Topraklı mı yoksa yüzer 24 VDC mi? Kontrol Panosu Karar Rehberi

İki adet 24 VDC kontrol devresi, koruyucu toprakla çok farklı ilişkiler içinde çalışırken normal şekilde işlev görebilir. Bunlardan birinde DC ortak uç, belirlenmiş bir noktada toprağa bağlanabilir; diğeri ise kasıtlı olarak yalıtılmış kalabilir. Bu seçim arıza davranışını, ölçümleri, elektromanyetik uyumluluğu ve arıza gidermeyi etkiler; ancak yalnızca alışkanlığa göre yapılmamalıdır.

İlk kural, geçerli elektrik yönetmeliğine, makine standardına, tesis şartnamesine ve bağlı her cihazın kurulum talimatlarına uymaktır. “Yüzer” devre, tasarlanmış bir yalıtım stratejisidir; açıkta bulunan iletken parçalar için koruyucu bağlantının yapılmaması anlamına gelmez.

Genellikle toprak olarak adlandırılan üç kavramı ayırın

Koruyucu toprak, bir arıza durumunda koruma cihazının devreye girebilmesi ve dokunma geriliminin sınırlandırılabilmesi için erişilebilir metalleri birbirine bağlar. İşlevsel toprak, elektromanyetik uyumluluğu veya sinyal performansını destekler. DC ortak uç, 24 V devresinin normal dönüş iletkenidir. Bu iletkenler tasarlanmış tek bir noktada birbirine bağlanabilir; ancak birbirinin yerine kullanılabilecek terimler değildir.

Rockwell Automation’ın PanelView Plus kablolama ve topraklama kılavuzu, koruyucu toprak, işlevsel toprak ve DC ortak uç arasındaki aynı ayrımı yapar. Bu terminoloji, kontrol panolarında geniş ölçüde kullanışlıdır; çünkü çizimin, her iletkenin hangi görevi yerine getirmesinin beklendiğini göstermesini sağlar.

Yüzer bir sekonderin kasıtlı bir toprak referansı yoktur; bu nedenle her iki iletken de kaçak, kapasitans veya yalıtım arızası yoluyla ortak-mod gerilimi kazanabilir. Şema, özgün medya görselinden korunmuştur; kaynak: Control.com.

Tek noktadan DC bağlantısı neyi değiştirir?

Yalıtılmış bir 24 VDC güç kaynağının bir tarafının pano toprak barasına bağlanması, öngörülebilir bir referans oluşturur. DC ortak uç ile koruyucu toprak arasındaki ölçüm, sıfıra yakın olmalıdır; pozitif iletken ile topraklanmış metal arasındaki bir arıza da tanımlı bir dönüş yoluna sahip olur. Uygun şekilde koordine edilmiş koruma, bunun ardından arızayı giderebilir.

Bu bağlantı, yalıtılmamış sinyaller alışverişi yapan birden fazla cihaz arasındaki belirsizliği de azaltır. Girişler, çıkışlar, analog vericiler ve iletişim adaptörleri, toprağa göre sürüklenmek yerine bilinen bir ortak-mod aralığı temel alınarak tasarlanabilir.

Daha fazla bağlantı daha iyi değildir. DC ortak ucun birden fazla uzak noktada toprağa bağlanması; ekranlar, yapısal çelik, kablo tavaları veya iletişim ortak uçları üzerinden dolaşan akımlar oluşturabilir. Tasarım, kasıtlı bağlantı noktasını tanımlamalı ve kazara oluşabilecek paralel yolları önlemelidir.

Bazı devreler neden kasıtlı olarak yüzer bırakılır?

Yalıtılmış bir sekonder, iletkenlerden birinin toprağa karşı ilk arızasının yüksek akımlı bir devreyi tamamlamasını önleyebilir. Bu davranış yalnızca uygulama topraklanmamış bir sekondere izin veriyorsa ve yalıtım izleme ya da başka bir tanılama yöntemi, ikinci bir arıza tehlikeli bir yol oluşturmadan önce ilk arızayı tespit ediyorsa yararlıdır.

Yalıtım, ölçüm bölgeleri arasında da değerlidir. Uzun analog hatlar, köprü sensörleri ve ayrı beslenen makineler, her iki taraf nominal olarak 24 VDC olsa bile bir girişin ortak-mod aralığını aşabilir. Galvanik yalıtıcılar, yalıtılmış G/Ç ve doğru şekilde sonlandırılmış ekranlar, tüm kontrol beslemesini yüzer bırakmaktan genellikle daha güvenilir biçimde ölçüm sorununu çözer.

Endüstriyel ölçüm sinyal zincirleri hakkındaki yardımcı kılavuz, uyarımın, dönüş yollarının, ekranlamanın ve giriş yalıtımının neden tek bir sistem olarak değerlendirilmesi gerektiğini açıklar.

Yüzer bir ölçüm otomatik olarak tehlikeli bir kaynağa işaret etmez

Yüksek empedanslı bir dijital ölçü aleti, küçük kapasitif veya kaçak akımların ortak-mod potansiyeli oluşturması nedeniyle yüzer bir iletken ile toprak arasında şaşırtıcı bir gerilim gösterebilir. Görüntülenen gerilim tek başına mevcut arıza akımını göstermez. Mühendisler, onaylı bir ölçüm yöntemi kullanmalı, devrenin kaynak empedansını anlamalı ve güvenli çalışma prosedürlerine uymalıdır.

