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電磁兼容設計中有哪些接地技術?

作者:時間:2019-04-01來源:網絡收藏

中的技術,包括的種類和目的、方式、接地電阻的計算以及設備和系統的接地等。其主要目的在于提高電力電子設備的能力。

本文引用地址:http://www.tsejo.com.cn/article/201904/399077.htm

接地技術

接地技術最早是應用在強電系統(電力系統、輸變電設備、電氣設備)中,為了設備和人身的安全,將接地線直接接在大地上。由于大地的電容非常大,一般情況下可以將大地的電位視為零電位。后來,接地技術延伸應用到弱電系統中。對于電力電子設備將接地線直接接在大地上或者接在一個作為參考電位的導體上,當電流通過該參考電位時,不應產生電壓降。然而由于不合理的接地,反而會引入了電磁干擾,比如共地線干擾、地環路干擾等,從而導致電力電子設備工作不正常。可見,接地技術是電力電子設備技術的重要內容之一。

2 接地的種類和目的

電力電子設備一般是為以下幾種目的而接地:

2.1 安全接地

安全接地即將機殼接大地。一是防止機殼上積累電荷,產生靜電放電而危及設備和人身安全;二是當設備的絕緣損壞而使機殼帶電時,促使電源的保護動作而切斷電源,以便保護工作人員的安全。

2.2 防雷接地

當電力電子設備遇雷擊時,不論是直接雷擊還是感應雷擊,電力電子設備都將受到極大傷害。為防止雷擊而設置避雷針,以防雷擊時危及設備和人身安全。

上述兩種接地主要為安全考慮,均要直接接在大地上。

2.3 工作接地

工作接地是為電路正常工作而提供的一個基準電位。該基準電位可以設為電路系統中的某一點、某一段或某一塊等。當該基準電位不與大地連接時,視為相對的零電位。這種相對的零電位會隨著外界電磁場的變化而變化,從而導致電路系統工作的不穩定。當該基準電位與大地連接時,基準電位視為大地的零電位,而不會隨著外界電磁場的變化而變化。但是不正確的工作接地反而會增加干擾。比如共地線干擾、地環路干擾等。

為防止各種電路在工作中產生互相干擾,使之能相互兼容地工作。根據電路的性質,將工作接地分為不同的種類,比如直流地、交流地、數字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。上述不同的接地應當分別設置。

2.3.1 信號地

信號地是各種物理量的傳感器和信號源零電位的公共基準地線。由于信號一般都較弱,易受干擾,因此對信號地的要求較高。

2.3.2 模擬地

模擬地是模擬電路零電位的公共基準地線。由于模擬電路既承擔小信號的放大,又承擔大信號的功率放大;既有低頻的放大,又有高頻放大;因此模擬電路既易接受干擾,又可能產生干擾。所以對模擬地的接地點選擇和接地線的敷設更要充分考慮。

2.3.3 數字地

數字地是數字電路零電位的公共基準地線。由于數字電路工作在脈沖狀態,特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時,易對模擬電路產生干擾。所以對數字地的接地點選擇和接地線的敷設也要充分考慮。

2.3.4 電源地

電源地是電源零電位的公共基準地線。由于電源往往同時供電給系統中的各個單元,而各個單元要求的供電性質和參數可能有很大差別,因此既要保證電源穩定可靠的工作,又要保證其它單元穩定可靠的工作。

2.3.5 功率地

功率地是負載電路或功率驅動電路的零電位的公共基準地線。由于負載電路或功率驅動電路的電流較強、電壓較高,所以功率地線上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地分別設置,以保證整個系統穩定可靠的工作。

2.4 屏蔽接地

屏蔽與接地應當配合使用,才能起到屏蔽的效果。

比如靜電屏蔽。當用完整的金屬屏蔽體將帶正電導體包圍起來,在屏蔽體的內側將感應出與帶電導體等量的負電荷,外側出現與帶電導體等量的正電荷,因此外側仍有電場存在。如果將金屬屏蔽體接地,外側的正電荷將流入大地,外側將不會有電場存在,即帶正電導體的電場被屏蔽在金屬屏蔽體內。

再比如交變電場屏蔽。為降低交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓,可以在干擾源和敏感電路之間設置導電性好的金屬屏蔽體,并將金屬屏蔽體接。只要設法使金屬屏蔽體良好接地,就能使交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓變得很小。

上述兩種接地主要為電磁兼容性考慮。

3 接地方式

工作接地按工作頻率而采用以下幾種接地方式:

3.1 單點接地

工作頻率低(<1MHz)的采用單點接地式(即把整個電路系統中的一個結構點看作接地參考點,所有對地連接都接到這一點上,并設置一個安全接地螺栓),以防兩點接地產生共地阻抗的電路性耦合。多個電路的單點接地方式又分為串聯和并聯兩種,由于串聯接地產生共地阻抗的電路性耦合,所以低頻電路最好采用并聯的單點接地式。



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關鍵詞: 電磁兼容 接地

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