Возможная проблема с заземлением — дуговой разряд HDMI через CAT-6

Недавно меня попросили помочь с некоторыми аудио/видеоматериалами в моей церкви. Цель была проста: вывести HDMI-видео с ноутбука на два ЖК-телевизора. Поскольку расстояние было проблемой, я купил активный конвертер HDMI-Ethernet.

Я включил диаграмму в формате PDF для справки: http://bit.ly/1L0JeHh

Когда я пошел, чтобы подключить 3-дюймовый кабель HDMI от разветвителя к первому ЖК-телевизору, возникла огромная электрическая дуга, когда я едва коснулся кабеля HDMI задней металлической пластины телевизора. Это поджарило ЖК-телевизор и преобразователь HDMI-Ethernet.

Я подозреваю проблемы с заземлением, но я недостаточно знаю о HDMI, чтобы понять, может ли это быть проблемой. Как определить, виновато ли здесь заземление?

Ответы (2)

Похоже, у вас может быть где-то горячая / наземная замена. Это очень опасно и может кого-нибудь убить, если вы не разберетесь с этим. Я бы начал с проверки с помощью хорошего изолированного мультиметра, чтобы увидеть, говорим ли мы о линейном переменном токе в качестве первого шага. Я бы также порекомендовал приобрести один из тех тестеров заземления розеток и проверить все задействованные розетки. Я бы также проверил кабель Ethernet, чтобы убедиться, что нет поврежденной изоляции или контакта с высоковольтной проводкой.

Мне интересно, не находились ли две отдаленные комнаты на противоположных концах линии 240 В переменного тока, входящей в эту часть здания. (Предполагая, что мы говорим о мощности в США.) В этом случае обе розетки будут работать нормально, но «120 В» в одной комнате «противофазны» с «120 В» в другой комнате, и фактически есть 240 В переменного тока. разница между их горячими лидами. (Для прудистов это не «на самом деле» 2 фазы, это обе ветви вторичной обмотки с отводом от центра, выходящие из трансформатора служебного полюса.) Если бы нейтрали и заземления действительно были одинаковыми на двух выходах, и если они подключены правильно, неисправное или плохо сконструированное устройство все равно может вызвать серьезные проблемы. Со мной это случилось несколько недель назад, и это разрушило (дешево сделанный) усилитель музыкального инструмента.

Во-первых, давайте остановимся на проблеме «неисправной заземляющей проводки в жилом доме». Что именно это значит? Ну, для типовых устройств "нейтраль" и "земля" работают так: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_3/8.html

Вот еще одна ссылка на понимание «нейтрали» и «земли» в бытовом электроснабжении: http://forum.allaboutcircuits.com/threads/confused-about-ground-in-ac-circuits.76003/

Теперь это для стандартных устройств, и всегда предполагается, что «горячие» каналы идентичны. Что ж, в реальном мире фидеров часто нет, потому что электричество, поступающее в здание, имеет более одного «горячего» фида. (Обычно это необходимо для питания приборов на 220 В переменного тока.) Вот как электрический водонагреватель, электрическая сушилка для белья или кондиционер получают 220 В ... от двух «горячих» вводов 120 В, которые не совпадают по фазе по отношению к каждому. другой.

Если бы мы подключили двухканальный осциллограф (используя пробники x10!) напрямую к обоим «горячим» проводам на панели, мы бы увидели:

Фазы

Эти две «фазы» 120 В направляются к левой и правой сторонам распределительного щита соответственно и подают 120 В в цепи слева и 120 В в цепи справа. Когда электрик подключает электрические схемы помещения к панели, он (она) распределяет эти ответвления равномерно по обеим сторонам. Слева кухня, справа ванная и т.д. Это нужно сделать, чтобы сбалансировать нагрузку, возлагаемую на энергокомпанию.

Для прибора на 220 В он просто подключается к обеим «горячим точкам». Поскольку противофазный переменный ток «добавляет», этот прибор «видит»:

220В

Так что же произойдет, если у нас будет плохо изолированное устройство на каждой «горячей» ноге, и мы будем ковыряться между ними? Для этих изображений щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Открыть в новом окне», чтобы увидеть версии с полным разрешением.

Схема

Здесь у нас есть LTSpice-симуляция двух плохо спроектированных сетевых устройств , в которых не используется гальваническая изоляция . Это важный момент, потому что в большинстве электронных устройств ДЕЙСТВИТЕЛЬНО используются трансформаторы для понижения сетевого напряжения до уровня, более управляемого устройством. Трансформаторы очень важны для безопасности, так как между первичной и вторичной сторонами нет никакого электрического соединения, поэтому проблема, которую я собираюсь описать, не возникнет. Некоторыми устройствами, которые могут не обеспечивать гальваническую развязку, являются мощные аудиоусилители, определенные импульсные источники питания (понижающая, повышающая и другая топология), очень дешевые устройства и т. д.

В целом, подавляющее большинство устройств спроектировано хорошо, и эта проблема никогда не должна возникать. Однако в реальном мире я лично видел, как это повредило три единицы оборудования за три десятилетия (и я был шокирован столь же часто). быть достаточно коротким, чтобы два прибора из разных «горячих» ног никогда не соприкасались, и подавляющее большинство населения в любом случае не будет пытаться это сделать. Но прокладка проводов любой длины более шести футов может привести к серьезным проблемам, как многие музыканты убедились на собственном горьком опыте!

