Audiolaitteet, verkkohurina

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Osaisiko joku selittää ko. ilmiön teknillistieteellisestä näkökulmasta? Tiedän, että kun kaikki audiolaitteet on yhdessä jakorasiassa ja audiopiuhat ei kulje yhdessä sähköpiuhojen kanssa, hurinaa ei kuulu (ellei laitteet ole rikki tai muuten susia).

En kirveelläkään muista, enkö löydä selitystä - onko tuo potentiaali- vai vaihe-ero, joka hurinan aiheuttaa? Entä mikä sen aiheuttaa talon verkkoon?

Tuli nolo tilanne, kun _todella_ wanhan koulun raksainssi tenttasi selitystä enkä muistanut
Tietty sopiva googlehakukin kelpaa vastaukseksi. Itse en löytänyt kuin sekavaa jutustelua.

Kommentit (14)

Vierailija

Maavirhe eli maadoitusongelma...joissain laitteissa on kelluva maa ja toisissa ei = hurinaa syntyy.

Varsinkin jos uusia ja vanhoja laitteita kytkee sekaisin maadoittamattomaan tai maadoitettuun rasiaan niin avot...

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

Tuota vielä jos selventää, eli jos äänentoiston eri komponentit jostain syystä on sähköverkon suojamaajohdon suhteen eri potentiaalissa , niin esim. kun ne yhdistetään linjatasoisella audiokaapelilla, niin laitteiden välillä liitosjohdossa kulkee 50Hz tasausvirta, joka kaapelin välityksellä summautuu hyötysignaaliin ja aiheuttaa hurinaa.

Isompi ongelma tästä on syntynyt tietokoneaikakaudella. Otetaan yksi esimerkki.
Jos kotitietokone on maadoittamattomassa pistorasiassa, niin sen virtalähteessä on häiriöpoistokondensaattorit molemmista verkon navoista runkoon. Se merkitsee sitä, että puolet verkon jännitteestä on tietokoneen rungossa. Jos nyt audioliitosjohto kytketään tietokoneen äänikortin ja vahvistimen välille, jossa vahvistimessa on ula-viritin, joka on antenniliitosjohdolla maadoitettu talon keskusantennisysteemiin. Syntyy tasoitusvirta, joka antaa voimakkaan hurinan ääneen.
Tuo tietokoneen rungossa oleva 1/2 x verkkojännite saattaa vaurioittaa äänikorttia tai vahvistimen sisäänmenoasteita, jos liitosjohto kytketään lennossa, ilman että tietokone irroitetaan verkosta.

Tuo hurina, joskin lievempänä, saattaa syntyä, vaikka tietokone olisi shukorasiassa, jos eri laitteiden maadoitusten välillä on pieni potentiaaliero, jolloin tasausvirta kulkee audioliitosjohdon kautta ja häiriöjännite summautuu hyötysignaaliin.

Tietokoneen rungossa oleva 1/2 x verkkojännite ei sinänsä ole ihmiselle vaarallinen, koska tuon jännitelähteen sisäinen impedanssi (lähinnä 4,7nF kondensaattorin reaktanssi) on verkkotaajuudella suuri ja jännite putoaa alas, kun sitä kuormitetaan. Nuo kondensaattorit ovat vielä isolla jännitteellä testattuja ja niissä on hyväksymisleima kyljessä, joten vikaantuminenkin on epätodennäköistä.

Noista hurinaongelmista päästään eroon käyttämällä joko optista kaapelia tai sitten liitoskaapelia, joissa on ns. galvaaninen erotin.

Vierailija
Pacanus Rusticanus
Miten em. suhtautuu tilanteeseen jossa pc nollatussa pistorasiassa?
Tuossa ovolon tekstissähän se kerrotaan.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007
Pacanus Rusticanus
Miten em. suhtautuu tilanteeseen jossa pc nollatussa pistorasiassa?



