошибок не прощает. Сегодня разберемся, что означают термины заземление и зануление, в чем разница между ними и в каких случаях применяется та или иная защита. Важно знать, как устроить заземляющее устройство, а когда обойтись без него. Просим читателя внимательно изучить сегодняшнюю статью. Информация крайне важна для каждого.

Заземление всегда проходит по желто зеленому или желтому проводу. Соблюдение цветовой маркировки – залог безопасности

Читайте в статье:

Основные требования ПУЭ: выдержки из статей

Начнем с того, что определения заземления и зануления четко прописаны в правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТе. Попробуем некоторые обозначить.

  • ПУЭ 7. Пункт 1.7.28 – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством;
  • ПУЭ 7. Пункт 1.7.31 – защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ – преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленнойнейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности;
  • ГОСТ 12.1.009-76. Зануление (защитное зануление) – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
ПУЭ – это действительно библия электрика. Соблюдение правил спасло не одну жизнь

Электромонтеру понять это несложно, а вот начинающему мастеру покажется все написанное набором слов. Сегодня мы «переведем» все на простой язык и все сразу встанет на свои места.

Что такое заземление и как оно работает

Говоря обычным языком, заземление монтируется для того, чтобы при возникновении напряжения там, где его быть не должно (корпус стиральной машины, микроволновой печи или холодильника), электричество уходило в землю. Такое может произойти, если в приборе нарушена изоляция и токоведущий провод соприкасается с корпусом. Разберемся, как работает заземление.

Так обозначается заземление. Это тоже своего рода мера безопасности

Представьте, что дома протекает труба. Вода устремляется вниз, но не сквозь плиту, через которую пройти не может, а там, где есть щели. То же самое и здесь. Сопротивление правильно выполненного заземления ничтожно мало (во много раз меньше, чем у человеческого тела). И если человек прикасается к заземленному корпусу, электричество продолжает «течь» по пути наименьшего сопротивления, подобно воде, не причиняя вреда. Но стоит оборвать заземление, как ток пойдет в другом направлении, устремляясь к земле через человеческое тело.

Мнение эксперта

Игорь Мармазов

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

Спросить у специалиста

“Заземление монтируется для защиты человека от поражения электрическим током, сохраняя при этом работоспособность оборудования.”

Ответив на вопрос, для чего нужно заземление, переходим к защитному занулению.

Первая причина выполнить правильное заземление

Что такое зануление: принцип работы и устройство

Зануление монтируется по другому принципу. Но чтобы с этим разобраться разберем, что такое глухозаземленная нейтраль. На ТП (трансформаторную подстанцию) по ЛЭП приходит 3 фазы. Собственное заземление, смонтированное вокруг, и является глухозаземленной нейтралью, которая идет на жилые дома от подстанции, вместе с фазными проводами.

Зануление производится так. В распределительном щите делается разводка, приходящая с ТП глухозаземленная нейтрель (PEN) разбивается перед вводным автоматом на ноль (N), идущий в квартиру, и то, что можно считать землей (PE). На самом деле по сути это и останется глухозаземленная нейтраль, которая будет использоваться для зануления. От рабочего N занулять оборудование запрещается – это опасно для жизни. Если все сделано правильно, то при соприкосновении корпуса включенного устройства с токоведущим оголенным проводом происходит короткое замыкание, после чего срабатывает автомат.

Простейшая схема зануления квартирной электросети

Мнение эксперта

Игорь Мармазов

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

Спросить у специалиста

“Защитное зануление – это система, которая монтируется для мгновенного срабатывания автоматики при появлении напряжения на корпусе устройства и полного отключения электроэнергии.”

Только полное понимание того, что такое заземление и зануление, в чем их особенности, позволит выполнить в квартире или доме тот вид защиты, который будет эффективным и безопасным.

Чем отличается заземление от зануления?

Этот вопрос может возникнуть у читателя на фоне предыдущей информации. Ведь по сути от ТП идет то же заземление. Объясним. Пришедший в дом четвертый провод заземляющим уже быть не может, ведь он использован другими жильцами в качестве нулевого. Для примера возьмем ситуацию, при которой мы решили, что ноль и заземление – одно и то же. Делаем разводку непосредственно в розетке, бросив перемычку между нулем и заземляющим контактом и успокаиваемся – мы под защитой.

Как бы ни так! Оголенный провод находится вплотную к корпусу устройства, но еще не прикоснулся к нему, но магнитное поле уже возникло и токонесущий проводник начинает греться. Но при этом еще сильнее греется нулевой провод в месте слабого соединения. Изоляция токонесущего проводника прогорает, он прикасается к корпусу, отжигая нулевой. Все, света в квартире нет, но автомат не сработал. Теперь корпус прибора находится под фазным напряжением. А что будет, если к нему прикоснуться? Напряжение пройдет сквозь человека в землю по пути наименьшего сопротивления, нанеся максимальный урон проводнику (понятно о ком речь).

Такое заземление однажды может кого-то убить

Зануление и заземление: в чем разница по области применения

Главное правило – оба вида защиты одновременно применять нельзя. Если есть возможность заземления, то зануление не рассматривается, как возможный вариант. В каких же случаях монтируется тот или иной вид? Сейчас узнаем.

Когда выполняется заземление оборудования

В многоквартирных домах контур заземления устраивается вокруг, либо по двум сторонам здания. Исключение составляют только дома старой постройки – в них контур может отсутствовать. В частных домах устройство контура ложится на плечи домовладельца. Как выглядит, каким образом монтируется заземляющее устройство, мы рассмотрим ниже.

Контур заземления имеет вид треугольника – это наиболее оптимальноСтатья по теме:

УЗО, что это такое и для чего он нужен? Что выбрать УЗО или дифференциальный автомат? Как подключаем устройство к однофазной сети с заземлением и без него? Как правильно выбрать аппарат для защиты дома? Ответы на эти вопросы Вы узнаете из нашего обзоре.

Полезно знать! Заземление считается более надежным способом защиты, но при расключении вводного электрощита и разводке проводки внутри помещений нужно быть крайне внимательным. Нигде заземление не должно соприкасаться с нейтралью. Если такое произойдет, установленные устройства защитного отключения (УЗО) будут срабатывать без причины.

Что такое защитное заземление, где оно применяется, разобрались. А что со вторым видом?

Когда применяется защитное зануление в квартире

Такой вид защиты применим, при условии отсутствия заземления. Обычно это многоквартирные дома старой постройки. Используя такой вид защиты, необходима установка автоматов и УЗО. Выполняется оно следующим образом.

Такие дома не имеют контура заземления. Здесь придется обойтись занулением

Нулевой провод до подключения к УЗО выводится на отдельную шину, от которой и будет идти желто-зеленый провод глухозаземленной нейтрали. Основной ноль разводится по УЗО и следует в квартиру. Самый простой вариант – на разводку квартиры идет трехжильный кабель, два провода которого (фаза и ноль) проходят через защитную автоматику, а один (глухозаземленная нейтраль) напрямую. Он соединяется на заземляющие контакты розеток и осветительных приборов.

Так выглядит глухозаземленная нейтраль на трансформаторной подстанции

Требования, предъявляемые к заземлению и занулению

Поняв, что такое заземление и зануление, легко разобраться с требованиями, предъявляемыми к ним. Основное – это обеспечение безопасности и защита человека от поражения электрическим током. Об остальном уже говорилось, но стоит обобщенно повторить.

Требования к занулению – отключение защитной автоматики при соприкосновении токонесущих частей (смотри «оголенных проводов») к поверхностям корпусов бытовой техники, частям, где напряжения быть не должно.

Требование к заземлению – отвод напряжения в землю, исключающий поражение человека электрическим током.

Так должно быть не только на производстве. Распределительные щиты подъездов – не исключение для ПУЭ

Что такое заземляющее устройство: это должен знать каждый

Заземляющим устройством называют конструкцию в форме треугольника или квадрата из металлических шин или уголков, сваренных между собой, а также штырей, вбитых в землю на 1.5-2 м (бывает и более), которая имеет минимальное сопротивление. ЗУ соединяется с заземляющей шиной в распределительном щите.

Способы устройства заземления

Заземление выполняется в виде контура, который имеет минимальное сопротивление. В идеале напряжение между фазой и землей должно быть равно линейному напряжению (фаза-нейтраль). Подробно с устройством контура защитного заземления своими руками Вы можете ознакомиться на нашем сайте.

Шина заземления проходит на глубине полуметра

Вместо контура можно воспользоваться естественными заземлителями. Однако этим редко кто пользуется по причине непонимания термина. Что же является определением понятия «естественный заземлитель»? Скажем так. Трубы либо другие металлические конструкции, проходящие под землей, не имеющие антикоррозийного покрытия подпадают под этот термин. Исключение составляют трубы канализации, а так же те, по которым проходят ГСМ или газ.

Штыри забиваются на глубину 1.5-2 м или глубже – все зависит от грунтаПреимущества и недостатки квартирного зануления

Скажем так, если зануление выполнено по правилам (при отсутствии заземления), недостатков нет. Однако качественному заземлению оно проигрывает. Одной из причин является полное нарушение электроснабжения при пробое фазы на корпус. Хотя с другой стороны это можно назвать преимуществом. Ведь при заземлении (если отсутствует УЗО) можно и не узнать о неисправности, что приведет к повышенным счетам за электроэнергию.

Смонтированный контур заземления – это должно быть на каждом участке частного сектораСтатья по теме:

В обзоре мы рассмотрим, как сделатьзаземление 220В в частном доме своими руками, попробуем понять, чем оно отличается от 380 В. Главный вопрос, на который Вы получите ответ – действительно ли заземление настолько важно и необходимо.

Но основным недостатком зануления является то, что при возникновении аварийной ситуации приходится рассчитывать на автоматику, которая может и подвести. Нередки случаи «залипания» автоматов. Последствия при этом могут быть весьма плачевными.

Важно! Электросети домов, имеющих контур заземления, защищены значительно лучше. При этом использовать при расключении квартир таких домов зануление запрещено.

Заключение

Подводя итог всему изложенному, можно сказать, что если имеется контур заземления – это очень хорошо. Обезопасить себя и своих близких можно будет надежнее. Если же он отсутствует, то придется обойтись занулением. Как говорится, «на безрыбье и рак – рыба».

Смонтированное заземление проверяется при помощи специального оборудование на сопротивление

Надеемся, что сегодняшняя информация была полезна и понятна. Но если остались вопросы, наша команда постарается на них ответить как можно более полно и быстро. Задать их можно в обсуждении ниже. А напоследок, уже по традиции, короткий видеоролик на тему сегодняшнего разговора. Но с небольшой оговоркой… Никогда так не делайте!

Видео: как сделать заземление в квартире своими руками

в чем разница, плюсы и минусы

В предназначении и монтаже этих способов защиты от поражения электрическим током путаются даже профессиональные электрики. Речь идет не о всех, но прецеденты есть. А ведь элементарное понятие терминов иногда спасает десятки жизней. Даже если говорить не о поражении током, а о сдаче в эксплуатацию нового частного дома. Если выполнить защиту неправильно, контролирующая организация не разрешит подачу напряжения на вводной щит. И правильно сделает, никому не хочется брать на себя ответственность за жизни людей. Сегодня разберемся, что означают термины заземление и зануление, в чем разница между ними, и когда возможно использование того или иного способа защиты.

Правильно выполненное заземление – залог долговечности бытовых приборов и безопасности человека.

Содержание статьи

Требования электробезопасности: выдержки из ГОСТ

В соответствии с ГОСТ 12.1.009–76:

  • защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут  оказаться под напряжением;
  • зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

В ГОСТ Р 50571.2– 94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» приводится классификация систем заземления электрических сетей: IT, TT, TN–С, TN–C–S, TN–S.

Однако иногда возможности заземлить устройства, нет. Тогда делается защитное зануление

Согласно ПУЭ заземление выполняется (при наличии контура или возможности его монтажа) в обязательном порядке. Заземленными должны быт все металлические корпуса электроприборов, которые гипотетически могут попасть под напряжение. Если возможность заземления отсутствует, производится защитное зануление с обязательной установкой устройств защитного отключения (УЗО) и автоматических выключателей в вводном электрическом щите.

Конечно, язык, которым написаны ПУЭ и ГОСТ бывает сложен для человека без электротехнического образования, а значит стоит разобрать подробно, что такое заземление и зануление на обычном языке, понятном простому обывателю.

Все металлические шкафы и корпуса приборов должны быть заземлены или занулены

Что такое заземление: как устроено, принцип работы и преимущества такой защиты

Принцип работы заземления в том, чтобы не допустить прохождения электрического тока через тело человека, если в силу каких-либо обстоятельств корпус электроприбора окажется под напряжением. Такое может случиться при повреждении изоляции жил кабеля. Рассмотрим пример. Жила с поврежденной изоляцией соприкасается с металлическим корпусом микроволновой печи. Хозяйка, готовя пищу на кухне, прикасается к электроприбору, который не заземлен. Это приводит к тому, что ток устремляется к земле, используя человеческое тело, как проводник. Итог может быть самым плачевным, вплоть до летального исхода.

Неисправная электропроводка приводит к возникновению напряжения на корпусе бытовых приборов

Теперь разберем для чего нужно заземление, как оно работает. Тот же пример, но уже с использованием защиты. Требования к заземлению применяются самые жесткие. При замерах сопротивление контура должно практически отсутствовать, что позволяет току беспрепятственно уходить в землю по шине. Законы физики не дают напряжению протекать через человеческое тело, которое имеет свое сопротивление. У одних оно больше, у других меньше, но наличие его не оспаривается. Получается, что ток утекает по пути наименьшего сопротивления, через заземлитель. Если при этом в схему включено УЗО, оно определит утечку и отключит подачу электроэнергии на прибор.

Устройство защитного отключения (УЗО) срабатывает при малейшей утечке тока

Что такое зануление электроприборов: возможности применения

Защитное зануление электроприборов используется, если смонтировать заземление невозможно. Такая ситуация может возникнуть в случае, если многоквартирный дом построен в советские времена. Своего контура у таких домов нет, а самостоятельно его устроить не получится.

Защитное зануление – это система, выполняющая отличную от заземления работу. Если второе призвано увести напряжение в землю, исключая возможность поражения электрическим током, то первое выполняется с целью создания (при пробое изоляции и попадания напряжения на корпус) короткого замыкания. В этом случае срабатывает автоматика и электричество отключается.

Источником опасности может стать любой незаземленный электроприбор

Важная информация! В многоквартирных домах современной постройки и частных секторах в наши дни монтаж зануления запрещен. Это продиктовано целями безопасности проживающих. Автоматика может подвести, что приведет к непоправимым последствиям.

Защитное зануление требует правильного монтажа. Не стоит думать, что достаточно бросить перемычку с нулевого контакта внутри розетки на заземляющий. Это категорически запрещено. Рассмотрим ситуацию, когда уже «подгоревший» ноль подвергается нагрузке короткого замыкания, а автомат еще не успевает сработать. Ноль отгорает, исключив замыкание, но прибор остается под напряжением. Человек, надеясь на отсутствие электричества (света ведь нет, ноль отгорел) на ощупь продвигается к выходу и облокачивается на корпус бытового прибора, находящегося под напряжением. Исход ясен, не так ли?

Правильно  выполненное заземление вкупе с защитной автоматикой – залог спокойствия проживающих в доме или квартире

Зануление и  заземление: в чем разница

Разница этих систем в методе осуществления защиты. При устройстве защитного заземления роль отсекателя напряжения при возникновении аварийной ситуации берет на себя УЗО, а в случае монтажа зануления УЗО становится бессильно, сработать может только автомат. Почему так происходит? Устройство защитного отключения реагирует только на токовые утечки, совершенно игнорируя любые перегрузки, включая короткое замыкание. В случае монтажа зануления и включения в схему УЗО без автомата, при коротком замыкании УЗО не срабатывает, а попросту сгорает, не отключив напряжение с линии.

Вот  к чему может  привести неправильный  монтаж защитного зануления

Чем отличается заземление от зануления: обобщение

Заземление отличается от зануления способом защиты и монтажом. Такие системы противоречат друг другу, а значит монтаж схемы с включением обоих вариантов, неприемлем. Зануление устраивается только в многоквартирных домах, не оборудованных собственным контуром. В иных случаях такой монтаж запрещен. О способах его устройства сейчас поговорим подробнее.

Что такое зануление и как его правильно устроить

Схема монтажа выглядит следующим образом. Пришедшая к вводному автомату нейтраль раздваивается, каждая из жил идет на отдельную шину. Одна из шин становится нулевой, а вторая заземляющей. От шины нейтрали жилы идут через автоматику и дальше на все нулевые контакты потребителей квартиры. Заземляющая соединяется с корпусом вводного щита, провод желто-зеленого цвета от нее идет на соответствующие контакты розеток и осветительные приборы, которые этого требуют. Соприкосновение заземляющего провода  с нулевым после защитной автоматики запрещено.

Вывод заземления из-под земли. Ниже, на определенном расстоянии находится контур

Важная информация! Неправильный монтаж защитного зануления приводит к отгоранию жил кабелей, пожару. Так же возможно поражение электрическим током вплоть до летального исхода.

Лучший вариант защиты это заземляющее устройство?

