资深工程师谈接地
接地是抑制噪声、防止干扰的主要方法
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接地是抑制噪声、防止干扰的主要方法接地是抑制噪声、防止干扰的主要方法;接地可以理解为一个等电位点或等电位面;是电路或系统的基准电位;但不肯定为大地电位;为了防止雷电可能造成的损坏和爱护工作人员的人身平安;电子设备的机壳和机房的金属构件等;必需与大地相连接;而且接地电阻一般要很小;不能超过规定值。
大多数产品都要求接地;虽然接地可以是真正接地;隔离或浮地;但接地结构必需存在;接地常常与为信号供应电流的回路相混淆;实际中;部分接地问题是与PCB有关的;这些问题归结为在模拟及数字电路之间供应参考连接及在PCB的地层和金属外壳之间供应高频连接。
尽管是EMC设计中最重要的方面;但是这个问题并不简单直观理解;而且通常也很难建模或分析;由于有很多无法掌握的因素影响;导致许多工程师对此不理解;其实每个电路最终都要有一个参考接地源;这是无法选择苏事实;电路设计之初就应当首先考虑到接地设计;接地是使不盼望噪声;干扰微小化并对电路进行隔离划分的一个重要方法;适当应用PCB的接地方法及电缆屏蔽将避开很多噪声问题;设计良好的接地系统的一个优点就是以很低的成本防止不盼望有的干扰及放射;还有;接地这个词对不同领域的技术人员有不同的含义。
1。
开关电源传导EMI太重要了
![开关电源传导EMI太重要了](https://img.taocdn.com/s3/m/1c6fa02a53ea551810a6f524ccbff121dd36c5c7.png)
开关电源传导EMI太重要了1 前言电源产品在做验证时,经常会遭遇到电磁干扰(EMI)的问题,有时处理起来需花费非常多的时间,许多工程师在对策电磁干扰时也是经验重于理论,知道哪个频段要对策那些组件,但对于理论上的分析却很欠缺。
笔者从事开关电源设计多年,希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理,让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。
开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试,一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间,而辐射干扰的频段是指30M~300MHz,300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生,因此大都可以给予忽略。
下面内容章节包括开关电源的传导测试法规,测试与量测方式,基本概念,抑制传导干扰的滤波器设计,布线与变压器设计等章节。
2 传导测试的法规传导的法规因产品别的不同,其所适用之条文亦不同,一般是使用欧洲的EN-55022或是美国的FCC part15来定义其限制线,又可以区分为CLASS A与CLASS B两种标准,CLASS A为产品在商业与工业区域使用,CLASS B为产品在住宅及家庭区域使用,笔者所设计的产品为3C的家用电源,传导测试频段为150K~30MHz,在产品测试前请先确认申请的安规为何,不同的安规与等级会有不同的标准线。
图1举例为EN-55022 CLASS B的限制线图,红色线为准峰值(QP, Quasi-peak)的限制线,粉红色为平均值(AV, Average)的限制线,传导测试最终的目地,就是测试的机台可以完全的低于其限制线,不论是QP值或AV值;一般在申请安规时,虽然只有在限制线下方即可申请,但多数都会做到低于2dB的误差以预防测试场地不同所导致的差异,而客户端有时会要求必需低于4~6dB来预防产品大量生产后所产生的误差。
图1图2图2为一量测后的例子,一般量测时都会先用峰值量测,因峰值量测是最简单且快速的方法,量测仪器以9KHz为一单位,在150K~30MHz之间用保持最大值(maximum hold)的方式来得到传导的峰值读值,用此来确认电源的最大峰值然后再依此去抓最高峰值的实际QP,AV值来减少扫描时间,图2的蓝色曲线为准峰值的峰值量测结果,一般在峰值量测完后会再对较高的6个频率点做准峰值(QP)与平均值(AV)的量测,就如同图2所标示。
