電子電氣設(shè)備的接地

1概述

接地是提高電子電氣設(shè)備電磁兼容性有效的重要手段之一。正確的接地既能抑制外部電磁干擾的影響，又能防止電子電氣設(shè)備向外部發(fā)射電磁波；而錯誤的接地常常會引入非常嚴重的干擾，甚至會使電子電氣設(shè)備無法正常工作。尤其是成套控制設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)，因為有多種控制裝置分散布置在許多地方，所以它們各自的接地往往會形成十分復雜的接地網(wǎng)絡，不僅需要在系統(tǒng)設(shè)計時周密考慮，而且在安裝調(diào)試時也要仔細檢查和做適當?shù)恼{(diào)整。

“地線”是對接地的實施，即按一定的要求，用必要的金屬導體或?qū)Ь€把電路中的某些“地”電位點連接起來，或是將電子電氣設(shè)備的某一部位（如：外殼）和大地連接起來。狹義上講，“接地”——即與地球保持“同電位”；廣義上講，“接地”——是電路系統(tǒng)中的“等電位點或等電位面”，它是電路系統(tǒng)的基準電位，但不一定為大地電位。

2電氣設(shè)備接地的作用及分類

21電子電氣設(shè)備接地的作用

電子電氣設(shè)備接地的目的有二，一是處于安全的考慮，二是為了抑制外部的干擾。

（1）安全的考慮

以確保人員和設(shè)備的安全為目的的接地稱為“保護接地”，它們必須可靠地接在大地電位上。一般地說，電子電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機座都要可靠接地。

（2）抑制外部干擾的考慮

電子電氣設(shè)備的某些部位與大地相連可以起到抑制外部干擾的作用，例如靜電屏蔽層接地可以抑制變化的電場的干擾，電磁屏蔽用的導線原則上可以不接地，但不接地的屏蔽導線時常會帶來靜電耦合而產(chǎn)生所謂的“靜電屏蔽”效應，所以仍需要接地為宜。

22電子電氣設(shè)備接地的分類

一般地說，電子電氣設(shè)備有許多需要接地的部位，由于電路的性質(zhì)和接地的目的不同，必須加以嚴格區(qū)分，需要分成若干獨立的子系統(tǒng)，然后連接在一起進行總接地。從接地的性質(zhì)看，把接地分為三大類：

（1）保護接地

電子電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機座用良好的導體與大地連接成等電位，稱為保護接地，它對電子電氣設(shè)備的安全運行和維護人員的生命安全起到十分重要的作用。

（2）屏蔽接地

為了抑制變化的電磁場的干擾而采用的多種屏蔽層、屏蔽體，都必須良好地接地，才能起到良好的屏蔽作用。

（3）系統(tǒng)接地

圖1單相三線制接線圖

圖2三相四線制接線圖

要使電子電氣設(shè)備能正常地運行和穩(wěn)定可靠地工作，也必須處理好等電位點的接地問題，這類接地稱之為系統(tǒng)接地。對于系統(tǒng)接地來說，由于其工作性質(zhì)和用途的不同，又可分為：信號地、模擬地、數(shù)字地、電源地、計算機地、負荷地、外設(shè)地等。

3接地的方式

地線設(shè)計是一項重要的設(shè)計，也是難度較大的一項設(shè)計。在EMC設(shè)計的初期就進行地線設(shè)計是解決EMC問題的最有效、最廉價的方法。下面對三大類接地方式分別進行詳盡討論。

31保護接地

接地作為一種措施，起源于強電技術(shù)，由于強電電壓高、容量大，容易危及人身和設(shè)備的安全。因此，從安全的角度考慮，電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機座都應與大地良好地連接成等電位，從而在故障狀態(tài)下保證人身和設(shè)備的安全。電氣設(shè)備的保護接地有兩種方式：

（1）保護接零

三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線即為保護接零線，它是電路環(huán)路的重要組成部分。

（2）保護接地

除零線以外，另外配備一根保護接地線，它與電子電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機座等金屬部件相連，一般情況下，保護接地線是沒有電流流動的，即使有有電流流動也是非常小量的漏電流，所以說，在一般情況下，保護接地線上是沒有電壓降的，與之相連的電子電氣設(shè)備的金屬外殼都呈現(xiàn)地電位，保證了人身和設(shè)備的安全。

出于上述目的，各國都對保護接地作了必要的規(guī)定。例如美國國家電氣委員會在電氣法中規(guī)定了交流電源的輸配電標準，該標準規(guī)定了室內(nèi)115V交流配線為三線制，如圖1所示?；鹁€上串有熔絲，負載電流經(jīng)火線至負載，再由中線返回。另備有一根保護接地線，該線與設(shè)備的金屬外殼、底盤等金屬部件相連，當發(fā)生故障時，例如負載的絕緣被擊穿損壞，保護接地線上瞬間將有大電流流過，電路中的熔絲或斷路器由于大電流流過將很快把電路切斷，從而保證了人身和設(shè)備的安全。我國的三相四線制配電系統(tǒng)與美國的類似，如圖2所示，只是電壓不同而已。

32系統(tǒng)接地

除了上面介紹的從安全角度出發(fā)而考慮的保護接地外，為了保證電子電氣設(shè)備正常、穩(wěn)定和可靠的運行，還必須處理好設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)中各個電路工作的參考電位，這類基準參考電位的連接線稱為“系統(tǒng)接地”。在電子電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中遇到的大量和經(jīng)常需要解決的主要接地問題是系統(tǒng)接地。

系統(tǒng)接地線既是各電路中的靜態(tài)動態(tài)電流通道，又是各級電路通過共同的接地阻抗而相互耦合的途徑，從而形成電路間相互干擾的薄弱環(huán)節(jié)。可以肯定地講，電子電氣設(shè)備中的一切抗干擾措施，幾乎都無一例外的與接地有關(guān)。因此，正確的接地是抑制噪聲和防止干擾的主要途徑，它不僅能保證電子電氣設(shè)備正常、穩(wěn)定和可靠地工作，而且能提高電路的工作精度。反之，不正確的接地，會降低電路的工作精度，嚴重時還會導致電子電路無法正常工作，陷入系統(tǒng)癱瘓的境地。