Единственно правильный ответ на этот вопрос – да. Это действительно так. Контур заземления, смонтированный по всем правилам, защитит человека намного лучше предыдущего варианта. Улучшить защиту можно при помощи дополнительных устройств – автоматических выключателей, УЗО или дифавтоматов. Ведь что такое защитное заземление? По своей сути это система отвода электрического тока в случае аварии туда, где он не может навредить человеку.

Так должен выглядеть готовый контур заземления частного дома

Касаемо заземляющего устройства можно сказать, что оно может быть различным – контур заземления по периметру здания, «треугольник» во дворе или естественный заземлитель. Все правила и способы его монтажа мы обязательно рассмотрим в одной из ближайших тем. Но для общей информации имеет смысл понять определение, что является естественным заземлителем.

Полезно знать! В качестве естественного заземлителя можно использовать любые металлические конструкции, находящиеся под землей, за исключением трубопроводов ГСМ, канализации и предметов, покрытых антикоррозийными составами. Водопроводные трубы для этой цели могут использоваться.

В таких домах заземление не предусмотрено – придется довольствоваться занулением

Преимущества и недостатки квартирного зануления

О недостатках такой защиты говорилось сегодня много. Попробуем обобщить информацию. При таком способе нельзя быть уверенным на 100% в своей защите. Особенно, если монтаж выполнен неправильно. Еще одним минусом является то, что при слабом контакте или поврежденном кабеле, автомат просто не успеет сработать. В результате провод отгорит, что потребует ремонта.

Положительным в такой защите является возможность ее монтажа в многоквартирном доме старой постройки, где контур заземления отсутствует. Хоть и плохая, но все же защита. Сразу вспоминается поговорка, «с паршивой овцы хоть шерсти клок» или «на безрыбье и рак – рыба». Предлагаем  посмотреть несколько фото примеров щитов с выполненным в них занулением.

Заключение

Несмотря на то, что монтаж защитного зануления в жилых помещениях не рекомендуется, бывают ситуации, когда без него не обойтись. Тогда уже не до выбора, и человек применяет те средства защиты, которые ему доступны. Главное – это развести схему электропроводки квартиры и сделать правильно все расключения в вводном распределительном щите. Помните, что от этого зависит сохранность имущества, здоровье, а иногда и жизнь. Ведь напряжение в домашней сети опасно – оно может нанести серьезный ущерб организму.

Очень надеемся, что изложенная сегодня информация была полезна читателям. Если возникли вопросы, мы всегда рады на них ответить. Задать их можно в обсуждении ниже. Там же можно и поделиться своим опытом или оставить комментарий к статье.

А напоследок интересный и познавательный ролик по теме нашего сегодняшнего разговора:

 

Предыдущая

ИнженерияЛичный кабинет на портале MOS.RU: лайфхаки для пользователей

Следующая

ИнженерияПЛЭН отопление: специфика новой технологии инфракрасного обогрева

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Заземление и зануление электроустановок | Novation.by

Заземление электроустановки — это обеспечение электробезопасности путём целенаправленной электрической связи корпуса устройства с «землёй». Защита делится на два варианта: заземление и зануление. Их общей целью является нейтрализация вредного для человека при касании воздействия электрического тока, если оборудование на корпусе или же в любой другой доступной точке пробило на опасное напряжение.

Заземление

Суть защитного заземления в обеспечении безопасной эксплуатации электрооборудования путём соединения его защищаемой части с соответствующим устройством — «землёй». Если на внешнем кожухе установки или любой другой её детали внезапно окажется электрический потенциал, вред для человека будет сведён к минимуму. Главная характеристика заземляющего устройства — его сопротивление, качество защиты улучшается с его понижением. Заземление можно разделить на две основные детали — заземлитель и проводящие соединители, обеспечивающие контакт с заземляемой деталью. Областью использования защитного заземления являются трёхфазные сети, нейтраль в которых изолирована.

Защитное заземление действует на основе серьёзного уменьшения разности потенциалов между деталью, на которую пробило напряжение (корпус и т.д.), и землёй, вплоть до безопасного для человека уровня. Если заземление отсутствует, контакт с опасным местом электроустановки является непосредственным контактом с фазой. У возникающего электрического тока нет иных путей, кроме тела человека. При низком электрическом сопротивлении надетой обуви, самого пола и наличии изолированности проводов от «земли» величина тока окажется недопустимой для пострадавшего. Если организация работы по охране труда была выполнена грамотно и проблемная деталь имеет защитное заземление, то даже в случае больших значений воздействующего напряжения, оно не вызовет серьёзных последствий для организма. Согласно закону Ома, сила тока будет обратно пропорциональна сопротивлению. При наличии двух параллельных цепей — человеческого тела и заземляющего контура, при равном значении исходного напряжения (фаза), сила проходящего тока будет тем выше, чем меньше сопротивление цепи. Сконструированное с учётом обеспечения минимального сопротивления защитное заземление примет на себя основной электрический ток, обезопасив имеющего значительно более высокое сопротивление человека.

Два типа заземления

Заземлители делятся на два типа — естественные и искусственные. Если для заземления используются уже существовавшие при постройке здания металлические конструкции (трубы, арматура и т.п.), заземлитель называют естественным. Когда стальные стержни, уголки или трубы специально забивают или закапывают в землю, конструкция является искусственной. В целях повышения безопасности длина искусственного заземлителя не может быть меньше 2.5 м., а улучшая защиту, металлические фрагменты комбинируют путём сварки стальными накладками или проволокой. Чтобы обеспечить электрический контакт между заземляемым прибором и заземлителем, принято использовать шины, выполненные из меди или стали. Заземляющие проводники крепят к корпусу оборудования при помощи сварки или с использованием надёжного резьбового соединения. Обязательная защита с использованием технологии заземления требуется для трансформаторов, электрических шкафов и щитов, а также большинства промышленных и некоторых бытовых приборов и механизмов.

Хотя защитное заземление в большой степени уменьшает риск для человека, оно не ликвидирует его полностью. Потенциальная проблема в наличии своего собственного сопротивления у заземлителя, соединительных проводов и даже земли. Если изоляция нарушена, замыкающий ток проделает путь от заземляемой детали до земли, и на каждом этапе имеющееся сопротивление создаст дополнительную разность потенциалов. Итоговое суммарное напряжение будет значительно ниже общепринятых в России 220 В, однако всё ещё может составлять небезопасные для человека значения. Чтобы снизить суммарное напряжение надо уменьшить сопротивление заземлителя относительно финальной точки — земли. Общепринятой практикой является увеличение количества искусственных заземлителей.

Зануление

Вторым видом защиты от удара током при пробое на корпус является защитное зануление. Оно заключается в целенаправленном соединении частей электрического прибора, потенциально могущих оказаться под фазой, с заземленным выводом источника переменного или с аналогичной средней точкой в сетях постоянного тока. Тем самым пробой любой фазы на корпус оборудования переводится в короткое замыкание с заземлённым нулём. Протекающий при защитном занулении ток в разы больше, чем в случае заземления. Поэтому основной целью создания защитного зануления является быстрое прекращение работы и полное обесточивание сломанного устройства в принципе.

Нулевой проводник бывает рабочим и защитным. Рабочий проводник предназначен для полноценного питания электроустановки, поэтому не отличается от других носителей по толщине и качеству изоляции, материалу и сечению провода. Защитный проводник имеет целью всего лишь создание в краткий период времени короткого замыкания очень высокого тока, который позволит сработать защите и оперативно обесточить неисправное устройство. В качестве нулевого защитного провода часто выступают используемые при прокладывании проводки стальные трубы или нулевые провода без дополнительных деталей (выключателей и предохранителей). Равно как и заземление, зануление не может полностью защитить человека от воздействия электричества при непосредственном контакте с находящимся под фазой элементом конструкции. Если обеспечение электробезопасности в помещении требует повышенного внимания, строго необходимо комбинировать зануление с другими мерами защиты — выравниванием потенциала и защитным отключением.


Влияние заземления на воспаление, иммунный ответ, заживление ран, а также профилактику и лечение хронических воспалительных и аутоиммунных заболеваний

J Inflamm Res. 2015; 8: 83–96.

Джеймс Л. Ошман

1 Nature’s Own Research Association, Dover, NH, USA

Gaétan Chevalier

2 Кафедра биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, Ирвин, Калифорния, США

Ричард Браун

3 Кафедра физиологии человека, Орегонский университет, Юджин, штат Орегон, США

1 Nature’s Own Research Association, Довер, Нью-Хэмпшир, США

2 Кафедра биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, Ирвин, Калифорния, США

3 Кафедра физиологии человека, Орегонский университет, Юджин, штат Орегон, США

Для переписки: Гаэтан Шевалье, Департамент развития и клеточной биологии, Калифорнийский университет в Ирвине, 2103 Макго-Холл, Ирвин, Калифорния, 92697 -2300, США, тел. + 1760815 9271, факс +1858225 3514, электронная почта десять.labolgcbs @ cgobld Авторские права © 2015 Oschman et al. Эта работа опубликована Dove Medical Press Limited и находится под лицензией Creative Commons Attribution — Non Commercial (unported, v3.0) License. Полные условия лицензии доступны по адресу http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0 / Некоммерческое использование работы разрешено без какого-либо дополнительного разрешения Dove Medical Press Limited при условии надлежащей атрибуции работы. Эта статья цитируется в других статьях PMC.

Abstract

Многопрофильные исследования показали, что токопроводящий контакт человеческого тела с поверхностью Земли (заземление или заземление) оказывает интригующее воздействие на физиологию и здоровье.Такие эффекты относятся к воспалению, иммунным ответам, заживлению ран, а также к профилактике и лечению хронических воспалительных и аутоиммунных заболеваний. Этот отчет преследует две цели: 1) проинформировать исследователей о том, что представляется новым подходом к изучению воспаления, и 2) предупредить исследователей о том, что продолжительность и степень (сопротивление заземлению) заземления экспериментальных животные — важный, но обычно упускаемый из виду фактор, который может повлиять на результаты исследований воспаления, заживления ран и туморогенеза.В частности, заземление организма вызывает измеримые различия в концентрациях лейкоцитов, цитокинов и других молекул, участвующих в воспалительной реакции. Мы представляем несколько гипотез для объяснения наблюдаемых эффектов, основанных на текущих результатах исследований и нашем понимании электронных аспектов физиологии клеток и тканей, клеточной биологии, биофизики и биохимии. Экспериментальное повреждение мышц, известное как мышечная болезненность с отсроченным началом, использовалось для мониторинга иммунного ответа в заземленных и необоснованных условиях.Заземление уменьшает боль и изменяет количество циркулирующих нейтрофилов и лимфоцитов, а также влияет на различные циркулирующие химические факторы, связанные с воспалением.

Ключевые слова: хроническое воспаление, иммунная система, заживление ран, белые кровяные тельца, макрофаги, аутоиммунные заболевания

Введение

Заземление означает прямой контакт кожи с поверхностью Земли, например, босиком или руками , или с различными системами заземления. Субъективные сообщения о том, что ходьба босиком по Земле укрепляет здоровье и дает чувство благополучия, можно найти в литературе и практиках различных культур со всего мира. 1 По разным причинам многие люди не хотят выходить на улицу босиком, если только они не отдыхают на пляже. Опыт и измерения показывают, что постоянный контакт с Землей приносит устойчивые выгоды. Доступны различные системы заземления, которые позволяют часто контактировать с Землей, например, во время сна, сидя за компьютером или прогулок на открытом воздухе. Это простые токопроводящие системы в виде листов, циновок, повязок на запястья или щиколотки, липких пластырей, которые можно использовать в доме или офисе, и обуви.Эти приложения подключаются к Земле через шнур, вставленный в заземленную розетку или прикрепленный к заземляющему стержню, помещенному в почву снаружи под окном. При использовании обуви в подошве обуви на подушечке стопы, под плюсневыми костями, в точке акупунктуры, известной как почка 1, размещается токопроводящая заглушка. С практической точки зрения эти методы предлагают удобный, рутинный и удобный в использовании. подход к заземлению или заземлению. Их также можно использовать в клинических ситуациях, как будет описано в разделе, озаглавленном «Краткое изложение результатов на сегодняшний день». 1

Недавно группа из примерно десятка исследователей (включая авторов этой статьи) изучала физиологические эффекты заземления с различных точек зрения. По результатам этого исследования в рецензируемых журналах опубликовано более десятка исследований. Хотя в большинстве этих пилотных исследований было задействовано относительно небольшое количество субъектов, вместе взятых, исследование открыло новые и многообещающие рубежи в исследованиях воспалений с широкими последствиями для профилактики и общественного здравоохранения.Полученные данные заслуживают рассмотрения сообществом исследователей воспаления, у которого есть средства для проверки, опровержения или уточнения интерпретаций, которые мы сделали до сих пор.

Заземление уменьшает или даже предотвращает основные признаки воспаления после травмы: покраснение, жар, отек, боль и потерю функции (и). Быстрое исчезновение болезненного хронического воспаления было подтверждено в 20 тематических исследованиях с использованием медицинских инфракрасных изображений (). 2 , 3

Фотографические изображения, подтверждающие ускоренное улучшение 8-месячной незаживающей открытой раны, перенесенной 84-летней женщиной, страдающей диабетом.

Примечания: ( A ) Показывает открытую рану и бледно-серый оттенок кожи. ( B ) Снимок, сделанный после недели процедур заземления, показывает заметный уровень заживления и улучшения кровообращения, на что указывает цвет кожи. ( C ) Снимок, сделанный после 2 недель лечения заземлением, показывает, что рана зажила, а цвет кожи значительно улучшился. Лечение состояло из ежедневных 30-минутных сеансов заземления с помощью пластыря с электродом, когда пациент сидел удобно.Причиной раны, прилегающей к левой щиколотке, стал плохо подогнанный ботинок. Через несколько часов после ношения ботинка образовался волдырь, который затем превратился в стойкую открытую рану. Пациент проходил различные процедуры в специализированном раневом центре без каких-либо улучшений. Визуализация сосудов нижних конечностей показала плохое кровообращение. При первом осмотре она слегка хромала и испытывала боль. После первых 30 минут воздействия заземления пациент сообщил о заметном уменьшении боли.По ее словам, после 1 недели ежедневного заземления ее уровень боли уменьшился примерно на 80%. В то время у нее не было никаких признаков хромоты. По прошествии 2 недель она сказала, что полностью избавилась от боли.

Быстрое выздоровление после серьезной раны с минимальным отеком и покраснением, ожидаемым при такой серьезной травме.

Примечания: Велосипедист получил травму на соревнованиях Тур де Франс — цепное колесо выбило ему ногу. ( A ) Пластыри заземления помещали выше и ниже раны как можно скорее после травмы.Фото любезно предоставлено доктором Джеффом Спенсером. ( B ) 1-е сутки после травмы. ( C ) 2-е сутки после травмы. Покраснение, боль и припухлость были минимальными, и велосипедист смог продолжить гонку на следующий день после травмы. ( B и C ) Авторские права © 2014. Перепечатано с разрешения Basic Health Publications, Inc. Обер Калифорния, Синатра СТ, Цукер М. Заземление: самое важное открытие в области здравоохранения? 2-е изд. Лагуна-Бич: Основные публикации о здоровье; 2014 г. 1

Уменьшение воспламенения с помощью заземления, документированное с помощью медицинского инфракрасного изображения.

Примечания: Тепловизионные камеры фиксируют крошечные изменения температуры кожи для создания карты с цветовой кодировкой горячих участков, указывающих на воспаление. На панели A показано уменьшение воспаления после сна в заземленном состоянии. Медицинское инфракрасное изображение показывает теплые и болезненные области (стрелки в верхней части панели A ). Сон на земле в течение 4 ночей избавил от боли, а горячие области охладились.Обратите внимание на значительное уменьшение воспаления и возврат к нормальной термической симметрии. На панели B показаны инфракрасные изображения 33-летней женщины, получившей гимнастическую травму в 15 лет. Пациентка долгое время страдала хронической болью в правом колене, отеком и нестабильностью и не могла стоять в течение длительного времени. Простые действия, такие как вождение, усиливали симптомы. Ей приходилось спать с подушкой между колен, чтобы уменьшить боль. Периодическое лечение и физиотерапия на протяжении многих лет приносили минимальное облегчение.17 ноября 2004 г. она обратилась с жалобой на значительную болезненность правого медиального колена и легкую хромоту. Верхние изображения на панели B были сделаны в положении ходьбы, чтобы показать внутреннюю часть обоих колен. Стрелка указывает на точное место боли у пациента и указывает на выраженное воспаление. Нижние изображения на панели B , сделанные через 30 минут после заземления с помощью электродной накладки. Пациент сообщил о легком уменьшении боли. Обратите внимание на значительное уменьшение воспаления в области колен. После 6 дней заземления она сообщила об уменьшении боли на 50% и сказала, что теперь она может дольше стоять без боли и ей больше не нужно спать с подушкой между ног.После 4 недель лечения она почувствовала себя достаточно хорошо, чтобы играть в футбол, и впервые за 15 лет не почувствовала нестабильности и небольшой боли. К 12 неделям она сказала, что ее боль уменьшилась почти на 90% и отека не было. Впервые за много лет она научилась кататься на водных лыжах. Пациентка обратилась в офис после 6 месяцев лечения, чтобы сообщить, что она завершила полумарафон, о чем она даже не мечтала, что когда-либо сможет это сделать до лечения.

