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电子电气设备中的实用接地技术
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电子电气设备中的实用接地技术
杨碧石，陈兵飞
(南通职业大学电子工程系，江苏南通226007)
摘 要：对电子电气设备中的接地方法进行了分析讨论；为抑制干扰，保证设备的正常工作，提出了“接地”的多种实用技术。
关键词：电子电气设备；保护接地；系统接地
1接地的种类和目的
一种接地是安全保护接地。主要包括：为防止电力设施或电子电气设备绝缘损坏，危及人身安全而设置的保护接地；为消除生产过程中产生的静电积累，引起触电或爆炸而设的静电接地；为防止电磁感应而对设备的金属外壳、屏蔽罩或屏蔽线外皮所进行的屏蔽接地。其中保护接地应用最为广泛，它将机(外)壳接地。当机壳带电时，促使电源的保护电器动作而切断电源，以保护操作人员的安全和仪器设备的安全运行。此种接地的目的是为了安全。
另一种接地是(工作)系统接地。这种接地给电路系统提供一个基准电位(参考电位)，同时也可将干扰引走。此种接地的目的是为了抑制外部的干扰。
2接地的方式
2.1安全(保护)接地
2.1.1保护接零
三相四线制供电系统中的中性线，即为保护接零线，它是电路环路的重要组成部分。在中性点直接接地的三相四线制电网中，电子电气设备应保护接零。将电子电气设备正常运行时不带电的金属外壳与电网的零线连接起来。当一相发生漏电或碰壳时，由于金属外壳与零线相连，形成单相短路，电流很大，使电路保护装置迅速动作，切断电源，这时外壳不带电，保护了人身安全和电网其他部分的正常运行。
在采用接零保护时，电源中线不允许断开。如果中线断开，将会失去保护作用。通常系统中采用零线重复接地的方法实现保护作用。
2.1.2保护接地
为防止触电事故而装设的接地，称之为保护接地。
保护接地仅适用于中性点不接地的电网。凡接在这个电网中的电气设备的金属外壳、支架及相连的金属部分均应接地。一般情况下，保护接地线是没有电流流动的，即使有电流，也是非常小的漏电流。所以，保护接地线上没有压降，与之相连的电子电气仪器设备的金属外壳呈现地电位，保护了人身和设备的安全。而中性点接地的电路系统不宜采用保护接地。
2.2系统接地
在电子仪器设备控制系统中遇到的和经常需要解决的接地问题是系统接地。
系统接地线既是各电路中的静态、动态电流通道，又是各级电路通过共同的接地阻抗而相互耦合的途径，从而形成电路间相互干扰的薄弱环节。所以，电子电气仪器设备中的一切抗干扰技术，都和接地有关。正确的接地是抑制噪声和防止干扰的主要途径，它不仅能保证电子电气设备正常、稳定和可靠的工作，而且能提高电路的工作精度。
由于工作性质和用途的不同，系统接地可分为：“信号地”、“模拟地”、“数字地”和“仪器地”。
3系统接地原则
为了收到预期的效果，接地实用技术在实施中应遵循以下原则：
①根据不同的干扰源采用不同的接地技术，不能认为只要电路系统有一点接地就可以消除一切干扰。
②接地点的选择要适当，要避免因选择不当而引入新的干扰。
③选择接地点时尽量照顾屏蔽效果的兼容性，也就是通过接地的屏蔽技术达到消除几种干扰的目的。
电子电气仪器设备中的系统接地是否要接大地和如何接大地，与系统的工作稳定性有着极其密切的关系，通常有三种方式。
3.1浮地方式
浮地就是不接大地，是一种悬浮的方式，如图1所示。其目的是将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔离开来，从而抑制来自接地线的干扰。这种接地方式的缺点是设备不与大地直接相连，容易出现静电积累现象，这样积累起来的电荷达到一定程度后，在设备和大地之间会产生具有强大放电电流的静电击穿现象，这是一种破坏性很强的干扰源。为此，在采用浮地方式时，应在设备与大地之间接一个电阻值很大的泻放电阻，以消除静电积累的影响。
3.2单点接地方式
由于两点接地易形成接地环路，所以一点接地的功能是消除和防止形成接地环路。单点接地有串联方式和并联方式两种，如图2所示。
(a)串联接地方式
(b)并联接地方式
单点接地是为许多接在一起的电路系统提供共同参考点。电流流过接地导线时，导线中或多或少有阻抗。图2(a)串联方式，电路电流I1、I2……IN都经过阻抗Z1，Z1是电路1、2……N的共同阻抗，因此，电路1、2……N的电位受I1、I2……IN共同影响，它们之间互相牵制。而并联接地方式没有公共阻抗，电路1、2……N互不干扰，所以并联接地最为简单实用。一点接地方式适合工作频率低于1MHz以下的低频电路。
3.3多点接地方式
对于工作频率较高的高频电路(信号频率为10MHz以上)，由于各元器件的引线和电路本身布局的电感都将增加接地线的阻抗，一点接地方式已不再适用。为了降低接地线阻抗及减少地线间的杂散电感和分布电容所造成的电路间的相互耦合，应采用就近接地原则，即“多点接地”的原则。因此，需设置一个低阻接地面，以最短距离把各元器件接地端子接在此地面上。多点接地方式如图3所示。
3.4混合接地原则
电路系统既有低频电路，又有高频电路或数字电路时，在系统中应采用混合接地方式。电路系统中的低频部分采用单点接地，而高频部分则需多点接地，这样的接地方式既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性，从而达到最佳抑制干扰的目的。
4小结
接地是一个十分复杂的系统工程。良好的接地系统设计，不仅可以有效地抑制外来电磁干扰的侵袭，使电子电气仪器安全、稳定和可靠的运行，而且保证较少的向外界大自然施放噪声和电磁污染。所以，应充分重视，解决此问题，确保电路系统安全可靠的运行。