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监控系统(CCTV)
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[原创] 2012随笔---雷电、干扰与地(更新完成)...

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xuchen8197 发布于: 2012-4-17 11:58 10766 次浏览 147 位用户参与讨论
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21#
eyeleft 发表于 2012-4-19 14:01:00
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22#
xuchen8197 发表于 2012-4-19 16:29:00
 

视频线缆单端接地造成的干扰相应的问题

 

         视频电缆,根据非平衡传输原理,其屏蔽外皮,没有电流,理论上是等电位,就是说,不管在长短距离的情况下,其外皮屏蔽层两端,电位应该相等,因为只有这样的情况,屏蔽外皮则没有电流流动。参考的电路电阻为0。

         实际情况当然不同,前面我们分析过了,当然与雷电感应相比,通常视频电缆的自然干扰比较小。由于摄像机信号地电位的上下浮动,导致干扰信号与正常输出信号的叠加,只是影响信号纯净度,影响图像观看,比较严重的情况下才会引发设备的损坏。

        那么,如果有干扰,形成的我们所讲的回路,最简单的办法,就是两端接地,利用大地拉强制平两端的电位,使外皮感应的电动势,流向大地,从而避免对摄像机地电位和芯线的影响。如图:




      问题出现了,假如因为长距离布线,为了消除辐射干扰,我们要两端接地,但会不会引发两端的地电位不等造成的危害。

单端接地一说的来源,是防止两端接地带来的引入的地电位不平横,一是造成视频线缆外皮产生电流,二是由于视频线缆内外电位有别,过高的电压差别导致端口输出异常,当然,如果地电位不平衡过高,也会引发设备端口的损坏,原理和雷电感应相同。

其前题是,两端确实存在地电位不平衡。

那么远端接地前要做如下评估:

     1、接地点是不是合适的接地位置。不合适.选择不规范,换地方.

     2、是不是两端地电位不平衡.(概率问题,决不是全部)

     3、不平衡的幅度是不是超过安全范围(端口的击穿电压)

     4、会不会引发大的地电位流动,

     5、什么性质,持续的稳定的高压,换是变化的交变现象

 

    大部分状况,我们可以用普通常用的仪器测量,以便我们选择寻找合适的接地点进行实际的操作。

如果是持续稳定的电位不平恒,那么我们直接的接地就要改成如下方式:


 

       电路中由下角的电容,在直流工作状态,可以很好的隔离两端的电流,防止地电位串入视频线缆网络,而当摄像机端信号地,存在交流波动的情况下,波动的交流成分,会被电容“短路”引入地下,使摄像机信号地端电位稳定,从而减小影响摄像机输出端口的信号输出。间接的,使视频电缆两端电位相等。通与不通,同时存在.

      电容的隔离直流,通过交流的性能,也体现在其他方面,例如:电缆在地面直接敷设,干扰很小,一旦架空安装,干扰明显,就是因为电缆在地面敷设,屏蔽外皮对地的电容因为距离缩小而增大,效果明显。


     视频电缆穿金属管材如何?视频电缆穿金属管材,而金属管材两端接地,内部的视频电缆单端接信号地。这个也是防雷屏蔽线缆的敷设要求,也是日常我们做抵御强电磁干扰的手段,想下,金属铁管不但屏蔽,而且可以看作是地包围了中间的电缆,那么屏蔽电缆的屏蔽层对铁管有电容么?有。


小结:

        1、 长距离架空电缆的防电磁干扰,最直接的方法是接两端接地,在接地前请确认接地点的选择正确,遵守相关的国家连接安装规范,远离其他防雷接地和电力接地20-30米以上,以防止可能的地电位反击。

        2、 如果存在地电位平衡,不可用线缆两端直接接地,远端要用电容(建议使用安规电容)隔离接地,使视频电缆在直流状态下隔离,并泻放交流感应分量达到等电位效果。

        3、 接地连接要良好,否则无法达到预期效果,电容的选择没有普适的参数,要根据实际主要干扰频率试验最后选定,不能太大,会产生过大的漏电电流,同样影响地电位平衡,过小,无法实现预期的效果。建议在4.7 nF/2kv.具体参数由试验决定。