Наша основная гипотеза заключается в том, что соединение тела с Землей позволяет свободным электронам с поверхности Земли распространяться по телу и внутрь тела, где они могут оказывать антиоксидантное действие.В частности, мы предполагаем, что мобильные электроны создают антиоксидантную микросреду вокруг области восстановления повреждений, замедляя или предотвращая появление реактивных форм кислорода (АФК), доставляемых окислительным взрывом, от причинения «побочного повреждения» здоровой ткани, а также предотвращения или уменьшения образования так — так называемая «воспалительная баррикада». Мы также предполагаем, что электроны с Земли могут предотвратить или устранить так называемое «тихое» или «тлеющее» воспаление. В случае подтверждения эти концепции могут помочь нам лучше понять и исследовать воспалительную реакцию и заживление ран, а также получить новую информацию о том, как иммунная система функционирует в условиях здоровья и болезней.

Сводка результатов на сегодняшний день

Заземление улучшает сон, нормализует ритм кортизола днем ​​и ночью, уменьшает боль, снижает стресс, переводит вегетативную нервную систему с симпатической на парасимпатическую активацию, увеличивает вариабельность сердечного ритма, ускоряет заживление ран и снизить вязкость крови. Резюме было опубликовано в журнале Journal of Environmental and Public Health . 4

Влияние на сон

В одном из первых опубликованных исследований заземления изучалось влияние заземления на сон и циркадные профили кортизола. 5 В исследовании приняли участие 12 человек, которые страдали от боли и имели проблемы со сном. Они спали заземленными в течение 8 недель, используя систему, показанную на рисунке. В течение этого периода их дневные профили кортизола нормализовались, и большинство испытуемых сообщили, что их сон улучшился, а уровень боли и стресса снизился.

Заземленная система сна.

Примечания: Заземленная система сна состоит из хлопкового полотна с вплетенными в него проводящими углеродными или серебряными нитями. Нити соединяются с проводом, который выходит из окна спальни или через стену к металлическому стержню, вставленному в землю рядом со здоровым растением.В качестве альтернативы его можно подключить к заземляющей клемме электрической розетки. Сон в этой системе соединяет тело с Землей. Люди, использующие эту систему, часто сообщают, что заземленный сон улучшает качество сна и уменьшает боли, возникающие по разным причинам.

Результаты эксперимента привели к следующим выводам: 1) заземление тела во время сна дает количественные изменения в суточных или циркадных уровнях секреции кортизола, которые, в свою очередь, 2) вызывают изменения сна, боли и стресса (тревога, депрессия, и раздражительность), согласно субъективным оценкам.Эффекты кортизола, описанные Ghaly и Teplitz 5 , особенно важны в свете недавних исследований, показывающих, что длительный хронический стресс приводит к устойчивости к глюкокортикоидным рецепторам. 6 Такая устойчивость приводит к неспособности подавлять воспалительные реакции, что может, таким образом, увеличивать риски различных хронических заболеваний. Этот эффект дополняет результаты, описанные в разделе «Влияние на боль и иммунный ответ».

Влияние на боль и иммунный ответ

Пилотное исследование влияния заземления на боль и иммунного ответа на травму использовало мышечную болезненность с отсроченным началом (DOMS). 7 DOMS — это мышечная боль и скованность, возникающая от нескольких часов до дней после напряженных и незнакомых упражнений. DOMS широко используется в качестве исследовательской модели физиологами, занимающимися физическими упражнениями и спортом. Болезненность DOMS вызвана временным повреждением мышц, вызванным эксцентрическими упражнениями. Фаза сокращения, которая происходит, когда мышца укорачивается, как при поднятии гантели, называется концентрической, а фаза сокращения, когда мышца удлиняется, как при опускании гантели, называется эксцентрической.

Восемь здоровых испытуемых выполнили незнакомое эксцентрическое упражнение, которое вызвало боль в икроножных мышцах. Для этого им предложили выполнить два подхода по 20 подъемов пальцев ног со штангой на плечах и подушечками стоп на деревянной доске размером 2 × 4 дюйма. 7

Все субъекты ели стандартизированную пищу в одно и то же время дня и придерживались одного и того же цикла сна в течение 3 дней. Ежедневно в 17.40 у четырех испытуемых на икроножных мышцах и ступнях ног были прикреплены проводящие заземляющие пластыри.Они отдыхали и спали на системах заземления, подобных показанной на рисунке. Они оставались на заземленных простынях, за исключением посещения туалета и приема пищи. В качестве контроля четыре субъекта следовали одному и тому же протоколу, за исключением того, что их пластыри и листы не заземлялись. Перед тренировкой и через 1, 2 и 3 дня после нее были проведены следующие измерения: уровни боли, магнитно-резонансная томография, спектроскопия, содержание кортизола в сыворотке и слюне, химический анализ крови и ферментов, а также количество клеток крови. 7

Боль контролировалась двумя методами.Субъективный метод включал использование визуальной аналоговой шкалы утром и днем. Во второй половине дня на правую икроножную мышцу накладывали манжету для измерения кровяного давления и накачивали до уровня острого дискомфорта. Боль была задокументирована с точки зрения максимально допустимого давления. У заземленных испытуемых было меньше боли, о чем свидетельствует как аналоговая шкала болезненности (), так и их способность выдерживать более высокое давление манжеты для измерения кровяного давления (). 7

Изменения в отчетах по визуальной аналоговой шкале боли после обеда.

Изменение уровня боли после полудня (после полудня) с помощью манжеты для измерения кровяного давления.

Отчет об обосновании DOMS 7 содержит обзор литературы по изменениям химического состава крови и содержания форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов), ожидаемых после травмы. Иммунная система обнаруживает патогены и повреждение тканей и реагирует, инициируя каскад воспаления, отправляя нейтрофилы и лимфоциты в область. 8 — 12 Как и ожидалось, количество лейкоцитов увеличилось у необоснованных или контрольных субъектов.Количество лейкоцитов у заземленных субъектов неуклонно снижалось после травмы (). 7

Сравнение количества лейкоцитов, сравнение предварительного и пост-теста для каждой группы.

Предыдущие исследования показали увеличение нейтрофилов после травмы. 13 — 16 Это происходило как с заземленными, так и с необоснованными субъектами (), хотя количество нейтрофилов всегда было ниже у заземленных субъектов. 7

Сравнение количества нейтрофилов до и после теста для каждой группы.

Ожидается, что по мере увеличения количества нейтрофилов количество лимфоцитов будет уменьшаться. 17 — 19 В исследовании DOMS количество лимфоцитов у заземленных субъектов всегда было ниже, чем у необоснованных (). 7

Сравнение количества лимфоцитов до и после теста для каждой группы.

Обычно нейтрофилы быстро проникают в поврежденную область 8 , 20 — 22 , чтобы разрушить поврежденные клетки и посылать сигналы через сеть цитокинов для регулирования процесса восстановления.Производство нейтрофилами АФК и активных форм азота (РНС) называется «окислительным взрывом». 21 В то время как АФК удаляют патогены и клеточный мусор, чтобы ткань могла регенерировать, АФК также могут повреждать здоровые клетки, прилегающие к области восстановления, вызывая так называемое побочное повреждение. Тот факт, что у заземленных субъектов было меньше циркулирующих нейтрофилов и лимфоцитов, может указывать на то, что первоначальное повреждение разрешилось быстрее, побочное повреждение уменьшилось, а процесс восстановления ускорился.Это могло бы объяснить уменьшение основных признаков воспаления (покраснение, жар, отек, боль и потеря функции) после острой травмы, как задокументировано, например, в и, а также быстрое уменьшение хронического воспаления, задокументированное в.

Наша рабочая гипотеза включает следующий сценарий: подвижные электроны Земли проникают в организм и действуют как естественные антиоксиданты; 3 они частично проходят через матрикс соединительной ткани, в том числе через воспалительную преграду, если таковая имеется; 23 нейтрализуют АФК и другие окислители при ремонте; и они защищают здоровые ткани от повреждений.Тот факт, что у заземленных субъектов меньше циркулирующих нейтрофилов и лимфоцитов, может быть полезным из-за вредной роли, которую, как считается, эти клетки играют в продлении воспаления. 24 Мы также поднимаем вероятность того, что воспалительная баррикада на самом деле формируется у необоснованных субъектов в результате побочного повреждения здоровых тканей, как было предположено Селье в первом и последующих изданиях его книги The Stress of Life (). 25

Формирование воспалительной баррикады.

Примечания: Copyright © 1984, Селье Х. Воспроизведено из Селье Х. Стресс жизни . Пересмотренное изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc .; 1984. 25 ( A ) Нормальная соединительнотканная территория. ( B ) Та же ткань после травмы или воздействия раздражителя. Сосуд расширяется, клетки крови мигрируют к раздражителю, клетки соединительной ткани и волокна образуют толстую непроницаемую преграду, которая предотвращает распространение раздражителя в кровь, но также препятствует проникновению регенеративных клеток, которые могут восстанавливать ткань и замедлять проникновение антиоксидантов в нее. поле ремонта.Результатом может стать длительный очаг не полностью разрешенного воспаления, из которого в конечном итоге могут просачиваться токсины в систему и нарушаться функционирование органа или ткани. Это называется «тихим» или «тлеющим» воспалением. ( C ) Воспалительный мешок, мешочек Селье или гранулема, как первоначально описано Selye, 30 , широко используется в исследованиях воспаления.

Хотя могут быть и другие объяснения, мы предполагаем, что быстрое разрешение воспаления происходит потому, что поверхность Земли является обильным источником возбужденных и подвижных электронов, как описано в другой нашей работе. 1 Мы также предполагаем, что контакт кожи с поверхностью Земли позволяет электронам Земли распространяться по поверхности кожи и внутрь тела. Один из путей внутрь тела может лежать через точки акупунктуры и меридианы. Известно, что меридианы представляют собой пути с низким сопротивлением для прохождения электрических токов. 26 — 28 Другой путь — через слизистые оболочки дыхательных и пищеварительных трактов, которые проходят через поверхность кожи. Sokal и Sokal 29 обнаружили, что электрический потенциал на теле, на слизистой оболочке языка и в венозной крови быстро падает примерно до -200 мВ.Когда тело отключено от Земли, потенциал быстро восстанавливается. Эти эффекты показывают изменения во внутренней электрической среде внутри тела. 29

Селье 30 изучали гистологию стенки воспалительного мешка или баррикады (). Он состоит из фибрина и соединительной ткани. Наша гипотеза состоит в том, что электроны могут частично проходить через барьер и затем нейтрализовать активные формы кислорода (свободные радикалы). 30 Путь или коридор полупроводникового коллагена может объяснить, как электроны с Земли быстро ослабляют хроническое воспаление, не устраняемое диетическими антиоксидантами или стандартной медицинской помощью, включая физиотерапию ().Баррикада, вероятно, ограничивает проникновение циркулирующих антиоксидантов в ремонт.

В совокупности эти наблюдения показывают, что заземление человеческого тела значительно изменяет воспалительную реакцию на травму.

Анатомические и биофизические аспекты

Представление о том, что воспалительная баррикада образуется из побочного повреждения здоровых тканей, окружающих место повреждения, подтверждается классическими исследованиями Селье, опубликованными вместе с его описанием гранулемы или мешочка Селье (). 25 , 30 Более того, исследования в области клеточной биологии и биофизики показывают, что человеческое тело оснащено общесистемной коллагеновой жидкокристаллической полупроводниковой сетью, известной как живая матрица, 31 или, другими словами, a система наземной регуляции 32 , 33 или матричная система тканевого тенсегрити (). 34 Эта сеть, охватывающая все тело, может доставлять подвижные электроны к любой части тела и, таким образом, регулярно защищать все клетки, ткани и органы от окислительного стресса или в случае травм. 23 , 31 Живая матрица включает внеклеточные и соединительнотканные матрицы, а также цитоскелеты всех клеток. 31 Считается, что интегрины на поверхности клеток обеспечивают полупроводимость электронов внутрь клетки, а связи через ядерную оболочку позволяют ядерной матрице и генетическому материалу быть частью схемы. 23 Наша гипотеза состоит в том, что эта электронная схема, охватывающая все тело, представляет собой первичную систему антиоксидантной защиты.Эта гипотеза является центральным пунктом данного отчета.

Живая матрица, система регуляции почвы или матрица тенсегритичности тканей — это непрерывная волокнистая паутина или сеть, которая проникает в каждую часть тела. Внеклеточные компоненты этой сети состоят в основном из коллагена и основного вещества. Это самая большая система в организме, так как это единственная система, которая затрагивает все остальные системы.

Внеклеточная часть матричной системы состоит в основном из коллагена и основных веществ (и).Цитоскелет состоит из микротрубочек, микрофиламентов и других волокнистых белков. Ядерный матрикс содержит другую белковую ткань, состоящую из гистонов и родственных материалов.

Коллаген и основное вещество.

Примечания: (A) Коллаген, основной белок внеклеточного матрикса соединительной ткани, представляет собой тройную спираль с гидратной оболочкой, окружающей каждую полипептидную цепь. Белок может переносить электроны посредством полупроводников, а протоны (H + ) и гидроксилы (OH — ) мигрируют через гидратную оболочку.Эти движения заряда могут быть очень быстрыми и жизненно важны. ( B ) Авторские права © 2005. Р. Пол Ли Воспроизведено с разрешения Lee RP. Интерфейс. Механизмы духа в остеопатии. Портленд, Орегон: Stillness Press; 2005. 67 Основное вещество — это сильно заряженный полиэлектролитный гель, огромный резервуар электронов. Обратите внимание на фибриллы коллагена, встроенные в единицы основного вещества, известные как матрисомы (термин, введенный Гейне). 33 Деталь матрицы справа ( b ) показывает огромные запасы электронов.Электроны из основного вещества могут мигрировать через сеть коллагена в любую точку тела. Мы предполагаем, что они могут поддерживать антиоксидантную микросреду вокруг области восстановления повреждений, замедляя или предотвращая появление реактивных форм кислорода, доставляемых окислительным взрывом, от побочного повреждения здоровых тканей, а также предотвращая или уменьшая образование так называемой «воспалительной баррикады». ».

Не принято считать, что коллаген и другие структурные белки являются полупроводниками.Эта концепция была представлена ​​Альбертом Сент-Дьёрдьи на лекции в память о Корани в Будапеште, Венгрия, в 1941 году. Его доклад был опубликован в журналах Science (На пути к новой биохимии?) 35 и Nature (Исследование уровней энергии) в биохимии). 36 Идея о том, что белки могут быть полупроводниками, была немедленно и решительно отвергнута биохимиками. Многие современные ученые продолжают отвергать полупроводимость в белках, потому что живые системы имеют только следовые количества силикона, германия и соединений галлия, которые являются наиболее широко используемыми материалами в электронных полупроводниковых устройствах.Однако существует множество способов изготовления органических полупроводников без использования металлов. Одним из источников путаницы было широко распространенное мнение, что вода — это просто наполнитель. Теперь мы знаем, что вода играет решающую роль в ферментативной активности и полупроводимости. Гидратированные белки на самом деле являются полупроводниками и стали важными компонентами мировой индустрии микроэлектроники. Для некоторых приложений предпочтительнее использовать органические микросхемы, поскольку они могут быть очень маленькими, самосборными, прочными и с низким энергопотреблением. 37 , 38

Один из лидеров в области молекулярной электроники, NS Hush, поблагодарил Альберта Сент-Дьерди и Роберта С. Малликена за предоставление двух концепций, фундаментальных для промышленного применения: теории биологической полу- проводимость и теория молекулярных орбиталей соответственно. 39 В недавних исследованиях, получивших награды Общества исследования материалов в Европе и США, ученые из Израиля создали гибкие биоразлагаемые полупроводниковые системы, используя белки из крови, молока и слизи человека. 40 Кремний, наиболее широко используемый полупроводниковый материал, является дорогим в чистом виде, необходимым для полупроводников, негибким и экологически опасным. По прогнозам, органические полупроводники приведут к появлению нового ряда гибких и биоразлагаемых компьютерных экранов, сотовых телефонов, планшетов, биосенсоров и микропроцессорных чипов. Мы прошли долгий путь с тех времен, когда полупроводимость в белках так решительно отвергалась. 41 , 42 , 43

Молекулы полиэлектролита основного вещества, связанные с матрицей коллагеновой соединительной ткани, являются резервуарами заряда ().Таким образом, матрица представляет собой обширную окислительно-восстановительную систему всего тела. Гликозаминогликаны имеют высокую плотность отрицательных зарядов из-за сульфатных и карбоксилатных групп на остатках уроновой кислоты. Таким образом, матрица представляет собой систему, охватывающую все тело, способную поглощать и отдавать электроны везде, где они необходимы для поддержания иммунного функционирования. 44 Внутренние части клеток, включая ядерный матрикс и ДНК, являются частями этой биофизической электрической системы хранения и доставки. Продолжительность воздействия заземления на восстановление травм можно оценить по-разному.Во-первых, мы знаем из медицинских инфракрасных изображений, что воспаление начинает спадать в течение 30 минут после соединения с землей через проводящий участок, помещенный на кожу. 2 , 3 Во-вторых, в этот же период увеличивается метаболическая активность. В частности, наблюдается увеличение потребления кислорода, частоты пульса и дыхания, а также снижение оксигенации крови в течение 40 минут заземления. 45 Мы подозреваем, что «заполнение» резервуаров с зарядом происходит постепенно, возможно, из-за огромного количества заряженных остатков в полиэлектролитах и ​​из-за того, что они расположены по всему телу.Когда резервуары с зарядом насыщены, организм находится в состоянии, которое мы называем «подготовленностью к воспалительным процессам». Это означает, что основное вещество, пронизывающее каждую часть тела, готово быстро доставить антиоксидантные электроны к любому месту повреждения через полупроводниковую коллагеновую матрицу (см.).