谈谈接地问题
![谈谈接地问题](https://img.taocdn.com/s3/m/53765927bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94ec2.png)
谈谈接地问题一、接地与安全接地是一个非常容易理解的概念,同时又是一个在实践中很难尽善尽美解决的、相当复杂的技术问题。
在电子、电器设备的原理图上,“┻”和“”符号就是人们通常所说的“接地”。
接地有二层意义:从狭义上说,在电工和电子技术中,确认大地的电位作为零电位,这是对所有电力系统和电子设备而言的。
凡是用地线与大地可靠连接就叫做接地,这是真正的接地,用符号“”表示:从广义上说,“地”指的是电子线路的中性点,即人为指定的基准电压参考点,在电子线路图中标示为“┻”,这一点是否与大地相接已无关紧要。
引进接地这个概念,往往是为了测量与计算的需要。
同一张电路图中,各点的电压取一个公共参考点,一般设这个参考点的电位为零电位。
实际上许多电路图中“接地”并不是一定真与大地相连,只是人们习惯上把电路中的“零电位”称为“接地”而已。
本文不准备对接地作专业性的讨论,只是根据实践经验,谈谈同接地有关而在教科鹅中很少做具体述的一些问题,供大家参考。
在工程技术上,许多地方要求必须接地,即应当有工作地线。
因为交流电可能通过元器件的内阻、等效电感或电容耦合、绝缘不良等途径,使电器的外壳或外露的金属部分呈现带电状态。
使用交流电网供电并具有金属外壳的设备,如果是需要人工操作的,或是人体经常接触到的,为避免设备漏电时发生触电事放,把在故障情况下可能出现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来,称为保护接地,接地体和接地线总称为接地装置。
如果电器设备的金属外壳不接地,则当电器设备一相绝缘损坏时,其金腻外壳就存在相电压,人体一旦接触就会通过电流造成触电事故。
目前我国低压供电系统采用三相四线制,配电变压器低压侧的中性点是直接接地的。
电器设备采用了保护接地之后,当电器设备一相绝缘损坏出现漏电时,其接地短路电流较大,就会熔断保险丝或使自动空气开关断开,切断电源,确保人身安全。
为了保证熔断器或自动空气开关能迅速可靠地动作,接地短路电流不应小于熔体额定电流的4倍或自动空气开关整定电流的1.5倍。
EMC测试注意问题
![EMC测试注意问题](https://img.taocdn.com/s3/m/0e4b9ae6856a561252d36f7e.png)
EMC测试常用设备使用时的注意事项1. 天线:EMC测试的频率范围都很宽,因为事先并不知道骚扰的频率是多少,所以,测试必须借助各种探测天线来把场强转换成电压。
一般来讲,EMC测试用的天线都工作在近场区,测试结果对测试距离非常敏感。
因为电场、磁场之比(波阻抗)在近场区不再是个常数,所以这些天线虽然给出了电场、磁场的校正系数,但只有当这些天线作远场测试时才有效,测量近场干扰时,电场与磁场测试结果不能再按此换算。
2. 人工电源网络要注意人工电源网络与接地平板成低阻抗良好连接。
3. 频谱分析仪要注意根据测试要求选取频率分辨率、灵敏度、动态范围、扫频宽度等参数合适的频谱分析仪。
频率分辨率:能够分辨的最小谱线间隔,它表征了频谱分析仪能将频率紧挨在一起的信号区分开来的能力。
灵敏度:表征了频谱分析仪测量微小信号的能力。
频谱分析仪的噪声电平决定于中频滤波器带宽,一般在-80dB~-130dB。
动态范围:表征了它同时显示大信号和小信号的真实频谱的能力,动态范围的上限由频谱分析仪的非线性失真所决定。
频谱分析仪动态范围一般在60dB以上,甚至100dB。
扫频宽度:频谱分析仪在一次测量分析过程中显示的频率范围。
4. 测量接收机频谱分析仪只有峰值检波,而测量接收机除了峰值检波外,还有准峰值检波和平均值检波,要根据不同的标准或法规选择合适的检波器。
