電子電氣設備中的實用接地技術

摘 要：對電子電氣設備中的接地方法進行了分析討論；為抑制干擾，保證設備的正常工作，提出了“接地”的多種實用技術。
　　關鍵詞：電子電氣設備；保護接地；系統接地

　　1接地的種類和目的
　　一種接地是安全保護接地。主要包括：為防止電力設施或電子電氣設備絕緣損壞，危及人身安全而設置的保護接地；為消除生產過程中產生的靜電積累，引起觸電或爆炸而設的靜電接地；為防止電磁感應而對設備的金屬外殼、屏蔽罩或屏蔽線外皮所進行的屏蔽接地。其中保護接地應用最為廣泛，它將機(外)殼接地。當機殼帶電時，促使電源的保護電器動作而切斷電源，以保護操作人員的安全和儀器設備的安全運行。此種接地的目的是為了安全。
　　另一種接地是(工作)系統接地。這種接地給電路系統提供一個基準電位(參考電位)，同時也可將干擾引走。此種接地的目的是為了抑制外部的干擾。
　　2接地的方式
　　2.1安全(保護)接地
　　2.1.1保護接零
　　三相四線制供電系統中的中性線，即為保護接零線，它是電路環路的重要組成部分。在中性點直接接地的三相四線制電網中，電子電氣設備應保護接零。將電子電氣設備正常運行時不帶電的金屬外殼與電網的零線連接起來。當一相發生漏電或碰殼時，由于金屬外殼與零線相連，形成單相短路，電流很大，使電路保護裝置迅速動作，切斷電源，這時外殼不帶電，保護了人身安全和電網其他部分的正常運行。
　　在采用接零保護時，電源中線不允許斷開。如果中線斷開，將會失去保護作用。通常系統中采用零線重復接地的方法實現保護作用。
　　2.1.2保護接地
　　為防止觸電事故而裝設的接地，稱之為保護接地。
　　保護接地僅適用于中性點不接地的電網。凡接在這個電網中的電氣設備的金屬外殼、支架及相連的金屬部分均應接地。一般情況下，保護接地線是沒有電流流動的，即使有電流，也是非常小的漏電流。所以，保護接地線上沒有壓降，與之相連的電子電氣儀器設備的金屬外殼呈現地電位，保護了人身和設備的安全。而中性點接地的電路系統不宜采用保護接地。
　　2.2系統接地
　　在電子儀器設備控制系統中遇到的和經常需要解決的接地問題是系統接地。
　　系統接地線既是各電路中的靜態、動態電流通道，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節。所以，電子電氣儀器設備中的一切抗干擾技術，都和接地有關。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備正常、穩定和可靠的工作，而且能提高電路的工作精度。
　　由于工作性質和用途的不同，系統接地可分為：“信號地”、“模擬地”、“數字地”和“儀器地”。
　　3系統接地原則
　　為了收到預期的效果，接地實用技術在實施中應遵循以下原則：
　　①根據不同的干擾源采用不同的接地技術，不能認為只要電路系統有一點接地就可以消除一切干擾。
　　②接地點的選擇要適當，要避免因選擇不當而引入新的干擾。
　　③選擇接地點時盡量照顧屏蔽效果的兼容性，也就是通過接地的屏蔽技術達到消除幾種干擾的目的。
　　電子電氣儀器設備中的系統接地是否要接大地和如何接大地，與系統的工作穩定性有著極其密切的關系，通常有三種方式。
　　3.1浮地方式
　　浮地就是不接大地，是一種懸浮的方式，如圖1所示。其目的是將電路或設備與公共地或可能引起環流的公共導線隔離開來，從而抑制來自接地線的干擾。這種接地方式的缺點是設備不與大地直接相連，容易出現靜電積累現象，這樣積累起來的電荷達到一定程度后，在設備和大地之間會產生具有強大放電電流的靜電擊穿現象，這是一種破壞性很強的干擾源。為此，在采用浮地方式時，應在設備與大地之間接一個電阻值很大的瀉放電阻，以消除靜電積累的影響。

　　3.2單點接地方式
　　由于兩點接地易形成接地環路，所以一點接地的功能是消除和防止形成接地環路。單點接地有串聯方式和并聯方式兩種，如圖2所示。
　　(a)串聯接地方式
　　(b)并聯接地方式

　　單點接地是為許多接在一起的電路系統提供共同參考點。電流流過接地導線時，導線中或多或少有阻抗。圖2(a)串聯方式，電路電流I1、I2……IN都經過阻抗Z1，Z1是電路1、2……N的共同阻抗，因此，電路1、2……N的電位受I1、I2……IN共同影響，它們之間互相牽制。而并聯接地方式沒有公共阻抗，電路1、2……N互不干擾，所以并聯接地最為簡單實用。一點接地方式適合工作頻率低于1MHz以下的低頻電路。
　　3.3多點接地方式
　　對于工作頻率較高的高頻電路(信號頻率為10MHz以上)，由于各元器件的引線和電路本身布局的電感都將增加接地線的阻抗，一點接地方式已不再適用。為了降低接地線阻抗及減少地線間的雜散電感和分布電容所造成的電路間的相互耦合，應采用就近接地原則，即“多點接地”的原則。因此，需設置一個低阻接地面，以最短距離把各元器件接地端子接在此地面上。多點接地方式如圖3所示。

　　3.4混合接地原則
　　電路系統既有低頻電路，又有高頻電路或數字電路時，在系統中應采用混合接地方式。電路系統中的低頻部分采用單點接地，而高頻部分則需多點接地，這樣的接地方式既包含了單點接地的特性，又包含了多點接地的特性，從而達到最佳抑制干擾的目的。
　　4小結
　　接地是一個十分復雜的系統工程。良好的接地系統設計，不僅可以有效地抑制外來電磁干擾的侵襲，使電子電氣儀器安全、穩定和可靠的運行，而且保證較少的向外界大自然施放噪聲和電磁污染。所以，應充分重視，解決此問題，確保電路系統安全可靠的運行。