電子電氣設(shè)備的接地方式、原則及適用場合

霍海波

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院，河南三門峽 472000）

0 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步讓電子電氣設(shè)備成為了大眾生活的重要組成部分，也有著非常重要的意義。電子電氣設(shè)備應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，帶來了一系列安全問題，如安全故障、安全事件、外部靜電和電磁的影響。因此需要相關(guān)人員采取有效措施解決電子電氣設(shè)備的干擾問題，為其穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。對電子電氣設(shè)備接地進(jìn)行分析，為大眾用電安全提供支持。

1 電子電氣接地作用和接地分類

1.1 功能性接地

電子電氣設(shè)備接地是促使電氣設(shè)備電磁融合性提升的主要方式，也屬于電子電氣設(shè)備避免靜電干擾的方式之一。合理的設(shè)備接地不但能避免外部的靜電和電磁干擾，也可以避免電子電氣設(shè)備發(fā)射的電磁波對身體造成的傷害。不正確的設(shè)備接地會(huì)造成較為嚴(yán)重的干擾，嚴(yán)重可能導(dǎo)致電子電氣設(shè)備無法正常運(yùn)行。特別是一些控制設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，會(huì)因?yàn)橐恍┭b置散在多處，導(dǎo)致接地網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就需要全面考量，安裝過程中也要充分調(diào)整和檢查。功能性接地中的系統(tǒng)接地主要是為了保證電子電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，功能性接地可以滿足電路的工作需求，接地系統(tǒng)一般情況下存在電流。邏輯接地是為了提升參考電位的準(zhǔn)確度，在電子電氣中可以將金屬部件作為邏輯地，大部分邏輯地都使用金屬部件，這種接地方式會(huì)造成相應(yīng)的等電位點(diǎn)，并以其為基礎(chǔ)作為電路基礎(chǔ)，但并不一定是零電位。屏蔽接地可以消減外部一些電磁干擾，將電氣干擾源引入大地，能夠降低外界干擾對設(shè)備的不良影響。信號接地能保證基準(zhǔn)電位的穩(wěn)定，還能檢查一些漏電的接地現(xiàn)象，對阻抗進(jìn)行測量。

1.2 保護(hù)性接地

保護(hù)性接地主要是為了避免人身和設(shè)備受到電擊導(dǎo)致傷害，這種接地形式分為幾種，一是防電擊接地，這種接地方式可以避免因電子電氣設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，從而發(fā)生電擊，可將電子電氣設(shè)備外部導(dǎo)電部分接地。這種接地方式可以對線路涌流起到限制作用，還能避免高壓和低壓的竄入，在產(chǎn)生故障時(shí)防電擊接地能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行保護(hù)；二是防靜電接地，這種接地方式可以將靜電電荷引入大地，避免因?yàn)殪o電堆積造成人身危害，接地后可以避免集成電路受到損壞，也能避免靜電電荷對人員造成的傷害[1]。

2 接地方式

2.1 保護(hù)性接地

為了將地線的作用充分發(fā)揮出來，保證電子電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)采取正確的地線連接方式。接地屬于一種合理措施，來源于強(qiáng)電基礎(chǔ)，由于強(qiáng)電技術(shù)的電壓較高，容量較大，會(huì)對設(shè)備安全和人身安全造成危害，因此基于安全考慮，電子電氣設(shè)備的外殼和底座都需要形成等電位，對電子電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)性接地可以使用保護(hù)接零和保護(hù)接地。三相四線制供電系統(tǒng)的中性線就是保護(hù)接零線，是電路的重要環(huán)節(jié)。零線保護(hù)接地線和電子電氣設(shè)備外殼連接，保護(hù)接地線沒有電流通過，即便有電流也是較小的電流，因此在大部分情況下，保護(hù)接地線不存在電壓降低，與其連接的電子電氣設(shè)備外部殼體也呈現(xiàn)低電位[2]。

