Большинство электрических цепей имеют заземление , электрически соединенное с землей , отсюда и название «земля». Говорят, что земля плавает , когда этой связи не существует. [1]
Проводники также считаются имеющими плавающее напряжение , если они не соединены электрически с другим неплавающим (заземленным) проводником. Без такого соединения напряжения и потоки тока индуцируются электромагнитными полями или накоплением заряда внутри проводника, а не возникают из-за обычной внешней разности потенциалов источника питания.
Электрооборудование может быть спроектировано с плавающим заземлением по одной из нескольких причин. Один из них – безопасность. Например, низковольтный источник постоянного тока, такой как зарядное устройство для мобильного телефона, подключается к сети через трансформатор того или иного типа, и прямой электрической связи между обратным током на стороне низкого напряжения нет. и физическое основание (земля). Обеспечение отсутствия электрического соединения между сетевым напряжением и низковольтной вилкой значительно облегчает гарантию безопасности электропитания. Это также позволяет зарядному устройству безопасно подключаться только к фазе и нейтралью, что позволяет использовать двухконтактную вилку в странах, где это актуально. Действительно, любой бытовой прибор с двухконтактной вилкой должен иметь плавающее заземление. [2]
Другое применение – электронное испытательное оборудование . Предположим, вы хотите измерить разность потенциалов 0,5 В между двумя проводами, которые находятся примерно на 100 В над землей. Если ваше измерительное устройство должно быть подключено к земле, некоторые из его электронных компонентов должны выдерживать разность потенциалов 100 В на своих клеммах. Если все устройство плавает, то его электроника увидит разницу только в 0,5 В, что позволяет использовать более чувствительные компоненты, которые позволяют проводить более точные измерения. Такие устройства часто работают от аккумулятора .
Другие применения включают самолеты и космические корабли, где прямое соединение с Землей физически невозможно во время полета.
В-четвертых, плавающее заземление может помочь устранить контуры заземления [3] , что снижает шум, связанный с системой. На изображении справа показан пример такой конфигурации. Системы, изолированные таким образом, могут и действительно имеют дрейф потенциала, и если трансформатор способен подавать большую мощность, они могут быть опасными. Это особенно вероятно, если плавучая система находится вблизи линий электропередачи высокого напряжения. [4] Чтобы снизить опасность поражения электрическим током, корпуса приборов обычно подключаются отдельно к заземлению. [5]
Плавающие заземления могут быть опасными, если они вызваны неспособностью правильно заземлить оборудование, которое было спроектировано так, чтобы требовать заземления, поскольку потенциал шасси может сильно отличаться от потенциала любых близлежащих организмов, которые затем получают удар электрическим током при прикосновении к нему. Телевизоры с живым шасси, также известные как «горячие шасси», в которых заземление телевизора получается путем выпрямления сети под напряжением, были обычным явлением до 1990-х годов. [6]
Открытые живые площадки опасны. Они находятся под напряжением и могут убить конечных пользователей электрическим током, если к ним прикоснуться. Разъемы для наушников , установленные конечными пользователями на телевизорах с живым питанием , особенно опасны, поскольку они не только часто находятся под напряжением, но и любой электрический шок может пройти через голову пользователя. В комплектах с разъемом для наушников и живым шасси используется изолирующий трансформатор для обеспечения безопасности устройства.
Плавающие заземления могут вызвать проблемы с аудиооборудованием, использующим разъемы RCA (также называемые разъемами фонокорректора). При использовании этих общих разъемов сигнальный контакт подключается перед землей, и разница между заземлениями двух устройств может быть большей, чем требуется для насыщения аудиовхода. В результате подключение или отключение при включенном питании может привести к очень громким шумам в динамиках. Если разница напряжений заземления невелика, это приводит только к гулу и щелчкам.
Устройство защитного отключения может быть включено в систему для уменьшения, но не устранения рисков, вызванных плавающим заземлением.