電磁兼容-第3章-接地-江濱浩(重新上傳-完整版)

第三章接地技術(shù)概述平安接地地環(huán)路問題與解決方法公共阻抗耦合問題各種接地方法

概述接地的概念：一般指為了使電路、設(shè)備或系統(tǒng)與“地”之間建立通路，而將電路、設(shè)備或系統(tǒng)連接到一個作為參考電位點或參考電位面的良導(dǎo)體的技術(shù)行為接地的分類:平安接地信號接地接地的要求:志向的接地應(yīng)使流經(jīng)地線的各個電路、設(shè)備的電流互不影響。志向的接地導(dǎo)體(導(dǎo)線或?qū)щ娖矫?應(yīng)是零阻抗的實體，即各接地點之間沒有電位差。

安全地220V0V+++++關(guān)鍵詞：平安，漏電愛護，雷擊電流，泄放路徑，泄放電荷NON!DisjoncteurTERREClacOUI!Disjoncteurdifférentiel接零愛護接地人體電阻:10-1.5k歐，人體的平安電流值:溝通為15-20mA，直流電流為40mA持續(xù)時間在1s以上,平安電壓為36VPHNRelativementfréquentTrèsrareTerrecontactindirect

信號接地傳統(tǒng)定義：地線就是電路中的電位參考點，它為系統(tǒng)中的全部電路供應(yīng)一個電位基準（假設(shè)零阻抗的志向）。真實狀況地線為信號流回源的路徑（少刻意畫出）地線阻抗不為零，電流流過有限阻抗時，必定會導(dǎo)致電壓降接地體(導(dǎo)線或?qū)щ娖矫?各接地點之間有電位差信號回路阻抗不為零地線引發(fā)干擾問題的緣由V=IR地線電壓地線是等電位的假設(shè)不成立電流走最小阻抗路徑難以確定地電流的準確路徑地電流失去限制較大的信號回路面積較強的電磁輻射電路間的互感耦增加對外的敏感度1

2

3

接地體(平面）地線電位示意圖2mV200mV2mV~10mV10mV~20mV20mV~100mV100mV~200mV緣由：信號（地線電流）頻率高，感抗大，容抗小設(shè)計方案：分割相對穩(wěn)定的電位區(qū)域

信號接地

新定義：信號電流流回信號源的低阻抗路徑強調(diào)：流回路徑，低阻抗

導(dǎo)線的阻抗導(dǎo)線的阻抗＝電阻＋內(nèi)電感Z=RAC+jLin

內(nèi)電感直流電阻

=1/(frr)1/2d深度0.37II

趨膚效應(yīng)