2.2 系統(tǒng)接地

電子電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中存在較多的系統(tǒng)接地問題，系統(tǒng)接地線屬于電路的重要流通通道，也是各個(gè)電路經(jīng)過相同接地阻抗融合的方式，這也構(gòu)成了電路間的干擾環(huán)節(jié)。電子電氣設(shè)備很多抗干擾措施都和接地有著非常重要的聯(lián)系，因此正確的接地能在一定程度上抑制噪聲，還能抗外部干擾，提升電子電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，也能提升電路的工作精準(zhǔn)度。電子電氣設(shè)備中系統(tǒng)是否接地對系統(tǒng)工作可靠性有著直接影響，電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地方式主要分為以下3 種：①浮空接地。這種接地方式不直接連接大地，而是保持懸浮狀態(tài)，讓電路中一部分和大地完全分離，在某種程度上避免來自接地線的不良影響。因?yàn)闆]有電氣聯(lián)系，也就無法形成環(huán)路電流造成外部干擾。但浮空接地也存在一定的弊端，因?yàn)殡娮与姎饪刂圃O(shè)備相對較大，會(huì)占據(jù)很多的對地分布電容，提升干擾程度，讓電路產(chǎn)生一定的位移，對其穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。電子電氣控制設(shè)備工作速度會(huì)提升，會(huì)增大感應(yīng)，導(dǎo)致其輸入輸出加長，擴(kuò)大其他部分的電容，從而增大電流的干擾。因?yàn)殡娙莸拇嬖跁?huì)產(chǎn)生靜電，在外部有雷電時(shí)，機(jī)箱內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電流，增加工作人員的工作風(fēng)險(xiǎn)，因此較為復(fù)雜的電磁環(huán)境不能使用懸浮方式；②系統(tǒng)和大地直接。這種方式存在一定的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，但是和懸浮接地方式相反，在加大電子控制設(shè)備電容時(shí)，可以使用接大地方式，但連接的同時(shí)需要對接地位置和接地?cái)?shù)量合理選擇，將干擾降到最低；③電容接地方式。經(jīng)過電容系統(tǒng)和大地緊密連接，這種接地電容大部分是高頻電容，主要提供系統(tǒng)到大地的通路，和高通濾波器相似，這種接地方式主要適合低頻系統(tǒng)，使用的電容需要有一定的耐壓值和高頻特點(diǎn)[3]。

3 電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地原則和適用場合

低頻電路接地需要始終堅(jiān)持一點(diǎn)接地，也就是輻射式接地，同時(shí)還要有效區(qū)分串聯(lián)和并聯(lián)。單點(diǎn)接地屬于一些電路的共同參考點(diǎn)，并聯(lián)單點(diǎn)是最簡單實(shí)用的接地方式。單點(diǎn)接地不存在公共阻抗耦合和一些低頻回路問題，電路模塊會(huì)接到同一個(gè)單點(diǎn)地上，子單元和參考點(diǎn)相連接，地線上一些部分的電流不會(huì)耦合進(jìn)電路，因此這時(shí)這種接地方式能夠在某種固定的工作頻率下提升其工作效率。頻率升高會(huì)增加接地阻抗，電路也會(huì)產(chǎn)生一定的電壓，因此高頻電路不適合使用單點(diǎn)接地。針對較高工作頻率的電路，會(huì)因元件的引線和布局提升其接地線的阻抗，因此在低頻電路中廣泛使用的接地方式是一點(diǎn)接地方式。假如將一點(diǎn)接地方式在高頻電路中使用會(huì)提升對接地線的阻抗，同時(shí)地線之間的雜散電感和一些分布電容會(huì)造成電路之間耦合，降低其穩(wěn)定性。為了降低接地線的阻抗和雜散電流，需要讓電路之間有效融合，一些高頻電路會(huì)使用就近接地，也就是多點(diǎn)接地方式。多點(diǎn)接地原則會(huì)將各個(gè)系統(tǒng)地線接在低阻抗地線上。在電路實(shí)際工作頻率＞10 MHz 時(shí)，需要使用多點(diǎn)接地的接地形式，高頻電路接地時(shí)要降低接地線的分布電容，此時(shí)在接地方式上和低頻電路存在一定差異。混合接地不但有單點(diǎn)接地的特點(diǎn)，也有多點(diǎn)接地的特點(diǎn)，比如在系統(tǒng)中的一些低頻部分需要單點(diǎn)接地，但是高頻部分則需要多點(diǎn)接地[4]。

