电工培训课件之地线的种类与作用.docx

一、接地的类型和作用不同的电路有不相同的接地方式，电子电力设备中常见的接地方式有以下几种：1、安全接地安全接地即将高压设备的外壳与大地连接。一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全，例如电脑机箱的接地，油罐车那根拖在地上的尾巴，都是为了使积聚在一起的电荷释放，防止出现事故；二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全，例如电冰箱、电饭煲的外壳。三是可以屏蔽设备巨大的电场，起到保护作用，例如民用变压器的防护栏。2、防雷接地当电力电子设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，如果缺乏相应的保护，电力电子设备都将受到很大损害甚至报废。为防止雷击，我们一般在高处（例如屋顶、烟囱顶部）设置避雷针与大地相连，以防雷击时危及设备和人员安全。安全接地与防雷接地都是为了给电子电力设备或者人员提供安全的防护措施，用来保护设备及人员的安全。3、工作接地工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位。这个基准电位一般设定为零。该基准电位可以设为电路系统中的某一点、某一段或某一块等。当该基准电位不与大地连接时，视为相对的零电位。但这种相对的零电位是不稳定的，它会随着外界电磁场的变化而变化，使系统的参数发生变化，从而导致电路系统工作不稳定。当该基准电位与大地连接时，基准电位视为大地的零电位，而不会随着外界电磁场的变化而变化。但是不合理的工作接地反而会增加电路的干扰。比如接地点不正确引起的干扰，电子设备的共同端没有正确连接而产生的干扰。为了有效控制电路在工作中产生各种干扰，使之能符合电磁兼容原则。我们在设计电路时，根据电路的性质，可以将工作接地分以下为不同的种类，比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。不同的接地应当分别设置。不要在一个电路里面将它们混合设在一起，例如数字地和模拟地就不能共一根地线，否则两种电路将产生非常强大的干扰，使电路陷入瘫痪！ 4、信号信号地是各种物理量信号源零电位的公共基准地线。由于信号一般都较弱，易受干扰，不合理得接地会使电路产生干扰，因此对信号地的要求较高。5、模拟地模拟地是模拟电路零电位的公共基准地线。模拟电路中有小信号放大电路，多级放大，整流电路，稳压电路等等，不适当的接地会引起干扰，影响电路的正常工作。模拟电路中的接地对整个电路来说有很大的意义，它是整电路正常工作的基础之一。所以模拟电路中合理的接地对整个电路的作用不可忽视。6、数字地数字地是数字电路零电位的公共基准地线。由于数字电路工作在脉冲状态，特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时，会产生大量的电磁波干扰电路。如果接地不合理，会使干扰加剧，所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑。7、电源地电源地是电源零电位的公共基准地线。由于电源往往同时供电给系统中的各个单元，而各个单元要求的供电性质和参数可能有很大差别，因此既要保证电源稳定可靠的工作，又要保证其它单元稳定可靠的工作。电源地一般是电源的负极。8、功率地功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线。由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高，如果接地的地线电阻较大，会产生显著的电压降而产生较大的干扰，所以功率地线上的干扰较大。因此功率地必须与其它弱电地分别设置，以保证整个系统稳定可靠的工作。屏蔽与接地应当配合使用，才能起到良好的屏蔽效果。主要是为了考虑电磁兼容，典型的两种屏蔽是静电屏蔽与交变电场屏蔽，下面分别介绍：静电屏蔽：当用完整的金属屏蔽体将带电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量异种的电荷，外侧出现与带电导体等量的同种电荷，因此外侧仍有电场存在。如果将金属屏蔽体接地，外侧的电荷将流入大地，金属壳外侧将不会存在电场，相当于壳内带电体的电场被屏蔽起来了。接地设施分为两种，一种是工作接地，就是将电器的带电部分与大地连接起来的接地，比如三相电变压器低压点中性线的接地；一种是保护接地，就是防止电器的绝缘层损坏而使外壳带电或其它不带电工作的金属部件带电伤人而作的接地。接地线必须打入大地深处1.21.5m左右才算合格接地。三相电的三根头称为相线，三相电的三根尾连接在一起称中性线也叫零线。叫零线的原因是三相平衡时刻中性线中没有电流通过了，再就是它直接或间接的接到大地，跟大地电压也接近零。地线是把设备或用电器的外壳可靠的连接大地的线路，是防止触电事故的良好方案。一般情况下，三相电路中火线使用红、黄、蓝三种颜色表示三根火线，零线使用黑色。单相照明电路中，一般黄色表示火线、蓝色是零线、黄绿相间的是地线。也有些地方使用红色表示火线、黑色表示零线、黄绿相间的是地线。电器都有零线和火线，从而构成通路，使电器有电流通过，发挥作用，开关关闭的情况下，零线是不带电的。地线无论开关是否关闭都不带电，它主要的功能就是你提到的接地。