通過(guò)隔離來(lái)保證接地質(zhì)量

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線-收發(fā)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)通信通常需要較長(zhǎng)的傳輸線路。設(shè)計(jì)人員在沒(méi)有察覺(jué)遠(yuǎn)程總線位置間的接地電位差 (GPD)較大的情況下，要么將本地接地作為可靠的信號(hào)返回路徑，要么直接將兩個(gè)遠(yuǎn)程接地連接在一起（創(chuàng)建一個(gè)嘈雜的接地環(huán)路）。這兩種情況均危及到了傳輸信號(hào)的完整性，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)鎖死甚至損壞總線收發(fā)器。

為了讓設(shè)計(jì)人員察覺(jué)到這些設(shè)計(jì)缺陷，本文闡述了電氣安裝中GPD的源頭位置，接地環(huán)路如何自然地創(chuàng)建，以及隔離是如何規(guī)避這兩種情況發(fā)生的。

鏈路接地
本地電路直流接地與電源接地參考電壓間的鏈路通常由負(fù)責(zé)將線路電壓轉(zhuǎn)換成所需直流輸出的電源提供。圖1顯示了一款低成本開(kāi)關(guān)模式電源的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖，該開(kāi)關(guān)模式電源通常用于個(gè)人電腦、激光打印機(jī)和其他設(shè)備。SMPS 輸出的直流接地通過(guò)SMPS Chassis以電源的保護(hù)性接地(PE)導(dǎo)線為參考。因此，該直接鏈路起了一個(gè)感應(yīng)導(dǎo)線的作用，從而將PE電壓變成了本地直流接地電壓。

圖1 SMPS簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖

線性和非線性負(fù)載
大型辦公室和工業(yè)樓宇運(yùn)行著大量的非線性負(fù)載，如PC、激光打印機(jī)、固態(tài)加熱器控制、熒光燈管、不間斷電源以及變速驅(qū)動(dòng)器。與白熾燈的線性負(fù)載相比，其相位電流為一個(gè)正弦波形，從而帶來(lái)巨大諧波含量（見(jiàn)圖2）。

圖2 失真相位電流及其頻率分量

當(dāng)60Hz行掃描頻率的第三諧波和第五諧波成為諧波的主要組成部分時(shí)，所有頻率分量（包括60Hz基頻）的矢量總和就可以達(dá)到峰值，該峰值超過(guò)基本相位電流振幅的100%以上。

所有中性導(dǎo)線都并入配電板中的一個(gè)大直徑中性導(dǎo)線，就像一個(gè)變壓器一樣（見(jiàn)圖5）。在線性負(fù)載情況下，多相位系統(tǒng)的中性電流在一定程度上相互抵消。由于負(fù)載不平衡（見(jiàn)圖3），只有總中性電流的一小部分保留了下來(lái)。

圖3 線性負(fù)載的多相位電流