4 電子電氣設(shè)備接地中存在的問題和解決策略

在對電子電氣設(shè)備接地時(shí)，會(huì)受到不同土壤質(zhì)地的影響，一些土地含水量和溫度相對較低，會(huì)提升其電阻，操作人員實(shí)施電子電氣設(shè)備接地時(shí)沒有及時(shí)對土質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行充分了解，會(huì)為后續(xù)操作埋下一定安全隱患。目前電阻的測量還是使用萬用表，萬用表主要測量的是兩點(diǎn)之間的電阻，也包含兩點(diǎn)間的他土壤電阻。電阻無法有效消除因?yàn)榇嬖谒查g變流的誤差，這種情況下也會(huì)導(dǎo)致電阻實(shí)際測量結(jié)果誤差較大，無法為接地系統(tǒng)提供合理依據(jù)。系統(tǒng)接地設(shè)備在安裝過程中有著非常重要的作用，但在一些工程實(shí)際施工中會(huì)因技術(shù)人員自身水平有限導(dǎo)致接地操作中存在失誤，使電子電氣設(shè)備系統(tǒng)無法將接地作用充分發(fā)揮出來，為后續(xù)操作造成阻礙。在實(shí)際運(yùn)行過程中，接地裝置接地線和接地體都會(huì)受到外界干擾，導(dǎo)致其出現(xiàn)斷裂，也會(huì)出現(xiàn)線路腐壞。其次，土壤也會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生變化，對電阻實(shí)際作用產(chǎn)生破壞，假如沒有對接地裝置的標(biāo)準(zhǔn)檢查，存在的問題得不到及時(shí)補(bǔ)救，會(huì)造成嚴(yán)重的后果[5]。

為了進(jìn)一步提升電子電氣系統(tǒng)接地操作的合理性，使接地系統(tǒng)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，需要操作人員在接地操作前對土壤進(jìn)行檢查，還要對電阻率進(jìn)行合理測量。獲得土壤電阻率后，可以結(jié)合實(shí)際情況對其中一些不符合要求的因素采取有效措施妥善解決。降低土壤電阻率的方式可以增加土壤含水量，也可以在土壤中添加一些鹽分或使用接地增效劑等。對接地電阻對進(jìn)行測量可以保障系統(tǒng)的合理安裝，也能提升電阻測量的精準(zhǔn)度。操作人員要結(jié)合實(shí)際環(huán)境，選擇適合的方式進(jìn)行測量。在大多數(shù)情況下，接地電阻測量時(shí)利用測量數(shù)據(jù)結(jié)合歐姆定律求得電阻值，這種測量方式可以有效避免瞬間變化電流的干擾。合理的接地方式可以保證電子電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)備安裝技術(shù)的提升就是提升設(shè)備的使用價(jià)值。工作人員在實(shí)際操作中需要提升自身的操作水平，充分了解施工內(nèi)容。為了避免電壓較高或電流對電路造成影響，在實(shí)際接地時(shí)，需要將其分別接地，還要保持其距離在合理范圍內(nèi)。為了抑制對環(huán)路產(chǎn)生干擾，需要減少地阻，合理選擇接地位置。開始接地前，要針對設(shè)備接地裝置做詳細(xì)的檢查，結(jié)合不同地點(diǎn)的接地裝置設(shè)置檢查日期，提升其使用效率。一些建筑需要做好防雷接地的設(shè)計(jì)，保證其嚴(yán)密全面，許多智能建筑包含的布線系統(tǒng)較多，不但有一些自動(dòng)化系統(tǒng)而且也包含了一些電子系統(tǒng)[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，電子電氣設(shè)備為大眾日常生活提供了一定的便捷，同時(shí)還要提升對于電子電氣設(shè)備運(yùn)行中安全隱患的重視程度，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的接地處理，保證電子電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。電子電氣設(shè)備的接地處理有著非常重要現(xiàn)實(shí)意義，因此，不但要認(rèn)識到電子電氣設(shè)備的接地重要性，還應(yīng)該采取合理有效的方式解決其中存在的問題，為設(shè)備和人員的安全提供保障。