        4、 如果遇到远端地电位是持续的、波动的地电位(极少情况,通常是远端无正常接地),只能使用单点接地方法。

        5、 根据实际情况,采用地埋,穿管屏蔽等高成本敷设方式(效果最好)。并正确做好相应的电磁屏蔽层的接地工作。


[此贴子已经被作者于2012/4/19 17:41:07编辑过]

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23#
xuchen8197 发表于 2012-4-19 16:34:00

工程规划以及接地等工程操作的考虑取舍

 

嘿嘿,这取舍方面的对错就难说了,看原理,看甲方,看自己.我只是一些个人的看法,

我一直信奉,拿人钱财,替人消灾,拿多少钱干多少活,工程应该对的起甲方,同样要对的起自己。赔钱的生意不要做,黑钱的生意也决不能。

    取舍这个问题,本身比较杂,各有个的想法,那么我的原则是有预算的做到位,在此前提下看无须取舍。没有预算的根据现场情况凭良心取舍。


     例如,甲方要求防雷,那你预算必须要有,成本核算要详细,接地挖坑,该多少钱多少钱,世上没有免费的午餐。也没有白吃的午餐.

 

     如果甲方没有要求,你可以提示,或者甲方干脆排斥,那合同的工程预算里肯定没有,有就是罪过。但合同里一定要有:“如遇雷电等自然灾害,造成的损失乙方。。。。”哈,那个什么当然要委婉。


   以上都好说,为什么,都是明账。难的就是后面的:

    1、现场你看了吧,要求你明白了吧,预算你做的吧,价格我砍了,可最后价格你同意了。最后。。有干扰。。

    2、预算没防雷,工程也没问题,关系还不错,可打雷下雨就要跑几趟。。。

    3、有朋友跟我讲,你那接地,那做法,照做了,项目指定没法做,甲方没预算,指定的亏损。

    4、………………………………


       拿防雷来讲,两端不接地(直接间接都没有),没有防雷器,靠线缆自身直接平衡抵御强干扰和雷电的能力就低下。端口非常容易损坏。

       而有部分防雷措施,两端没接地,只是端口进行了保护(列举过,不再提了),小雷电应该没问题,中型也可能问题不大,寿命会受点影响,比较厉害雷电点感应就难说。以上的方法,很大程度上降低了总体费用,最起码挖坑和做地排的成本没有了,初步起到防雷电感应的效果。

       使用这样的方法,与全面的做防雷,有区别,但是甲方没预算,你又想把工程尽可能的完美下,舍点小本,避免反复维护。值得考虑。但不能在工程项目中写明这个是防雷。口气太大,到事上容易吃亏。万一顶了个大雷,如何?


     再说接地,完好的引雷接地,绝对是单独接,而监控电杆上装引雷针,把感应雷引成直击雷,绝对是找死。

     那么如果你在市区,你在花园,你的监控杆并不很长很高,而且监控杆所在位置的日常电位正常,是不是可以把感应雷接地和监控杆合并,答案是可以考虑,但也要遵循我们讨论的电位原理:

     首先装在高处的摄像机仍然要于金属电杆隔离,防止高端的感应电位直接传入摄像机的信号地。

     然后,单独做一个非裸露的接地线,从监控杆内部穿到监控杆底部,与监控杆底座相接。例如下部的维修孔内。接在监控杆可能出现的电位的最低端,这一上一下就有很大区别,道理前面讲过,不再重复.

    当然,前提是你监控杆的地笼已经于大地有良好的接地。结果是省了一个挖坑费用。

 

    相对防雷接地,干扰接地似乎可选的范围似乎大些,其他的,金属地埋的金属水管,接地良好的暖气管,等等。

 

    所以,实际当中,投机的做法,不是不能做,是看你终极目标如何制定,看你会不会做,如何做的尽可能的接近规范的要求。


   其实单端接地,并考虑了端口防护,这种“防雷方式”,也不是没有道理和市场,因为生产厂家使用这个方法,确实也是在一定程度上提高了产品的可靠程度,降低了产品损坏和维修的概率,但不全面,不彻底。这也是取舍。而成本是算在产品里面了。功过大家评论.

