Розуміння деяких питань електротехніки дозволить обійтися без піротехнічних ефектів з димом приєднанні пристроїв. Розглянемо правила підключення до мережі живлення з точки зору безпеки, як людини, так і комп'ютера.
Знову трохи теорії. Практично кожен блок живлення сучасного телевізора, комп'ютера або периферійного пристрою має мережевий фільтр (рис.1). Конденсатори цього фільтра призначені для шунтування високочастотних перешкод живлячої мережі на землю через дріт захисного заземлення і відповідну трьохполюсну вилку і розетку. Земляний дріт сполучають з контуром заземлення, неприпустимо його сполучати і з нулем силової мережі. При зануленні необхідно бути впевненим у тому, що нуль не стане фазою, якщо хто-небудь раптом переверне вилку живлення. Якщо ж земляний дріт пристрою нікуди не підключати, на корпусі пристрою з'явиться напруга близько 100 В змінного струму (рис.2): конденсатори фільтру працюють як ємнісний дільник напруги, і оскільки їх ємність однакова, 220 В ділиться навпіл.
Звичайно, потужність цього джерела обмежена - струм короткого замикання Iк.з на землю становить від одиниць до десятків міліампер, причому, чим потужніший блок живлення, тим більше ємність конденсаторів фільтра і, отже, струм.
При ємності конденсатора С = 0,01mF цей струм буде близько 0,7 mА. Такі напруга і струм небезпечні для людини, особливо для дитини або домашньої тварини (їх маса і стійкість до небезпечних факторів набагато нижче дорослої людини). Потрапити під напругу можна, доторкнувшись одночасно до незафарбованих металевих частин корпусу комп'ютера і, наприклад, до батареї опалення. Ця напруга є одним з джерел різниці потенціалів між пристроями, від якої страждають інтерфейсні схеми.
Якщо ж в якості заземлюючого проводу використовувати нульовий провід живлення при розведенні мережі живлення з триполюсними розетками двопровідним кабелем, на ньому буде набігати різниця потенціалів, викликана падінням напруги від протікає силового струму Inul (рис. 4).
Якщо в ці ж розетки включати пристрої з великим енергоспоживанням (лазерний принтер, наприклад), різниця потенціалів (і імпульсні перешкоди при включенні-виключенні) буде відчутною. При цьому еквівалентний джерело напруги при відносно невисокій ЕРС. Enul (кілька вольт) буде мати дуже низький вихідний опір, рівний опору ділянки нульового проводу. Потужність, споживана пристроями, розташованими на рис. 4 праворуч дорівнює:
Оскільки зазвичай опір з'єднувального кабелю більше живильного (так як перетин проводів кабелю живлення набагато більше перетину проводів кабелю з'єднання), через загальний провід з'єднувального кабелю потече струм істотно менший, ніж силовий.
Це прямий наслідок закону Ома:
Але при порушенні контакту в нульовому проводі харчування через кабель може протікати і весь струм, споживаний пристроєм. Він може досягати декількох ампер, що спричинить вихід пристроїв з ладу. Чи не вирівняні потенціали корпусів пристроїв також є джерелом перешкод.
Але найнебезпечніша ситуація виникає при обриві нульового проводу в разі заземлення пристроїв через робочий нульовий провід (рис 4а). Як електрик говорю, що така ситуація не така вже й рідкісна (наприклад отгорел нульовий провід в щиті або розподільній коробці.) У цьому випадку через трансформатор блоку харчування, або двигун пристрою (пилосос) на нульовий клеми приладу, а значить і на корпусі пристрою з'явитися напруга 220 В з потужністю майже рівній потужності мережі. Це загрожує дуже важкими ураженнями електричним струмом. Ситуація може виглядати так: ви пилососите квартиру поруч з батареєю опалення, раптом пилосос зупиняється, природно виникає бажання подивитися що з ним сталося, задом притискаєтеся до батареї, торкатися пилососа і дупа тут же перетворюється в смажені стегенця. Враження незабутні у всіх сенсах.
Тому - ніколи не приєднуйте робочий нульовий провідник до корпусу апарата - це небезпечно!
Якщо обидва з'єднуються пристрою не заземлені, в разі їх харчування від однієї фази мережі різниця потенціалів між ними буде невеликий (викликаної розкидом ємностей конденсаторів в різних фільтрах). Зрівнює струм через загальний провід з'єднувального кабелю буде малий, і різниця потенціалів між схемними землями пристроїв теж буде мала. Але не слід забувати про безпеку людини. Якщо незаземлені пристрої підключені до різних фаз, різниця потенціалів між їх несоедіненнимі корпусами буде близько 190 В, при цьому зрівнює струм через кабель може досягати десятка міліампер.
