電子產品接地的主題廣泛而復雜,涵蓋各種功能和目標。在本文中,我們將從基礎層面研究自動化控制系統中接地的應用和監管。
地的主題有多種含義。在電氣系統的范圍內,不僅有不同的定義,而且每個研究領域都使用接地來實現不同的結果。在某些情況下,它用于確保人員和設備的安全。
其他時候,它可以提高數字通信的信號清晰度。更重要的是,地線甚至可以作為承載負載設備電流的導體的參考。
可以肯定地說,沒有人可以成為所有電子領域的專家,或者對定義接地連接范圍和目的的每條法規和代碼有全面的工作知識。但是,在本文中,我們將定義幾種地面使用類別以及一些常見應用,為進一步具體了解其中一些關鍵領域鋪平道路。
什么是接地,它的目的是什么?
首先,定義術語“地”。當大多數人談論接地時,他們會想象機器之間的接地插座和綠色接地線的背景。沒錯,因為配電最符合“地”的原始定義。
在世界上其他被稱為“接地”的地方,地面的概念是一根長長的木樁,插入設施或住宅外的地面,同樣位于電線桿、變電站等各個地方。
在設施或住宅內,任何金屬都理想地連接到那個巨大的大地接地連接——甚至是插入插座的設備。這個接地系統的全部意義在于,如果任何帶電的有源電壓以某種方式直接或通過水、皮膚或其他導體接觸到任何金屬,那么會立即提供一條路徑到最近的點返回到系統中。這種相互連接的電線網絡不僅在這些有源電壓故障的情況下提供了路徑,而且還使每個物體都具有相同的電壓電位。
基本主題
接地通常分為兩個主要領域:人身安全和信號調節。圍繞使用的規則在某種程度上取決于情況需要的類別。
第一類是設備和人身安全的接地。此類別包括所有住宅和工業機械連接,并遵循有關電線尺寸、位置、顏色和電阻的非常具體的規定。
第二類是用于信號調節的接地。接地有助于減少低壓和高速數字通信中的問題。這使得它在處理工業網絡、數字電路和射頻(RF)應用等許多其他應用時成為一個非常重要的討論。
有了這些信息,是時候探索這些類別的使用的一些具體示例了。
接地示例
為了了解基礎討論可以變得多么廣泛,以下是該術語對各種行業和應用可能意味著什么的幾個示例。顯然,這并不包括每一個應用程序,還有許多其他使用該術語的情況,但可能有點不正確,沒有專門連接到“地球”地面網絡。
作為一名作者,我盡量不要對正式的定義過于挑剔,而且我明白很多時候,一個行業可能會采用一個術語來表示一個雖然在技術上不正確但被普遍理解的概念。
這些案例對我來說非常合適——糾正另一個領域的同行不是我的職責。但在大多數情況下,它有助于為主題提供一些清晰和理解。
住宅系統的安全
住宅系統安全是最知名的例子。接地插座是大多數插座的標準,大多數插入墻壁的設備都有第三個接地端子。這允許任何類型的電線故障都有返回地面的路徑,希望使斷路器跳閘而不是造成電擊危險。
當電擊危險更為嚴重時,特別是當附近有水時,需要接地故障斷路器(GFI)出口。即使在正確接線的設備中,水也會產生電擊路徑,因此潮濕環境需要更加注意安全。
工業機器框架和電機
工業機器框架和電機具有非常特定的接地連接點,以及應通過接地線測量的最大電阻值的要求。他們測量的電阻總是比他們保護的負載設備小。任何故障(或再次,濕氣)都應通過接地路徑返回源,最終使斷路器跳閘或燒毀保險絲。
直流電壓控制系統
在直流電壓系統,特別是控制系統中,接地網絡可以通過在電線周圍提供保護層來防止電磁干擾(EMI)或“噪聲”被引入通信電線。
EMI是由電機和其他交流電源引入的,但它可以被纏繞在電纜導體周圍的接地線阻擋。這些“屏蔽”線在絕緣護套下方有一個編織或箔網,并連接到接地網絡。
在這種情況下,作為電源板,它既提供了一些抗噪聲保護,又為板上的變壓器提供了冗余安全連接。
控制柜和交流配電設備
控制柜內和交流配電設備周圍的接地連接遵循許多與前面提到的電機相同的規則。這種類型的接地也稱為“連接”,可以在每個金屬控制柜中看到。使用螺釘、鎖緊螺母或將電線連接到金屬外殼的特殊端子塊將綠色或綠色/黃色電線連接到機柜。
變壓器輸出線也將使用允許單個或多個電壓輸出的策略連接到地,同時仍保持通過其中一根線返回接地網絡的一致路徑。
接地基礎知識總結
接地是幾乎所有電場中的常見做法。但是對于每個專業,定義和實踐都會有所不同。
一項廣泛的研究揭示了兩種基本的接地類別:用于設備和人員安全以及用于信號保護和調節。
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