電子實(shí)驗(yàn)室接地方法探討

【摘要】 正確接地不僅是保護(hù)設(shè)施和人員安全的重要手段，也是抑制電磁干擾，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的的重要技術(shù)措施，從接地的分類分析各類接地方法的優(yōu)缺點(diǎn)，探討電子實(shí)驗(yàn)室理想的接地方法。

【關(guān)鍵詞】 接地技術(shù) 實(shí)驗(yàn)室 安全 電磁兼容

電子實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行電子實(shí)驗(yàn)的辦公場(chǎng)所，實(shí)驗(yàn)室中既有各種精密的電子電路，也有高壓工作的儀器設(shè)備，正確良好的接地是辦公人員生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障，也是實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提。實(shí)踐證明，在正確接地技術(shù)的指導(dǎo)下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性明顯提高。

一、電子實(shí)驗(yàn)室中接地的分類

“接地”一個(gè)含義是為電路或系統(tǒng)提供一個(gè)零電位參考點(diǎn)，另一個(gè)含義是為電路或系統(tǒng)與大地之間建立低阻抗通路。按接地的目的可分為安全接地、工作接地和電磁兼容接地。

安全接地就是通過接地線把電子設(shè)備與大地連接起來，使它們之間形成一個(gè)回路，這樣可以把電子設(shè)備上存在的一些雷電流、漏電電流、靜電等釋放出去，防止雷擊、防止靜電損害、預(yù)防火災(zāi)，避免人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。安全接地又分為保護(hù)接地和防雷接地。

1.保護(hù)接地是當(dāng)前我國低壓電力網(wǎng)中一種行之有效的安全保護(hù)措施。保護(hù)接地又分為接地保護(hù)和接零保護(hù)。接地保護(hù)的基本原理是限制漏電設(shè)備對(duì)地的泄露電流，使其不超過某一安全范圍，一旦超過某一整定值保護(hù)器就能自動(dòng)切斷電源；接零保護(hù)的原理是借助接零線路，使設(shè)備在絕緣損壞后碰殼形成單相金屬性短路時(shí)，利用短路電流促使線路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，避免金屬外殼帶電。

2.防雷接地是為了泄放因?yàn)槔讚舳a(chǎn)生的瞬間過壓，保護(hù)設(shè)備及人員免受雷擊傷害，一般通過建筑內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)將雷電引入地下。

工作接地是將電路連到系統(tǒng)中的共同參考點(diǎn)上，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，提高電路的穩(wěn)定性。工作接地因?yàn)檫B接方式的不同分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地和浮地。

1.單點(diǎn)接地是將所有電路的地線接到公共地線的同一點(diǎn)。單點(diǎn)接地相對(duì)簡(jiǎn)單，沒有地環(huán)路，但是地線往往過長(zhǎng)，需要大量導(dǎo)體，成本較高，而且隨著頻率升高接地阻抗將增大，致使接地不理想。通常在工作頻率低（<1MHz）時(shí)采用單點(diǎn)接地方式。單點(diǎn)接地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串聯(lián)單點(diǎn)接地使用的接地線相對(duì)較少，操作簡(jiǎn)單，但存在不同電路間的干擾問題，低頻電路最好采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地方式。

2.多點(diǎn)接地指電子設(shè)備的各電路系統(tǒng)地線分別接至最近的低阻抗地線上，使接地線最短。工作在高頻時(shí)，主要的阻抗是感性的，而不是電阻，電阻相比與電感可以忽略，通過多點(diǎn)接地，可以有效的減小接地電感。由于接地引線的感抗和地線長(zhǎng)度成正比，要求地線的長(zhǎng)度盡量短，盡量找最接近的低阻值接地面接地。多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，能有效降低接地阻抗及減少地線間的雜散電感和分布電容造成電路間的相互耦合。缺點(diǎn)是對(duì)接地點(diǎn)的要求較高，要求盡量減少接地引線的雜散電感和分布電容，強(qiáng)調(diào)良好的連接。工作頻率高（>30MHz）時(shí)采用多點(diǎn)接地方式。

3.混合接地結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的特性，將設(shè)備低頻部分單點(diǎn)接地，高頻部分采用就近多點(diǎn)接地。工作頻率介于1～30MHz的電路采用混合接地，當(dāng)接地線的長(zhǎng)度小于工作信號(hào)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，采用單點(diǎn)接地，否則采用多點(diǎn)接地。

4.浮地式即電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響，缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾；由于該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接，易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)烈的干擾。因此，浮地的效果不僅取決于浮地的絕緣電阻的大小，而且取決于浮地的寄生電容的大小和信號(hào)的頻率。

為了提高電路的抗干擾能力，設(shè)計(jì)人員會(huì)采取屏蔽、濾波、消除靜電等電磁兼容措施，相應(yīng)的就有電磁兼容接地。屏蔽接地是消除電磁場(chǎng)影響的有效措施，對(duì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的設(shè)備設(shè)置屏蔽裝置，并將屏蔽體接地，不僅可以降低屏蔽體以外的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到減輕或消除電磁場(chǎng)對(duì)人體危害的目的，還可以保護(hù)屏蔽體內(nèi)的設(shè)備免受外界電磁場(chǎng)的干擾影響。濾波接地為濾波旁路信號(hào)提供回流路徑，減少對(duì)主電路的影響。為了防止摩擦產(chǎn)生的靜電，實(shí)驗(yàn)室中還需要對(duì)相關(guān)的防靜電設(shè)施進(jìn)行接地處理，以消除靜電影響。

二、地線的選取

地線有電流通量容限的要求，電流通量容限的最大最小值可以參考設(shè)備所要耐受的意外泄放電流的數(shù)值，但由于泄放電流往往很大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以按泄放電流的0.15倍選取。另外，地線的高頻感抗往往被忽略，實(shí)際上，任何一根導(dǎo)線都是一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，存在相應(yīng)的相應(yīng)帶寬，對(duì)于不同的頻率，所表現(xiàn)出來的阻抗特性是不一樣的，一般來說，頻率越高，阻抗越大。高頻信號(hào)傳輸存在趨膚效應(yīng)：所傳輸?shù)男盘?hào)頻率越高，信號(hào)越是沿著導(dǎo)體的表面?zhèn)鬏敗Ｒ虼?，可以近似用接地?dǎo)線的直流電阻和截面總周長(zhǎng)和導(dǎo)線的最大電流通量來評(píng)價(jià)接地線的好壞。

電子實(shí)驗(yàn)室中接地設(shè)備及方式的選擇正確與否，直接關(guān)系到設(shè)備及實(shí)驗(yàn)人員的人身安全，嚴(yán)重影響電子測(cè)量的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，電子實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)各自的實(shí)際情況，合理的選擇接地方式和接地設(shè)備。

參 考 文 獻(xiàn)

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