大功率电器为了避免漏电事故的发生，或者强电势可能对人产生的危害，都有一根接地线，可以把产生的多余电流或强电势通过地线导入大地。地线不接好无法正常运行，是一种为了使用者安全而存在的设置。零线是交流电经过用电器返回发电器的通路，而地线是用电器直接或间接接入真正大地的导线（一般接地端要深入地面1m以上）。由于一般意义上认为大地为最低电位（0V），所以接入大地的地线可以保证用电器电压两端的最低电位和大地一样，从而使仪器和设备工作比较安全。接地不好会造成零线电压不稳(不是0V),甚至造成对地漏电,使仪器无法工作。零线和地线的区别：零线是回路的一部分，电器工作时，零线上有电流通过。地线不构成电器回路，它是电器的漏电保护装置的一部分，在正常情况下，没有电流通过。地线的主要作用：当电器出现故障时，电源可能击穿（或：破坏）某些元件，使电器的外壳带电。将电器的外壳接地，可以使漏电保护装置1.信号“地”；信号“地”又称参考“地”，就是零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共段，图形符号“”。1）直流地：直流电路“地”，零电位参考点。2）交流地：交流电的零线。应与地线区别开。3）功率地：大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。4）模拟地：放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。5）数字地：也叫逻辑地，是数字电路的零电位参考点。6）“热地”：开关电源无需使用变压器，其开关电路的“地”和市电电网有关，既所谓的“热地”，它是带电的，图形符号为：“”。7）“冷地”：由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离；又由于其反馈电路常用光电耦合、既能传送反馈信号又将双方的“地”隔离；所以输出端的地称之为“冷地”，它不带电。图形符号为“”。2.保护“地”；保护“地”是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器，另一端与大地作可靠连接。3.音响中的“地”。1）屏蔽线接地：音响系统为防止干扰，其金属机壳用导线与信号“地”相接，这叫屏蔽接地。2）音频专用“地”：专业音响为了防止干扰，除了屏蔽“地”之外，还需与音频专用“地”相连。此接地装置应专门埋设，并且应与隔离变压器、屏蔽式稳压电源的相应接地端相连后作为音控室中的专用音频接地点。l 不同地线的处理方法。1. 数字地和模拟地应分开；在高要求电路中，数字地与模拟地必需分开。即使是对于A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开，仅在系统一点上把两种“地”连接起来。2.浮地与接地；系统浮地，是将系统电路的各部分的地线浮置起来，不与大地相连。这种接法，有一定抗干扰能力。但系统与地的绝缘电阻不能小于50M，一旦绝缘性能下降，就会带来干扰。通常采用系统浮地，机壳接地，可使抗干扰能力增强，安全可靠。3.一点接地；在低频电路中，布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路，采用一点接地。4.多点接地。在高频电路中，寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路，采用多点接地除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号的接地处理。控制系统中，大致有以下几种地线：（1）数字地：也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的零电位。（2）模拟地：是各种模拟量信号的零电位。（3）信号地：通常为传感器的地。（4）交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。（5）直流地：直流供电电源的地。（6）屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出一些看法：（1）控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点；但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在110MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。（2）交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。（3）浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50M。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。（4）模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。（5）屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地；电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端；相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地。