Vois kuvitella, että nollatuissa pistorasioissa muodostuu enemmän potentiaalieroja keskenään. Ainakin jos pistorasiat on ketjutettu. Koska niissä laitteiden paluuvirta nostaa myös maadoitusliittimen potentiaalia.
Siellä, missä maadoitusjohto kulkee erikseen sähkökeskukselle, ei paluuvirta kulje maadoitusjohdon kautta, paitsi noitten Y-häriönpoistokondensaattorien virta, joten potentiaalierot ovat erillisellä suojamaajohdolla varustetuissa rasioissa pienemmät.

Pacanus Rusticanus
Seuraa 
Viestejä7843
Liittynyt1.2.2010

Joskus sain opin, että nollauksen saa tehdä vain päättyvään asennukseen, eli nollattujen pistorasioiden sarjaan kytkentä on ollut kai luvatonta sen 50 vuotta? Taustalla lienee joku hyvin simppeli syy? Itse olen jatkuvassa inassa noiden nollausten kanssa, kun nykylaitteet riitelevät niiden kanssa. On haettu vikaa hartaasti ja pitkään muutama kerta.

Suurempi ongelma kuin verkkohurina, alkaa olla hakkurivirtalähteiden
kohina. Esim. pöytäradiota on turha yrittää kuunnella jos samassa pistorasiaryhmässä on vaikkapa läppärin virtalähde. Piti pistää 10m 1,5 neliön kiepillä oleva roikkajohto väliin. 0,75 kalustepiuha olisi parempi, mutta ei niin luvallinen.

- Ubi bene, ibi patria -

pmk
Seuraa 
Viestejä1855
Liittynyt1.1.2010

Jos kyseessä on ennen n. 1980 rakennettu talo, käytössä on mitä todennäköisimmin nelijohdinjärjestelmä, jossa kuorman nollajohdin ja suojamaa PE on heti pistorasiassa (tai edeltävässä) rasiassa kytketty yhteiseksi PEN johtimeksi.

Kuormavirta PEN johtimessa aiheuttaa jännitehäviön, jonka suuruus riippuu virran suuruudesta ja PEN johtimen pituudesta. Otetaan jännitemittausten referenssipisteeksi kiinteistön päämaadoituskisko, johon siis ulkoa tuleva PEN johdin, talon maadoituselektrodi ja myös antennikaapelin vaippa pitäisi olla samassa potentiaalissa, joten antenniliittimen vaippaa voidaan käyttää huoneiston sisällä referenssipisteenä.

Seuraavassa esimerkissä luvut on valittu, jotta saataisiin kauniit tasaluvut, eikä välttämättä vastaa määräysten mukaisia tositilanteita.

Oletetaan että pistorasiassa A on kuorma, joka kuluttaa 1 Arms virran ja aiheuttaa 1 V jännitehäviön PEN johtimessa, joten pistorasian A jännite referenssiä (antennimaata) vastaan on 1 Vrms. Pistorasian B johtimet ovat yhtä pitkiä, mutta siellä oleva kuorma onkin 3 A ja aiheuttaa 3Vrms jännitehäviön antennimaahan verrattuna.

Kun mitataan pistorasioiden A ja B suojakoskettimien välinen jännite, mittari näyttää 2 Vrms.

Talossa on myös pistorasia C, jossa on myös 1 A kuorma, mutta johtojen pituus on nelinkertainen pistorasioiden A ja B kaapeleihin verrattuna, jolloin pistorasia C suojamaan ja referenssin (antennimaan) välillä löytyy 4 Vrms.

Jännitemittaus A ja C rasioiden suojamaiden välillä antaa 3 Vrms (4-1 V) ja B ja C välillä 1 Vrms (4 -3 V).

Jos kuhunkin pistorasiaan kytktään suojamaadoitettu laite, jonka signaalimaa on rungossa, mutta laitteiden välillä ei ole mitään signaalikytkentöjä, mitään hurinoita ei esiinny, koska kunkin laitteen signaalimaa huitelee muutaman voltin päässä toisistaan.

