電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地問(wèn)題的相關(guān)探究

劉曉利，譚 華，李雪霞

（邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054035）

接地，能夠有效避免受到干擾，地線設(shè)計(jì)為關(guān)鍵設(shè)計(jì)，進(jìn)行接地能夠確保設(shè)備工作的效果和安全。當(dāng)前，電子電氣設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有較多電路，如：低電平信號(hào)、高電平功率的電路，所以使得設(shè)備裝置接地比較復(fù)雜，會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況構(gòu)成直接影響。因而需要及時(shí)排除干擾，防止發(fā)生電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地問(wèn)題，并考慮實(shí)際情況選擇接地方式，如：浮地接地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地等方式，選用適合的接地方法，比如：大地相連接接地方法、電路地線接地方法及機(jī)殼地線接地方法等。

1 電子電氣設(shè)備系統(tǒng)故障問(wèn)題分析

以某測(cè)試設(shè)備為例，其主要通過(guò)監(jiān)控柜、模擬臺(tái)構(gòu)成，前者能夠進(jìn)行信號(hào)采集、電源輸出、中心控制等工作，后者能夠完成模擬產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)、目標(biāo)源。設(shè)備中存在較多功能電路，涉及低電平小信號(hào)電路、高電平功率電路，以及數(shù)字電路、模擬電路等，涵蓋多方面內(nèi)容如：電源池、信號(hào)地、功率地和屏蔽地等。設(shè)備調(diào)試期間如果需要自檢/產(chǎn)品測(cè)試，可通過(guò)示波器觀察到信號(hào)采集通路產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)，采集信號(hào)值較高[1]。通過(guò)分析故障原因發(fā)現(xiàn)，接地方案不正確、功率測(cè)控單元內(nèi)和產(chǎn)品地會(huì)構(gòu)成地環(huán)路，帶電刷電機(jī)、繼電器于工作瞬間，則會(huì)產(chǎn)生火花放電構(gòu)成干擾，經(jīng)輻射、導(dǎo)線傳導(dǎo)，于電源輸出端經(jīng)高頻耦合至產(chǎn)品供電通路，經(jīng)系統(tǒng)地環(huán)路附加于測(cè)試回路，以此對(duì)產(chǎn)品信號(hào)采集造成影響。設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成組件間連接無(wú)法保持穩(wěn)定、可靠，有一定的電位差，無(wú)法保證電壓參考點(diǎn)統(tǒng)一，并且對(duì)于測(cè)試采集回路的影響非常大。通過(guò)設(shè)備系統(tǒng)接地方案優(yōu)化，結(jié)果顯示設(shè)備自檢、產(chǎn)品測(cè)試的過(guò)程，高頻干擾不會(huì)產(chǎn)生，這時(shí)產(chǎn)品供電通路干擾消除，可以及時(shí)將故障排除[2]。通過(guò)上述問(wèn)題可見(jiàn)，好的接地系統(tǒng)兩點(diǎn)間電位、線路功能電位相進(jìn)行對(duì)比能忽略，但如果接地系統(tǒng)質(zhì)量不佳，則需要將寄生電壓、電流耦合電路、組件等聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到屏蔽單元、降低屏蔽的目的，避免發(fā)生電磁干擾方面的現(xiàn)象。常見(jiàn)電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地問(wèn)題：①地環(huán)路問(wèn)題，地線有電阻、電抗，電流經(jīng)過(guò)地線發(fā)生壓降，不同接地點(diǎn)存在低電壓，電路多點(diǎn)接地不同電路間存在信號(hào)線聯(lián)系，則會(huì)構(gòu)成地環(huán)路產(chǎn)生共模電流、負(fù)載兩端差模電壓得問(wèn)題，這時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)造成干擾影響。②接地點(diǎn)不正確所致干擾問(wèn)題。③功率地、其他弱電信號(hào)地共接地點(diǎn)所致干擾。④電子設(shè)備共同端無(wú)可靠連接所致干擾問(wèn)題，所以使得地平面存在電位差會(huì)對(duì)信號(hào)采集情況構(gòu)成不良影響。⑤屏蔽地接法不正確問(wèn)題。

2 電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地方式研究

（1）浮地接地方式。浮地，為可將電路/設(shè)備和公共接地平面，或是引發(fā)環(huán)路電流公共導(dǎo)線電隔離的手段。浮地效果，會(huì)受到是否能夠完全浮地影響[3]。

（2）單點(diǎn)接地方式。單點(diǎn)接地，為較多儀器電路提供公共參考點(diǎn)的方式，主要能夠分成并聯(lián)單點(diǎn)接地、串聯(lián)單點(diǎn)接地，前者接地比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有共阻抗耦合、低頻環(huán)路方面的問(wèn)題，所有電路模塊均可接至一個(gè)單點(diǎn)地，各單元能夠在相同參考點(diǎn)連接；后者能夠?qū)㈩?lèi)似特性電路連接起來(lái)，再將各個(gè)公共點(diǎn)連接至單點(diǎn)地，如此一來(lái)具有單點(diǎn)接地效果，防止發(fā)生共阻抗耦合情況，并確保高頻電路存在局部接地的效果。

