[第5章 抑制电磁干扰的接地技术090316.ppt]

第5章: 抑制电磁干扰的接地技术
• 使整个系统有一个公共的零电位基准面，并给高频 使整个系统有一个公共的零电位基准面， 干扰电压提供低阻抗通路， 干扰电压提供低阻抗通路，以达到系统稳定工作的 目的。 目的。 • 为系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果， 为系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果， 达到抑制电磁干扰的目的。 达到抑制电磁干扰的目的。
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信号接地方式的种类 信号接地方式
单点接地
多点接地
混合接地
悬浮接地
串联单点接地
并联单点接地
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单点接地（低频） 单点接地（低频） (1) 串联单点接地 N1 I1 R1 A R2 N2 I2 B R3 N3 I3 C
U A = ( I 1 + I 2 + I 3 ) R1 U B = U A + ( I 2 + I 3 ) R 2 U = U + I R B 3 3 C
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• 接地点的选择 N1 I1 R1 A R2 N2 I2 B R3 N3 I3 C N1 I1 A R2 N2 I2 B R3 N3 I3 C R1
接地点靠近最低电平电路
接地点靠近最高电平电路
U AL = ( I1 + I 2 + I3 ) R1
U AL < U AH
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几点说明： 几点说明： 理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导， ① 理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，表面 两点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。 两点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。 接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、 接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、 宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。 宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。
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接地的分类 设备安全 安全接地 作 用 分 类 信号接地 接零保护 防雷接地 单点接地 多点接地 混合接地 悬浮接地
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5.2 安全接地 设备安全接地
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接零保护 动力电气设备（如电动机），除了外壳接地外， 动力电气设备（如电动机），除了外壳接地外， ），除了外壳接地外 还应与电网零线连接，称为接零保护。 还应与电网零线连接，称为接零保护。
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5.3 信号接地 信号接地： 信号接地：为信号电流提供流回信号源的低阻抗路径
接地电流流经接地线时，会产主传输线效应和天线效应。 接地电流流经接地线时，会产主传输线效应和天线效应。 当线条长度为1 当线条长度为1／4波长时，可以表现出很高的阻抗，接地 波长时，可以表现出很高的阻抗， 线实际上是开路的，接地线反而成为向外辐射的天线。 线实际上是开路的，接地线反而成为向外辐
在电磁兼容领域， ③ 在电磁兼容领域，最容易犯的错误是忽视了导线电感引起的 阻抗，特别是当频率较高时，电感的感抗会远远大于电阻。 阻抗，特别是当频率较高时，电感的感抗会远远大于电阻。
1 1 δ cu,500KHz = = 9.4cm ⇒ R D=0.65 = × = 0.58m 7 2 5.18×10 π (D / 2) l =1m πµσ f
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接地” ② “接地”不一定与大地相通，但在某些情况下必须相通。 接地 不一定与大地相通，但在某些情况下必须相通。 • 避免因静电感应，使机壳上积累过多电荷，产生 避免因静电感应，使机壳上积累过多电荷， 高电压，导致设备内部放电造成干扰； 高电压，导致设备内部放电造成干扰； • 为操作人员提供安全保障。 为操作人员提供安全保障。
N1 A I1 R1
N2 B I2 R2
N3 C I3 R3
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多点接地（ 多点接地（高频） 各电路的地电位 N1 A I1 R1 L1 N2 B I2 R2 L2 N3 C I3 R3 L3
U A = I 1 ( R 1 + j ω L 1 ) U B = I 2 ( R 2 + j ω L 2 ) U = I ( R + j ω L ) 3 3 3 C
实践处理: 实践处理 • 具有最低接地电平的电路放在 最靠近接地点的地 方； • 敏感设备放在最靠近接地点的 地方； 地方； • 大功率电路与小功率电路的混 合系统，应避免单点接地。 合系统，应避免单点接地。
