电子电气设备的接地

  接地是提高电子电气设备电磁兼容性有效的重要手段之一。正确的接地既能抑制外部电磁干扰的影响，又能防止电子电气设备向外部发射电磁波；而错误的接地常常会引入非常严重的干扰，甚至会使电子电气设备无法正常工作。尤其是成套控制设备和自动化控制系统，因为有多种控制装置分散布置在许多地方，所以它们各自的接地往往会形成十分复杂的接地网络，不仅需要在系统设计时周密考虑，而且在安装调试时也要仔细检查和做适当的调整。

  “地线”是对接地的实施，即按一定的要求，用必要的金属导体或导线把电路中的某些“地”电位点连接起来，或是将电子电气设备的某一部位（如：外壳）和大地连接起来。狭义上讲，“接地”即与地球保持“同电位”；广义上讲，“接地”是电路系统中的“等电位点或等电位面”，它是电路系统的基准电位，但不一定为大地电位。

  电子电气设备接地的目的有二，一是处于安全的考虑，二是为了抑制外部的干扰。

  以确保人员和设备的安全为目的的接地称为“保护接地”，它们必须可靠地接在大地电位上。一般地说，电子电气设备的金属外壳、底盘、机座都要可靠接地。

  电子电气设备的某些部位与大地相连可以起到抑制外部干扰的作用，例如静电屏蔽层接地可以抑制变化的电场的干扰，电磁屏蔽用的导线原则上可以不接地，但不接地的屏蔽导线时常会带来静电耦合而产生所谓的“静电屏蔽”效应，所以仍需要接地为宜。

  一般地说，电子电气设备有许多需要接地的部位，由于电路的性质和接地的目的不同，必须加以严格区分，需要分成若干独立的子系统，然后连接在一起进行总接地。从接地的性质看，把接地分为三大类：

  电子电气设备的金属外壳、底盘、机座用良好的导体与大地连接成等电位，称为保护接地，它对电子电气设备的安全运行和维护人员的生命安全起到十分重要的作用。

  为了抑制变化的电磁场的干扰而采用的多种屏蔽层、屏蔽体，都必须良好地接地，才能起到良好的屏蔽作用。

  要使电子电气设备能正常地运行和稳定可靠地工作，也必须处理好等电位点的接地问题，这类接地称之为系统接地。对于系统接地来说，由于其工作性质和用途的不同，又可分为：信号地、模拟地、数字地、电源地、计算机地、负荷地、外设地等。

  地线设计是一项重要的设计，也是难度较大的一项设计。在EMC设计的初期就进行地线设计是解决EMC问题的最有效、最廉价的方法。下面对三大类接地方式分别进行详尽讨论。

  接地作为一种措施，起源于强电技术，由于强电电压高、容量大，容易危及人身和设备的安全。因此，从安全的角度考虑，电气设备的金属外壳、底盘、机座都应与大地良好地连接成等电位，从而在故障状态下保证人身和设备的安全。电气设备的保护接地有两种方式：

  三相四线制供电系统中的中性线即为保护接零线，它是电路环路的重要组成部分。

  除零线以外，另外配备一根保护接地线，它与电子电气设备的金属外壳、底盘、机座等金属部件相连，一般情况下，保护接地线是没有电流流动的，即使有有电流流动也是非常小量的漏电流，所以说，在一般情况下，保护接地线上是没有电压降的，与之相连的电子电气设备的金属外壳都呈现地电位，保证了人身和设备的安全。

  出于上述目的，各国都对保护接地作了必要的规定。例如美国国家电气委员会在电气法中规定了交流电源的输配电标准，该标准规定了室内115V交流配线所示。火线上串有熔丝，负载电流经火线至负载，再由中线返回。另备有一根保护接地线，该线与设备的金属外壳、底盘等金属部件相连，当发生故障时，例如负载的绝缘被击穿损坏，保护接地线上瞬间将有大电流流过，电路中的熔丝或断路器由于大电流流过将很快把电路切断，从而保证了人身和设备的安全。我国的三相四线制配电系统与美国的类似，如图2所示，只是电压不同而已。

  除了上面介绍的从安全角度出发而考虑的保护接地外，为了保证电子电气设备正常、稳定和可靠的运行，还必须处理好设备内部系统中各个电路工作的参考电位，这类基准参考电位的连接线称为“系统接地”。在电子电气设备控制系统中遇到的大量和经常需要解决的主要接地问题是系统接地。

  系统接地线既是各电路中的静态动态电流通道，又是各级电路通过共同的接地阻抗而相互耦合的途径，从而形成电路间相互干扰的薄弱环节。可以肯定地讲，电子电气设备中的一切抗干扰措施，几乎都无一例外的与接地有关。因此，正确的接地是抑制噪声和防止干扰的主要途径，它不仅能保证电子电气设备正常、稳定和可靠地工作，而且能提高电路的工作精度。反之，不正确的接地，会降低电路的工作精度，严重时还会导致电子电路无法正常工作，陷入系统瘫痪的境地。