峰值检波只测试骚扰信号振幅的最大值,适用于单一脉冲或重复频率很低的脉冲骚扰信号的测试。
而有些骚扰信号对音频影响的客观效果是随着重复频率增高而增大的,对这种信号仅仅测量信号的振幅无法客观反映其影响效果,因此,这时就要用准峰值检波。
准峰值检波器其充电时间常数比峰值检波器大,放电时间常数比峰值检波器小,不仅可以测量出骚扰信号信号幅度,还反映它的时间分布。
如何避免EMI测量接收机发生过载OVLD故障测量接收机是EMC测试中使用最多的设备,由于测量信号未知,经常会发生过载OVLD故障。
一般来说,OVLD故障是由于RF Converter模块中的第一混频器受到损坏所引起的。
接地系统在变电所的重要性
![接地系统在变电所的重要性](https://img.taocdn.com/s3/m/a7e96bcde43a580216fc700abb68a98270feac10.png)
接地系统在变电所的重要性【摘要】接地系统在变电所中扮演着重要的角色。
保障了变电所人员的安全,避免电击伤害的发生。
接地系统的存在保证了电力设备的运行稳定性,降低了故障风险。
接地系统还能防止雷击等自然灾害对电力系统的影响,增强了系统的抗干扰能力。
有效的接地系统能有效减少电气事故的发生概率,提高了电力系统的可靠性和稳定性。
接地系统在变电所的重要性不可忽视,只有确保接地系统的正常运行和有效性,才能保障电力系统的安全运行。
科学设计和维护接地系统是变电所安全运行的关键。
【关键词】接地系统、变电所、重要性、人员安全、设备稳定、雷击、自然灾害、电气事故、可靠性、稳定性、角色、正常运行、有效性、安全运行1. 引言1.1 接地系统在变电所的重要性接地系统在变电所中扮演着至关重要的角色。
它是电力系统安全可靠运行的重要保障,承担着多重功能,包括保障人员安全、设备运行稳定、防止雷击等自然灾害对电力系统的影响、减少电气事故发生的可能性,以及提高电力系统的可靠性和稳定性。
在变电所中,电力系统承载着大量电力传输和分配的任务,而接地系统作为电力系统的重要组成部分,其作用不容忽视。
接地系统的存在可以有效地保障变电所内人员的安全。
当电力系统发生故障或短路时,接地系统可以将电流引至地面,避免触电危险,保护人员免受电击伤害。
接地系统有助于保障设备运行稳定。
通过良好的接地设计和运行,可以减少设备绝缘A弱点,降低设备的过电压和过电流风险,延长设备的使用寿命,提高设备的可靠性和稳定性。
接地系统在变电所中扮演着不可或缺的重要角色。
只有保证接地系统的正常运行和有效性,才能确保电力系统的安全运行。
在变电所设计、建设和运行中,应高度重视接地系统的建设和维护工作,确保其稳定可靠地发挥作用。
2. 正文2.1 保障人员安全保障人员安全是接地系统在变电所中至关重要的一项功能。
在现代化的电力系统中,变电所内部设备繁多,电压高度复杂,一旦发生故障可能对人员造成严重危害。
变压器投运前的检查项目都有哪些
![变压器投运前的检查项目都有哪些](https://img.taocdn.com/s3/m/5ad8090d30126edb6f1aff00bed5b9f3f80f725e.png)
变压器投运前的检查项目都有哪些变压器是电力系统中非常重要的设备之一,选型正确、安装正确并在开通使用前进行检查是确保变压器稳定运行的关键。
在投运之前,需要进行一系列的检查,以保证变压器符合运行条件。
本文将会介绍变压器投运前需要进行的检查项目。
变压器运行前的检查项目1. 外部检查在投运前,需要进行外部的检查。
首先需要查看变压器设备整体情况,如设备的基础、护罩、接线箱等是否受到损坏,如果存在这样的问题,则需要进行修复。
同时,需要保证变压器的周围环境清洁、干燥、通风良好,以确保变压器安全运行。
2. 内部检查内部检查主要是检查变压器的铁芯、线圈、绝缘、接地等,以确保变压器符合工作条件。
内部检查通常由资深工程师或维修人员进行,检查的内容包括:•检查铁芯及铁芯夹具的组装情况和螺栓是否紧固。
•检查各接线的紧固情况以及对接是否牢固,必要时更换磨损部件或重新焊接。
•检查变压器内部的绝缘层是否完好,以及接地电阻是否符合标准要求。
•检查油位是否正常,并查看油质情况。