优点: 结构简单，易于实现。 优点 结构简单，易于实现。 缺点: 各点的地电位相互影 缺点 响较大， 响较大，最容易引起 干扰。 干扰。
优点: 接地线较短，适用于高频及数字电路。 优点 接地线较短，适用于高频及数字电路。 缺点: 形成各种地回路，可能造成地回路干扰。 缺点 形成各种地回路，可能造成地回路干扰。 说明: 多点接地，应尽可能减少接地线长度，使高频阻抗减 说明 多点接地，应尽可能减少接地线长度， 至最小。一般情况下， 至最小。一般情况下，电子设备往往以镀银版作为接 地子母线，以减少表面阻抗。 地子母线，以减少表面阻抗。
如：用于安装固定设备的接地平面应当有整块铜板或网格 （25cm×25cm）或更密一些的铜栅网组成。对多路发 × ）或更密一些的铜栅网组成。 射机装置要求用薄铜板作接地平面。 射机装置要求用薄铜板作接地平面。
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接地平面还应对大地呈现很大的电容。在组装时， 接地平面还应对大地呈现很大的电容。在组装时，接地平面 应延伸到所有设备底面的下方， 应延伸到所有设备底面的下方，而且应比设备底面最大尺寸 伸长1.8m或更远。 或更远。 伸长 或更远 如：大功率发射机要求接地平面在径向延伸到最低工作频率 波长的1/4,以便排除地电流。还需设计一条接地母线， 波长的 ,以便排除地电流。还需设计一条接地母线， 以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔 以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔1.8 m或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。 或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。 或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起
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5.1 接地的概念 5.2 安全接地 5.3 信号接地 5.4 屏蔽体接地 5.5 地回路干扰及其抑制 5.6 搭接
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5.1 接地的概念 什么是地？指电路或系统的电位基准面（相对电位零点） 什么是地？指电路或系统的电位基准面（相对电位零点） 接地： 接地：在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻 的导电通路。 的导电通路。 接地的两种含义： 接地的两种含义： 大地” 以地球电位作为基准， （1） 接“大地”，以地球电位作为基准，并以大地 ） 作为零电位。提供放电通路。 作为零电位。提供放电通路。 （2）系统基准“地” 指电路、设备、或系统与“地 ）系统基准“ 指电路、设备、或系统与“ ”所 建立的低阻通路。如设备外壳、金属底座、 建立的低阻通路。如设备外壳、金属底座、屏 低阻通路 蔽罩、粗铜线、铜带等。 蔽罩、粗铜线、铜带等。
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小结： • 单点接地适用于低频，多点接地适用于高频； 单点接地适用于低频，多点接地适用于高频； • 当 f < 1M H z 时， 一般采用单点接地； 一般采用单点接地； • 当 f > 10M Hz 时， 一般采用多点接地； 一般采用多点接地； 则采用多点接地。 若 l > λ / 20 ，则采用多点接地。 • 如果电路对电压降很敏感，则接地线长度应比 λ / 20 更小； 如果电路对电压降很敏感， 更小； 若电路只是一般敏感， 若电路只是一般敏感，则接地线可大于 λ / 20 。
1
µ0 µ0 5 LiDC = l ⇒ X L = ωL = 2π × 5×10 × = 157m 8π 8π 2δ µ0 4 × 9.4 LiAC = × l ⇒ X L = ωL = ×157m = 9.07 r 8π 0.65 µ0 µ0 2h 2h w+ t Le = µl0[ln( 2l 1)], − Le = l ( µ 0 l + 0.52l0.2235 + ) l 1 W +t 2 2 Le = π (lnr − 1) + +l0.2235 Leπ = w + t(ln ) 2π r 2π W +t 2 l
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• 第三类接地系统： 第三类接地系统： 干扰源器件、 干扰源器件、设备的 接地系统。如电动机、 接地系统。如电动机、继 电器、火花塞等。 电器、火花塞等。 特点：干扰频带宽、 特点：干扰频带宽、瞬态电 平高。除屏蔽外， 平高。除屏蔽外，必须与其 它接地分开设置。 它接地分开设置。 注意：工程实践中，模拟地与数字地必须分别设置； 注意：工程实践中，模拟地与数字地必须分别设置； 直流地与交流地必须分别设置。 直流地与交流地必须分别设置。 模拟电路 • 窄带 • 低电平（μV, mV） 低电平（ ） 数字电路 • 宽带 • 中电平（V） 中电平（ ） 特点： 特点：保证人身安全和设备 工作的稳定。 工作的稳定。 • 第四类接地系统： 第四类接地系统： 机壳、设备底座、 机壳、设备底座、系统 金属构架等。 金属构架等。
机壳 相线 零线
地线
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防雷接地：把可能受到雷击的物体和大地连接， 防雷接地：把可能受到雷击的物体和大地连接，以便提供 泄放大电流的通路。 泄放大电流的通路。 避雷针由三部分组成： 避雷针由三部分组成： • 接闪器（指高架避雷塔上的金属棒、金属针，建 接闪器（指高架避雷塔上的金属棒、金属针， 筑物或构筑物上的避雷网、避雷线）、 筑物或构筑物上的避雷网、避雷线）、 • 引下线 • 接地体
λ / 20 准则