電解離子接地極—多點接地與一點接地
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前面提到采用獨立接地體的一個經常提出的理由是要避免信號干擾和消除“噪聲’。為了分析這一問題,首先需要理解以下一些基本概念。
20世紀20、30年以前,干擾被稱為無線電頻率干擾Frequencylmerfer_ence—即,因為絕大多數的噪聲和干擾信號出自于無線電頻率。現今,隨著日漸大量采用電子計算機、數字技術、邏輯電路,現在的干擾被稱為電磁干擾。電磁干擾包含導電性電磁干擾和輻射件電磁干擾,導電性電磁干擾,其十擾能量通過導線或電纜從一電路傳送到一電路。減少導電性電磁干擾是通過電路的合理設計,采用濾波器和電路的合理接地。輻射性電磁干擾,其能量是通過空氣中的電磁場傳送的,>在設計外殼和箱體時,通過選用合理的屏蔽材料、構造技術和設備布置以及采用合理的接地技術等來減少輻射性電磁干擾?其中處理好接地是防電磁干擾最重要的技術措施。
低頻干擾絕大部分是通過線路互相耦合而來的,即所謂共阻抗耦合:兩個電路電流流經同—個公共阻抗時,一個電路卜的電流在這個阻抗上形成的電扭就會影響到另—個電路,這就是共阻抗耦合。
如果一個公用的接地網,在不N的地方分別接上連線,由于共阻抗耦合關系,各連線之間將有L/Sl、電壓,各連線的接地點電位不完全一樣。而l/gl、l/gj就是干擾電壓,經放大后就叫能直接影響通信或者控制信號。
一個系統的三臺內部有連接的設備,用多點接地方式接至一接地平面或接地母線上。由于各種干擾源感應的電流在接地平面內流動,并在A、B點和B、C點之間產生感應電壓%和。因此,B、C三點不可能處于同一電位,這就出現下擾源,二臺設備的地線全都接于點B,因此避免了由電流L引發的公共阻抗耦合效應。當頻率低時,A、iT、T點的電位基本上與B點的一樣。
那樣把各系統的接地線接到接地母線同一點或同一金屬平面上,這樣的連接方法叫“一點接地法”s—點接地法由于解決了各系統的接地線的等電位問題,所以各系統之間的干擾問題初步得到了解決,尤其是50Hz工頻信號對系統的干擾基本消除,所以一點接地法在工程上得到廣泛應用。
一點接地消除了公共阻抗耦合和低頻接地環路引起的干擾。一點接地能很好地工作于1MHz及以下的頻率,并且當整個系統的尺寸較小時(最大尺寸小于;々0,;為干擾信號的波長)甚至可以應用到10MHz。
當電磁干擾和信號的頻率增加時,電氣上的等效電路更像圖4-8那樣有分布電感、分布電容及引線電阻,而引飛振效應。在髙頻下,S和C,點的電位與B點不同,每點對B點來說通常總有某些不確定的電壓。
當信號或電磁干擾的頻率相當髙或采用髙速傳輸速率時,電容耦合效應將會產生某種干擾耦合。這時引線長度成為主要矛盾,電解離子接地極必須采用多點短連線接地方式,以最短連接線連接到地平面(零伏基準電位平面)上,使串聯阻抗減至最小,并將駐波減至最少。接地平面可以是設備的機殼,或遍布整個系統的接地線(網可能時,選用一大的導電體作為接地平面。多點接地方式應用于高頻電路(/>10MHz)。多點接地的優點是允許存在許多接地環路,這可能對同時使用較低頻率的電路是有害的,在這種情況下,可以采用混合接地的方法。
所謂混合接地,是在一部設備內的各電路板,以最短的導線與機殼連接,或者信號電路相關的幾部設備以最短的導線1if同一個金屬體連接接地,然后多臺設備分別引金屬線接到地網的同一點上。在丄程上最簡單、最有效、最經濟的辦法是在交流電源送進房屋的總開關處,把中性線重復接地(或把中性線接到房屋的結構主鋼筋上),然后在電源中性線處引出一條PE線連接所有應該接地的點。
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