（3）多點(diǎn)接地方式。多點(diǎn)接地，即為一個(gè)系統(tǒng)中的不同接地點(diǎn)直接距離最近接地平面，縮短接地引線的距離。該種接地結(jié)構(gòu)可將較多并聯(lián)路徑聯(lián)系起來(lái)，提供地低阻抗通路，系統(tǒng)內(nèi)部接地方法比較簡(jiǎn)單，而且能夠很好的規(guī)避單點(diǎn)接地高頻問(wèn)題。

（4）混合接地方式。混合接地主要涉及單點(diǎn)接地特性、多點(diǎn)接地特性，例如系統(tǒng)內(nèi)電源需單點(diǎn)接地、射頻需要進(jìn)行多點(diǎn)接地，可將設(shè)備地線分成電源地、信號(hào)地，不同總地線可匯于公共參考地[4]。

3 電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地主要方法芻議

系統(tǒng)接地非常關(guān)鍵，正確接地為設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)，結(jié)合調(diào)試、排除故障情況總結(jié)設(shè)備系統(tǒng)接地的主要方法。對(duì)系統(tǒng)來(lái)講應(yīng)有≥3 個(gè)分開(kāi)的地，低電平電路地、電動(dòng)機(jī)、電氣設(shè)備機(jī)殼地等。機(jī)柜能夠?yàn)楦哳l提供回路，設(shè)備機(jī)殼地接地法的應(yīng)用，可以確保設(shè)備金屬外殼為等電位接地面，這就需要在接地的過(guò)程，選擇適合的地線分開(kāi)設(shè)置、通過(guò)一點(diǎn)接地。

（1）大地相連接地要點(diǎn)。安裝于機(jī)柜不同獨(dú)立單元可在外殼設(shè)置金屬接地柱，通過(guò)并聯(lián)單點(diǎn)接地形式，和機(jī)柜安全接地螺栓進(jìn)行連接。然后使用長(zhǎng)、寬比較小的金屬連接件，減小連線長(zhǎng)度、確保低阻抗通路，使得金屬框架為等電位接觸面。

（2）電路地線接地要點(diǎn)。為避免發(fā)生高電壓、大電流，以及強(qiáng)功率電路和低電平電路等情況，需將其分開(kāi)接地處理，合理設(shè)置接地點(diǎn)間的距離。與此同時(shí)，信號(hào)地主要包括數(shù)字地、模擬地，兩者分開(kāi)接地并需使用單獨(dú)電源供電、接地[5]。

（3）機(jī)殼地線接地要點(diǎn)。設(shè)備機(jī)殼應(yīng)設(shè)置安全接地螺栓，如果為獨(dú)立設(shè)備安全接地螺栓應(yīng)設(shè)置于金屬外殼，其他接地設(shè)置在安全接地螺栓，經(jīng)接地母線保證安全接地螺栓、大地連接。系統(tǒng)存在機(jī)柜數(shù)量≥2 個(gè)，應(yīng)確保不同機(jī)柜安全接地螺栓連接穩(wěn)定，如果必要可通過(guò)并聯(lián)單點(diǎn)接地形式將所有機(jī)柜接地螺栓連接起來(lái)。

3 電子電氣設(shè)備系統(tǒng)接地的完善舉措

首先應(yīng)遵循電氣設(shè)備接地裝置要求操作，設(shè)置電氣電子設(shè)備時(shí)要求電子電氣設(shè)備裝置人員按具體要求操作、合理設(shè)置接地裝置，明確接地連接體水平鋪設(shè)、接地體的材料達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，然后以具體要求設(shè)置避免發(fā)生材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)/設(shè)置不規(guī)范的問(wèn)題。其次，需要加強(qiáng)對(duì)電子電氣設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)，定期對(duì)電子電氣設(shè)備接地裝置檢修、維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備裝置中是否存在問(wèn)題、及時(shí)處理問(wèn)題。第三，應(yīng)該提高電子電氣設(shè)備系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)水平，認(rèn)真觀察系統(tǒng)設(shè)備裝置，如果發(fā)生問(wèn)題立即采取對(duì)應(yīng)措施處理。最后，需要加強(qiáng)對(duì)電氣接地的保護(hù)，電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程通過(guò)接地保護(hù)方式處理，可防止發(fā)生電子電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障問(wèn)題。因而，為降低電力系統(tǒng)事故發(fā)生率，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備接地保護(hù)，從而確保電力系統(tǒng)的安全性[6]。

4 結(jié) 語(yǔ)

地線/接地平面存在阻抗，公共阻抗則會(huì)致使兩接點(diǎn)形成電壓，產(chǎn)生接地干擾情況。與此同時(shí)，接地高頻信號(hào)可形成低阻抗通路，如此一來(lái)必然會(huì)對(duì)高頻信號(hào)構(gòu)成抑制，使得其他電子設(shè)備受到干擾。因此，需要及時(shí)排除干擾因素，比如：地環(huán)路因素、接地點(diǎn)不正確因素、電子設(shè)備共同端連接不可靠因素等，再選擇適合的接地方式、接地方法處理。