Katsotaan sitten, mitä tapahtuu, jos pistorasioiden A ja B laitteiden signaalimaiden välille kytketään audiokaapelin vaippa. Silloin laitteen B 3 A kuormavirta ei enää kokonaisuudessaan palaakkaan rasia B PEN johdinta pitkin referenssipisteeseen, vaan osa luikertelee audiokaapelin vaippaa pitkin A pistorasiaan ja sitä kautta A:n PEN johdinta pitkin referenssipisteeseen. Tämän seuauksena A potentiaali nousee ja B laskee, joten jännite-ero A ja B välillä on pienempi kuin alkuperäinen 2 Vrms.

Jos audiokaapelin vaipan resistanssi on vaikka noin kymmenkertainen PEN johtimen resistanssin, jolloin B rasian PEN jphtimessa kulkisi 2,9 A ja sen potentiaali olisi 2,9 Vrms ja audiokaapelin vaipassa laitteen B kuormavirrasta 0,1 laitteeseen A, jolloin se yhdessä laitteen A 1 A kuormavirran kanssa nostaisi laitteen A rungon potentiaalin 1,1 Vrms tasolle, jolloin laitteiden runkojen välinen potentiaaliero on enää 1,8 Vrms.

Balansoiduissa piireissä (esim. XLR) tuo 0,1 A 50 Hz virta ei paljoa haittaa (mitä nyt polttaa ohuimmat johtimet poikki piirilevyltä:-), mutta balansoimattomissa (esim. RCA) tuo jännite-ero summautuu suoraan audiosignaaliin, joka tässä esimerkissä olisi moninkertainen hyötysignaaliin nähden.

Tuota jännite-eroa voidaan toki pienentää käyttämällä tukevampaa kaapelivaippaa, mutta samalla se tarkoittaa sitä, että entistä suurempi osuus laitteen B kuormavirrasta kulkee kaapelivaipan kautta, ääritilanteessa audiokaapelivaipan resistanssi on paljon pienempi kuin PEN johtimen resistanssi ja valtaosa suuremman kuorman laitteen kuormavirrasta kulkee kaapelivaipan kautta naapurirasian PEN johtimeen .

Hurjin viritys johon olen törmännyt oli muinoinen tietokonesali (siihen aikaan kun muutaman kymmenen megatavun levy-yksikkö oli pesukoneen kokoinen), jolloin keskusyksikön ja levy-yksikön välille piti laittaa kämmenen levyisiä kuparipunoksia pitämään laitteiden maapotentiaalit riittävän lähellä toisiaan. Tämä tilanne on tietysti loputon suo, eikä tätä tietä voinut edetä.

Ongelma ratkesi "ATK sähköllä" eli viisijohdinjärjestelmällä, jossa PE ja N johtimet pidetään kiinteistön sisällä erillään sähköpääkeskukseen asti. Tämä menettely yleistyi tavallisissa kiinteistöissä 1980/1990 luvuilla. Lisäksi viihde-elektroniikka on nykyisin pääasiassa suojaeristettyä, eli signaalimaa ei ole laitteen rungossa.

Nykyisin audiopuolella kotona ei pitäisi olla pahemmin hurinaongelmia. Poikkeuksen tekee vanhoissa taloissa esim. viihdejärjestelmä, jossa on suojamadoitetulla pistotulpalla varustettu subbari ja samaan järjestelmään kytketty viritin/digiboksi, jolloin subbarin maakoskettimen potentiaali eroaa antennimaan potentiaalista PEN johtimen maapotentiaalista ja osa subbarin kuormavirrasta ei menekkään sen pistorasian PEN johtimesta maihin, vaan kiertää audiokaapeleiden vaippojen kautta virittimen maihin ja sitä kautta referenssipotentiaaliin.