3. 电气试验在进行外部和内部检查之后,需要进行电气试验。
这包括了以下几个方面:•交耐试验:即无载试验,检查合变压器的绕组是否符合标准要求,检查绝缘是否完好。
•空载试验:即有载试验,检查变压器的磁漏、电损、温升是否符合标准。
•负载试验:检查变压器的负载性能、起动性能和过载能力。
4. 现场试运行最后,进行一次现场试运行,对变压器进行检查,以确保变压器的正常运行状态。
试运行通常需要模拟实际工作环境,例如不同电流和电压的变化,检查变压器的稳定性。
结论变压器是电力系统中至关重要的设备之一,因此在投运前的检查非常重要。
外部检查须保证设备整体情况正常,内部检查需保证绝缘、接地等符合条件。
同时,电气试验和现场试运行也是必不可少的过程,以确保变压器的正常运行状态。
只有通过这些检查,变压器才能稳定、安全地运行,为电力系统的运转提供强有力的支持。
通信工程中设备抗干扰接地的有效方法
![通信工程中设备抗干扰接地的有效方法](https://img.taocdn.com/s3/m/4af117602e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e2b5.png)
通信工程中设备抗干扰接地的有效方法随着通信技术的迅猛发展,通信工程设备在日常运行中面临着越来越严重的干扰问题。
干扰不仅影响了设备的性能,还可能导致通信链路的不稳定甚至中断。
在面对各种干扰因素时,设备接地的有效性尤为重要。
本文将就通信工程中设备抗干扰接地的有效方法进行探讨,希望对相关工程师和技术人员提供一些参考和帮助。
一、设备接地的重要性在通信工程中,设备接地是非常重要的环节。
良好的接地系统可以有效地防止设备受到雷击、静电、电磁干扰等外部因素的影响,保证通信设备的正常运行。
良好的接地系统还可以减小设备间的接地电位差,降低电缆的泄漏电流,提高设备运行的稳定性和可靠性。
设备接地的质量对于通信系统的运行至关重要。
二、设备接地的有效方法1. 合理布置接地系统合理布置接地系统是设备抗干扰接地的第一步。
首先要选择合适的接地位置,尽量减小接地回路的长度,选择地势较低、土壤湿度较大的地方作为接地点,以降低接地电阻。
要避免将所有的接地线都连接在一起,应该采用星形接地结构,将不同的设备分开接地,以避免接地回路之间的干扰。
还应该注意设备接地点的清洁和防腐处理,使其接地电阻保持在合理的范围内。
2. 采用良好的接地材料选择良好的接地材料对于设备接地的有效性非常重要。
优质的接地材料应该具备导电性能好、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损等特点,可以有效延长设备接地系统的使用寿命。
目前常用的接地材料有镀铜铝线、铜排等,可以根据具体情况选择合适的材料进行接地。
3. 接地体系的并联设计在通信工程中,对于一些重要的关键设备,可以采用接地体系的并联设计。
具体做法是,在设备的主接地系统外再增加一套相对独立的接地系统,通过并联设计,可以进一步提高设备的接地质量,增强其抗干扰能力。
并联接地系统还可以在一定程度上解决静电放电和地电磁脉冲的问题,提高设备运行的稳定性和可靠性。
4. 设备接地的监测和维护在接地系统建设完成后,定期对接地系统进行检测和维护是非常必要的。
工程师教你如何玩转示波器
![工程师教你如何玩转示波器](https://img.taocdn.com/s3/m/9f48f41ebb68a98271fefacc.png)
工程师教你如何玩转示波器!本文作者是一位长期在一线使用示波器的有经验的电源工程师。
以此身份,他提出在使用示波器的过程中要注意一些细节,包括:在使用前对示波器进行自校准,对探头进行补偿;测量电源纹波时要限制带宽,去掉探头“帽子”和地线夹;测量电源的原、副边时不能同时使用无源探头。
本文作者是一位长期在一线使用示波器的有经验的电源工程师。
以此身份,他提出在使用示波器的过程中要注意一些细节,包括:在使用前对示波器进行自校准,对探头进行补偿;测量电源纹波时要限制带宽,去掉探头“帽子”和地线夹;测量电源的原、副边时不能同时使用无源探头。
