维普资讯 http://www.cqvip.com 港口装卸２００７年第３期（总第１７３期） 电子电气设备的接地 秦皇岛港务集团有限公司杂货分公司 李庆良 摘 要：介绍电子电气设备接地的作用，说明各种接地方式的特点和适用场合，分别对低频电路、高频电路 和混合系统提出接地原则。 关键词：电子电气设备；接地；原则 Ｔｈｅ Ｅａｒｔｈｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃａｒｇｏ Ｂｒａｎｃｈ Ｑｉｎｇｈｕａｎｇｄａｏ Ｐｏｒｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ Ｌｉ Ｑｉｎ９１ｉａｎ９ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ ｅａｒｔｈｉｎｇ ｍｏｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｏ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｅｒ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｏｎｅ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｌｅｓ ｆｏｒ ｅａｒｔｈｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ：ｅａｒｔｈｉｎｇ；ｒｏｌｅｓ １ 接地的作用及分类 接地是提高电子电气设备电磁兼容性的重要手 段，也是电子电气设备防静电的主要措施之一。正确 的接地既能抑制外部电磁干扰，又能防止电子电气设 少电子设备产生的干扰对其他设备的影响。 ４）信号接地 它是为保证稳定的基准电位而 设置的。例如检测漏电流的接地、阻抗测量电桥和 电晕放电损耗测量等电气参数测量的接地。 １．２保护性接地 备向外部发射电磁波和静电而对人身和设备造成危 害。错误的接地常常会引入非常严重的干扰，甚至会 保护性接地是为了防止人身和设备因电击造成 伤害而进行的接地。通常有如下几种： １）防电击接地 为了防止因电子电气设备绝 缘损坏或产生漏电流，使正常情况下不带电的外露 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。 按照接地作用的不同，在电子电气设备中的接 地可分为功能性接地和保护性接地两大类。 １．１功能性接地 导电部分带电而导致电击。其方法是将电子电气设 备的外露导电部分接地。 这种接地还可以线路涌流以及防止高压窜 人低压。当发生故障时，有利于过电流保护装置动 作而切断电源。 ２）防静电接地 将静电电荷引入大地，防止由 于静电的堆积对人身和设备造成危害，特别是目前 功能性接地一般是为了确保电子电气设备的正 常运行而设置的，它同时可满足电路工作的可靠性 要求。功能性接地通常分为如下几种： １）系统接地（工作接地） 其作用是保证电子 电子电气设备中集成电路应用很多，而集成电路容 易受到静电作用而产生故障。接地后，可防止集成 电路的损坏，也可防止静电电荷对人身的伤害。 电气设备的正常运行，防止系统振荡，满足系统运行 的需要。这个接地系统通常是有电流通过的。 ２ 接地的方式 为了使地线的作用发挥出来，保证电子电气设 备正常、安全运转，还必须有正确的地线连接方式。 ２）逻辑接地其作用是获得稳定的参考电位，将 电子电气设备中的适当金属部件作为“逻辑地”。一 般采用金属底板作为逻辑地。这种接地只是造成一 个等电位点或等电位面，以作为电子电路的基准点。 它仅仅是逻辑上的接地，但并不一定是大地零电位。 ３）屏蔽接地 用来抑制外来的电磁干扰对电 下面按接地作用的不同分两大类分别进行论述。 ２．１保护性接地 接地作为一种措施，起源于强电技术，因为强电 电压高、容量大，容易危及人身和设备的安全，所以 从安全的角度考虑，电气设备的金属外壳、底盘、机 ２９ 子设备的影响，将电气干扰源引地，同时也可减 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｐｏｒｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ２００７．Ｎｏ．３（Ｓｅｌ‘ｉａｌ Ｎｏ．１ ７３） 座等都应与大地良好地连接成等电位。电气设备的 保护接地有以下２种方式： 路产生位移电流而难以正常工作。在电子电气控制 设备的工作速度提高、感应增大、输入输出增多或加 长的情况下，其对地分布电容就会增大，继而加大位 移干扰电流。另外，由于分布电容的存在，容易Ｊ’’ 静电积累和静电放电，在雷电情况下，还会在机箱和 １）保护接零 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。 ２）保护接地除零线以外，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。保护接地线上一般是没有电流流 单元之间产生飞弧，甚至使操作人员遭到电击。所 以对于比较复杂的电磁环境，“浮地”方式是不太适 动的，即使有电流流动也是非常小量的漏电流，所以 在一般情况下，保护接地线上是没有电压降的，与之 宜的。图３所示电路中分布电容ｃ在外界干扰的 作用下会产生干扰电势。 相连的电子电气设备的金属外壳都呈现地电位。 ２．２ 系统接地 电子电气设备控制系统中大量的、经常需要解 决的接地问题主要是系统接地。 