Vielä sellainen huomio, että niin kauan kuin suuremman kuorman pistorasiassa on puhdas resistiivinen kuorma, tuo audiokaapelin vaipassa kulkeva häiriövirta on puhdasta 50 Hz siniaaltoa (esim. hehkulamppukuormaa), eikä siten pahemmin häiritse, koska korvan herkkyys tippuu varsin rajusti 300 Hz alapuolella. Jos tuossa PEN johtimen virrassa on paljon harmoonisia (elektroniikkaa tai valohimmentimiä), virta ei olekkaan enää sinimuotoista, vaan sisältää paljon harmoonisia, jolloin se on paljon häiritsevämpää matalillakin tasoilla.

Vierailija

TN-C -järjestelmää (PEN johdin, nelijohdinjärjestelmä) ei saa nykyisin käyttää pääkeskuksen jälkeen (=kiinteistön sisällä) myöskään sähkömagneettisten häiriöitten takia. PEN-johtimen luonteen takia syntyy erinäisiä häiriövirtoja johtimien ja rakenteiden välillä. Voin selostaa tarkemmin huomenissa jos kiinnostaa, päästä en väsyneenä nyt tarkkaan muista.

CE-hyväksytty
Seuraa 
Viestejä29006
Liittynyt30.4.2005
Pacanus Rusticanus
Joskus sain opin, että nollauksen saa tehdä vain päättyvään asennukseen, eli nollattujen pistorasioiden sarjaan kytkentä on ollut kai luvatonta sen 50 vuotta? Taustalla lienee joku hyvin simppeli syy? Itse olen jatkuvassa inassa noiden nollausten kanssa, kun nykylaitteet riitelevät niiden kanssa. On haettu vikaa hartaasti ja pitkään muutama kerta.

Eihän pistorasioita muutenkaan sarjaan kytketä..

CE-hyväksytty
Seuraa 
Viestejä29006
Liittynyt30.4.2005
Shan
TN-C -järjestelmää (PEN johdin, nelijohdinjärjestelmä) ei saa nykyisin käyttää pääkeskuksen jälkeen (=kiinteistön sisällä) myöskään sähkömagneettisten häiriöitten takia. PEN-johtimen luonteen takia syntyy erinäisiä häiriövirtoja johtimien ja rakenteiden välillä. Voin selostaa tarkemmin huomenissa jos kiinnostaa, päästä en väsyneenä nyt tarkkaan muista.

Niin kyllä tietysti jos koko kämpän metallirakenteet on yhtä virtajohdinta niin kyllähän se häiriötä pukkaa.

pmk
Seuraa 
Viestejä1855
Liittynyt1.1.2010
Shan
TN-C -järjestelmää (PEN johdin, nelijohdinjärjestelmä) ei saa nykyisin käyttää pääkeskuksen jälkeen (=kiinteistön sisällä) myöskään sähkömagneettisten häiriöitten takia. PEN-johtimen luonteen takia syntyy erinäisiä häiriövirtoja johtimien ja rakenteiden välillä. Voin selostaa tarkemmin huomenissa jos kiinnostaa, päästä en väsyneenä nyt tarkkaan muista.



Nykymääräysten mukaiset asennukset ovat käytännössä TN-C-S mukaisia, eli jakelumuuntajalta TN-C (4 johdin) (pää)keskukseen ja siitä eteenpäin TN-S (5 johdinjärjestelmä).
Mitä nämä sähkömagneettiset häiriöt käytännössä ovat ?

Aikaisemmassa viestissä kummastelin PEN johtimen jännitehäviöitä, mutta mitä sähkömagneettisia ongelmia TN-C järjestelmään sisältyy ?

Tarkoitatko ehkä sitä, että kahden PE(N) pistorasian välillä kulkeva audiokaapelin vaippa muodostaa silmukan, jonka silmukan poikkipinta-ala muodostaa varsin tehokkan magneettisen antennin, johon indusoitunut virta on verrannollinen silmukkavirtaan ja silmukan pinta-alaan ?

Perinteisesti näitä silmukkavirtoja on koitettu pitää kurissa maadoittamalla kaapelin vaippa vain toisesta päästä ja toinen pää 100 ohm 3 W vastuksen kautta tai pahimmassa tapauksessa vetämällä tietoliikenne kuiduilla.