文中关于电源纹波测量还谈到在探头前端并联电容,但缺少对这种做法的合理性的解释。
值得注意的是,关于纹波测量,文中并没有强调更小地减少量程,但示波器量程要尽可能地小,这应是测量电源纹波的首要原则。
本人从事电源行业有5-6年了,示波器就相当于我的左右手。
没有它就感觉什么都做不了。
有它的存在,能让我能很顺利完成很多项目设计和问题分析。
对于我来说,走到今天,它的功劳是不可替代的。
对于电源工程师来说,一旦有产品有问题就需要抓波形,抓时序,测试准确数值,以帮助工程师分析,处理。
以事实说话,看波形说话。
如何使测试的数据准确和可靠是非常重要。
准确的数字能够帮助我们,而失真的波形和数值只能误导我们,让我们背道而驰,让我们失去方向,多做很多无用功。
细细想想,自己虽然在示波器方面不是研究的那么精通,但是也看过不少关于示波器的文章,实践中碰到不少问题,解决了不少问题,一路过来还是有点经验可以和大家分享的,希望对大家能有所帮助。
如果写的不好,请大家见谅。
我常常看到很多小公司用的示波器过于低端,带宽低,采样率底,认为能抓到波形就行,认为没有必要买那么好的示波器,并且认为示波器操作简单,没有那么多规范。
看到他们对示波器的操作,不做测试之前的准备,拿起来就用,其实那样做是不正确的,可能往往就是这个操作不正确导致测试结果失真,影响分析。
资深人士关于PIFA天线的理解与讨论
![资深人士关于PIFA天线的理解与讨论](https://img.taocdn.com/s3/m/1667e9d4b14e852458fb57b3.png)
1。
PIFA天线是微带天线演变而来。
很多的英文资料介绍Patch Antenna,建议看看基本原理。
最简单的patch天线是一个金属片平行放置于地平面上,用同轴线或者微带线馈电即可。
其辐射主要靠边缘场。
假设该天线平行于大地放置,其形状为矩形,长边左右摆放,长边的长度为1/4波长。
如果左边缘的场是从patch到地,那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量,你会发现垂直分量抵消,水平分量加强。
这样将会产生平行于地平面的线极化远场。
就手机而言,pifa天线的主极化一般是平行于手机主地平面。
此时,可以得到两个基本结论,1)这种天线的谐振波长为贴片长边的4倍(实际中请考虑介质的波长缩短效应,正比于1/sqrt(epsilon);2)这种天线的辐射主要靠边缘。
而边缘的场越往外倾斜,辐射越好(开放场)。
这就是为什么PIFA天线的高度如此重要的原因。
2。
加一个接地片(很多加在馈电附近)后,从微观角度来看贴片上的电流将改变流向,部分电流从右侧会流回来再回到地。
这样天线的谐振频率就会降低,一般波长会在4倍于贴片长边和短边之和左右(同样要考虑波长缩短效应)。
从另一个角度来说,馈电柱与短路柱是一段双线传输线。
它将变换天线的阻抗。
是一种变压器效应,它将部分容抗变换成感抗,从而使整个天线形成谐振。
这段线越长(极限是长到1/4波长)其变化效果越明显(越敏感,实际中就是天线的高度增加)。
传输变换原理大家应该清楚。
当改变馈电柱和短路柱的横向尺寸或者他们之间的距离时,实际上你是在改变该段传输线的特征阻抗。
也就相应地改变变换公式中平方的那部分。
这就是为什么我们常说馈电电和短路的改变将比较大的改变天线的阻抗。
同时也是为什么说PIFA天线一般可以不要匹配电路可以优化的(事实上,加匹配有时候会反而降低天线的传输性指标)。
3。
这个问题的解释是要配上图可能会更清楚。
的确有些问题是要有坚实的理论基础以及现实经验才会有比较深的理解的。
关于接地的问题的一些经验
![关于接地的问题的一些经验](https://img.taocdn.com/s3/m/d84f3d22453610661ed9f47f.png)
工程中所接触到的接地问题接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受破坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统的正常运行等。
