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综合自动化系统中电磁兼容的接地技术及其实践
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根据不同的目的或用途,电气设备接地可分为: 保护接地、防雷接地、工作接地、屏蔽接地。前二种接地主要是为安全考虑,为安全地线,均要直接接在大地上;工作接地和屏蔽接地主要为电磁兼容性考虑,把电磁干扰引入地。
接地方式包括:单点接地、多点接地和混合接地。因地线布局不合理而产生的“共地线阻抗耦合”与“地环路耦合”是形成接地干扰的两大原因。
1.2 各电路之间的接地布局与连接
为了消除接地干扰,综合采用不同接地方式,各电路之间的接地布局首推使用“树叉型接地系统”方式。
(1) 树叉型接地系统。树叉型接地方式实际上是灵活地采用了单点接地方式,将电路按信号特性分组,将相互不会产生干扰的信号放在一组,一组内的电路采用串联单点接地,不同组的电路采用并联单点接地。这样使得接地系统既不形成“共地阻抗”,又不产生“地环路”,可解决电磁干扰问题。
(2) 地支线。地支线是树叉地线系统的组成部分,它存在的目的有二个: ①保证多级并联一点接地的树叉结构形成;②减少地线数量,使空间不拥挤且相互干扰少。比较复杂的产品,地支线可分为四条或三条,对于较简单的产品也可分为二条。
地支线可分为模拟地支线(Ga)、数字地支线(Gd)、功率地支线(Gp)、安全地支线(Gs)。对于某些产品或机柜内大小信号相差不大时,只用一条信号地支线即可,不分模拟地支线、数字地支线;也可将功率地支线与安全地支线合并。信号地支线应与功率地支线或机壳地支线相绝缘。每个地支线上均连有若干同类电路(电平相近,互干扰小),而这些电路也应尽量有各自的电源,构成一个个独立回路,不宜混连,以减少共阻抗干扰。
(3) 地母线。地母线一般为汇流条(线),连在地支线端点,用以建立同一类型的不同电路的公共电位,并与地支线沟通。地母线与地支线要一点互连。
(4) 保证树叉接地系统不受破坏的注意事项:
1) 接地线应绝缘,尽量避免用编织线,以防接触不良和碰壳形成地环路。地线容量不够(阻抗太大),可换粗线或并线,但不可跨接别的地线,以免形成“共地阻抗”和“地环路”的干扰。
2) 不要随便往机壳上接地线,否则会破坏树叉结构。
3) 增加或外连设备时,切忌破坏一点接地原则:①外连设备多为监控、通信之类。如距离近、信息量大,应考虑把地干线合用一个地桩,以求地电位一致。同时,在信号传输中,也应保证一点接地或用变压器、光耦器等手段加以隔离防止形成地干扰。?②对距离远、信息量少的外连设备,不一定要共用一个地桩,但应保持一点接地,必要时可加隔离。同时,传输线的屏层应有保护绝缘,以防多点碰地形成环路。③对新增设备,也应一点接地。有些新设备的机壳底板就是信号地,却用钢螺栓连到柜体上,导致信号地与安全地跨接,引入干扰。
接地方式包括:单点接地、多点接地和混合接地。因地线布局不合理而产生的“共地线阻抗耦合”与“地环路耦合”是形成接地干扰的两大原因。
1.2 各电路之间的接地布局与连接
为了消除接地干扰,综合采用不同接地方式,各电路之间的接地布局首推使用“树叉型接地系统”方式。
(1) 树叉型接地系统。树叉型接地方式实际上是灵活地采用了单点接地方式,将电路按信号特性分组,将相互不会产生干扰的信号放在一组,一组内的电路采用串联单点接地,不同组的电路采用并联单点接地。这样使得接地系统既不形成“共地阻抗”,又不产生“地环路”,可解决电磁干扰问题。
(2) 地支线。地支线是树叉地线系统的组成部分,它存在的目的有二个: ①保证多级并联一点接地的树叉结构形成;②减少地线数量,使空间不拥挤且相互干扰少。比较复杂的产品,地支线可分为四条或三条,对于较简单的产品也可分为二条。
地支线可分为模拟地支线(Ga)、数字地支线(Gd)、功率地支线(Gp)、安全地支线(Gs)。对于某些产品或机柜内大小信号相差不大时,只用一条信号地支线即可,不分模拟地支线、数字地支线;也可将功率地支线与安全地支线合并。信号地支线应与功率地支线或机壳地支线相绝缘。每个地支线上均连有若干同类电路(电平相近,互干扰小),而这些电路也应尽量有各自的电源,构成一个个独立回路,不宜混连,以减少共阻抗干扰。
(3) 地母线。地母线一般为汇流条(线),连在地支线端点,用以建立同一类型的不同电路的公共电位,并与地支线沟通。地母线与地支线要一点互连。
(4) 保证树叉接地系统不受破坏的注意事项:
1) 接地线应绝缘,尽量避免用编织线,以防接触不良和碰壳形成地环路。地线容量不够(阻抗太大),可换粗线或并线,但不可跨接别的地线,以免形成“共地阻抗”和“地环路”的干扰。
2) 不要随便往机壳上接地线,否则会破坏树叉结构。
3) 增加或外连设备时,切忌破坏一点接地原则:①外连设备多为监控、通信之类。如距离近、信息量大,应考虑把地干线合用一个地桩,以求地电位一致。同时,在信号传输中,也应保证一点接地或用变压器、光耦器等手段加以隔离防止形成地干扰。?②对距离远、信息量少的外连设备,不一定要共用一个地桩,但应保持一点接地,必要时可加隔离。同时,传输线的屏层应有保护绝缘,以防多点碰地形成环路。③对新增设备,也应一点接地。有些新设备的机壳底板就是信号地,却用钢螺栓连到柜体上,导致信号地与安全地跨接,引入干扰。
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