Резюме центральной гипотезы этого отчета: сравнение иммунного ответа у необоснованного и заземленного человека.

Примечания: ( A ) После травмы незаземленный человек (мистер Туфель) образует воспалительную баррикаду вокруг места травмы.( B ) После травмы заземленный человек (мистер Бэрфут) не образует воспалительную преграду, потому что активные формы кислорода, которые могут повредить близлежащие здоровые ткани (побочное повреждение), немедленно нейтрализуются электронами, полупроводниками из насыщенного электронами основного вещества. через коллагеновую сеть.

Эти соображения также подразумевают антивозрастные эффекты заземления, поскольку доминирующая теория старения подчеркивает кумулятивный ущерб, вызванный АФК, образующимися во время нормального метаболизма или возникающими в ответ на загрязняющие вещества, яды или травмы. 46 Мы предполагаем антивозрастной эффект заземления, основанный на том, что живая матрица достигает каждой части тела и способна доставлять антиоксидантные электроны к участкам, где целостность ткани может быть нарушена реактивными окислителями из любого источника. 47 , 48

Молекулы, образующиеся во время иммунного ответа, также отслеживались в исследовании DOMS. 7 Параметры, которые постоянно различались на 10% или более между заземленными и незаземленными субъектами, нормализованные до исходного уровня, включали креатинкиназу, соотношение фосфокреатин / неорганический фосфат, билирубин, фосфорилхолин и глицеринфосфорилхолин.Билирубин — природный антиоксидант, который помогает контролировать АФК. 49 — 53 Хотя уровни билирубина снизились как в обоснованных, так и в необоснованных группах, разница между испытуемыми была большой (). 7

Сравнение уровней билирубина до и после теста для каждой группы.

Маркеры воспаления менялись одновременно с изменением показателей боли. Это было выявлено как с помощью визуальной аналоговой шкалы боли, так и путем измерения давления на правой икроножной мышце (и).Авторы исследования DOMS предположили, что билирубин мог использоваться в качестве источника электронов у незаземленных субъектов. 7 Возможно, меньшее снижение уровня циркулирующего билирубина у заземленных людей было связано с наличием в поле восстановления свободных электронов с Земли.

Другие маркеры подтверждают гипотезу о том, что заземленные субъекты более эффективно устраняют повреждение тканей: показатели боли, соотношение неорганического фосфата и фосфокреатина (Pi / PCr) и креатинкиназа (CK).Повреждение мышц широко коррелировали с КК. 54 — 56 Как видно, значения КК у необоснованных испытуемых постоянно были выше, чем у заземленных испытуемых. 7 Различия между Pi / PCr двух групп контролировали с помощью магнитно-резонансной спектроскопии. Эти соотношения указывают на скорость метаболизма и повреждение клеток. 57 — 60 Уровни неорганических фосфатов указывают на гидролиз PCr и аденозинтрифосфата.Незаземленные субъекты имели более высокие уровни Pi, в то время как заземленные субъекты показали более высокие уровни PCr. Эти результаты показывают, что митохондрии заземленных субъектов не производят столько метаболической энергии, вероятно, потому, что потребность в ней меньше из-за более быстрого достижения гомеостаза. Различия между группами показаны в.

Уровни креатинкиназы до и после теста для каждой группы.

Отношения неорганического фосфата / фосфокреатина (Pi / PCr) до и после теста для каждой группы.

Пилотное исследование 7 о влиянии заземления на ускорение выздоровления от боли DOMS обеспечивает хорошую основу для более крупного исследования. Представленные здесь концепции резюмируются в сравнении между «мистером Ботинсом» (необоснованный человек) и «мистером Бэрфут» (обоснованным лицом).

Обсуждение

Текущие объемные исследования коррелируют воспаление с широким спектром хронических заболеваний. Поиск по запросу «воспаление» в базе данных Национальной медицинской библиотеки (PubMed) выявил более 400 000 исследований, из которых только в 2013 году было опубликовано более 34 000 исследований.Наиболее частой причиной смерти и инвалидности в США являются хронические заболевания. Семьдесят пять процентов национальных расходов на здравоохранение, которые в 2008 году превысили 2,3 триллиона долларов США, идут на лечение хронических заболеваний. Болезни сердца, рак, инсульт, хроническая обструктивная болезнь легких, остеопороз и диабет являются наиболее распространенными и дорогостоящими хроническими заболеваниями. 61 Другие включают астму, болезнь Альцгеймера, расстройства кишечника, цирроз печени, муковисцидоз, рассеянный склероз, артрит, волчанку, менингит и псориаз.Десять процентов всех долларов здравоохранения тратится на лечение диабета. Остеопороз поражает около 28 миллионов стареющих американцев. 61 , 62 Однако существует несколько теорий о механизмах, связывающих хроническое воспаление с хроническим заболеванием. Обобщенные здесь исследования заземления представляют собой логичную и проверяемую теорию, основанную на различных доказательствах.

Описание иммунного ответа в учебнике описывает, как большие или маленькие повреждения заставляют нейтрофилы и другие белые кровяные тельца доставлять большое количество ROS и RNS для разрушения патогенов и поврежденных клеток и тканей.Классические описания в учебниках также относятся к «воспалительной баррикаде», которая изолирует поврежденные ткани, чтобы препятствовать перемещению патогенов и мусора из поврежденной области в соседние здоровые ткани. Селье описал, как мусор коагулирует, образуя воспалительную баррикаду (). Этот барьер также препятствует перемещению антиоксидантов и регенеративных клеток в заблокированную зону. Восстановление может быть неполным, и это неполное восстановление может создать порочный воспалительный цикл, который может сохраняться в течение длительного периода времени, что приводит к так называемому тихому или тлеющему воспалению, которое, в свою очередь, со временем может способствовать развитию хронического заболевания.

Каким бы примечательным это ни казалось, наши открытия предполагают, что эта классическая картина воспалительной баррикады может быть следствием отсутствия заземления и, как следствие, «недостатка электронов». Раны заживают по-разному, когда тело заземлено (и). Заживление происходит намного быстрее, а основные признаки воспаления уменьшаются или устраняются. Профили различных маркеров воспаления с течением времени сильно различаются у здоровых людей.

Те, кто исследует воспаление и заживление ран, должны знать, как заземление может изменить временной ход воспалительных реакций.Им также необходимо знать, что экспериментальные животные, которых они используют для своих исследований, могут иметь очень разные иммунные системы и реакции, в зависимости от того, были ли они выращены в заземленных или незаземленных клетках. Стандартная исследовательская практика состоит в том, чтобы исследователи тщательно описывали свои методы и вид животных, которых они используют, чтобы другие могли повторить исследования, если захотят. Предполагается, что все крысы линии Вистар, например, будут генетически и физиологически похожи. Однако сравнение новообразований у крыс Sprague-Dawley (первоначально аутбредных от крысы Wistar) из разных источников выявило весьма значимые различия в частоте возникновения эндокринных опухолей и опухолей молочной железы.Частота опухолей мозгового вещества надпочечников также варьировала у крыс от одних и тех же поставщиков, выращенных в разных лабораториях. Авторы «подчеркнули необходимость крайней осторожности при оценке исследований канцерогенности, проводимых в разных лабораториях и / или на крысах из разных источников». 63

С нашей точки зрения, эти вариации вовсе не удивительны. Животные будут сильно различаться по степени насыщения их зарядовых резервуаров электронами. Их клетки сделаны из металла, и если да, то заземлен ли этот металл? Насколько близко их клетки находятся к проводам или трубопроводам, по которым проходит электричество 60/50 Гц? Согласно нашим исследованиям, эти факторы будут иметь измеримое влияние на иммунные реакции.Фактически, они представляют собой «скрытую переменную», которая могла повлиять на результаты бесчисленных исследований, а также могла повлиять на способность других исследователей воспроизвести конкретное исследование.

Доминирующие факторы образа жизни, такие как изоляционная обувь, высотные здания и возвышающиеся кровати, отделяют большинство людей от прямой связи кожи с поверхностью Земли. Связь с землей была повседневной реальностью в прошлых культурах, которые использовали шкуры животных для обуви и сна. Мы предполагаем, что процесс уничтожения патогенов и очистки участков повреждений с помощью ROS и RNS эволюционировал, чтобы воспользоваться преимуществом постоянного доступа организма к практически безграничному источнику мобильных электронов, который Земля обеспечивает, когда мы находимся в контакте с ней.Антиоксиданты являются донорами электронов, и мы твердо верим, что лучший донор электронов находится прямо у нас под ногами: поверхность Земли с ее практически неограниченным хранилищем доступных электронов. Электроны с Земли на самом деле могут быть лучшими антиоксидантами с нулевыми отрицательными вторичными эффектами, потому что наше тело эволюционировало, чтобы использовать их в течение эонов физического контакта с землей. Наша иммунная система прекрасно работает до тех пор, пока доступны электроны для уравновешивания АФК и активных форм азота (РНС), используемых при борьбе с инфекциями и повреждениями тканей.Наш современный образ жизни застал организм и иммунную систему врасплох, внезапно лишив их изначального источника электронов. Это планетарное разделение стало ускоряться в начале 1950-х годов с появлением обуви с изоляционной подошвой вместо традиционной кожи. Вызовы образа жизни для нашей иммунной системы происходили быстрее, чем могла приспособиться эволюция.

Отключение от Земли может быть важным, коварным и упускаемым из виду вкладом в физиологическую дисфункцию и вызывающий тревогу глобальный рост неинфекционных хронических заболеваний, связанных с воспалительными процессами.Недостаток электронов также может привести к ненасыщению цепей переноса электронов в митохондриях, что приведет к хронической усталости и замедлению клеточных миграций и других важных действий клеток иммунной системы. 64 На этом этапе даже легкая травма может привести к долгосрочным проблемам со здоровьем. Когда подвижные электроны недоступны, воспалительный процесс принимает ненормальное течение. Области с дефицитом электронов уязвимы для дальнейшего повреждения — они становятся положительно заряженными, и им будет сложно предотвратить инфекции.В результате иммунная система постоянно активируется и в конечном итоге истощается. Клетки иммунной системы могут не различать различные химические структуры организма (называемые «я») и молекулы паразитов, бактерий, грибков и раковых клеток (называемые «чужими»). Эта потеря иммунологической памяти может привести к атаке некоторых иммунных клеток на собственные ткани и органы тела. Примером может служить разрушение продуцирующих инсулин бета-клеток островков Лангерганса у больного диабетом.Другой пример — иммунная система, атакующая хрящи в суставах, вызывая ревматоидный артрит. Красная волчанка — это крайний пример аутоиммунного состояния, вызванного атакой иммунной системы организма на ткани и органы хозяина. Волчанка, например, может поражать множество различных систем организма, включая кожу, почки, клетки крови, суставы, сердце и легкие. Со временем иммунная система ослабевает, и человек становится более уязвимым для воспалений или инфекций, которые могут не зажить, как это часто бывает с ранами пациентов с диабетом.В частности, какая часть или части тела ослабленная иммунная система атакует первой, зависит от многих факторов, таких как генетика, привычки (сон, еда, напитки, упражнения и т. Д.), А также токсины в организме и в окружающей среде. 65 , 66 Повторное наблюдение показывает, что заземление уменьшает боль у пациентов с волчанкой и другими аутоиммунными заболеваниями. 1

Заключение

Накопленный опыт и исследования по заземлению указывают на появление простой, естественной и доступной стратегии здравоохранения против хронического воспаления, требующей серьезного внимания клиницистов и исследователей.Живая матрица (или основная регуляция, или система тканевого тенсегрити-матрица), сама ткань тела, по-видимому, служит одной из наших основных систем антиоксидантной защиты. Как поясняется в этом отчете, для оптимальной эффективности этой системы требуется периодическая подзарядка за счет проводящего контакта с поверхностью Земли — «батареи» для всей планетарной жизни.

Благодарности

Авторы признательны Мартину Цукеру за очень ценные комментарии к рукописи. Клинтон Обер из EarthFx Inc.обеспечивает постоянную поддержку и поощрение исследований, которые были проведены для изучения науки о заземлении, с особым вниманием к иммунной системе.

Сноски

Раскрытие информации

G Chevalier и JL Oschman являются независимыми подрядчиками EarthFx Inc., компании, спонсирующей исследования в области заземления, и владеют небольшой долей акций компании. Ричард Браун — независимый подрядчик EarthFx Inc., компании, спонсирующей исследования в области заземления.Авторы не сообщают о других конфликтах интересов.

