1接地技術(shù)
接地技術(shù)最早是應(yīng)用在強(qiáng)電系統(tǒng)(電力系統(tǒng)、輸變電設(shè)備、電氣設(shè)備)中，為了設(shè)備和人身的安全，將接地線(xiàn)直接接在大地上。由于大地的電容非常大，一般情況下可以將大地的電位視為零電位。后來(lái)，接地技術(shù)延伸應(yīng)用到弱電系統(tǒng)中。對(duì)于電力電子設(shè)備將接地線(xiàn)直接接在大地上或者接在一個(gè)作為參考電位的導(dǎo)體上，當(dāng)電流通過(guò)該參考電位時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生電壓降。然而由于不合理的接地，反而會(huì)引入了電磁干擾，比如共地線(xiàn)干擾、地環(huán)路干擾等，從而導(dǎo)致電力電子設(shè)備工作不正常。可見(jiàn)，接地技術(shù)是電力電子設(shè)備電磁兼容技術(shù)的重要內(nèi)容之一。
2 接地的種類(lèi)和目的
電力電子設(shè)備一般是為以下幾種目的而接地：
2.1 安全接地
安全接地即將機(jī)殼接大地。一是防止機(jī)殼上積累電荷，產(chǎn)生靜電放電而危及設(shè)備和人身安全；二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼帶電時(shí)，促使電源的保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的安全。
2.2 防雷接地
當(dāng)電力電子設(shè)備遇雷擊時(shí)，不論是直接雷擊還是感應(yīng)雷擊，電力電子設(shè)備都將受到極大傷害。為防止雷擊而設(shè)置避雷針，以防雷擊時(shí)危及設(shè)備和人身安全。
上述兩種接地主要為安全考慮，均要直接接在大地上。
2.3 工作接地
工作接地是為電路正常工作而提供的一個(gè)基準(zhǔn)電位。該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一點(diǎn)、某一段或某一塊等。當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時(shí)，視為相對(duì)的零電位。這種相對(duì)的零電位會(huì)隨著外界電磁場(chǎng)的變化而變化，從而導(dǎo)致電路系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。當(dāng)該基準(zhǔn)電位與大地連接時(shí)，基準(zhǔn)電位視為大地的零電位，而不會(huì)隨著外界電磁場(chǎng)的變化而變化。但是不正確的工作接地反而會(huì)增加干擾。比如共地線(xiàn)干擾、地環(huán)路干擾等。
為防止各種電路在工作中產(chǎn)生互相干擾，使之能相互兼容地工作。根據(jù)電路的性質(zhì)，將工作接地分為不同的種類(lèi)，比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。上述不同的接地應(yīng)當(dāng)分別設(shè)置。
2.3.1 信號(hào)地
信號(hào)地是各種物理量的傳感器和信號(hào)源零電位的公共基準(zhǔn)地線(xiàn)。由于信號(hào)一般都較弱，易受干擾，因此對(duì)信號(hào)地的要求較高。
2.3.2 模擬地
模擬地是模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線(xiàn)。由于模擬電路既承擔(dān)小信號(hào)的放大，又承擔(dān)大信號(hào)的功率放大；既有低頻的放大，又有高頻放大；因此模擬電路既易接受干擾，又可能產(chǎn)生干擾。所以對(duì)模擬地的接地點(diǎn)選擇和接地線(xiàn)的敷設(shè)更要充分考慮。
2.3.3 數(shù)字地
數(shù)字地是數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線(xiàn)。由于數(shù)字電路工作在脈沖狀態(tài)，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時(shí)，易對(duì)模擬電路產(chǎn)生干擾。所以對(duì)數(shù)字地的接地點(diǎn)選擇和接地線(xiàn)的敷設(shè)也要充分考慮。
2.3.4 電源地
電源地是電源零電位的公共基準(zhǔn)地線(xiàn)。由于電源往往同時(shí)供電給系統(tǒng)中的各個(gè)單元，而各個(gè)單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)可能有很大差別，因此既要保證電源穩(wěn)定可靠的工作，又要保證其它單元穩(wěn)定可靠的工作。
2.3.5 功率地
功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的零電位的公共基準(zhǔn)地線(xiàn)。由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的電流較強(qiáng)、電壓較高，所以功率地線(xiàn)上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地分別設(shè)置，以保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。
2.4 屏蔽接地
屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)配合使用，才能起到屏蔽的效果。
比如靜電屏蔽。當(dāng)用完整的金屬屏蔽體將帶正電導(dǎo)體包圍起來(lái)，在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量的負(fù)電荷，外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的正電荷，因此外側(cè)仍有電場(chǎng)存在。如果將金屬屏蔽體接地，外側(cè)的正電荷將流入大地，外側(cè)將不會(huì)有電場(chǎng)存在，即帶正電導(dǎo)體的電場(chǎng)被屏蔽在金屬屏蔽體內(nèi)。
再比如交變電場(chǎng)屏蔽。為降低交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓，可以在干擾源和敏感電路之間設(shè)置導(dǎo)電性好的金屬屏蔽體，并將金屬屏蔽體接。只要設(shè)法使金屬屏蔽體良好接地，就能使交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓變得很小。
上述兩種接地主要為電磁兼容性考慮。
3 接地方式
工作接地按工作頻率而采用以下幾種接地方式：
3.1 單點(diǎn)接地
工作頻率低(<1MHz)的采用單點(diǎn)接地式(即把整個(gè)電路系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)看作接地參考點(diǎn)，所有對(duì)地連接都接到這一點(diǎn)上，并設(shè)置一個(gè)安全接地螺栓)，以防兩點(diǎn)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。多個(gè)電路的單點(diǎn)接地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種，由于串聯(lián)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地式。
為防止工頻和其它雜散電流在信號(hào)地線(xiàn)上產(chǎn)生干擾，信號(hào)地線(xiàn)應(yīng)與功率地線(xiàn)和機(jī)殼地線(xiàn)相絕緣。且只在功率地、機(jī)殼地和接往大地的接地線(xiàn)的安全接地螺栓上相連(浮地式除外)。
地線(xiàn)的長(zhǎng)度與截面的關(guān)系為：
S>0.83L (1)
式中：L——地線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；
S——地線(xiàn)的截面，mm2。
3.2 多點(diǎn)接地
工作頻率高(>30MHz)的采用多點(diǎn)接地式(即在該電路系統(tǒng)中，用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路)。因?yàn)榻拥匾€(xiàn)的感抗與頻率和長(zhǎng)度成正比，工作頻率高時(shí)將增加共地阻。
|