    另告诉大家,某大牌DVR厂家,在电路板上输入端口,留有防雷器件的位置,成品中却没实际安装,为什么?是成本原因么?不全是吧。

[此贴子已经被作者于2012/4/19 18:52:14编辑过]
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24#
BBQ2010 发表于 2012-4-19 17:19:00

呵呵,虽说中、大型系统的处理接地,客观因素很多,但是各种分析处理手段,午马兄还是做出了建议处理意见,顶起~

 

只是,也就只是了,那个电容,真的,哈哈哈,懂的!

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25#
xuchen8197 发表于 2012-4-19 18:58:00
更新基本完成了,欢迎大家给点意见。
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26#
qun123456 发表于 2012-4-20 09:32:00
据我了解,一些简易的信号防雷器,直接把信号地和公共接地端合用,在正常情况下,图像肯定不会有问题,但碰到信号线路放电的时候,那不就惨啦!另外,若该接地点上本身存在一定的高电位,图像中会出现干扰。
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27#
xuchen8197 发表于 2012-4-20 10:23:00
以下是引用qun123456在2012/4/20 9:32:00的发言:
据我了解,一些简易的信号防雷器,直接把信号地和公共接地端合用,在正常情况下,图像肯定不会有问题,但碰到信号线路放电的时候,那不就惨啦!另外,若该接地点上本身存在一定的高电位,图像中会出现干扰。

我很难说"取舍"这个词,是不是贴切.

就我个人认为,防雷就是要正规做,正规接地,特别是你收了人家这部分费用.不能打折.

     简易的信号防雷器,严格的说是防浪涌,与防感应雷,有相同之处,但有区别,显然不是一个安全等级.

    在说接地,严格的说:你接的地有高压(当然也有相应的办法)或者有干扰串入,那你接的,就不是地,是信号源.

        因为在某点接入连线,做一个地,不是因为你接了就是地,而是因为接入点其本身的性质.也就是说,取决于你接的对不对.

 

      这也是很多人认为接地的成本很高的原因.

 

[此贴子已经被作者于2012/4/20 10:26:50编辑过]
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28#
liumei2010 发表于 2012-4-20 10:33:00
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29#
eie1992 发表于 2012-4-22 10:38:00
 

xuchen探讨1

首先我们应该感谢xuchen8197提供自己的原创分析文章,这种探讨态度是值得我们学习的。在技术论坛里探讨问题,就应该敞开心扉,谈出自己的观点和分析依据,对也好错也好,亮出来让人家评论,这就是可贵的,值得尊重的;(为了叙述方便,下面把xuchen8197简称为8197


【探讨与评论

1)  关于雷电感应电动势等效位置(图一):画一个也好,3个也好,N个也好,确切一些定义是感应电动势的线积分,概念上最终还是等效为一个交变电压符号,位置还是要画在AB中间。而不是等效在A与大地之间,或B与大地之间,也不是AB线与大地之间。认识到这里,我们基本一致了;这就是:所有在电场内的线缆都可以感应到雷场的高频电磁辐射,并产生感应电动势,在线缆上形成感应电压,图中的电缆A-B C-D E-F两点之间会产生高频交流的感应电压(8197语)。这个认识是后面分析的基础。需要注意的是:图一中那个EF垂直接地线上,也有雷电感应电动势,这一点经常被人“忘却”。

2)  在“两端接地的防雷器示意图”分析中,得出“通过与地的连接,利用大地的能量,强制改变线缆两端的电位拉平,从而改变雷电感应电动势的流向,使之尽可能的接近正常电位”的结论。

这里似乎隐含了不言而喻的“条件”:

1.      电缆前后两个接地点的地电位必须相等,两点之间像超导体连接一样的的“相等”,所以才能被接地防雷器箝位、“拉平”; 对高频雷电感应来说,要做到很难;

2.      防雷器接地线上,绝对不会产生雷电感应电动势(忘却);

3.      电缆前后端防雷器箝位电压幅度相等,即使主机接地线与接地防雷器直接并联,前后端箝位电压也应相等;两端箝位电压对大地极性还要相同,这一点如何做到?从实际放电回路看,好像始终极性相反,如果是相反,“电位拉平”就很难实现了;