圓柱導(dǎo)線的阻抗高頻時，導(dǎo)線的直徑作用減小頻率

Hz

d=0.65cm

10cm1m

d=0.27cm

10cm1m

d=0.06cm

10cm1m

d=0.04cm

10cm1m

10Hz

51.4m

517m

327m

3.28m

5.29m

52.9m

13.3m

133m

1k

429m

7.14m

632m

8.91m

5.34m

53.9m

14m

144m

100k

42.6m

712m

54m

828m

71.6m

1.0

90.3m

1.07

1M

426m

7.12

540m

8.28

714m

10

783m

10.6

5M

2.13

35.5

2.7

41.3

3.57

50

3.86

53

10M

4.26

71.2

5.4

82.8

7.14

100

7.7

106

50M

21.3

356

27

414

35.7

500

38.5

530

100M

42.6

54

71.4

77

150M

63.9

81

107

115

隨頻率增加，導(dǎo)線電阻增大

半徑變小，電阻增大

金屬條與導(dǎo)線的阻抗比較l/W00.10.20.30.40.50.612345678910金屬條阻抗/圓導(dǎo)線阻抗

同周長的金屬條阻抗和圓導(dǎo)線阻抗的比較

回路的阻抗回路的阻抗＝電阻＋回路的感抗回路的面積大，回路的電感值大，高頻時，回路的感抗高回路感抗均正比于頻率導(dǎo)線電阻=

地線問題1－地環(huán)路干擾IGVGVN地環(huán)路I1I2當(dāng)時，產(chǎn)生噪聲電壓。

共模電流

干擾干擾源電壓地環(huán)路干擾形成的緣由高1.接地點電位不同2.處在強交變電磁場中－感應(yīng)電壓V低地環(huán)路干擾形成的緣由

地線電壓＝強電流＋線（地）阻抗）干擾電流

解決地環(huán)路干擾的方法

在地線上干擾電流確定時（狀況3），應(yīng)減小地線阻抗，從而減小干擾電壓在地線上干擾電壓確定時（狀況2），，增加地環(huán)路的阻抗，從而減小地環(huán)路共模電流單點接地消退了地環(huán)路更好用的方法：隔離變壓器、光耦合、共模扼流圈、平衡電路等方法思索題：當(dāng)將一端的設(shè)備與地線斷開時，干擾現(xiàn)象消逝，往往說明有地環(huán)路干擾問題，但是為什么不能反過來說：“當(dāng)有地環(huán)路干擾時，只要將一端電路與地線之間的聯(lián)線斷開，就可以解決問題”？隔離變壓器VG12屏蔽CPVGVSVNRL方向相同的共模電流在變壓器初級繞組中相互抵消，變壓器起到了隔離作用。為了防止地回路電壓通過電繞組之間的分布電容耦合加至負載，造成干擾，電屏蔽層應(yīng)接至負載的接地端。隔離變壓器不能傳輸直流和頻率很低的信號，體積大，成本高光隔離器（光電耦合器）光耦器件RL發(fā)送接收VGVSCp發(fā)光二極管中有差模信號電流通過時就輸出與信號電流強度相對應(yīng)的光通量，光敏晶體管依據(jù)光通量的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流。光電耦合器不能傳輸共模信號，可完全切斷了兩個電路之間的地環(huán)路。寄生電容為2pf量級，因此能夠在很高的頻率起到隔離作用。光纖連接須要較大的功率和器件，安裝和維護困難，光線形態(tài)和動態(tài)范圍達不到模擬信號的要求，多應(yīng)用于數(shù)字電路。

共模扼流圈的作用流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線圈流過差模電流時磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差摸電流可以無衰減地通過。

（差摸電流）（共摸電流）

共模扼流圈的作用VsR1R1RLLVGIN1IN2ISVS+VNVN/VGMRL/（RS+RL）=R1/Lf由VG引起的干擾電壓VN盡量減小R1和增大L（磁導(dǎo)率）。R1和平衡電路對地環(huán)路干擾的抑制VGRS1VS1RS2RL2RL1VS2IN1IN2ISVL

平衡電路：

Rs1=Rs2，RL1=RL2，VS1=Vs2

VL=IS（RL1+RL2

），地環(huán)路噪聲Vg

在負載上沒有造成影響，僅有信號電流IS（差分電流）流過負載。

高頻平衡電路難以實現(xiàn)，通常抑制效果較差。Vg地線問題2－公共阻抗耦合當(dāng)兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時，就發(fā)生了公共阻抗耦合。

電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗

公共阻抗耦合實例~Vg~~改進1改進2說明：放大器（或類似電路）的實質(zhì)是用小信號來對直流電源調(diào)制，得到功率較大的信號。因此，共用直流電源的路徑上的公共阻抗都會造成耦合干擾。放大器功率放大器Vg

接地方式種類

信號接地方式

并聯(lián)單點接地

串聯(lián)單點接地

混合接地

多點接地

單點接地

串聯(lián)單點接地優(yōu)點：簡潔缺點：公共阻抗耦合123I1I2I3ABCR1R2R3單點并聯(lián)接地123I1I2I3ABC各電路的地電位只與本電路的地電流及地線阻抗有關(guān),不受其他電路的影響。

優(yōu)點：無公共阻抗耦合，缺點：接地線過多，長度為(波長／4)的奇數(shù)倍，為輻射天線適用于低頻電路

多點接地R1R2R3L1L2L3電路1電路2電路3優(yōu)點：無公共阻抗耦合，地線較短地線較短，適合于高頻狀況缺點：地環(huán)環(huán)路干擾

混合接地~Vs地電流Rs低頻時，電容的阻抗較大，放電路為單點接地方式，在高頻時，電容阻抗較低，電路成為兩點接地方式.接地選擇原則：對低頻（小于1MHz）和公共地面小的狀況（小于波長的20分之一），用單點接地。對高頻（大于10MHz）和公共地面大的狀況（大于波長的20分之一），用多點接地。介于上述兩種狀況，用混合接地.

懸浮接地~Vs安全接地Rs安全接地地環(huán)路電流信號接地系統(tǒng)與平安接地系統(tǒng)分開；各電路的接地面相互隔離而無公共的接地干擾。串聯(lián)單點、并聯(lián)單點混合接地模擬電路1模擬電路2模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動電路馬達驅(qū)動電路折衷的方法：依據(jù)特性分組，將相互之間不易發(fā)生干擾的電路放在同一組。每個組內(nèi)接受串聯(lián)單點接地，獲得最簡潔的地線結(jié)構(gòu)，不同組的接地接受并聯(lián)單點接地