Так сказать Device Aи Device Bдешевые усилители мощности 3000Вт для больших выступлений. Они не используют сетевые трансформаторы, потому что трансформатор на 3 кВА будет непрактично большим и тяжелым. Вместо этого они представляют собой недорогой новый тип «Класса D». Чтобы получить 3000 Вт от одного, он просто выпрямляет сетевое напряжение непосредственно до 155 В постоянного тока, фильтрует его с помощью нескольких конденсаторов и модулирует его для управления динамиками. Чтобы подать 3000 Вт на нагрузку 8 Ом, P=EI --> I=E/R --> P=E(E/R) --> P=E^2/R --> E^2=PR --> E = SQRT(3000*8) --> E = 155 В постоянного тока. Итак, между +v1и -v1мы видим:

155 В постоянного тока

Что выглядит как напряжение постоянного тока, и так оно и есть — по отношению к этим двум клеммам. Но что мы видим, если измеряем между нейтральным и этим?

Вау!

По сравнению с землей или нейтралью, эти линии имеют пиковую разницу в 310 В! Причина, по которой мы «видим» 155 В постоянного тока между ними, заключается в том, что они находятся в фазе друг с другом, а чистая разница между ними составляет постоянное (следовательно, постоянное) 155 В. Таким образом, несмотря на то, что их абсолютные напряжения очень высоки, их относительные напряжения составляют довольно постоянные 155 В постоянного тока.

Хорошо...

То же самое верно и для Device B, он также производит 155 В постоянного тока, и его клеммы также качают абсолютный диапазон 310 В, точно так же, как Device A... с одним исключением. Поскольку он питается от другого «горячего» вывода, его фаза отклоняется на 180 градусов, что видно по разнице пульсаций тока:

Различия...

Что касается DC, это ничего не значит. Но на стороне переменного тока это много значит, так как противоположные полярности переменного тока складываются.

Следовательно, введение любого электрического проводника между этими двумя цепями в любом случае будет иметь плохие последствия, потому что они не совпадают по фазе . Но насколько плохо? Посмотрим, что происходит на «случайном коротком замыкании» резистора R4:

90 В переменного тока

Зеленый — выходное напряжение 155 В постоянного тока Device A, красный — напряжение на R4. Он «видит» 120 В переменного тока, однако, поскольку это такое маленькое значение, напряжение падает примерно до 90 В переменного тока. Если мы посмотрим, сколько энергии уходит на R4,

2,2 Джиггаватт!

С пиковой мощностью почти 2,2 кВт он загорится!

Теперь я понятия не имею, виновато ли одно или несколько ваших устройств, или это проблема HotA/HotB. Я бы сделал следующее:

  1. Используйте тестер электрических розеток (например, https://www.google.com/shopping/product/12841723546621710763 ) на ВСЕХ (каждой и каждой) розетках, которые могут использоваться этим оборудованием, как предложил @alex.forencich. Все они должны показывать правильную проводку. Если какой-либо из проводов подключен неправильно, вызовите сертифицированного электрика, чтобы исправить это.

  2. Если все выходы в порядке, то это может быть проблема HotA/HotB. Вы можете запустить удлинитель из каждого места и измерить напряжение переменного тока между двумя меньшими «горячими» контактами. Он должен показывать около нуля, если на одном и том же питании (хорошо) и 240 В переменного тока, если на разных источниках питания (плохо). Обсудите, что вы пытаетесь с ними сделать, и они, скорее всего, поменяют местами некоторые цепи в распределительной панели, чтобы поместить все эти ветви на одну и ту же «сторону» канала.

Теперь, когда все сказано... в церкви может не быть 2-фазного питания 220 В, особенно если она большая. Может быть 3-х фазный, 208в. В других странах она может варьироваться еще больше. В таком случае обязательно вызовите электрика. Попросите показать их сертификацию, вы хотите, чтобы это было правильно исправлено в первый раз.

Я думаю, вы преувеличиваете риск двух фаз. Все электрооборудование должно соответствовать требованиям к току утечки, точно не уверен, но я думаю, что < 1 мА от шасси до реальной земли, независимо от того, поменялись местами горячая и нейтральная части или нет. Усилитель, который вы описываете, не может продаваться как потребительский товар. Сейчас неисправный прибор другой, но тогда для возникновения искры достаточно 1 х 120 В, не нужно задействовать две фазы.
Предел может составлять 210 микроампер, основываясь на этой статье в Википедии . Это все еще достаточно, чтобы повредить ваш последовательный порт или осциллограф, и он покалывает. Каждую неделю здесь есть вопрос об этом. Но этот вопрос о каком-то опасно неисправном оборудовании или о чем-то более страшном, например, о горячей замене на землю.
«Все электрооборудование должно соответствовать требованиям к току утечки». Это правда, они должны быть сертифицированы, чтобы не делать этого. Однако на практике это не было полностью выполнено, поскольку я могу лично засвидетельствовать, что несколько раз был серьезно поражен током и три части (дорогого) снаряжения были повреждены. Так что, несмотря на самые лучшие намерения, это все же происходит.