4.      电缆前后两个接地点的实际地电位变化,对防雷,对系统有什么影响,回避了,至少轻描淡写了,没有指出地电位环路的要害;

[此贴子已经被作者于2012/4/22 13:18:02编辑过]
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30#
BBQ2010 发表于 2012-4-22 11:33:00
以下是引用eie1992在2012/4/22 10:38:00的发言:
 

xuchen探讨

首先我们应该感谢xuchen8197提供自己的原创分析文章,这种探讨态度是值得我们学习的。在技术论坛里探讨问题,就应该敞开心扉,谈出自己的观点和分析依据,对也好错也好,亮出来让人家评论,这就是可贵的,值得尊重的;(为了叙述方便,下面把xuchen8197简称为8197


【探讨与评论

1)  关于雷电感应电动势等效位置(图一):画一个也好,3个也好,N个也好,确切一些定义是感应电动势的线积分,概念上最终还是等效为一个交变电压符号,位置还是要画在AB中间。而不是等效在A与大地之间,或B与大地之间,也不是AB线与大地之间。认识到这里,我们基本一致了;这就是:所有在电场内的线缆都可以感应到雷场的高频电磁辐射,并产生感应电动势,在线缆上形成感应电压,图中的电缆A-B C-D E-F两点之间会产生高频交流的感应电压(8197语)。这个认识是后面分析的基础。需要注意的是:图一中那个EF垂直接地线上,也有雷电感应电动势,这一点经常被人“忘却”。

2)  在“两端接地的防雷器示意图”分析中,得出“通过与地的连接,利用大地的能量,强制改变线缆两端的电位拉平,从而改变雷电感应电动势的流向,使之尽可能的接近正常电位”的结论。

这里似乎隐含了不言而喻的“条件”:

1.      电缆前后两个接地点的地电位必须相等,两点之间像超导体连接一样的的“相等”,所以才能被接地防雷器箝位、“拉平”; 对高频雷电感应来说,要做到很难;

2.      防雷器接地线上,绝对不会产生雷电感应电动势(忘却);

3.      电缆前后端防雷器箝位电压幅度相等,即使主机接地线与接地防雷器直接并联,前后端箝位电压也应相等;两端箝位电压对大地极性还要相同,这一点如何做到?从实际放电回路看,好像始终极性相反,如果是相反,“电位拉平”就很难实现了;

4.      电缆前后两个接地点的实际地电位变化,对防雷,对系统有什么影响,回避了,至少轻描淡写了,没有指出地电位环路的要害;

不错,终于理性了一次~!

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31#
eie1992 发表于 2012-4-22 13:22:00

 

xuchen探讨2

单点接地,能防电磁辐射干扰和感应雷电么?

 

——没有谁认为,系统单点接地了,就代替了抗干扰和代替了防雷保护;抗干扰和防雷保护应该是在“单点接地”基础上实现;

    “单点接地”,切断了所有地环路,可有效阻断雷电暂态地电位和电网地电位入侵系统的路径,这是防雷、防浪涌,防干扰最有效、最基本的技术手段;“单点接地”,不仅与防感应雷没有矛盾,而且是安防系统防雷设计应遵循的基本理念和设计原则;

    “单点接地”是吸取和总结了“多点接地”引来地电位和地环路干扰,并构成系统重大安全隐患的教训,同时分析雷电感应电动势性质和等效位置与大地无关,逐步形成的;

    抗电磁干扰,可以用“防、避、抗、补”;防感应雷,应该有合理的保护电路(不接大地);

    地环路是系统安全隐患,解决地环路干扰,是用单点接地切断所有地环路,而不是保留多点接地,用抗干扰器掩盖安全隐患;

[此贴子已经被作者于2012/4/22 13:27:10编辑过]
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32#
crazycow 发表于 2012-4-22 14:19:00
午马哥。。来学习了。。
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33#
eq007 发表于 2012-4-22 16:31:00