Ссылки

1. Обер Калифорния, Синатра СТ, Цукер М. Заземление: самое важное открытие в области здравоохранения? 2-й. Лагуна-Бич: Основные публикации о здоровье; 2014. [Google Scholar] 3. Oschman JL. Могут ли электроны действовать как антиоксиданты? Обзор и комментарии. J Altern Complement Med. 2007. 13: 955–967. [PubMed] [Google Scholar] 4. Chevalier G, Sinatra ST, Oschman JL, Sokal K, Sokal P. Обзорная статья: Заземление: последствия для здоровья повторного соединения человеческого тела с электронами на поверхности Земли.J Environ Public Health. 2012; 2012: 291541. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 5. Гали М., Теплиц Д. Биологические эффекты заземления человеческого тела во время сна, измеренные по уровням кортизола и субъективным отчетам о сне, боли и стрессе. J Altern Complement Med. 2004. 10 (5): 767–776. [PubMed] [Google Scholar] 6. Коэн С., Яницки-Девертс Д., Дойл В. Дж. И др. Хронический стресс, резистентность к рецепторам глюкокортикоидов, воспаление и риск заболеваний. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2012; 109 (16): 5995–5999.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 7. Браун Д., Шевалье Г., Хилл М. Пилотное исследование влияния заземления на болезненность мышц с отсроченным началом. J Altern Complement Med. 2010. 16 (3): 265–273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 8. Баттерфилд ТА, Лучшая ТМ, Меррик Массачусетс. Двойная роль нейтрофилов и макрофагов в воспалении: критический баланс между повреждением и восстановлением тканей. J Athl Train. 2006. 41 (4): 457–465. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Такмакидис С.П., Коккинидис Е.А., Симилиос И., Дуда Х.Влияние ибупрофена на отсроченную болезненность мышц и мышечную работоспособность после эксцентрических упражнений. J Strength Cond Res. 2003. 17 (1): 53–59. [PubMed] [Google Scholar] 10. Закройте Г.Л., Эштон Т., Кейбл Т., Доран Д., Макларен Д.П. Эксцентрические упражнения, изокинетический мышечный момент и отсроченное начало болезненности мышц: роль активных форм кислорода. Eur J Appl Physiol. 2004. 91 (5–6): 615–621. [PubMed] [Google Scholar] 11. Макинтайр Д.Л., Рид В.Д., Листер Д.М., Сас И.Дж., Маккензи, округ Колумбия. Наличие лейкоцитов, снижение силы и отсроченная болезненность в мышцах после эксцентрических упражнений.J. Appl Physiol (1985) 1996; 80 (3): 1006–1013. [PubMed] [Google Scholar] 12. Франклин М.Э., Карриер Д., Франклин Р.С. Влияние одной тренировки мышечной болезненности, вызывающей подъем тяжестей, на количество лейкоцитов, креатинкиназу сыворотки и объем плазмы. J Orthop Sports Phys Ther. 1991. 13 (6): 316–321. [PubMed] [Google Scholar] 13. Пик Дж., Носака К., Судзуки К. Характеристика воспалительных реакций на эксцентрические упражнения у людей. Exerc Immunol Rev.2005; 11: 64–85. [PubMed] [Google Scholar] 14. Макинтайр Д.Л., Рид В.Д., Маккензи, округ Колумбия.Отсроченная болезненность мышц: воспалительная реакция на мышечное повреждение и ее клинические последствия. Sports Med. 1995. 20 (1): 24–40. [PubMed] [Google Scholar] 15. Смит Л.Л., Бонд Дж. А., Холберт Д. и др. Дифференциальное количество лейкоцитов после двух беговых тренировок. Int J Sports Med. 1998. 19 (6): 432–437. [PubMed] [Google Scholar] 16. Смит Л.Л. Цитокиновая гипотеза перетренированности: физиологическая адаптация к чрезмерному стрессу? Медико-спортивные упражнения 2000322317–331. [PubMed] [Google Scholar] 17. Ascensão A, Rebello A, Oliveira E, Marques F, Pereira L., Magalhães J.Биохимическое воздействие футбольного матча: анализ окислительного стресса и повреждения мышц на протяжении восстановления. Clin Biochem. 2008. 41 (10–11): 841–851. [PubMed] [Google Scholar] 18. Смит Л.Л., Маккаммон М., Смит С., Чамнесс М., Израиль Р.Г., О’Брайен К.Ф. Реакция лейкоцитов на ходьбу в гору и бег трусцой при одинаковых метаболических нагрузках. Eur J Appl Physiol. 1989. 58 (8): 833–837. [PubMed] [Google Scholar] 19. Бродбент С., Руссо Дж. Дж., Торп Р.М., Чоат С.Л., Джексон Ф.С., Роулендс Д.С. Вибрационная терапия снижает уровень IL6 в плазме и болезненность мышц после бега с горы.Br J Sports Med. 2010. 44 (12): 888–894. [PubMed] [Google Scholar] 20. Глисон М., Алми Дж., Брукс С., Кейв Р., Льюис А., Гриффитс Х. Гематологические и острофазовые реакции, связанные с отсроченной болезненностью мышц. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1995. 71 (2–3): 137–142. [PubMed] [Google Scholar] 21. Tidball JG. Воспалительные процессы при повреждении и восстановлении мышц. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2005; 288 (2): R345 – R353. [PubMed] [Google Scholar] 22. Чжан Дж., Клемент Д., Тонтон Дж. Эффективность Фараблока, электромагнитного щита, в ослаблении отсроченной мышечной болезненности.Clin J Sport Med. 2000. 10 (1): 15–21. [PubMed] [Google Scholar] 23. Oschman JL. Перенос заряда в живой матрице. J Bodyw Mov Ther. 2009. 13 (3): 215–228. [PubMed] [Google Scholar] 24. Бест ТМ, Хантер К.Д. Травма и восстановление мышц. Phys Med Rehabil Clin North Am. 2000. 11 (2): 251–266. [PubMed] [Google Scholar] 25. Селье Х. Жизненный стресс. Пересмотрено. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc .; 1984. [Google Scholar] 26. Мотояма Х. Измерения энергии ки: диагностика и лечение. Токио: Human Science Press; 1997 г.[Google Scholar] 27. Колберт А.П., Юн Дж., Ларсен А., Эдингер Т., Грегори В.Л., Тонг Т. Измерения импеданса кожи для исследования акупунктуры: разработка системы непрерывной записи. Evid Based Complement Altern Med. 2008. 5 (4): 443–450. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 28. Райхманис М, Марино А.А., Беккер РО. Электрические корреляты точек акупунктуры. IEEETrans Biomed Eng. 1975. 22 (6): 533–535. [PubMed] [Google Scholar] 29. Сокал К., Сокал П. Заземление организма человека влияет на биоэлектрические процессы.J Altern Complement Med. 2012. 18 (3): 229–234. [PubMed] [Google Scholar] 30. Селье Х. О механизме воздействия гидрокортизона на устойчивость тканей к травмам; экспериментальное исследование с использованием техники мешка гранулемы. ДЖАМА. 1953. 152 (13): 1207–1213. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ошман Дж.Л., Ошман Н.Х. Материя, энергия и живая матрица. Рольф Лайнс. 1993. 21 (3): 55–64. [Google Scholar] 32. Пишингер А. Внеклеточный матрикс и основная регуляция: основа целостной биологической медицины.Беркли: Североатлантические книги; 2007. [Google Scholar] 33. Heine H. Lehrbuch der biologischen Medizin. Grundregulation und Extrazellulare Matrix. [Справочник по биологической медицине. Внеклеточный матрикс и наземная регуляция] Штутгарт: Hippokrates Verlag; 2007. Немецкий. [Google Scholar] 34. Пиента К.Дж., Коффи Д.С. Передача клеточной гармонической информации через систему тканевого тенсегрити-матрикса. Мед-гипотезы. 1991. 34 (1): 88–95. [PubMed] [Google Scholar] 35. Сент-Дьёрдьи А. К новой биохимии? Наука.1941; 93: 609–611. [PubMed] [Google Scholar] 36. Сент-Дьёрдьи А. Исследование уровней энергии в биохимии. Природа. 1941; 148 (3745): 157–159. [Google Scholar] 38. Сарпешкар Р. Биоэлектроника со сверхнизким энергопотреблением. Основы, биомедицинские приложения и биологические системы. Кембридж: Издательство Кембриджского университета; 2010. [Google Scholar] 39. Тише NS. Обзор молекулярной электроники за первые полвека. Ann N Y Acad Sci. 2003; 1006: 1–20. [PubMed] [Google Scholar] 40. Ментович Э., Белгородский Б, Гозин М, Рихтер С, Коэн Х.Легированные биомолекулы в миниатюрных электрических переходах. J Am Chem Soc. 2012. 134 (20): 8468–8473. [PubMed] [Google Scholar] 41. Куэвас Дж. К., Шеер Э. Молекулярная электроника: Введение в теорию и эксперимент. Vol. 1. World Scientific Publishing Co; Сингапур: 2010. (Сингапур; World Scientific Series in Nanoscience and Nanotechnology). [Google Scholar] 42. Реймерс-младший, United Engineering Foundation (США) и др. Молекулярная электроника III. Vol. 1006. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Анналы Нью-Йоркской академии наук; 2003 г.[Google Scholar] 43. Иоахим C, Ратнер MA. Молекулярная электроника: некоторые взгляды на транспортные соединения и не только. Proc Natl Acad Sci USA. 2005. 102 (25): 8801–8808. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 44. Heine H. Система гомотоксикологии и наземной регуляции (GRS) Баден-Баден: Aurelia-Verlag; 2000. [Google Scholar] 45. Chevalier G. Изменения частоты пульса, частоты дыхания, оксигенации крови, индекса перфузии, проводимости кожи и их изменчивость, вызванные во время и после заземления людей в течение 40 минут.J Altern Complement Med. 2010. 16 (1): 81–87. [PubMed] [Google Scholar] 46. Мива С., Бекман КБ, Мюллер Флорида, редакторы. Окислительный стресс при старении: от модельных систем к болезням человека. Тотова: Humana Press; 2008. [Google Scholar] 47. Oschman JL. Митохондрии и клеточное старение. В: Клац Р., Голдман Р., редакторы. Антивозрастная терапия. XI. Чикаго: Американская академия антивозрастной медицины; 2008. 2009. С. 275–287. [Google Scholar] 48. Кесслер WD, Oschman JL. Противодействие старению с помощью основ физики. В: Клац Р., Голдман Р., редакторы.Антивозрастная терапия. XI. Чикаго: Американская академия антивозрастной медицины; 2009. С. 185–194. [Google Scholar] 49. Штокер Р. Антиоксидантная активность желчных пигментов. Сигнал антиоксидантного окислительно-восстановительного потенциала. 2004. 6 (5): 841–849. [PubMed] [Google Scholar] 50. Paschalis V, Nikolaidis MG, Fatouros IG, et al. Равномерные и продолжительные изменения окислительного стресса в крови после мышечных нагрузок. In Vivo. 2007. 21 (5): 877–883. [PubMed] [Google Scholar] 51. Николаидис М.Г., Пасхалис В., Гиакас Г. и др. Снижение окислительного стресса в крови после повторяющихся упражнений, повреждающих мышцы.Медико-спортивные упражнения. 2007. 39 (7): 1080–1089. [PubMed] [Google Scholar] 52. Флорчик У. М., Йожкович А., Дулак Дж. Биливердин-редуктаза: новые свойства старого фермента и его потенциальное терапевтическое значение. Pharmacol Rep. 2008; 60 (1): 38–48. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 53. Sedlak TW, Salehb M, Higginson DS, Paul BD, Juluri KR, Snyder SH. Билирубин и глутатион выполняют взаимодополняющие антиоксидантные и цитопротекторные функции. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2009; 106 (13): 5171–5176. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 54.Close GL, Ashton T., McArdle A, MacLaren DP. Растущая роль свободных радикалов в отсроченном возникновении мышечной болезненности и мышечных повреждений, вызванных сокращениями. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2005. 142 (3): 257–266. [PubMed] [Google Scholar] 55. Хиросе Л., Носака К., Ньютон М. и др. Изменения медиаторов воспаления после эксцентрической нагрузки сгибателей локтя. Exerc Immunol Rev.2004; 10: 75–90. [PubMed] [Google Scholar] 56. Hartmann U, Mester J. Маркеры тренировок и перетренированности в отдельных спортивных соревнованиях.Медико-спортивные упражнения. 2000. 32 (1): 209–215. [PubMed] [Google Scholar] 57. Маккалли К.К., Аргов З., Боден Б.П., Браун Р.Л., Банк В.Дж., Шанс Б. Обнаружение мышечных травм у людей с помощью магнитно-резонансной спектроскопии 31-Р. Мышечный нерв. 1988. 11 (3): 212–216. [PubMed] [Google Scholar] 58. Маккалли К.К., Познер Дж. Измерение адаптации и травм, вызванных физической нагрузкой, с помощью магнитно-резонансной спектроскопии. Int J Sports Med. 1992; 13 (S1): S147 – S149. [PubMed] [Google Scholar] 59. Маккалли К.К., Шеллок Ф.Г., Банк В.Дж., Познер Дж.Д. Использование ядерного магнитного резонанса для оценки повреждения мышц.Медико-спортивные упражнения. 1992. 24 (5): 537–542. [PubMed] [Google Scholar] 60. Zehnder M, Muelli M, Buchli R, Kuehne G, Boutellier U. Дальнейшее снижение гликогена во время раннего восстановления после эксцентрических упражнений, несмотря на высокое потребление углеводов. Eur J Nutr. 2004. 43 (3): 148–159. [PubMed] [Google Scholar] 63. Мак Кензи WF, Гарнер FM. Сравнение новообразований в шести источниках крыс. J Natl Cancer Inst. 1973; 50 (5): 1243–1257. [PubMed] [Google Scholar] 64. Oschman JL. В кн .: Митохондрии и клеточное старение. Антивозрастная терапия, том XI.Клац Р., Гольдман Р., редакторы. Чикаго, штат Иллинойс: Американская академия антивозрастной медицины; 2008. С. 285–287. [Google Scholar] 65. Биаджи Э., Кандела М., Фэйрвезер-Тейт С., Франчески С., Бриджиди П. Старение человеческого метаорганизма: микробный аналог. Возраст (Дордр) 2012; 34 (1): 247–267. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 66. Франчески С., Бонафе М., Валенсин С. и др. Воспаление-старение. Эволюционная перспектива иммунного старения. Ann N Y Acad Sci. 2000; 908: 244–254. [PubMed] [Google Scholar] 67. Ли РП.Интерфейс. Механизмы духа в остеопатии. Портленд, Орегон: Stillness Press; 2005. [Google Scholar]

Заземление: закон или шумиха? (Как и когда не делать)

Оглавление [Скрыть] [Показать]

Заземление (также называемое заземлением) может быть спорной темой. Многие люди сообщают об удивительных преимуществах, в то время как критики указывают на отсутствие серьезных научных исследований, подтверждающих эту практику.

Давайте углубимся в доказательства:

Что такое заземление?

Короче говоря, заземление — это прямой и непрерывный контакт тела с землей.Это означает, что кожа должна соприкасаться с почвой, песком, водой или проводящей поверхностью, которая контактирует с землей.

С научной точки зрения идея состоит в том, что Земля имеет умеренный отрицательный заряд. Со временем, особенно в современной жизни, наши тела накапливают положительный заряд. Прямой контакт с землей может выровнять этот положительный заряд и вернуть тело в нейтральное состояние.

Многие люди больше не контактируют с Землей, и некоторые эксперты задаются вопросом, не является ли это причиной (многих) растущих проблем со здоровьем, с которыми мы сталкиваемся сегодня.Как население, мы носим резиновую обувь и живем в помещении. Теоретически многие из нас могли бы прожить годы, вообще не касаясь земли напрямую, даже находясь на улице.

Теоретически со временем этот положительный заряд накапливается и может привести к проблемам со здоровьем.

Наука о заземлении 101

Если вас интересуют более глубокие науки, доктор Бриффа дает более подробное объяснение:

Во время нормальных процессов обмена веществ в организме вырабатываются так называемые «активные формы кислорода», которые обычно называют «свободными радикалами».Эти соединения кажутся важными, по крайней мере частично, потому что они обладают способностью атаковать и уничтожать нежелательные объекты в организме, включая бактерии и вирусы. Однако слишком много свободных радикалов — это плохо, они вызывают хронические заболевания и сам процесс старения.

Свободные радикалы участвуют в процессе, известном как воспаление, которое является частью процесса заживления. Однако слабое воспаление по всему телу может привести к боли и другим проблемам в мышцах и суставах, а также считается ключевым движущим фактором многих хронических заболеваний, включая болезни сердца и диабет 2 типа.Короче говоря, нам нужны свободные радикалы, но не слишком много.

Свободным радикалам не хватает искр энергии, известных как «электроны». Один из способов подавить их — дать им электроны, которые могут поставляться питательными веществами, такими как витамины A, C и E, и растительными веществами, известными как « полифенолы » (среди прочего, они содержатся в чае, кофе, какао и яблоках). ). Однако вещества, которые мы едим и пьем, — не единственный способ попасть в организм электронов: заземление тоже делает это. Если на теле есть положительный заряд, заземление позволяет электронам течь в тело, где, теоретически, они могут нейтрализовать чрезмерный выброс свободных радикалов и воспалительные процессы.

Наличие положительного заряда может повлиять на организм по-разному, а это значит, что заземление может дать ряд преимуществ для здоровья.

Преимущества заземления

Согласно последним исследованиям, заземление может быть полезным в:

  • Уменьшение воспаления
  • Уменьшение хронической боли
  • Улучшение сна (я твердо за это ручаюсь!)
  • Увеличение энергии (я тоже это заметил)
  • Снижение стресса и успокоение за счет снижения уровня гормонов стресса.
  • Нормализация биологических ритмов, включая циркадный ритм
  • Нормализация артериального давления и кровотока
  • Снятие мышечного напряжения и головной боли (я это заметила)
  • Улучшение менструального цикла и симптомов женских гормонов
  • Ускоряет заживление — используется в некоторых местах для предотвращения пролежней
  • Снижение смены часовых поясов
  • Защита организма от воздействия ЭМП
  • Сокращение времени восстановления после травмы или спортивной активности
  • Уменьшение храпа
  • Помощь в поддержании здоровья надпочечников

Научные доказательства заземления

Вот где начинается полемика.Критики утверждают, что нет никаких доказательств, подтверждающих эту практику, и что она может быть даже опасной. Сторонники цитируют анекдотические свидетельства и несколько небольших исследований.

Так кто же прав?

На самом деле существует пара небольших исследований, посвященных влиянию заземления. В одном исследовании приняли участие 60 человек с хронической болью и нарушениями сна. Половина участников спала на заземленном листе, чтобы имитировать заземление. Другая половина спала на листе плацебо.

Участники, которые спали на земле, сообщили об уменьшении хронической боли, респираторных проблем, артрита, апноэ и гипертонии, в то время как контрольная группа этого не сделала.

Другое гораздо меньшее исследование показало (PDF), что заземление снижает вязкость крови, что является фактором риска сердечных заболеваний.

Были также некоторые предварительные исследования влияния заземления на уровень кортизола и воспаление (PDF), и я уверен, что исследования в этой области будут продолжены.

Заземление и возгорание

Что меня больше всего восхищает, так это термографические исследования, которые показывают тепловую карту тела. Температурный режим может сигнализировать о воспалении в организме.

Это термографическое изображение женщины, которая жаловалась на скованность и хроническую боль. Первый снимок был сделан до заземления, а второй — всего через 30 минут после заземления.

К сожалению, все исследования по заземлению относительно небольшие и плохо проводятся. Надеюсь, что будущие исследования прольют свет на эффективность (или нет) заземления, но на данный момент наиболее убедительные доказательства кажутся анекдотичными.

Возможность заземления или устранения воспаления является захватывающей, поскольку многие хронические заболевания возникают в результате воспаления в организме.

Мой опыт работы с заземлением

Я впервые столкнулся с идеей «заземления» или «заземления», когда прочитал книгу «Заземление: самое важное открытие для здоровья».

Идея о том, что мы должны регулярно связываться с Землей, имела смысл. В то же время я скептически относился к эффективности чего-то столь простого. Я поддержал идею некоторых друзей-инженеров-электриков и друга, который проводил исследования в биомедицинской области, и они подтвердили, что это может иметь положительное влияние на организм.

Вы когда-нибудь замечали, что лучше спите на пляжном отдыхе после прогулки по песку или пребывания в океане? Одна из теорий: песок и океанская вода являются естественно проводящими материалами, и оба помогают заземлить тело и удалить лишние положительные электроны.

Чтобы лично проверить теорию, я решил почаще заземляться на улице и даже использовать заземляющий лист во время сна.

Сначала я был настроен скептически, но решил, что мне нечего терять, пытаясь электрически заземлить себя.Я взял себе за правило ходить босиком на улицу каждый день и купил заземляющий лист, чтобы использовать его, пока спал, так как это пиковое время ремонта тела.

Мои результаты заземления

К своему удивлению, я заметил, что в первую ночь, когда я использовал заземляющий коврик, я заснул намного легче и без проблем снова заснул после пробуждения, чтобы кормить ребенка. Конечно, одна ночь результатов вполне могла быть плацебо.

После того, как я отлично выспался около месяца, однажды ночью я ворочался и не мог заснуть пару часов.На следующее утро я понял, что отключился лист заземления!

Анализы крови подтвердили, что уровень кортизола у меня также улучшился за шесть месяцев, когда я использую заземляющий лист и стараюсь проводить время на улице босиком.

Из того, что я прочитал, реакции на заземление могут сильно различаться. Некоторые люди заметят разницу сразу, в то время как другим требуется несколько дней или недель. Другие не почувствуют никаких изменений, но измерения уровня кортизола покажут улучшение.В целом кажется, что чем больше воспалений, тем заметнее разница с заземлением.