Vierailija
Aikaisemmassa viestissä kummastelin PEN johtimen jännitehäviöitä, mutta mitä sähkömagneettisia ongelmia TN-C järjestelmään sisältyy ?

Tarkoitatko ehkä sitä, että kahden PE(N) pistorasian välillä kulkeva audiokaapelin vaippa muodostaa silmukan, jonka silmukan poikkipinta-ala muodostaa varsin tehokkan magneettisen antennin, johon indusoitunut virta on verrannollinen silmukkavirtaan ja silmukan pinta-alaan ?




Käsitykseni mukaan induktiivisia häiriövirtoja syntyy, kun PEN on yhdistetty muuntajan tähtipisteessä olevan maadoituksen lisäksi potentiaalintasaukseen (luonnollisesti), sekä "tahattomasti" maadoitettu useasta kohtaa laitteiden runkorakenteiden kautta. Sitten osa PENin kuormitusvirrasta leviää johtaviin putkistoihin ja runkorakenteisiin. Tämän takia ryhmäjohdoissa ei ole virtabalanssia, joka indusoi häiriöitä signaalivirtapiireihin.

TN-S -järjestelmän kanssa ei tätä ongelmaa ole, koska PE on virraton kun Nolla toimii paluujohtimena.

pmk
Seuraa 
Viestejä1855
Liittynyt1.1.2010
Shan
Aikaisemmassa viestissä kummastelin PEN johtimen jännitehäviöitä, mutta mitä sähkömagneettisia ongelmia TN-C järjestelmään sisältyy ?

Tarkoitatko ehkä sitä, että kahden PE(N) pistorasian välillä kulkeva audiokaapelin vaippa muodostaa silmukan, jonka silmukan poikkipinta-ala muodostaa varsin tehokkan magneettisen antennin, johon indusoitunut virta on verrannollinen silmukkavirtaan ja silmukan pinta-alaan ?



Espoon Tapiolassa oli vuosikymmeniä sitten YLEn keskiaaltoasemia (siirrety sittemmin Santahaminaan) enkä yhtään ihmettele, etteikö audion kaapelivaipat+PEN johdin olisi muodostanut ison looppiantennin, jossa olisi kiertänyt varsin suuria silmukkavirtoja polttamassa komponentteja.


Käsitykseni mukaan induktiivisia häiriövirtoja syntyy, kun PEN on yhdistetty muuntajan tähtipisteessä olevan maadoituksen lisäksi potentiaalintasaukseen (luonnollisesti), sekä "tahattomasti" maadoitettu useasta kohtaa laitteiden runkorakenteiden kautta. Sitten osa PENin kuormitusvirrasta leviää johtaviin putkistoihin ja runkorakenteisiin. Tämän takia ryhmäjohdoissa ei ole virtabalanssia, joka indusoi häiriöitä signaalivirtapiireihin.

Putosin kärryiltä.

TN-S -järjestelmän kanssa ei tätä ongelmaa ole, koska PE on virraton kun Nolla toimii paluujohtimena.

Varmaankin PE johdin on "virraton" 50 Hz vaihtovirran suhteen, mutta kun kaiken maailman hakkuripowerit tunkevat verkkosuotimien kautta PE johtimeen kaiken maailman saastaa, jonka seurauksena isommissa laitoksiaa on käytösä erinäisiä maita tyyliin TE (Technical Earth).

Sen sijaan, että yritetään etsiä "absoluuttisia" maapotentiaalieja ja tehdään signaaleja maan suhteen miksei saman tien käytetä differentiaalista signalointia tai kunnon optoerotusta.

Vierailija
pmk
Putosin kärryiltä.



Tsekkasin vielä, tuolleen se EMC-suojausta käsittelevässä kirjassa on todettu. Mene ja tiedä, en ole itse tutkinut aihetta teoriassa, opiskelija kun vielä olen.

Uusimmat

Suosituimmat