问一下常识性问题。如果打雷的时候,切断电源主电源,是否可以防止因雷电而损坏摄像设备呢?又或者是降低损坏的机率呢?摄像设备在室外的前提下。

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34#
eie1992 发表于 2012-4-22 19:30:00
 

xuchen探讨3

【看图说事】图01:视频线AB两端防雷器有“限压型放电管”接大地(假定限压值为15),视频线上的雷电感应电动势Uo;假定两端地电位始终相等,放电回路如图所示。

1)两端放电管能把视频线两端电压“拉平”么?假定放电管箝位电压为±10V(双向),当A端限压为+10V瞬间,B端为-10V;反之,当A端限压为-10V瞬间,B端为+10V;A\B线电压被箝位在±20V;这还是假定AB接地点之间的大地阻抗(交变)始终为0的分析结果;

 



 

2)图02,表明防雷器接地线上的雷电感应电动势(U1,U2)也同时存在,Uo,U1,U2都需要通过相同的放电回路“泄放雷电流”;这一点一直被专业防雷们“忘却”;

 

3)图03,表示了一路视频传输线,雷电感应电动势放电回路涉及参数原理图,这里忽略了两端放电管放电时的压降和阻抗,放电回路的“时间常数”取决于整个回路的阻抗参数了,500,1000米电缆会怎样?“接地泄放雷电流”的有效性,还存在么?能把视频线两端电位“拉平”么?

 

 



[此贴子已经被作者于2012/4/22 19:35:02编辑过]

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35#
xuchen8197 发表于 2012-4-22 21:58:00

eie1992,有几点我觉得应该提醒你:

      不要为反对而反对,为质疑而质疑,因为这样,往往会带你走向歧途.为面子质疑和反对,毫无意义.

      以上几个质疑,你以经有自相矛盾不切合实际的的地方,麻烦你再好好想下,"讨论"的前提是思考.否则,就没必要.我通常的做法是:想为什么别人都去这么去做,而不是别人是不是有多少错.

       再有,我那电容你貌似又忘却了吧,想你所想看到的,忽视你不想看到的,不是一个技术人员的作风.有些东西你无法回避.

       麻烦从头到尾在看下.

      

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36#
eie1992 发表于 2012-4-22 23:38:00

 再有,我那电容你貌似又忘却了吧,想你所想看到的,忽视你不想看到的,不是一个技术人员的作风.有些东西你无法回避.

 

    你那个电容的设计和分析,你说是隔离直流地电位,短路高频波动。然而地电位也是交变电压,甚至也有高频谐波,我曾问过你选择电容大小依据什么呢?你没有正面回答和解释;

    你的电容“短路高频波动”的概念,源自于电源滤波原理,但是这里不同了:雷电感应电动势,等效在视频线上,不是等效在视频线和大地之间,“接地泄放”,不管是导线接地,还是TVS接地,还是电容接地,都要通过放电回路才能“泄放”,这时,电容的作用,你再分析看看,与限压放电元件的工作原理和导通泄流特性比较,电容好在哪里?

    恕我直言,你这个电容设计思路,还是受专业防雷概念描述的影响——感应电动势的等效位置在线与大地之间。

    本来,电容问题我想留给你自己反思分析的。

 

不要为反对而反对,为质疑而质疑,因为这样,往往会带你走向歧途.为面子质疑和反对,毫无意义.

 

    我前面几个与你探讨,是善意的指出了你分析中的技术漏洞与不合理之处,是纯技术性的,并没有毫无依据的“为反对而反对”语言出现,这是大家有目共睹的。

    希望你能冷静思考:只要你认可感应电动势等效在线缆中间,接地泄放的概念,就必须按照放电回路来分析,只要把传输线缆、接地线和大地一起纳入放电回路,防感应雷的有效性,就很难得出合理结果。这都是基本电路知识,仔细思考都会找到合理的技术出路;这里忌讳的是:既不要“为反对而反对”,也不要“为赞成而赞成”;

   

[此贴子已经被作者于2012/4/22 23:45:25编辑过]
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jlalxj 发表于 2012-4-23 00:58:00
我是来打酱油的,书读的太少了,不过我见过一个钢结构菜市场装的监控,估计人家安装是直接接在钢梁上了,一个雷电打坏7,8个。现在看看这些贴子,酱味无穷。
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qun123456 发表于 2012-4-23 09:39:00
雷电感应电动势是差模形式,而不是共模形式!
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39#
xuchen8197 发表于 2012-4-23 09:40:00
以下是引用eie1992在2012/4/22 23:38:00的发言:

 再有,我那电容你貌似又忘却了吧,想你所想看到的,忽视你不想看到的,不是一个技术人员的作风.有些东西你无法回避.