Коли всі з'єднання / роз'єднання виконуються при відключеному харчуванні, для інтерфейсних схем така ситуація майже безпечна. Але при комутаціях при включеному харчуванні можливі неприємності: якщо контакти загального дроту з'єднувального кабелю з'єднуються пізніше (або роз'єднуються раніше) сигнальних, різниця потенціалів між схемними землями прикладається до сигнальних ланцюгах, і вони, як правило, вигорають. Найважчий випадок - з'єднання заземленого пристрою з незаземленим (рис.5), особливо коли в останнього досить потужний блок живлення.
Для пристроїв, блоки живлення яких мають шнури з двополюсної виделкою (а такі ще зустрічаються), ці проблеми теж актуальні. Такі блоки живлення часто мають мережевий фільтр, але з конденсаторами малої місткості (отже, струм короткого замикання досить малий).
Досить небезпечні кабелі живлення пристроїв з двополюсної виделкою, якими підключаються блоки живлення з триполюсним роз'ємом. Користувачі, що підключають свої пристрої в побутові розетки, можуть зіткнутися з проблемами через відсутність заземлення.
Це в першу чергу стосується домашніх користувачів. Далеко не в кожній квартирі встановлено евророзетки з надійним заземленням, а скоріше навпаки ;-).
Локально проблеми заземлення вирішує застосування мережевих фільтрів типу Pilot і їм подібних.
Харчування від одного фільтра всіх пристроїв, що з'єднуються інтерфейсами, вирішує проблему різниці потенціалів. Ще краще, коли цей фільтр включений в трьохполюсну розетку із заземленням. Однак заземлюючі контакти багатьох розеток можуть мати поганий контакт внаслідок своєї слабкої пружності або задирок в пластмасовому кожусі.
Крім того, ці контакти не люблять частого виймання і вставки вилок, так що знеструмлення обладнання після закінчення роботи краще виконувати вимикачем харчування фільтра (попередньо вимкнувши пристрої).
Настійно рекомендується відключати живлення при підключенні і відключенні сполучних кабелів. Невелика різниця потенціалів, яка практично зникне при з'єднанні пристроїв загальними проводами інтерфейсів може пробити вхідні і вихідні ланцюги сигнальних ліній, якщо в момент приєднання роз'єму контакти загального дроту з'єднаються пізніше сигнальних.
До перешкод, викликаним різницею потенціалів схемних земель (корпусів) пристроїв, найбільш чутливі паралельні порти. У послідовних портів і роз'ємів побутової техніки зона нечутливості ширше (пороги ± 3 В), ще меншу чутливість мають інтерфейси локальних мереж, де зазвичай є гальванічна розв'язка сигнальних ланцюгів від схемної землі з допустимою напругою ізоляції порядку 100В.
Повірте моєму досвіду - кілька паралельних портів наказали таким чином довго жити. Проблема заземлення пристроїв, сильно рознесених територіально, загострюється. Якщо розводка харчування і заземлення виконана двопровідним кабелем (рис.4), різниця потенціалів, обумовлена падінням напруги на заземлюючих проводах, буде особливо відчутною. У ряді випадків практикується прокладка окремого кабелю або шини для ланцюга заземлення. Однак розводка заземлення окремим кабелем не завжди зручна і часто неефективна з точки зору захисту від перешкод, оскільки при цьому можуть утворюватися замкнуті контури з широким охоплюються простором - своєрідні антени. Так що розводку живлення до пристроїв доцільно виконувати трьохдротяним кабелем, один з проводів якого використовується для захисного заземлення. При цьому деревоподібна схема заземлення виходить природним чином (рис.6), захисний провід в кореневій частині цього дерева заземляють або зануляют.
Додаткові проблеми при розведенні електроживлення для комп'ютерів обумовлені яскраво вираженою динамічною нелінійністю вхідного ланцюга бестрансформаторних блоків живлення (а такі блоки живлення застосовуються повсюдно). Традиційні електромережі розраховані на більш-менш лінійну навантаження.
Отже робимо висновки:
1. Всі побутові пристрої в будинку повинні бути надійно заземлені.
2. Заземлення повинно бути виконано для всіх розеток, не слід виконувати часткове заземлення розеток.
4. Настійно рекомендується відключати живлення при підключенні і відключенні сполучних кабелів різних побутових пристроїв.
5. Якщо пристрої передбачається з'єднувати якими або кабелями, то бажано їх підключити до подовжувачу, має клеми заземлення.