Я не один такой…

Многие участники Тур де Франс, в том числе Лэнс Армстронг, использовали сумку для восстановления с заземлением, чтобы ускорить восстановление и улучшить качество сна во время этой гонки на выносливость. Различные олимпийские пловцы, бегуны и триатлонисты сообщили об использовании заземления, а различные профессиональные спортсмены также использовали методы заземления.

Известный врач и сторонник естественного здоровья Др.Сообщается, что Меркола годами использовала заземляющий коврик, и даже доктор Оз недавно попал на борт!

Как попробовать заземление

Очевидно, ходьба босиком на улице — самый простой и дешевый способ заземлить себя или попрактиковаться в заземлении. Если вы находитесь недалеко от океана или естественного водоема, где можно плавать, это еще один отличный способ.

Для работы кожа должна находиться в прямом контакте с камнями, грязью или водой. Пляж / океан, пожалуй, лучшее место, так как не только песок и соленая вода чрезвычайно электропроводны, но и соленая вода также очень богата магнием.Возможно, поэтому многие люди лучше спят во время отпуска на пляже!

Заземление внутри помещений

Те, кто не может или не хочет проводить время на открытом воздухе, могут достичь тех же результатов в помещении. Существуют различные продукты, облегчающие заземление в помещении:

  • Коврик заземления можно использовать под руками или ногами, когда вы находитесь на компьютере, чтобы уменьшить количество ЭМП, которому вы подвержены. Также его легко взять с собой в поездку.
  • Заземляющий лист половинного размера можно использовать на кровати любого размера.

Лично я стараюсь использовать заземляющий коврик на своем компьютере (он находится под моим столом) и заземляющий лист на нашей кровати. Я определенно заметил положительные изменения с тех пор, как начал заниматься этим.

Основная концепция заземления такова:

Заземляющий мат (или лист) — удивительное изобретение, которое позволяет выполнять заземление, находясь внутри здания. Он просто подключается к порту заземляющего провода обычной трехконтактной розетки или заземляющего стержня (только для США и Канады).Естественные электроны Земли текут прямо через заземляющий провод на коврик, даже если вы находитесь на высотном здании. Коврик поставляется с тестером розетки, который вы подключаете, чтобы проверить, правильно ли настроена розетка.

Когда НЕ пробовать заземление

Недавно я разговаривал с экспертом по ЭМП доктором Либби Дарнелл из. Возрождение жизни об ЭМП и заземлении. Вы можете послушать ее интервью в подкасте здесь, но она объяснила одно серьезное предупреждение о заземлении, которое многие люди не принимают во внимание: ток заземления.

По сути, она объяснила, что при сильном токе заземления на самом деле возможно, что попытка заземления может быть проблематичной и создать больше проблем. Теоретически это наиболее проблематично в действительно больших городах, где провода проходят в земле. В ее выпуске подкаста рассказывается о том, как проверить это в вашем районе.

Заземление: нижняя линия

Как я уже сказал, это неоднозначная тема, требующая еще большого количества дополнительных исследований. Тем не менее, в большинстве случаев (при отсутствии сильного тока заземления) можно свободно выйти на улицу и провести некоторое время босиком.Времяпрепровождение босиком имеет много преимуществ, так что на самом деле нет недостатков.

Также относительно просто попробовать заземлить и отследить результаты, чтобы увидеть, помогает ли это:

  1. Проведите много времени в контакте с землей или используйте что-то вроде заземляющего листа
  2. Используйте приложение для сна, чтобы отслеживать режим сна и видеть, улучшается ли сон после заземления
  3. Также отслеживайте такие вещи, как боли в суставах, головные боли и т. Д., И смотрите, улучшатся ли они со временем с помощью заземления

Эта статья была рецензирована с медицинской точки зрения доктором.Энн Шиппи, которая является сертифицированным специалистом по внутренним болезням и врачом функциональной медицины с успешной практикой в ​​Остине, штат Техас. Как всегда, это не личный медицинский совет, и мы рекомендуем вам поговорить с врачом.

Пробовали когда-нибудь заземлить? Думаешь, это безумие? Взвесьте ниже!

Заземление и соединение электрических систем

Навигация по заземлению и подключению электрических систем может быть сложной задачей, если вы не уделили время ознакомлению с требованиями статьи 250 NFPA 70

® , национального электрического кодекса ® (NEC ® ).

С чего начать? Ниже приведены некоторые общие вопросы от людей, которые только начинают изучать Статью 250. Однако, помимо новичков, эта информация также может быть полезна для опытных установщиков, которые хотят узнать больше о , почему они делают то, чему их научили, и были ли они обучены делать это должным образом.

1. Заземление и соединение — одно и то же?

Статья 250 NEC касается заземления и соединения электрических систем.По определению, а также по функциям, заземление и соединение — это не одно и то же. Тем не менее, они действительно работают в тесном взаимодействии в отношениях инь и янь, чтобы обеспечить безопасность в электрических системах.

2. Что такое заземление?

Заземление — это соединение электрической системы с землей. В статье 100 NEC земля определяется как «земля». Раздел 250.4 (A) (1) гласит, что заземленные электрические системы «должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничивать напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и что стабилизирует напряжение относительно земли. во время нормальной работы.”

3. Что такое склеивание?

Статья 100 NEC определяет соединение (соединение) как «соединение для обеспечения непрерывности и электропроводности». Склеивание металлических частей, таких как кожухи и кабельные каналы, гарантирует, что все они будут непрерывными на эффективном пути тока замыкания на землю (EGFCP), который ссылается на землю (землю). EGFCP помогает управлять такими устройствами, как автоматические выключатели и предохранители или детекторы замыкания на землю в незаземленных системах.

В заземленных системах важно соединить заземляющие провода оборудования с заземленным проводом системы, чтобы завершить EGFCP обратно к источнику электричества.Электропроводность EGFCP имеет решающее значение для правильной работы защитных устройств. Это объясняет, почему мы соскабливаем краску с контактных поверхностей металлических корпусов, чтобы выполнить соединительные соединения нашей электрической системы. Удаление краски, как требуется в Разделе 250.12, обеспечивает лучшее соединение и проводимость.

В редакции NEC 2020 года в раздел 250.12 был добавлен термин «или связанный», который теперь гласит: «Непроводящие покрытия… на оборудовании, которое должно быть заземлено или соединено, должны быть удалены…». Это дополнительно подчеркивает, что заземление и соединение не являются то же самое, но работают вместе, чтобы обеспечить безопасность электрической системы.

4. Почему так важно обеспечить надлежащее заземление и соединение для вашей электрической системы?

Прежде всего, это безопасность персонала в здании. Обеспечение надлежащего заземления и соединения электрической системы вполне может стать причиной того, что сотрудник в здании избежит непреднамеренного поражения электрическим током и сможет отправиться домой той же ночью. Это так важно.

Другие элементы, на которые может негативно повлиять неправильное заземление и соединение, — это чувствительное оборудование и низковольтные сигналы.Хотя эти элементы могут быть связаны с безопасностью, их функциональность также имеет решающее значение для производства. Как отреагирует руководство, если неправильная установка заземления и соединения отрицательно повлияет на их производственные цели?

5. Какова цель требований NEC к заземлению и заземлению?

Раздел 250.4 устанавливает общие требования к заземлению и соединению электрических систем как для заземленных, так и для незаземленных систем. Для заземленных систем NEC требует, чтобы вы выполнили все следующие действия: заземление электрической системы, заземление электрического оборудования, соединение электрического оборудования и соединение электропроводящих материалов.В незаземленных системах требуются те же действия, за исключением заземления электрической системы. При выполнении этих требований NEC создается эффективный путь тока замыкания на землю, что и является желаемой конечной целью.

По определению, эффективная цепь тока замыкания на землю (EGFCP) — это специально сконструированная электрически проводящая цепь с низким импедансом, спроектированная и предназначенная для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю до источника электропитания.Хорошо спроектированный EGFCP может помочь удалить опасное напряжение из-за непреднамеренных отказов, позволяя устройствам защиты от сверхтоков, таким как автоматические выключатели и предохранители, должным образом обнаруживать неисправность и размыкать цепь.

6. В каких разделах NEC вы должны хорошо разбираться, чтобы правильно выполнить заземление и подключение электрической системы?

Статья 250 — основа НИК; его следует изучить полностью, чтобы убедиться, что и заземление, и соединение выполнены правильно.Несколько важных ресурсов, которые вы должны использовать регулярно, — это таблицы 250.66, 250.102 (C) (1) и 250.122. Эти таблицы помогут вам правильно подобрать размер проводки для заземления и соединения вашей электрической системы. Ознакомление с правильным использованием этих таблиц может помочь установщикам обеспечить надлежащее заземление и соединение в своих проектах и, в свою очередь, обеспечить безопасность тех, кто находится в здании.

Grounding Ground — Oxford Scholarship

Страница из

НАПЕЧАТАНО ИЗ ОНЛАЙН-СТИПЕНДИИ ОКСФОРДА (Оксфорд.Universitypressscholarship.com). (c) Авторские права Oxford University Press, 2021. Все права защищены. Отдельный пользователь может распечатать одну главу монографии в формате PDF в OSO для личного использования. дата: 08 сентября 2021 г.

Глава:
(стр.279) 12 Grounding Ground
Источник:
Oxford Studies in Metaphysics
Автор (ы):

Джон Эрлинг Литланд

Издатель:
Oxford University Press

DOI: 10.1093 / acprof: oso / 9780198791973.003.0012

Задача повторного основания состоит в том, чтобы объяснить, какие истины основаны на основании: если Γ обосновывает φ, то на каком основании Γ основывает φ? В этой статье предлагается новое решение, основанное на увязке обоснования с пояснительными аргументами. Разработав строгий учет объяснительных аргументов, операторы факультативных и нефактивных оснований могут быть снабжены естественными правилами введения и исключения. Удовлетворительное описание повторного заземления напрямую выпадает из результирующей логики: нефакциональные утверждения о заземлении, если они верны, являются нулевыми в смысле Fine.

Ключевые слова: объяснение, основание, логика основания, метафизика, естественная дедукция

Для получения доступа к полному тексту книг в рамках службы для получения стипендии

Oxford Online требуется подписка или покупка. Однако публичные пользователи могут свободно искать на сайте и просматривать аннотации и ключевые слова для каждой книги и главы.

Пожалуйста, подпишитесь или войдите для доступа к полному тексту.

Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому заголовку, обратитесь к своему библиотекарю.

Для устранения неполадок, пожалуйста, проверьте наш FAQs , и если вы не можете найти там ответ, пожалуйста связаться с нами .

Основы заземления электрических систем

Заземление или заземление — это фундаментальная тема для правильной работы электрических систем и устройств. Однако мало кто понимает этот вопрос или причину его использования.

Заземление — это огромная тема, полная стандартов, практических правил, заблуждений, сюрпризов и некоторого волшебства. Правила заземления довольно сложны и порой кажутся неясными.

В этой вводной статье обсуждаются основные принципы заземления, дается обзор основных приложений заземления и закладывается основа для изучения этих приложений от первого до последнего.

Что такое заземление?

При анализе электрических установок вы часто будете встречать термины «заземление», «заземление» и «заземление».Есть несколько формальных определений этих терминов в разных стандартах и ​​кодексах. Однако, как следует из названия, заземление — это соединение электрической системы, электрических устройств и металлических корпусов с землей. Это также известно как заземление, то есть соединение с землей.

Несмотря на то, что незаземленные электрические системы действительно существуют — либо потому, что они исключены из заземления по правилам, либо по эксплуатационным причинам — большинство массивов так или иначе заземлены.

Является ли земля проводником электричества?

Хотя и не самый лучший, да, заземление — это электрический проводник.Он используется для передачи токов повреждения, сигналов и радиоволн.

Распространение земной волны особенно важно в низко- и среднечастотной части радиоспектра. Есть подземные низкочастотные радиоантенны, которые были разработаны в первые дни 20 века. Это электрическое свойство становится видимым, когда молния проходит от земли и от земли.

Заземление. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Также важно знать, что иногда предполагается, что земля как проводник имеет нулевой потенциал и используется в качестве эталона при многих измерениях напряжения.

Заземление энергосистемы очень важно, так как большинство неисправностей связано с заземлением. Кроме того, он играет основную роль в защите своих компонентов, а также в обеспечении безопасности оператора. Для крепления электрической системы к земле используются различные методы заземления. Давайте теперь посмотрим на каждый тип.

Заземление системы

Заземление системы относится к пределу определенных значений напряжения на землю в каждой части электрической системы.Он соединяет токопроводящую точку электрической системы с землей, то есть нейтраль трансформаторов и вращающегося оборудования, а также линии.

Заземление нейтрали

Искусство и наука нейтрального заземления имеют первостепенное значение в этом анализе. Появился выбор методов заземления нейтрали в трансформаторах и вращающемся оборудовании для управления частотой отказов и переходных помех, улучшая непрерывность работы. Основные типы заземления нейтрали:

  • Незаземленный: Заземление не выполняется специально, но система заземлена из-за ее естественной емкости относительно земли
  • Сквозное сопротивление
    • Сопротивление — высокое сопротивление, низкое сопротивление
    • Реактивное сопротивление — высокое реактивное сопротивление, резонансное (также высокое реактивное сопротивление), низкое реактивное сопротивление
  • Цельный (эффективный)

Заземление нейтрали в большинстве случаев сплошное.В этом методе нейтраль поддерживается на уровне земли, что дает следующие преимущества:

  • Ограничивает напряжение, подаваемое на изоляцию оборудования. Напомним, что материалы, используемые в изоляции, должны выдерживать приложенное напряжение;
  • Ограничивает напряжение системы до земли или корпусов оборудования в нормальных и аварийных условиях, повышая безопасность персонала;
  • Минимизирует возможные переходные перенапряжения;
  • Обеспечивает источник реле тока замыкания на землю, обеспечивая быстрое устранение замыкания.

Другие способы заземления

В системах 600 В и ниже иногда используются другие методы заземления.

  • Линия заземления
    • Трансформатор заземления зигзагообразный
    • Угол-дельта
  • Заземление средней фазы

Оборудование и защитное заземление

Люди должны быть защищены, потому что небольшое количество тока, циркулирующего по телу, может привести к серьезным повреждениям или смерти.

Заземление оборудования соединяет все нетоковедущие металлические части системы электропроводки или оборудования с землей. Примеры включают шкаф сервисного оборудования, рамы трансформаторов и двигателей, металлические кабелепроводы и коробки, металлический экран экранированных кабелей, столбы, башни и многое другое.

Заземление оборудования ограничивает напряжение между токоведущими частями и между этими частями и землей до безопасного значения, повышая защиту. Это также обеспечивает быстрое устранение неисправностей.

Кроме того, для защиты людей и животных в непосредственной близости электростанции и подстанции строятся на заземляющих матах. Такая практика сводит к минимуму возможность поражения электрическим током.

Заземление оборудования. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Оборудование для склеивания в соответствии со стандартами безопасности

Соединение состоит из соединения всех нетоковедущих металлических частей установки для обеспечения непрерывности и электропроводности.Таким образом, металлические детали имеют общий и минимальный потенциал над землей. Коды требуют подключения в заземленных и незаземленных массивах.

Это соединение ведет себя как путь с низким импедансом, который безопасно проводит ток замыкания на землю и помогает быстро срабатывать устройства защиты от перегрузки по току в заземленной системе, а также срабатыванию детекторов замыкания на землю в заземленных с высоким импедансом и незаземленных системах.

Кодексы

также касаются соединения металлических частей здания (неэлектрических), которые могут случайно оказаться под напряжением.

Защита от статического электричества с помощью статического заземления

Целью контроля статических зарядов является защита людей и имущества.

Трение между двумя поверхностями изолирующих материалов может вызвать перенос электронов с одной поверхности на другую, создавая разность потенциалов в тысячи вольт. Эта разность потенциалов может вызвать статические искры, которые являются источником пожаров и взрывов.

Электронные компоненты и оборудование не способны выдерживать мгновенную мощность, создаваемую статическим электричеством.Существует несколько методов защиты от статического электричества, два из них — заземление.

Статическое заземление обеспечивает заземление с низким сопротивлением, уменьшая образование статического электричества. Это предотвращает искрение между телами.

Опасные места особенно важны для заземления, поскольку в них могут находиться легковоспламеняющиеся или горючие материалы, а искры, вызванные статическим электричеством, могут воспламенить атмосферу.

Электростатическая индукция также может быть причиной переходных состояний, которые вызывают непреднамеренные события в соседних цепях, вызывая ложные срабатывания реле, срабатывания выключателей или ложные сигналы в цепях управления, и это лишь некоторые из них.

Заземление молниезащиты

Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. В районах с частыми штормами молнии — самая частая причина отключений и повреждений.

Система молниезащиты улавливает или отводит молнию и обеспечивает определенный путь для безопасного отвода скачков к земле с помощью соответствующих токоотводов к заземляющим электродам. Таким образом, это помогает предотвратить катастрофические события, такие как пожары, травмы и смерть.

Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Помимо систем электроснабжения, высокие конструкции, такие как дымовые трубы, резервуары, башни и здания, могут нуждаться в системах молниезащиты, хотя они потребуются не всем объектам или сооружениям на данном участке. Опять же, опасные места важны, потому что молния вызывает искры, а риск возгорания и взрыва высок.

