電子電氣設備的接地

1概述

接地是提高電子電氣設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備無法正常工作。尤其是成套控制設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絡，不僅需要在系統(tǒng)設計時周密考慮，而且在安裝調試時也要仔細檢查和做適當的調整。

“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導線把電路中的某些“地”電位點連接起來，或是將電子電氣設備的某一部位（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電氣設備接地的作用及分類

21電子電氣設備接地的作用

電子電氣設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電子電氣設備接地的分類

一般地說，電子電氣設備有許多需要接地的部位，由于電路的性質和接地的目的不同，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。從接地的性質看，把接地分為三大類：

（1）保護接地

電子電氣設備的金屬外殼、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，由于其工作性質和用途的不同，又可分為：信號地、模擬地、數字地、電源地、計算機地、負荷地、外設地等。

3接地的方式

地線設計是一項重要的設計，也是難度較大的一項設計。在EMC設計的初期就進行地線設計是解決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，由于強電電壓高、容量大，容易危及人身和設備的安全。因此，從安全的角度考慮，電氣設備的金屬外殼、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)下保證人身和設備的安全。電氣設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備的金屬外殼都呈現地電位，保證了人身和設備的安全。

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備正常、穩(wěn)定和可靠的運行，還必須處理好設備內部系統(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”。在電子電氣設備控制系統(tǒng)中遇到的大量和經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)?？梢钥隙ǖ刂v，電子電氣設備中的一切抗干擾措施，幾乎都無一例外的與接地有關。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。