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電子儀器接地的種類及要求

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2020-12-26 19:26 ? 次閱讀
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電子儀器均有交直流電源回路、信號輸入及輸出回路,這些回路經(jīng)常處于強電電流用電設備運行時產(chǎn)生的電弧和火花、無線電波、電暈、磁暴等造成的雜散電磁場內(nèi),因而受到干擾。為了減少這種干擾和抑制噪聲,保證電子儀器穩(wěn)定可靠地工作,接地是最簡單易行的方法。而且電子儀器接地,也可防止電擊。

1.電子儀器接地的種類

接地種類主要分四種。

①信號接地信號接地是用接地的方法為信號回路建立基準電位,以平衡信號的有無、放大倍數(shù)的高低和保持信號處于穩(wěn)定狀態(tài)。在數(shù)字電路中,“0”、“1”脈沖的轉(zhuǎn)換也需要一個基準面作基礎(chǔ)。這種以地作為基準面的接地,稱為邏輯接地。

②功率接地將交、直流電源造成的干擾泄入大地的接地稱為功率接地,通過接地,將交、直流電源的傳導來的信號,包括內(nèi)部過電壓的信號和耦合信號,予以消除或抑制。由于電源回路相對于電子回路來說是強功率,所以稱為功率接地。濾波器能消除強功率電路造成的干擾,濾波器的接地也屬于功率接地。

③屏蔽接地為了防止外來電磁場干擾和與電氣回路直接耦合產(chǎn)生的干擾,將電子屏蔽外殼或電子設備內(nèi)、外的屏蔽線接地稱為屏蔽接地。

④保護接地為了防止人身電擊而設置的接地。

2.電子儀器接地電阻的要求

電子儀器的接地電阻,除特殊要求的電子儀器另有規(guī)定外,一般將上述各種接地組合在一起,其接地電阻不大于4Ω。

①電子儀器采用一點接地若電子儀器采用一點接地,是將工頻交流接地和防雷接地一并采用共同接地極,其接地電阻不大于1Ω。

當采用共同接地,如電子儀器由架空線供電、建筑物接閃時,雷電流通過共同接地裝置流入大地,在建筑物內(nèi)部受到的縱向電壓為

式中Im——雷電流幅值,kA;

Zd——接地極阻抗,Ω;

Za——設備縱向輸入電阻,Ω;

ZL——架空線特性阻抗,Ω;

h——導線對地高度,m;

r——導線半徑,cm。

一般情況下,Im=150kA,Zd=5Ω,Za=5kΩ,ZL=300Ω,則UA近似為750kV,超過安全電壓很多。因此當電子儀器的接地與防雷接地采用共同接地裝置時,采用架空線供電是不安全的。

②電子儀器采用兩點接地將儀器接地與防雷接地分開設置,這時兩者相互距離最好在20m以上。對于抗干擾較強的電子儀器,可根據(jù)其抗干擾能力,酌量減小電子儀器接地與防雷接地間的距離,但最小不能小于5m。

③電子儀器采用三點接地這是在兩點接地的基礎(chǔ)上增設屏蔽接地。屏蔽接地根據(jù)電子儀器的不同要求決定是否設置。如設置單獨屏蔽接地裝置,則其接地電阻一般為30Ω。

采用埋地的金屬護套電纜供電,當建筑物接閃時,流入地中的雷電流,一部分通過電纜金屬外皮及接地裝置向地下流散。由于電纜外皮的屏蔽作用,可認為外部電磁場在電纜芯線和護套間會產(chǎn)生感應電壓,電纜外皮上受到?jīng)_擊電壓作用,芯線和護套間呈現(xiàn)沖擊電壓:

式中IC——電纜外皮上的沖擊電流峰值,kA;

R——電纜外皮單位長度的直流電阻,Ω/km;

ρ——土壤電阻率,Ω·m;

K——分散系數(shù),其值見表1。

表1分散系數(shù)K

設備所承受的縱向沖擊電壓

式中ZA——設備縱向輸入阻抗,Ω;

ZZO——電纜線芯與護套的特性阻抗,Ω。

一般情況下,ZA≥ZZO,可近似地認為UA=UZO。

如IC=50kA,R=0.7Ω/m,ρ=100Ω·m,K=1,則UA=2.1kV,在儀器上呈現(xiàn)的縱向沖擊電壓比采用架空進線小很多。因此為了避免雷擊時遭受反擊和保證儀器安全,應采用埋地金屬外皮電纜供電。

審核編輯 黃昊宇

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