Имейте в виду, что невозможно защитить 100% конструкции от прямых ударов, кроме как полностью изолировать ее металлом.

Что касается систем передачи, хорошо продуманная система заземляющих проводов может существенно снизить частоту отказов, поскольку она будет экранировать фазные проводники, принимая на себя прямое воздействие ударов молнии.

Защита от перенапряжений, вызванных молнией

Переходные перенапряжения — это повседневные явления в электроэнергетических системах.Переключение является их основным инициатором, но с коммутационными импульсами относительно легко справиться. Однако разряды молний — самые сильные, и с ними трудно справиться. Они могут увеличить напряжение системы во много раз по сравнению с номинальным напряжением. Если оборудование в энергосистеме не защищено от скачков молнии, это может привести к значительным повреждениям.

Перепуск заземляющих проводов, помимо защиты от прямых ударов молнии, снижает влияние наведенных скачков напряжения.

Аналогичным образом, ограничители перенапряжения подключаются шунтом к частям электрического оборудования, чтобы отводить переходные процессы на землю.

Методы заземления для защиты электронного оборудования

Компьютеры, системы связи, контрольно-измерительные приборы и оборудование управления требуют надлежащего заземления для правильной работы. Чаще всего безопасное заземление оборудования для электронного оборудования такое же, как и для любого другого устройства.

Диспетчерская. Изображение любезно предоставлено Unsplash.

Иногда к электронному оборудованию применяются специальные методы заземления, отличные от обычных методов безопасного заземления, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить, чтобы эти методы приводили к небезопасным действиям.

Некоторые электрические распределительные системы для электронного оборудования были установлены ошибочно с целью минимизировать количество электрических помех, наблюдаемых в системе заземления. Но эти установки не соответствуют правилам Национального электротехнического кодекса (NEC), что ставит под угрозу безопасность персонала.

Защита цепей данных от помех или повреждений не всегда включает заземление, хотя хорошее заземление облегчает эту защиту.

Обзор методов и способов использования заземления

Одним из наиболее важных, но наименее понятных факторов при проектировании электрических систем является заземление.

Заземление состоит из низкоомного соединения с землей. Заземление — плохой проводник, но достаточно хорошее для этой цели.

Заземление играет ключевую роль в правильной работе электрических систем, силовых или электронных, а также в защите людей.

  • Заземление системы помогает обнаруживать и устранять замыкания на землю.
  • Заземление оборудования обеспечивает обратный путь для тока замыкания на землю.
  • Склеивание сохраняет электрическую целостность и проводимость.
  • Статическое заземление предотвращает накопление статического электричества, снижая вероятность возгорания или взрыва при работе с опасными материалами.
  • Заземление для защиты от молний помогает защитить конструкции и оборудование от прямых ударов.
  • Воздушные провода заземления и ограничители перенапряжения, подключенные к земле, могут ограничивать опасные перенапряжения в системе до безопасных значений.

По сути, заземление электронной системы аналогично заземлению любой электрической системы.Однако следует соблюдать осторожность, чтобы специальные методы заземления не создавали опасных условий.

Введение в заземление для обеспечения электромагнитной совместимости

Правильное заземление — важный аспект проектирования электронной системы как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Земля играет решающую роль в определении того, что произойдет в случае непреднамеренных неисправностей, электрических переходных процессов или электромагнитных помех. Правильные стратегии заземления также позволяют инженерам более эффективно контролировать нежелательные излучаемые излучения.

С другой стороны, неправильное заземление может подорвать безопасность и электромагнитную совместимость продукта или системы. За последние несколько десятилетий плохое заземление стало основной причиной сбоев системы, связанных с электромагнитной совместимостью.

Разработка хорошей стратегии заземления — довольно простой процесс. Итак, можно задаться вопросом, почему так много систем неправильно заземлены. Ответ прост: инженеры часто путают понятие заземления с другим важным понятием — текущей отдачей.Тот факт, что возвратные токопроводы в цифровой электронике часто обозначаются как заземление или GND, может сбивать с толку. Когда токопроводящие обратные токопроводы рассматриваются как заземляющие (или когда заземляющие проводники используются для обратных токов), результатом часто становится конструкция со значительными проблемами ЭМС.

Определение земли

Хорошая стратегия заземления начинается с четкого понимания цели заземления. Прежде всего, заземление служит опорным нулевым напряжением цепи или системы.Это хорошо понимали несколько десятилетий назад. В 1992 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил такое заземление [1],

4.152 — заземление. (1) Прикрепление корпуса оборудования, рамы или шасси к объекту или конструкции транспортного средства для обеспечения общего потенциала. (2) Подключение электрической цепи или оборудования к земле или к некоторому проводящему телу относительно большой протяженности, который служит вместо земли.

Было хорошо известно, что заземление является опорным потенциалом, а заземляющие проводники обычно не токоведущие.

Рисунок 1: Розетка на 110 В в США

В США заземленные 110-вольтовые розетки имеют три клеммы, как показано на Рисунке 1. Горячая клемма имеет номинальный потенциал 110 В среднеквадратического значения и обеспечивает ток питания. Клемма нейтрали имеет номинальный потенциал 0 В среднеквадр. И действует как возврат силового тока. Клемма заземления также имеет номинальный потенциал 0 Vrms, но не пропускает ток при нормальных условиях. Клеммы нейтрали и заземления подключены к проводам, идущим обратно к одной и той же точке в электрической сервисной коробке (точке, которая электрически соединена с землей вне здания).

Поскольку нейтральный и заземляющий провода идут в одно и то же место, они электрически взаимозаменяемы. Фактически, если бы они были электрически закорочены в розетке с однопроводным подключением обратно к сервисной коробке, было бы трудно обнаружить какую-либо разницу. Так зачем же прокладывать два провода вместо одного? Простой ответ заключается в том, что заземление и возврат тока — это две отдельные функции, которые обычно несовместимы. Значительные токи, протекающие в проводнике, могут помешать тому, чтобы он был надежным опорным потенциалом.

Возможно, наиболее важным моментом, который следует учитывать при заземлении в целях безопасности и ЭМС, является то, что заземление не является током возврата. Земля и ток — это очень важные концепции, но это не одно и то же. Земля НЕ ЯВЛЯЕТСЯ путем для возврата токов к их источнику. Земля — ​​это, по сути, эталон нулевого напряжения для цепей и систем продукта. Концепция заземления играет решающую роль при проектировании с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости.

Важность заземления для безопасности

Важной частью разработки безопасных электрических продуктов и систем является знание того, где и когда небезопасные напряжения могут появляться на различных проводящих поверхностях.С точки зрения безопасности, заземление является опорным нулевым напряжением, а напряжение на каждом другом проводе — это разница между его напряжением и землей. Для зданий ориентиром на землю обычно является земля под зданием (или буквально «земля» под зданием). Это удобно, потому что земля относительно велика, и все большие металлические конструкции (например, водопровод и кабели, проходящие через границу здания) легко соединяются или привязаны к заземлению.

Строительная площадка — это обычно металлические прутья, вбитые в землю возле входа в электроснабжение.Эти стержни подключены к коробке выключателя, от которой заземление распределяется на все электрические розетки через нетоковедущие провода. Они также соединяются с любым металлом, который распространяется по всему зданию, например с водопроводными трубами или строительной сталью.

Приборы или электрические изделия со значительной открытой металлической поверхностью обычно требуются для заземления металла на провод заземления, чтобы гарантировать, что он не может достичь опасного потенциала по сравнению с любым другим заземленным металлом в здании.Если происходит неисправность, которая вызывает короткое замыкание между проводом питания и оголенным металлом, заземляющее соединение с коробкой выключателя обеспечивает протекание большого количества тока. Это заставляет выключатель размыкаться и обесточивает прибор.

Рисунок 2. Диаграмма, иллюстрирующая базовую работу GFCI.

Важно отметить, что этот метод обеспечения безопасности продуктов основан на хорошем соединении заземления розетки с блоком выключателя.В старых розетках может отсутствовать клемма заземления, и даже в новых розетках с неправильной проводкой может отсутствовать заземление. По этой причине во многих продуктах используются конструкции, в которых для безопасной работы не требуется заземление. Изделия с двойной изоляцией спроектированы таким образом, чтобы исключить возможность короткого замыкания силового соединения на оголенный металл, за счет исключения оголенного металла и / или обеспечения срабатывания автоматического выключателя в случае короткого замыкания.

Также растет количество электротехнической продукции со встроенными устройствами прерывания цепи замыкания на землю (GFCI).GFCI работают, обнаруживая дисбаланс тока между проводами подачи и возврата питания. При первом признаке того, что дисбаланс тока превышает безопасный порог, GFCI отключает питание.

Заземление безопасности может совпадать с заземлением ЭМС, а может и не совпадать, но заземление для обеспечения безопасности может быть важным фактором, который следует учитывать при проектировании с учетом ЭМС. Например, в медицинских изделиях и промышленных средствах управления заземление цепи часто требуется изолировать от заземления шасси по соображениям безопасности.Это представляет собой уникальную конструктивную проблему для инженеров EMC, которые обычно хотят видеть все большие металлические объекты, хорошо соединенные на высоких частотах.

Важность заземления для EMC

Проблемы ЭМС часто возникают из-за того, что два больших металлических объекта находятся под разным потенциалом. Потенциальная разница всего в несколько сотен микровольт между любыми двумя резонансными проводниками может привести к превышению допустимого уровня излучаемого излучения. Точно так же напряжения, индуцированные между двумя плохо соединенными проводниками, могут привести к проблемам с помехоустойчивостью.

Заземление — это, по сути, искусство определения нулевого опорного напряжения и соединения металлических предметов или цепей с этим опорным сигналом через низкоомное нетоковедущее соединение. Правильная стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не могут двигаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным излучениям или проблемам с защитой. Склеивание металлических предметов для поддержания на них одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же нулевому заземлению — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные конструкции

Практически все электронные устройства и системы имеют наземную структуру. В зданиях это заземляющие провода, водопровод и металлоконструкции. В автомобилях и самолетах это металлический каркас или шасси. В большинстве компьютеров это металлическая опорная конструкция и / или корпус.

Конструкция заземления служит местной опорной точкой нулевого напряжения. Нельзя допускать, чтобы что-либо крупное и металлическое приобретало потенциал, значительно отличающийся от потенциала земли.Обычно это достигается путем прикрепления всех крупных металлических предметов к заземляющей конструкции на интересующих частотах. Это также может быть достигнуто путем достаточной изоляции больших металлических предметов и обеспечения отсутствия возможных источников, которые могут вызвать развитие потенциала между ними.

Рисунок 3. Спутник с двумя солнечными батареями.

Например, рассмотрим спутник, показанный на рисунке 3. Его наземная структура представляет собой металлический корпус, в котором находится большая часть электроники.Чтобы передать значительную электромагнитную мощность на спутник или из него, необходимо установить напряжение между наземной структурой и чем-то еще значительного электрического размера. На частотах ниже нескольких сотен мегагерц единственными проводниками значительного электрического размера (кроме конструкции заземления) являются две группы солнечных панелей и, возможно, любые провода, соединяющие эти массивы с цепями внутри спутника.

Прикрепление массивов солнечных панелей к корпусу в точках, где они находятся в непосредственной близости, гарантирует, что между большими проводниками не возникнет значительных напряжений, которые могут служить непреднамеренно передающими или приемными антеннами для шума.Соединительные провода также необходимо прикрепить к заземляющей конструкции. Обычно это достигается с помощью шунтирующих конденсаторов, чтобы установить связь на частотах шума, в то же время позволяя токам мощности и сигнала течь без ослабления.

Стратегия заземления, примененная к спутнику в этом примере, может использоваться практически с любым другим устройством или системой, имеющей наземную структуру. Основная философия заключается в том, что сама наземная конструкция представляет собой половину непреднамеренной антенны.Излучаемая связь может возникать только в том случае, если между заземляющей структурой и другим проводящим объектом значительных электрических размеров возникает напряжение. Прикрепление всех объектов значительного электрического размера к заземляющей конструкции предотвращает их превращение в другую половину непреднамеренной антенны.

Эта стратегия заземления важна не только для удовлетворения требований к излучению и помехоустойчивости, она также играет ключевую роль в соблюдении требований к кондуктивным помехам и помехозащищенности, когда конструкция заземления является как опорным нулевым напряжением, так и предпочтительным путем для потенциально мешающих шумовых токов.

Три важных момента в отношении наземных сооружений:

  1. Конструкция заземления должна быть хорошим проводником на интересующих частотах, но не должна быть электрически малогабаритной. Иногда вы можете услышать, как кто-то утверждает, что земли не существует на высоких частотах, потому что земля является эквипотенциальной поверхностью, а потенциал в двух точках на расстоянии четверти длины волны на поверхности неодинаков. Этот аргумент необоснован, потому что наземные конструкции не обязательно являются эквипотенциальными поверхностями в этом смысле.Фактически, вся концепция однозначно определяемой разности потенциалов между двумя удаленными точками разваливается на высоких частотах.

    Земля служит защитным заземлением для большинства систем распределения электроэнергии, даже если земля определенно не является электрически малой при 50 или 60 Гц. Неважно, что потенциал Земли в Лос-Анджелесе не такой, как в Нью-Йорке. Наземные конструкции служат в качестве местных источников нулевого напряжения. Они не должны быть электрически маленькими.

  2. Конструкция заземления не должна закрывать электронику.Наземная конструкция не является защитным ограждением. Это просто что-то большое и металлическое, которое служит локальным источником нулевого напряжения для всего остального, большого и металлического.

  3. Конструкция заземления не может пропускать преднамеренные токи (по крайней мере, с интересующими амплитудами и частотами). Токи, протекающие по проводнику или внутри него, заставляют магнитный поток наматывать проводник. Магнитный поток, охватывающий проводник, индуцирует на нем напряжение. На высоких частотах это напряжение потенциально может управлять одной частью конструкции заземления относительно другой части.

Наземные конструкции могут проводить токи с частотами и амплитудами, которые не влияют на их эффективность как наземные конструкции. Например, в большинстве автомобилей рама автомобиля используется в качестве пути обратного тока для огней и некритичных датчиков, работающих на очень низких частотах. Это не ухудшает способность рамы служить заземляющей структурой на более высоких частотах.

Важно отметить, что, хотя конструкция заземления не может пропускать преднамеренные токи, ожидается, что она будет пропускать токи короткого замыкания и токи индуцированного шума.Фактически, правильное использование конструкции заземления зависит от ее способности переносить непреднамеренные токи с достаточно низким импедансом, чтобы контролировать непреднамеренные напряжения.

Заземляющие провода

Заземляющие проводники — это соединения (например, винты, болты, прокладки, провода или металлические ленты), которые крепят большие металлические предметы к заземляющей конструкции. Подобно наземным сооружениям, заземляющие проводники не проводят преднамеренных токов. Их функция — поддерживать напряжение между двумя металлическими конструкциями ниже критического значения.

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. Е. Сопротивление плюс индуктивное реактивное сопротивление), чтобы их полное сопротивление, умноженное на максимальный ток, который они могут нести, было ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС. Например, предположим, что экран экранированной витой пары проводов подключен к заземляющей конструкции через 1-сантиметровый контактный разъем, как показано на рисунке 4. Витая пара проводов передает псевдодифференциальный сигнал 100 Мбит / с с синфазным шумом. ток 0.3 мА при 100 МГц. Напряжение, управляющее экраном кабеля относительно платы, приблизительно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет примерно 10 нГн (т.е. 1 нГн / мм), напряжение, управляющее экраном кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет примерно 2 милливольта. Во многих ситуациях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и потребуется предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

Рисунок 4. Витая пара с экраном, подключенным к заземляющей конструкции.

Гальваническая коррозия

Когда заземляющее соединение выполняется путем соединения болтами двух плоских металлических поверхностей, сопротивление соединения может быть более важным, чем индуктивность. Это особенно верно, когда поверхность раздела между ними подвергается коррозии.

Потенциал гальванической коррозии — это мера того, насколько быстро разнородные металлы будут корродировать при контакте.Коррозия зависит от наличия электролита, например воды; а скорость коррозии зависит от многих факторов, включая свойства электролита.

Рисунок 5. Анодные индексы для обычных металлов.

На диаграмме на Рисунке 5 указаны анодные индексы нескольких распространенных металлов рядом с их названиями. Этот параметр является мерой электрохимического напряжения, которое возникает между металлом и золотом. Чтобы найти относительное напряжение пары металлов, их анодные индексы вычитаются, как указано в таблице.В зависимости от окружающей среды соединения между материалами с разницей напряжений более 0,95 В обычно требуют покрытия или прокладок для сохранения целостности соединения с течением времени.

Земля в зависимости от возврата тока

Как указано в начале этой главы, заземление и возврат тока — это две очень разные функции. К сожалению, в реальных изделиях многие токопроводы имеют маркировку «заземление». Это создает большую путаницу, поскольку правила, относящиеся к земле, применяются к текущим доходам и наоборот.

Например, схематическая часть платы на рисунке 6 имеет четыре разных заземления. Один компонент работает с сигналами или мощностью, которые относятся к трем из этих заземлений. Маловероятно, что разработчик этой схемы хотел четыре разных источника нулевого напряжения. Фактически, четыре заземления соединены перемычками, что указывает на то, что разработчик намеревался иметь одну опорную цепь нулевого напряжения.

