电磁兼容课件第9讲

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1、第九讲接地的概念及导体阻抗的频率特性龚建强西安电子科技大学2012年4月6号9.1接地及其分类接地技术是任何电子、电气设备或系统正常工作时必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电磁干扰、保障设备或系统电磁兼容性、提高设备或系统可靠性的重要技术措施。地线是用电设备中各电路的公共导线，但任何导线都具有一定的阻抗，一般包括电阻和电抗，该公共阻抗使两个截然不同的接地点很难得到等电位，因此公共阻抗使两接地点间形成一定的电压，产生接地干扰。恰当的接地方式可以为干扰信号提供低公共阻抗通路，从而抑制干扰信号对其他电子设备的干扰。探讨接地干扰成因以及抑制接地干扰的技术是重点内容

2、。接地的概念所谓“地”(Ground)，一般定义为电路或系统的零电位参考点，直流电压的零电位点或者零电位面，它不一定为实际的大地(建筑地面)，可以是设备的外壳或其它金属板或金属线。接地原意指与真正的大地(Earth)连接以提供雷击放电的通路(例如，避雷针一端埋入大地)，后来成为为用电设备提供漏电保护(提供放电通路)的技术措施。现在接地的含义已经延伸，“接地”(Grounding)一般指为了使电路、设备或系统与“地”之间建立低阻抗通路，而将电路、设备或系统连接到一个作为参考电位点或参考电位面的良导体的技术行为，其中一点通常是系统的一个电气或电子元(组)件，而另一点则是称之为“地”的参考点

3、。例如，当所说的系统组件是设备中的一个电路时，则参考点就是设备的外壳或接地平面。接地及其分类接地的要求(1)理想的接地应使流经地线的各个电路、设备的电流互不影响，即不使其形成地电流环路,避免使电路、设备受磁场和地电位差的影响。(2)理想的接地导体(导线或导电平面)应是零阻抗的实体，流过接地导体的任何电流都不应该产生电压降，即各接地点之间没有电位差，或者说各接地点间的电压与电路中任何功能部分的电位比较均可忽略不计。(3)接地平面应是零电位，它作为系统中各电路任何位置所有电信号的公共电位参考点。(4)良好的接地平面与布线间将有大的分布电容，而接地平面本身的引线电感将很小。理论上，它必须能吸收

4、所有信号，使设备稳定地工作。接地平面应采用低阻抗材料制成，并且有足够的长度、宽度和厚度，以保证在所有频率上它的两边之间均呈现低阻抗。用于安装固定式设备的接地平面,应由整块铜板或者铜网组成。接地及其分类接地的分类通常，电路、用电设备按其作用可分类为安全接地(SafetyGrounds)和信号接地(SignalGrounds)。其中安全接地又有设备安全接地、接零保护接地和防雷接地，信号接地又分类为单点接地、多点接地、混合接地和悬浮接地，见表1。接地及其分类表1接地的分类9.2安全接地设备安全接地设备安全接地是安全接地的一种。为了人、机安全，任何高压电气设备、电子设备的机壳、底座均需要安全接地

5、，以避免高电压直接接触设备外壳，或者避免由于设备内部绝缘损坏造成漏电打火使机壳带电,否则，人体触及机壳就会触电。一般用电设备在使用中，因绝缘老化、受潮等原因导致带电导线或者导电部件与机壳之间漏电，或者因设备超负荷引起严重发热，导致烧损绝缘材料造成漏电，或者因环境气体污染、灰尘沉积导致漏电和电弧击穿打火。机壳通过杂散阻抗而带电，或者因绝缘击穿而带电，如图1所示。设U1为用电设备中电路的电压，Z1为电路与机壳(Chassis)之间的杂散阻抗(StrayImpedances)，Z2为机壳与地之间的杂散阻抗，U2为机壳与地之间的电压。机壳对地的电压U2是由机壳对地的阻抗Z2分压造成的。设备安全接

6、地当机壳与地绝缘(Z2→∞)，即Z2>>Z1时，则U2＝U1。如果U2足够大(例如超过36V)时，人体触及机壳就可能发生危险。为了人身安全，机壳应该接地，使Z2→0，从而使U2＝0。安全接地图1设备机壳接地的作用设备安全接地如果人体触及机壳，相当于机壳与大地之间连接了一个人体电阻Zb。人体电阻变化范围很大，一般地，人体的皮肤处于干燥洁净和无破损情况时，人体电阻可高达40~100kΩ；人体处于出汗、潮湿状态时，人体电阻降至1000Ω左右。但是，流经人体的安全电流值，对于交流电流为15~20mA，对于直流电流为50mA。当流经人体的电流高达100mA时，就可能导致死亡发生。因此，我们国家规定

7、的人体安全电压为36V和12V。一般家用电器的安全电压为36V，以保证触电时流经人体的电流值小于40mA。为了保证人体安全，应该将机壳接地。这样，当人体触及带电机壳时，人体电阻与接地导线的阻抗并联，人体电阻远大于接地导线的阻抗，大部分漏电电流经接地导线旁路流入大地。通常规定接地电阻值为5~10Ω，所以，流经人体的电流值将减小为原先的1/200~1/100。安全接地接零保护接地用电设备通常采用220V(单相三线制)或者380V(二相四