Buna karşılık düşük nominal gerilim de riski ortadan kaldırmaz. Farklı gerilimli ekipmanlar, hasarlı yalıtım, depolanmış enerji, hatalı bağlantı veya ikinci bir toprak arızası tehlikeyi değiştirebilir. Bir ölçümün tanıdık görünmesini sağlamak için hiçbir zaman bir test kablosu veya bağlantı köprüsü bağlamayın.

Cihaz gereksinimleri mimariyi belirleyebilir

Bazı güç kaynakları, filtreler, darbe koruma cihazları, G/Ç modülleri, HMI’lar ve güvenlik ürünleri toprak bağlantısı veya belirli bir SELV/PELV düzeni ister. Sistem düzeyindeki karar, bağlı ekipmanlar arasındaki en kısıtlayıcı gereksinime uymalıdır. Sinyal portlarının yalıtılmış olup olmadığını, kablo ekranlarının kapasitif olarak mı yoksa doğrudan mı sonlandırıldığını ve birden fazla güç kaynağının paralel bağlanıp bağlanmadığını ya da ortak uçlarının başka bir yerde birleştirilip birleştirilmediğini kontrol edin.

Mevcut panolarda değişiklik yapmadan önce tüm bağlantıları belgeleyin. Yeni bir HMI, Ethernet ekranı, dizüstü bilgisayar veya topraklanmış bir test cihazı, daha önce yüzer olan bir devreyi istemeden referanslayabilir.

Devreye alma, arıza yolunu kanıtlamalıdır

Enerji izole edilmiş durumdayken koruyucu bağlantı sürekliliğini, amaçlanan DC-toprak bağlantısını, ekran sonlandırmalarını ve yetkisiz paralel bağlantıların bulunmadığını doğrulayın. Sistem onaylı bir prosedür kapsamında enerjilendirilmişken, güç kaynağında ve temsili yüklerde DC pozitif-ortak uç, pozitif-toprak ve ortak uç-toprak gerilimlerini kaydedin.

Tasarımın öngördüğü tanılama tepkisini test edin. Bu; kontrollü bir toprak arızası testi, yalıtım izleme alarmı, kol korumasının açması veya ortak uç kaybı benzetimini içerebilir. 24 VDC Güç Kaynaklarında Hayali Arızaların Peşine Düşmeden Tanılama başlıklı pratik arıza giderme iş akışı, kaynak çökmesini, kablolama direncini ve aralıklı yükleri topraklama belirtilerinden ayırmaya yardımcı olabilir.

Editoryal görüş: Bir arıza felsefesi seçin ve ardından belgeleyin

PLC ProTech’in görüşüne göre, yönetmelikler ve cihaz talimatları izin verdiğinde, sıradan makine kontrol panolarının çoğu açıkça belgelenmiş tek noktalı bir referanstan yararlanır. Yüzer devreler, yalıtımın ve ilk arıza davranışının izleme ve bakım prosedürleriyle desteklenen bilinçli sistem gereksinimleri olduğu durumlarda kullanılmalıdır.

En kötü tasarım mutlaka topraklanmış veya yüzer olan değildir. En kötü tasarım, bir kablo, ekran veya servis dizüstü bilgisayarı bağlandığında toprak referansı değişen, belgelenmemiş bir hibrittir.

Sıkça Sorulan Sorular

Her 24 VDC güç kaynağının negatif terminali topraklanmalı mı?

Her makine ve yargı alanı için geçerli tek bir kural yoktur. İlgili yönetmeliği, ürün kılavuzlarını, güvenlik tasarımını ve sistem mimarisini kontrol edin. Bir bağlantı gerekiyorsa çizimler, bağlantının yerini ve amacını belirtmelidir.

Koruyucu toprak, normal DC dönüş iletkeni olarak kullanılabilir mi?

Hayır. Koruyucu toprak, koruma yoludur; amaçlanan yük akımı dönüşü değildir. DC ortak uç, tek bir noktada toprağa bağlansa bile kendi doğru kesitteki iletkenine sahip olmalıdır.

Yüzer bir 24 VDC devresi neden toprağa göre gerilim gösterir?

Kaçak direnci, kablo kapasitansı, filtreler, darbe koruma bileşenleri ve bağlı ölçüm cihazları, her iki iletkenin toprağa göre konumunu değiştirebilir. Yüksek empedanslı bir ölçü aleti, çok az akım mevcut olsa bile bu ortak-mod gerilimini gösterebilir.

Bir kontrol beslemesini yüzer bırakmak toprak döngüsü gürültüsünü ortadan kaldırır mı?

Otomatik olarak ortadan kaldırmaz. Gürültü; kuplaj, kablo güzergâhı, ekran sonlandırması, giriş yalıtımı ve ortak-mod sınırlarına bağlıdır. Yalıtılmış sinyal arayüzleri ve planlanmış bir bağlantı düzeni, tanımsız bir yüzer referansa güvenmekten genellikle daha öngörülebilirdir.

PLC ProTech Editör Ekibi tarafından