電子儀器接地的種類及要求

電子儀器均有交直流電源回路、信號(hào)輸入及輸出回路，這些回路經(jīng)常處于強(qiáng)電電流用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)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(chǎng)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(hào)接地信號(hào)接地是用接地的方法為信號(hào)回路建立基準(zhǔn)電位，以平衡信號(hào)的有無、放大倍數(shù)的高低和保持信號(hào)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(gè)基準(zhǔn)面作基礎(chǔ)。這種以地作為基準(zhǔn)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(dǎo)來的信號(hào)，包括內(nèi)部過電壓的信號(hào)和耦合信號(hào)，予以消除或抑制。由于電源回路相對(duì)于電子回路來說是強(qiáng)功率，所以稱為功率接地。濾波器能消除強(qiáng)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(chǎng)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(shè)備內(nèi)、外的屏蔽線接地稱為屏蔽接地。

④保護(hù)接地為了防止人身電擊而設(shè)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(diǎn)接地若電子儀器采用一點(diǎn)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(dāng)采用共同接地，如電子儀器由架空線供電、建筑物接閃時(shí)，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(shè)備縱向輸入電阻，Ω；

ZL——架空線特性阻抗，Ω；

h——導(dǎo)線對(duì)地高度，m；

r——導(dǎo)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(dāng)電子儀器的接地與防雷接地采用共同接地裝置時(shí)，采用架空線供電是不安全的。

②電子儀器采用兩點(diǎn)接地將儀器接地與防雷接地分開設(shè)置，這時(shí)兩者相互距離最好在20m以上。對(duì)于抗干擾較強(qiáng)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(diǎn)接地這是在兩點(diǎn)接地的基礎(chǔ)上增設(shè)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(shè)置。如設(shè)置單獨(dú)屏蔽接地裝置，則其接地電阻一般為30Ω。

采用埋地的金屬護(hù)套電纜供電，當(dāng)建筑物接閃時(shí)，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(rèn)為外部電磁場(chǎng)在電纜芯線和護(hù)套間會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，電纜外皮上受到?jīng)_擊電壓作用，芯線和護(hù)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(shè)備所承受的縱向沖擊電壓

式中ZA——設(shè)備縱向輸入阻抗，Ω；

ZZO——電纜線芯與護(hù)套的特性阻抗，Ω。

一般情況下，ZA≥ZZO，可近似地認(rèn)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(jìn)線小很多。因此為了避免雷擊時(shí)遭受反擊和保證儀器安全，應(yīng)采用埋地金屬外皮電纜供電。

審核編輯 黃昊宇