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，这就形成了电路间相互干扰的薄弱环节。可以 说，电子电气设备中的一切抗干扰措施，几乎都与接 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。 电子电气设备中的系统接地是否接大地和如何 接大地，对系统的工作稳定性有着极其重要的影响。 电子电气设备的系统接地方式有以下３种： １）浮空地 “浮空”就是不接大地，任其悬浮， 其实质是使电路的某一部分与“大地”完全隔离，从 Ｉ了抑制来自接地线的干扰。由于没有电气上的联 系，因而也就不可能形成环路电流而产生地阻抗的 耦合干扰。图１及图２是２种浮空地。 鏖 ｊ球ｉ ．＿一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一Ｊ 外层屏蔽 ！ — 图２单元悬浮地 浮空地方式也有其不足之处。由于较大的电子 电气控制设备，存在较大的对地分布电容，它的基准 电位将会受电磁场的干扰（通过分布电容），使得电 ３０ ｌ －【＿ ▲ Ｔ Ｊｕ （系统地 浮空地） 图３ 浮地电位波动严生干扰 ２）系统地直接接大地 这种接地方式的优缺 点恰好与“浮空地”方式相反。当电子电气控制设 备的分布电容较大时，宜采用直接接大地方式，但要 注意合理选择接地点的位置及接地点的数量，以求 把干扰降低到最低程度。 ３）电容接地方式 经电容把系统地与大地连 接起来，接地电容多为高频电容，它提供对系统地至 “大地”高频干扰分量的通路，相 于一个高通滤波 器，从而抑制了由对地分布电容所造成的影响。这 种接地方式只适合于低频系统，所用电容应具有良 好的高频特性和足够的耐压值，电容量一般为２～ １０ Ｆ［ 。 ３ 系统地接地的原则 ３．１低频电路的接地原则 低频电路的接地应坚持一点接地（辐射式接 地 ）的原则，并注意串联和并联的区别，见图４。 ＝ （ａ】串联接地 （ｂ）并联接地 图４一点接地 单点接地是为许多接在一起的电路提供共同 参考点的方法。并联单点接地最为简单而实用，它 没有公共阻抗耦合和低频地环路的问题。每一个电 路模块都接到一个单点地上，每一个子单元在同一 点与参考点相连。地线上其他部分的电流不会耦合 维普资讯 http://www.cqvip.com 港口装卸２００７年第３期（总第１７３期） 进电路。这种接地方式在１ ＭＨｚ以下的工作频率 下能工作得很好。但是，随着频率的升高，接地阻抗 增大，电路上会产生较大的共模电压。所以，单点接 地不适合于高频电路。 ３．２高频电路的接地原则 对于工作频率较高的电路和数字电路，由于各 元器件的引线和电路的布局本身的电感都将增加接 地线的阻抗，因而在低频电路中广泛采用的一点接 ３．３整机系统的混合接地原则 混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了 多点接地的特性。例如，系统内的低频部分需要单 点接地，而高频部分需要多点接地。图６是某一电 子电气设备的混合接地，把设备的地线分成电源地、 信号地、屏蔽地３大类，所有的电源地线都接到电源 总地线上，所有的信号地线都接到信号总地线上，所 有的屏蔽地线都接到屏蔽总地线上，３根总地线最 地的方法，若用在高频电路则容易增加接地线的阻 抗，而且地线间的杂散电感和分布电容也会造成电 路间的相互耦合，从而使电路工作不稳定。 为了降低接地线阻抗及减少地线间的杂散电感 和分布电容造成电路间的相互耦合，高频电路采用 就近接地，即多点接地（环／网状接地Ｅ ２ Ｊ）的原则，把 各电路的系统地线就近接至低阻抗地线上，见图５。 后汇总到公共的参考地。 甲甲 甲甲 图６ 电子电气设备的混合接地 保 护 地 ｉ ｉ ｉ ｉ ４ 结语 接地问题看似简单，其实却是一个十分复杂的 （ａ）设备多点接地 问题。良好的接地系统不仅可以保证设备安全稳定 和可靠运行，而且可防止人身伤害和保护自然环境 免受电磁污染，因此，研究解决电子电气设备的接地 问题，一定会收到良好的经济效果和社会效果。 （ｂ）单元多点接地 参考文献 图５多点接地系统 ［１］ 高维垄，史先武，王秀山．现代电子工艺技术指南 ［Ｍ］．北京：科学技术文献出版社，２００３． 当电路的工作频率高于１０ ＭＨｚ时，应采用多 点接地的方式。由于高频电路的接地关键是尽量减 少接地线的杂散电感和分布电容，所以在接地的方 法上与低频电路有很大的区别。 ［２］ 李燕生．实用电工问答．［Ｍ］．北京：金盾出版社， ２００２ 李庆良：０６６００２，河北省秦皇岛市友谊路南立交桥 收稿日期：２００６—０９—０１ 散货机械技术交流会在上海召开 由上海振华港口机械（集团）股份有限公司 （ＺＰＭＣ）组织的“散货机械技术交流会”于５月２６～ ２７日在上海召开。来自全国有关设计院所、港口、 的发展和开拓国际市场的情况，并具体介绍了几种 散货机械新机型，其中可吊集装箱又可用抓斗作业 的多功能卸船机引起了代表们的极大兴趣。宁波港 电厂、制造厂、高校等共６０多个单位的近百名代表 参加了会议。 ＺＰＭＣ散货机械公司总经理张建国主持了交流 北仑股份有限公司副总裁朱福寿介绍了２ １００ ｔ／ｈ 卸船机的使用情况。 代表们还参观了ＺＰＭＣ长兴岛基地，到宁波北 仑港观看正在作业的２ ５００ ｔ／ｈ卸船机，以及装船机 会，ＺＰＭＣ总裁管彤贤、副总裁严云福在会上介绍了 公司的发展形势，以及实行产品终身保用的新举措。 散货公司的领导在会上介绍了ＺＰＭＣ散货机械 和斗轮堆取料机等。 （禹 斐 田焱清） ３１