    

    你那个电容的设计和分析,你说是隔离直流地电位,短路高频波动。然而地电位也是交变电压,甚至也有高频谐波,我曾问过你选择电容大小依据什么呢?你没有正面回答和解释;

 

    你的电容“短路高频波动”的概念,源自于电源滤波原理,但是这里不同了:雷电感应电动势,等效在视频线上,不是等效在视频线和大地之间,“接地泄放”,不管是导线接地,还是TVS接地,还是电容接地,都要通过放电回路才能“泄放”,这时,电容的作用,你再分析看看,与限压放电元件的工作原理和导通泄流特性比较,电容好在哪里?

    恕我直言,你这个电容设计思路,还是受专业防雷概念描述的影响——感应电动势的等效位置在线与大地之间。

    本来,电容问题我想留给你自己反思分析的。

 

不要为反对而反对,为质疑而质疑,因为这样,往往会带你走向歧途.为面子质疑和反对,毫无意义.

 

    我前面几个与你探讨,是善意的指出了你分析中的技术漏洞与不合理之处,是纯技术性的,并没有毫无依据的“为反对而反对”语言出现,这是大家有目共睹的。

    希望你能冷静思考:只要你认可感应电动势等效在线缆中间,接地泄放的概念,就必须按照放电回路来分析,只要把传输线缆、接地线和大地一起纳入放电回路,防感应雷的有效性,就很难得出合理结果。这都是基本电路知识,仔细思考都会找到合理的技术出路;这里忌讳的是:既不要“为反对而反对”,也不要“为赞成而赞成”;

   

[此贴子已经被作者于2012/4/22 23:45:25编辑过]

你的电容“短路高频波动”的概念,源自于电源滤波原理,但是这里不同了,

 

     电容有两个特性,1,通过高频,截至直流.2 储蓄能量,一个包含2v波动分量的12V直流,接了一个电容,得到的电压是多少?是10V?11V?.....?,麻烦你去做试验在回答,反过来,我那电路里主机的C1是滤波效果么?再仔细看下,是不是你也认为是滤波作用?

     好像您是做传输的吧?这个C1不会不明白么?视频输入端口,为什么要有个C1?为什么必须有个C1?

     一个元件的两种作用,为什么硬要往利于自己逻辑的方向去理解,是不是为反对而反对?为质疑而质疑?

     是真不明白还是什么其他的原因?

 

     再有,你质疑我没有考虑接地那根线的感应电动势,嘿嘿,麻烦问下,你一开口就号称电缆长到500,1000米电缆,那问下接地线多长,5米?10米?20米?,相对500米1000米电缆这几十分之一,会有多大影响?其电动势于电缆上相比,正负与否,关系大么?

     什么叫吹毛求次。我貌似没有10米20米长度的视频线缆,让人家装防雷器吧。

     至于我泻放回路,我想没必要解释了,某人一根接地线缆都能产生回路,我两根接地居然没有回路,真是没天理了,不过这个问题我也是最后一次答复,实在感觉很无聊。再回答我当真也跟某人一样了。

    我现在特觉得,你实在是没必要质疑了,应该像别的网友说的那样:在某专业防雷论坛上发表一篇<<视频电缆单端接地的防雷方案详细解说>>,效果会更好。放心,我不会去质疑,嘿嘿,没那闲功夫。

[此贴子已经被作者于2012/4/23 9:51:05编辑过]
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xuchen8197 发表于 2012-4-23 09:55:00
以下是引用qun123456在2012/4/23 9:39:00的发言:
雷电感应电动势是差模形式,而不是共模形式!

线缆悬空是差摸形式。

当一端接地了,还是差摸么?

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