電子電氣設備的接地分析與處理

崔 智

（昆明船舶設備研究試驗中心，昆明 650051）

接地是保證電器安全運行的一種主要手段，為了確保設備安全、使用性能和經濟指標，相關工作人員必須掌握不同設備“接地”類型及它們之間的差異。目前，控制設備與自動化系統中接地會有不同的電路系統，往往多個系統重疊后便會形成一個非常復雜的地面網絡，所以既要考慮到如何進行系統計劃，而且還要考慮在安裝調試時進行微調。

1 電子電氣設備接地分類

根據接地的性質，可以將電子電氣設備接地類型分為三類：

（1）保護接地。電子電氣設備上邊的金屬外殼和底盤與地面相連接，形成等效電位，也被稱為保護接地。

（2）屏蔽接地。主要目的是抑制電磁場的對電子電器設備的干擾，在接地時通過各種屏蔽層，起到良好的屏蔽作用。

（3）系統接地。能夠處理接地時的電信點問題，使電子電氣設計正常安全的進行工作，將這種接地稱為系統接地。系統接地與其他接地方法性質和用途都不一樣，可以分為信號接地、模擬接地、數字接地、電源接地、計算機接地、負載接地和外部接地等幾種類型。

2 接地方式

2.1 保護接地

電氣設備接地主要為以下兩種方式：第一，保護零點，三相四線制的電源系統中，中性線能夠對零線進行保護，這是電路回路的一個重要組成；第二，接地保護，在這種情況下，除零線之外，還提供了額外的保護接地線。通常情況下，保護接地線沒有電流或者電流量非常小。此時在保護接地線上如果沒有電壓，那么與之相連的電氣和電子設備的金屬外殼具有一定的保護性，保證了人和設備的安全。

美國的電氣法上有關于交流電源傳輸和分配相關標準的明確規定：在室內，115V交流線必須為三線制，引信上要有保險絲，保證電流通過保險絲到達負載，然后從中線返回。

2.2 系統接地

為了保證電子電氣設備的正常運行，除了要考慮最基礎的安全問題，還需要充分考慮設備內部的系統參考電位，通常稱這種參考電位的接地為“系統接地”。在日常生活中，遇到的主要接地問題就是系統接地。

浮動開放空間是系統接地方法中，不連接地面并且允許設備可以懸浮在空中的一種接地方式，它的本質是將電路的一部分與“地面”進行完全的隔離，通過這種方式來抑制來自地線的干擾。因為無電連接，所以就不可能形成由接地回路電流引起的詛咒干擾。

系統直接接入地面，這種接地方法正好與“浮動開放空間”方法的特點相反。當電子電氣設計控制設備在分布較大電容時，可以優先采用直接連接測地線法，但必須注意所選位置和連接數目，使DIST最小化，具體連接方法如圖1所示。

圖1 系統直接接入地面

電容接地方法，高頻電容器是接地電容器的主要產品，它為“地球”高頻干擾分量提供了一個“系統接地”的路徑，相當于高通濾波器。

3 系統接地原理

3.1 低頻電路的接地原理

低頻電路在接地時，首先應遵循的原理為“一點接地”，這種接地原理中，串聯和并聯是有很大的區別的，如圖2所示。

圖2 一點接地

在連接電路進，需要提供一個公共參考點，那么單點接地就為尋找參考點提供了一個很好的思路，其中并聯單點接地是技術要求最低且操作最簡單的辦法。因為它沒有低頻接地回路和公共陰抗危害的問題，每一個電路模塊連接到地面上的單個點，都可以通過同一個點連接到參考點。這種接地方法在低于1 MHz的頻率下工作良好。

3.2 高頻電路接地原理

接地方法在低頻電路中被廣泛使用，每個電路和元件的引線所產生的電壓都會增加地線的阻抗，如果在使用高頻電路的時候，比較容易增加阻抗，使電路工作不穩定。

高頻電路如果想要降低接地線阻抗，就必須減少接地線之間互相產生的雜散電感和分布式電容，這種時候需要考慮使用閉合接地，即“多點接地”方法。將各電路的系統接地線連接到低阻抗接地線上，如圖3所示。

圖3 多點接地系統

3.3 整機系統接地原理

整機系統接地不僅包括單點接地特點，同時也包含有多點接地特性。比如，系統低頻部分通常采取單點接地法，而高頻部分則需要多點接地法。一般來說，設備的地線分為三類，即電源接地、信號接地和屏蔽接地。當電源接地線連接到電源總接地線時，等同于所有信號接地線連接到信號一般接地線上，并且所有屏蔽地線都連接到一般屏蔽接地線上。

4 結語

電子電氣設備接地問題既簡單又復雜，簡單是操作簡單，復雜是在接地過程中需要考慮多方面的因素，所以接地工作是一個系統工程，需要考慮多方面因素影響。如果接地系統設計較好，不僅對外部電磁干擾能夠進行有效抑制，而且也可以保證電子電氣設備的安全可靠運行，提升操作人員的人身安全。另外，接地技術可以保證設備噪聲和電磁污染無法進入自然環境，實現環保目的。如果電子電氣設備接地技術設計不合理，不僅不能對電磁干擾進行抑制，而且會影響電子設備的正常使用。