Рисунок 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

Схема платы, показанная на Рисунке 7, показывает слой с двумя изолированными цепями, помеченными «GND» и «AGND».Изоляция заземления затрудняет поддержание одинакового потенциала всех крупных металлических объектов в системе. Как правило, это следует делать только в случае необходимости из соображений безопасности. Так почему же эти «земли» изолированы?

Рисунок 7. Один слой разводки платы с двумя основаниями.

В двух приведенных выше примерах причина того, что «наземные» сети были изолированы, заключается в том, что они на самом деле не были заземлением. Они были обратными проводниками для силовых или сигнальных токов.Разработчикам не нужны были изолированные источники нулевого напряжения. Они изолировали проводники обратного тока, пытаясь избежать связи по общему сопротивлению.

Около 50 лет назад, когда цифровые схемы только начинали внедряться в такие продукты, как радиоприемники и высококачественное аудиооборудование, разработчики электроники быстро поняли, что цифровой шум может быть связан со звуковыми цепями, если они используют одни и те же возвратные проводники. . Например, рассмотрим простую доску, показанную на рисунке 8a.Он состоит из двух цифровых компонентов: цифро-аналогового (ЦАП) преобразователя и усилителя для усиления аналогового сигнала перед его отправкой с платы через разъем. Несимметричный цифровой сигнал между двумя цифровыми компонентами использует землю в качестве обратного пути. На частотах килогерц и ниже возвратный по плоскости ток распространяется с распределением, примерно представленным зелеными линиями на рисунке 8b. Низкочастотный ток, возвращающийся от усилителя к цифро-аналоговому преобразователю, следует по пути, примерно представленному синими линиями на рисунке 8b.

Рис. 8. Простая плата смешанного сигнала слева (a) и примерное распределение обратного тока на заземляющем слое (b).

В текущем распределении явно много совпадений. Это приводит к общему сопротивлению, поскольку токи в одной цепи имеют общее сопротивление заземляющей поверхности с токами в другой цепи. Если бы общее сопротивление заземляющей поверхности было порядка 1 мОм, а цифровые токи были порядка 100 мА, то индуцированное напряжение в аналоговых цепях было бы порядка 100 мкВ.

Пятьдесят лет назад инженеры, проектирующие аудиосхемы, заметили, что напряжения, наведенные в аудиосхемах из-за связи общего импеданса с цифровыми схемами, часто были неприемлемыми. В акустическом сигнале люди слышали цифровой шум.

Очевидным решением было изолировать обратные токи цифрового сигнала от обратных токов аналогового сигнала. В то время платы с более чем двумя слоями не были распространены, поэтому популярным подходом было разделение текущей возвратной плоскости.Пример этого показан на рисунке 9.

Рис. 9. Плата смешанного сигнала с зазором в плоскости обратного тока слева (а) и приблизительным распределением обратного тока на плоскости заземления (b).

Поскольку токи низкой частоты не могут проходить через зазор, токи перенаправляются по обе стороны от зазора. Это снижает плотность цифрового обратного тока в области плоскости, используемой в основном для аналоговых токов, и значительно снижает связь по общему импедансу.

На относительно простых двухслойных платах 1960-х и 1970-х годов зазор между аналоговыми и цифровыми схемами часто был эффективным способом устранения недопустимых перекрестных помех из-за связи общего импеданса. К сожалению, это сработало настолько хорошо, что люди в конце концов пришли к мысли, что между цифровыми и аналоговыми цепями всегда должен быть промежуток между заземляющими плоскостями. Так родилось правило дизайна, и дизайнеры досок любят правила дизайна. Пятьдесят лет спустя многие дизайнеры плат по-прежнему придерживаются этого правила дизайна, хотя оно больше не имеет смысла.Фактически, лучшее правило проектирования современных плат — никогда не допускать зазора между аналоговыми и цифровыми схемами заземления.

Чтобы проиллюстрировать, почему это так, рассмотрим компоновку платы на рисунке 10. Она имеет те же компоненты, что и в предыдущем примере, и, как и в предыдущем примере, имеет зазор между аналоговой и цифровой схемами. Однако в этом случае зазор окружает аналоговую схему с трех сторон.

Рис. 10. Ужасно смешанная компоновка сигнальной платы слева (а) и гораздо лучшая альтернативная компоновка справа (b).

График обратных токов, как это было сделано в предыдущем примере, проиллюстрирует отличную развязку между цифровым и аналоговым обратным токами. Но предыдущие графики обратного тока не учитывали все токи в плоскости. Обратите внимание, что есть четыре цифровых дорожки, соединяющих цифро-аналоговый преобразователь с одним из цифровых компонентов. Для этих сигналов также требуются обратные токи. Эти токи должны поступать от контакта заземления ЦАП на контакт заземления цифрового компонента.Раньше этот путь был коротким и несущественным, но теперь зазор заставляет эти токи делить ту же область плоскости, что и аналоговые токи. Вместо того, чтобы улучшить ситуацию, этот пробел потенциально усугубляет ситуацию.

Правильное определение зазора между аналоговыми и цифровыми цепями имеет решающее значение. Пятьдесят лет назад часто было трудно определить правильное место для разрыва. В современных платах с высокой плотностью зазоры между плоскостями, как правило, нереально и совершенно ненужно для решения несуществующей проблемы.

Существует по крайней мере три причины, по которым в современных конструкциях плат нет необходимости в зазоре в заземляющем слое:

  1. Цифровые и аналоговые сигналы, как правило, работают на гораздо более высоких частотах, чем 50 лет назад. На частотах выше примерно 100 кГц обратные токи на заземляющем слое ограничиваются областями непосредственно под дорожками сигнала. Поскольку они не распространяются по плоскости, зазоры между плоскостями не улучшают изоляцию между цепями.

  2. Даже на частотах кГц и ниже сопротивление заземляющих поверхностей печатной платы составляет менее 1 мОм / квадрат . Это означает, что «шумные» схемы, сбрасывающие ток в амперах на заземляющую пластину, способны вызывать только милливольты (наихудший случай) напряжения в других схемах, находящихся в той же плоскости. Существует относительно немного ситуаций, когда такой уровень шумовой связи может стать проблемой.

  3. В тех случаях, когда миллиом соединения недопустимы, гораздо лучше изолировать возврат на другом слое .Например, лучшим решением проблемы сцепления в нашем предыдущем примере было отсутствие зазора между плоскостью. На рисунке 10b показано, как возврат аналогового тока с помощью дорожки на верхнем слое полностью позволяет избежать общей проблемы связи импеданса. В платах, которые имеют много аналоговых и цифровых возвратов, которые должны быть изолированы на низких частотах, обычно будет необходимо соединить их на высоких частотах, чтобы предотвратить проблемы излучаемого излучения. Маршрутизация изолированных возвратных сигналов на соседних слоях значительно упрощает установление между ними хорошего высокочастотного соединения.

Обратите внимание, что аналоговая трасса возврата тока на рис. 10b подключена к плоскости цифрового возврата тока с помощью одного переходного отверстия, расположенного рядом с выводом заземления ЦАП. Переходное отверстие не несет аналоговых или цифровых обратных токов. Его единственная функция — гарантировать, что аналоговая и цифровая схемы имеют одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются токопроводящими проводниками.

Одноточечное и многоточечное заземление

Предположим, что аналоговая трасса возврата тока на рисунке 10b имеет два сквозных соединения с цифровой плоскостью возврата тока, как показано на рисунке 11.Теперь аналоговый обратный ток имеет два возможных пути. Он может вернуться по следу или может вернуться в самолете. Ток будет разделен в соответствии с сопротивлением каждого пути, позволяя значительному количеству аналогового тока возвращаться в плоскость. Аналогичным образом, некоторый цифровой ток будет течь по обратной линии аналогового тока. Изоляция разрушается, и снова вводится связь по общему сопротивлению.

Рисунок 11. Добавление второго соединения между двумя изолированными возвратными токами может означать, что они больше не изолированы на низких частотах.

Вообще говоря, два пути возврата тока не изолированы на низких частотах, если они соединены более чем в одной точке. Сквозное соединение на рисунке 10b является примером одноточечного заземления. Одноточечное заземление — важная концепция в ЭМС, хотя ее часто неправильно понимают проектировщики, не проводившие должного различия между проводниками с возвратным током и заземляющими проводниками.

Рисунок 12. Одноточечное заземление.

На рисунке 12 показана концепция одноточечного заземления.Изолированные цепи или системы связаны с одной точкой через нетоковедущие заземляющие проводники. На рисунке 13 показана другая реализация, в которой заземляющие проводники подключаются более чем в одной точке, но все они по-прежнему привязаны к одной точке. Одним из примеров этого является заземление в зданиях. Каждое заземленное устройство имеет выделенный проводной путь к электросети здания, но параллельные пути создаются водопроводными соединениями или изделиями, внешние металлические поверхности которых находятся в электрическом контакте.Подключение заземляющих проводов более чем в одной точке не снижает эффективности схемы заземления.

Рис. 13. Еще одна реализация с одноточечным заземлением.

Хотя одноточечное заземление является важной концепцией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи имели одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения, оно не работает, если по заземляющим проводникам проходят сигнальные или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.Токи, возвращающиеся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь могут возвращаться через намеченный синий провод или проходить по дополнительному соединению в правую цепь и обратно в среднюю цепь через «одноточечную» землю.

Рисунок 14. Это НЕ одноточечное заземление.

Путь на рисунке 14 от одноточечного соединения к средней цепи к правой цепи и обратно к одноточечному соединению иногда называют контуром заземления.Контуры заземления часто считаются несовместимыми с одноточечным заземлением и часто упоминаются как источник связи общего сопротивления; но это неверно. На рисунке 13 показан контур заземления, и он по-прежнему является хорошей реализацией одноточечного заземления. Контур заземления на Рисунке 14 включает в себя сегмент, который вообще не заземлен. Синий провод в средней цепи может называться «землей» на схеме платы, но это проводник обратного тока.

Как правило, с контурами заземления все в порядке, если все проводники в контуре действительно являются проводниками заземления.Если один или несколько проводников в петле представляют собой низкочастотный обратный проводник, то все проводники в петле будут нести часть этого обратного тока. Это может облегчить связь по общему сопротивлению.

На рисунке 15 показан еще один пример неправильного применения концепции единой точки заземления. Этот пример взят из инструкции производителя по применению, в которой покупателям рассказывается, как расположить драйвер трехфазного двигателя. Идея заключалась в том, чтобы гарантировать, что все три фазы имеют такое же опорное напряжение нулевого напряжения, что и двигатель.Реализация призвала вернуть все токи переключения и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рисунок 15. Одноточечный возврат по току (плохая идея).

Конечно, это не одноточечное заземление. Это одноточечный текущий возврат. Хотя все проводники помечены как заземление на схеме и на плате, они не являются заземлением. Это токопроводы с обратным током.

Отправка всех коммутируемых токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем в противном случае.Это обеспечивает высокий общий импеданс, а также взаимную индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигателя не будет иметь одинакового опорного нулевого напряжения.

По сути, важно помнить, что одноточечное заземление является важной стратегией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи и устройства имели одинаковое опорное напряжение нулевого напряжения. С другой стороны, одноточечные возвратные токи часто являются основной причиной серьезных проблем электромагнитной связи.

Рисунок 16.Многоточечная земля.

Альтернативой стратегии одноточечного заземления является стратегия многоточечного заземления. Пример этого показан на рисунке 16. Вместо одной точки земля определяется локально. По сути, это концепция наземной конструкции, описанная ранее.

Обычно системы, использующие структуру заземления, подключают цепи и модули, которые не изолированы от конструкции заземления более чем в одной точке. Простой пример этого показан на рисунке 17.

Рис. 17. Гибридная стратегия заземления.

В этом случае соединение между средней и правой цепями позволяет низкочастотным обратным токам течь по заземляющей конструкции. На этих частотах структуру правильнее было бы описать как структуру с обратным током. При разработке стратегии заземления важно понимать, что проводящая конструкция может выполнять функцию заземления на одних частотах и ​​функцию возврата тока на других.

Например, в автомобиле средняя и правая цепи на рисунке 17 могут представлять модуль управления тормозами и датчик скорости вращения колеса соответственно. Каждый из них заземлен на раму автомобиля, чтобы соответствовать требованиям по излучению и эмиссии на высоких частотах, но ни один модуль не позволяет токам высокой частоты возвращаться на раму. Таким образом, на высоких частотах рама представляет собой многоточечную наземную структуру.

На более низких частотах критически важная связь будет осуществляться с использованием дифференциальных сигналов, чтобы токи сигналов не попадали в кадр (и токи кадра не попадали в сигналы).Тем не менее, основания власти не обязательно будут изолированы. Силовые токи, поступающие в модули по 12-вольтовым проводам питания, возвращаются к батарее по всем доступным путям. Таким образом, на низких частотах (например, постоянный ток — кГц) рама не является наземной структурой, это структура с током возврата. Силовой ток, протекающий по корпусу от одного модуля, может вызвать сотню милливольт на заземляющих соединениях других модулей, но большинство модулей не будут подвержены влиянию сотен милливольт на очень низких частотах.

Предположим, что схема слева на рисунке 17 представляет распределение мощности на стартер для двигателя внутреннего сгорания. Эта схема может потреблять сотни ампер тока при запуске двигателя. Если позволить этим токам вернуться на раму транспортного средства, это может привести к недопустимому уровню шума в модулях, использующих раму в качестве обратного проводника силового тока. В этом случае можно было бы принять решение изолировать возврат от стартера и подключить его к раме в одной точке.

Стратегии заземления

Возможно, наиболее важным моментом, который следует отметить в отношении стратегий заземления, будь то для электромагнитной совместимости или безопасности, является то, что разрабатываемый продукт должен иметь его. Проблемы обычно возникают, когда с заземляющим проводом обращаются как с токоотводящим проводником или с токоотводящими проводниками как с заземляющими проводниками.

Правильные стратегии возврата тока обычно сосредоточены на обеспечении путей с низкой индуктивностью для высокочастотных токов и поддержании контроля над путями низкочастотных токов.

Правильные стратегии заземления сосредоточены на выявлении и защите опорного нулевого напряжения для каждой цепи и системы.

Один из способов отследить, выполняют ли проводники в первую очередь функцию заземления или функцию возврата тока, — это соответствующим образом пометить их. Например, назовите соединение с заземляющей структурой «заземление шасси» или «шасси-GND», но используйте термин «цифровой возврат» или «D-RTN» для обозначения плоскости на печатной плате, основная функция которой — возврат цифровых токов. к их источнику.Половина успеха в разработке хорошей стратегии заземления — это правильное признание и сохранение целостности истинных оснований.

Еще одним важным аспектом любой стратегии заземления является определение конструкции грунта. На уровне системы наземная конструкция всегда представляет собой металлический корпус или каркас, если таковой имеется. На уровне платы, если плата подключается к раме, то заземление платы должно быть там, где это соединение происходит. Если нет рамы или нет близости к раме, заземление платы обычно должно быть определено на одном из контактов разъема (часто вход питания 0 В).

Вообще говоря, все крупные металлические предметы (например, кабели, большие радиаторы, металлические опоры и т. Д.) Должны быть прикреплены к заземляющей конструкции. Если это невозможно, они должны быть достаточно изолированы от наземной конструкции, чтобы гарантировать отсутствие значительного нежелательного сцепления. Медицинские изделия и многие высоковольтные системы требуют строгой изоляции между корпусом или шасси и любыми токоведущими цепями. К сожалению, для близлежащих высокочастотных цепей относительно легко навести в этих структурах ток в микроамперах, которого достаточно, чтобы вызвать проблемы излучаемого излучения.Предотвращение этого без привязки к корпусу обычно требует ограничения полосы пропускания схемы, экранирования схемы и / или увеличения расстояния между схемой и корпусом.

Список литературы

[1] Американский национальный стандартный словарь технологий электромагнитной совместимости (EMC), электромагнитного импульса (EMP) и электростатического разряда (ESD), ANSI C63.14-1992.

Заземляющие и скрепляющие барабаны с горючими отходами

Вопрос: Как вы рекомендуете склеивание и заземление бочек с горючими отходами в центральной зоне накопления? В настоящее время я храню их на пластиковых поддонах.Я просто заземляю барабаны или мне также следует заземлить поддоны?

Ответ: Опасность этой ситуации заключается в том, что статическое электричество может накапливаться на барабанах и создавать искру, которая может воспламенить воспламеняющиеся пары и даже вызвать взрыв. Невозможно устранить статическое электричество, но соединение и заземление барабанов предотвращает образование искр следующими способами:

  • Заземляющие бочки с горючими отходами обеспечивают безопасный отвод статического электричества в землю
  • Склеивание контейнеров предотвращает искрение между ними за счет выравнивания их потенциальной энергии

x
Как Управление по охране труда (OSHA), так и Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) требуют, чтобы бочки и другие контейнеры были скреплены и заземлены во время перекачки жидкости.Однако ни у одного из них нет формальных требований к хранящимся контейнерам. Большинство предприятий переделывают барабаны на складе в качестве передовой практики, и многие страховые компании требуют такой практики.

При соединении или заземлении контейнеров убедитесь, что каждый конец соединительного или заземляющего провода обеспечивает контакт металл-металл. Краска, ржавчина, грязь и другие непроводящие поверхности могут препятствовать склеиванию и заземлению.

Published by alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *