電工培訓(xùn)課件之地線的種類與作用

一、接地的類型和作用不同的電路有不相同的接地方式，電子電力設(shè)備中常見的接地方式有以下幾種：1、安全接地安全接地即將高壓設(shè)備的外殼與大地連接。一是防止機(jī)殼上積累電荷，產(chǎn)生靜電放電而危及設(shè)備和人身安全，例如電腦機(jī)箱的接地，油罐車那根拖在地上的尾巴，都是為了使積聚在一起的電荷釋放，防止出現(xiàn)事故；二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼帶電時，促使電源的保護(hù)動作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的安全，例如電冰箱、電飯煲的外殼。三是可以屏蔽設(shè)備巨大的電場，起到保護(hù)作用，例如民用變壓器的防護(hù)欄。2、防雷接地當(dāng)電力電子設(shè)備遇雷擊時，不論是直接雷擊還是感應(yīng)雷擊，如果缺乏相應(yīng)的保護(hù)，電力電子設(shè)備都將受到很大損害甚至報廢。為防止雷擊，我們一般在高處（例如屋頂、煙囪頂部）設(shè)置避雷針與大地相連，以防雷擊時危及設(shè)備和人員安全。安全接地與防雷接地都是為了給電子電力設(shè)備或者人員提供安全的防護(hù)措施，用來保護(hù)設(shè)備及人員的安全。

3、工作接地工作接地是為電路正常工作而提供的一個基準(zhǔn)電位。這個基準(zhǔn)電位一般設(shè)定為零。該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一點、某一段或某一塊等。當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時，視為相對的零電位。但這種相對的零電位是不穩(wěn)定的，它會隨著外界電磁場的變化而變化，使系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電路系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。當(dāng)該基準(zhǔn)電位與大地連接時，基準(zhǔn)電位視為大地的零電位，而不會隨著外界電磁場的變化而變化。但是不合理的工作接地反而會增加電路的干擾。比如接地點不正確引起的干擾，電子設(shè)備的共同端沒有正確連接而產(chǎn)生的干擾。為了有效控制電路在工作中產(chǎn)生各種干擾，使之能符合電磁兼容原則。我們在設(shè)計電路時，根據(jù)電路的性質(zhì)，可以將工作接地分以下為不同的種類，比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。不同的接地應(yīng)當(dāng)分別設(shè)置。不要在一個電路里面將它們混合設(shè)在一起，例如數(shù)字地和模擬地就不能共一根地線，否則兩種電路將產(chǎn)生非常強(qiáng)大的干擾，使電路陷入癱瘓！

4、信號信號地是各種物理量信號源零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于信號一般都較弱，易受干擾，不合理得接地會使電路產(chǎn)生干擾，因此對信號地的要求較高。5、模擬地模擬地是模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。模擬電路中有小信號放大電路，多級放大，整流電路，穩(wěn)壓電路等等，不適當(dāng)?shù)慕拥貢鸶蓴_，影響電路的正常工作。模擬電路中的接地對整個電路來說有很大的意義，它是整電路正常工作的基礎(chǔ)之一。所以模擬電路中合理的接地對整個電路的作用不可忽視。6、數(shù)字地數(shù)字地是數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于數(shù)字電路工作在脈沖狀態(tài)，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時，會產(chǎn)生大量的電磁波干擾電路。如果接地不合理，會使干擾加劇，所以對數(shù)字地的接地點選擇和接地線的敷設(shè)也要充分考慮。7、電源地電源地是電源零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于電源往往同時供電給系統(tǒng)中的各個單元，而各個單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)可能有很大差別，因此既要保證電源穩(wěn)定可靠的工作，又要保證其它單元穩(wěn)定可靠的工作。電源地一般是電源的負(fù)極。8、功率地功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的電流較強(qiáng)、電壓較高，如果接地的地線電阻較大，會產(chǎn)生顯著的電壓降而產(chǎn)生較大的干擾，所以功率地線上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地分別設(shè)置，以保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)配合使用，才能起到良好的屏蔽效果。主要是為了考慮電磁兼容，典型的兩種屏蔽是靜電屏蔽與交變電場屏蔽，下面分別介紹：靜電屏蔽：當(dāng)用完整的金屬屏蔽體將帶電導(dǎo)體包圍起來，在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量異種的電荷，外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的同種電荷，因此外側(cè)仍有電場存在。如果將金屬屏蔽體接地，外側(cè)的電荷將流入大地，金屬殼外側(cè)將不會存在電場，相當(dāng)于殼內(nèi)帶電體的電場被屏蔽起來了。接地設(shè)施分為兩種，一種是工作接地，就是將電器的帶電部分與大地連接起來的接地，比如三相電變壓器低壓點中性線的接地；一種是保護(hù)接地，就是防止電器的絕緣層損壞而使外殼帶電或其它不帶電工作的金屬部件帶電傷人而作的接地。接地線必須打入大地深處1.2~1.5m左右才算合格接地。三相電的三根頭稱為相線，三相電的三根尾連接在一起稱中性線也叫"零線"。叫零線的原因是三相平衡時刻中性線中沒有電流通過了，再就是它直接或間接的接到大地，跟大地電壓也接近零。地線是把設(shè)備或用電器的外殼可靠的連接大地的線路，是防止觸電事故的良好方案。一般情況下，三相電路中火線使用紅、黃、藍(lán)三種顏色表示三根火線，零線使用黑色。單相照明電路中，一般黃色表示火線、藍(lán)色是零線、黃綠相間的是地線。也有些地方使用紅色表示火線、黑色表示零線、黃綠相間的是地線。電器都有零線和火線，從而構(gòu)成通路，使電器有電流通過，發(fā)揮作用，開關(guān)關(guān)閉的情況下，零線是不帶電的。地線無論開關(guān)是否關(guān)閉都不帶電，它主要的功能就是你提到的接地。大功率電器為了避免漏電事故的發(fā)生，或者強(qiáng)電勢可能對人產(chǎn)生的危害，都有一根接地線，可以把產(chǎn)生的多余電流或強(qiáng)電勢通過地線導(dǎo)入大地。地線不接好無法正常運行，是一種為了使用者安全而存在的設(shè)置。零線是交流電經(jīng)過用電器返回發(fā)電器的通路，而地線是用電器直接或間接接入真正大地的導(dǎo)線（一般接地端要深入地面1m以上）。由于一般意義上認(rèn)為大地為最低電位（0V），所以接入大地的地線可以保證用電器電壓兩端的最低電位和大地一樣，從而使儀器和設(shè)備工作比較安全。接地不好會造成零線電壓不穩(wěn)(不是0V),甚至造成對地漏電,使儀器無法工作。零線和地線的區(qū)別：零線是回路的一部分，電器工作時，零線上有電流通過。地線不構(gòu)成電器回路，它是電器的漏電保護(hù)裝置的一部分，在正常情況下，沒有電流通過。地線的主要作用：當(dāng)電器出現(xiàn)故障時，電源可能擊穿（或：破壞）某些元件，使電器的外殼帶電。將電器的外殼接地，可以使漏電保護(hù)裝置1.

信號“地”；

信號“地”又稱參考“地”，就是零電位的參考點，也是構(gòu)成電路信號回路的公共段，圖形

符號“⊥”。

1）

直流地：直流電路“地”，零電位參考點。

2）

交流地：交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開。

3）

功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點。

4）

模擬地：放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點。

5）

數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參考點。

6）

“熱地”：開關(guān)電源無需使用變壓器，其開關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān)，既所謂

的“熱地”，它是帶電的，圖形符號為：“

”。

7）

“冷地”：由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離；又由于其反饋電路常用

光電耦合、既能傳送反饋信號又將雙方的“地”隔離；所以輸出端的地稱之為“冷地”，它

不帶電。圖形符號為“⊥”。

2.保護(hù)“地”；

保護(hù)“地”是為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器，另一

端與大地作可靠連接。

3.音響中的“地”。

1）

屏蔽線接地：音響系統(tǒng)為防止干擾，其金屬機(jī)殼用導(dǎo)線與信號“地”相接，這叫屏蔽

接地。

2）

音頻專用“地”：專業(yè)音響為了防止干擾，除了屏蔽“地”之外，還需與音頻專用

“地”相連。此接地裝置應(yīng)專門埋設(shè)，并且應(yīng)與隔離變壓器、屏蔽式穩(wěn)壓電源的相應(yīng)接地端

相連后作為音控室中的專用音頻接地點。

l不同地線的處理方法。

1.數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開；

在高要求電路中，數(shù)字地與模擬地必需分開。即使是對于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器同一芯片上兩種

“地”最好也要分開，僅在系統(tǒng)一點上把兩種“地”連接起來。

2.浮地與接地；

系統(tǒng)浮地，是將系統(tǒng)電路的各部分的地線浮置起來，不與大地相連。這種接法，有一定抗干

擾能力。但系統(tǒng)與地的絕緣電阻不能小于50MΩ，一旦絕緣性能下降，就會帶來干擾。通常

采用系統(tǒng)浮地，機(jī)殼接地，可使抗干擾能力增強(qiáng)，安全可靠。

3.一點接地；

在低頻電路中，布線和元件之間不會產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路，采用一點接

地。

4.多點接地。

在高頻電路中，寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路，采用多點接地除了正確進(jìn)行接地設(shè)計、安裝,還要正確進(jìn)行各種不同信號的接地處理。控制系統(tǒng)中，大致有以下幾種地線：（1）數(shù)字地：也叫邏輯地，是各種開關(guān)量（數(shù)字量）信號的零電位。（2）模擬地：是各種模擬量信號的零電位。（3）信號地：通常為傳感器的地。（4）交流地：交流供電電源的地線，這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。（5）直流地：直流供電電源的地。（6）屏蔽地：也叫機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)。以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試中的一個重要問題。下面就接地問題提出一些看法：（1）控制系統(tǒng)宜采用一點接地。一般情況下,高頻電路應(yīng)就近多點接地，低頻電路應(yīng)一點接地。在低頻電路中，布線和元件間的電感并不是什么大問題，然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大，因此，常以一點作為接地點；但一點接地不適用于高頻，因為高頻時，地線上具有電感因而增加了地線阻抗，同時各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下,可用一點接地；高于10MHz時，采用多點接地；在1～10MHz之間可用一點接地，也可用多點接地。（2）交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線的兩點間會有數(shù)mV甚至幾V電壓，對低電平信號電路來說，這是一個非常重要的干擾，因此必須加以隔離和防止。（3）浮地與接地的比較。全機(jī)浮空即系統(tǒng)各個部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力，但一旦絕緣下降就會帶來干擾。還有一種方法，就是將機(jī)殼接地，其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠，但實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。（4）模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊上的要求設(shè)計。（5）屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號中電容耦合噪聲、準(zhǔn)確檢測和控制，對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地；電磁場屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng)，其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當(dāng)信號電路是一點接地時，低頻電纜的屏蔽層也