本文仅对作者在近几年的工作实践中所接触到的接地问题,结合施工现场谈一些自己的看法。
一.工业建筑的接地:工业建筑的接地包括变电所、各种生产及辅助车间、电气设备的工作接地和保护接地等。
这些建筑物的接地问题,作者在参加某地铁停车场项目时,从施工设计到施工配合的过程中遇到了不少的实际问题。
本部分着重谈一下变电所接地和生产辅助车间的天车接地。
1.变电所接地:低压配电系统通常包含系统接地和保护接地,系统接地是系统电源某一点的接地,这个点通常是变压器的中性点,其主要作用是使系统正常运行。
保护接地是配电系统负荷侧金属的电气外壳和敷线用套管、线槽等电气装置外露导电部分的接地。
10kV配电变电所是低压配电系统的电源侧,应有系统接地;但它也是10kV配电系统的负荷侧,它的高、低压开关柜和变压器外壳等外露导电部分应做保护接地。
所以,变电所内应同时具有两个接地,即低压配电系统的系统接地和10kV系统的保护接地。
两个接地可合用接地极。
也可分设接地极,接地电阻的阻值要求视具体情况而异,下面作者结合所设计地铁停车场混合变电所降压变电所与牵引变电所合建,统称混合变电所)的情况谈一谈这个问题。
根据地铁杂散电流的防护规定:变电所一点接地,电气设备准绝缘安装。
所谓的准绝缘安装,就是电气设备的基础槽钢和结构钢筋间要进行绝缘处理,不得有电气联结。
这样做的目的是防止杂散电流对电气设备的腐蚀,所有地线在变电所一点接地,不得重复接地,避免杂散电流在地线中乱窜。
因此停车场内低压侧采用TN-S系统。
低压系统的系统接地与10kV 系统的保护接地合用接地极(如下图所示),则当变电所内10kV侧发生接地故障时,低压用户电气设备金属外壳对地将呈现故障电压。
图中所示10kV柜发生接地故障,故障电流I d在合用的接地极R B上产生电压降U f=I d*R B。
电气工程师工作总结5篇
![电气工程师工作总结5篇](https://img.taocdn.com/s3/m/33894acbc0c708a1284ac850ad02de80d5d8065a.png)
电气工程师工作总结5篇20__年对项目部来说是繁忙的一年,在这一年里作为负责该项目的电气工程、现场材料、资料管理的工程师,在公司和工程部经理正确领导下,针对公司制定的有关工作任务,项目部根据工程特点进行严格管理、分工明确、责任到人,相互协调员工的工作积极性。
在工作中不断总结经验和教训,努力探索更好的工作方法和对各种问题的处理措施,努力提高工作效率。
现对本人一年来的实际工作进行了总结。
一、主体工程及地下车库1、积极组织配合监理及施工单位,将现场电气工程分区、分段验收;抓好电气施工的进度,对各个单体建筑防雷接地、接地线的搭接,强、弱电进户管做好检查,一定要满足施工规范及使用要求。
对施工中出现的质量问题要求施工单位电气负责人,制订处理方案,并整改做到符合设计图纸及验收规范要求;并配合预算部对工程进度、技术核定进行签证。
2、工程部全体员工团结一致,落实各项施工方案,加班加点,并且积极协调各施工单位之间相互关系,化解施工中出现的问题。
对主体工程的电气(强弱电)管路敷设、给排水专业与土建相互配合,顺利完成了1#-6#楼主体工程封顶,并且督促监理及施工单位整理施工资料建立档案。
3、材料管理的好与坏,直接关系到项目总体的质量高与低。
项目部从进场时就狠抓材料管理,按照公司提出的要求,首先从材料管理入手。
对进场的材料第一时间督促和协同现场监理工程师对进场材料进行检验和送检,建立台账;做到坚决杜绝不合格材料进场。
二、在工程的管理工作中的几点体会,现简单择要如下;1、在工程管理中要不断加强对“新材料、新技术、新规范”的学习。
在工程开工前,首先要使自己对分管工程要做到心中有数,包括对图纸的阅读和相关规范的学习等。
要不断加强对自己从事行业相近知识的学习;2、工程管理工作是很系统、很复杂的管理工作。
工作中要做到事前有控制、事中有方法、事后有总结。
工作中要管理手段多样化。
要认准目标,管理方法要原则性和灵活性相结合,以完成公司目标为第一要务。
数据中心运维工程师教材- 接地
![数据中心运维工程师教材- 接地](https://img.taocdn.com/s3/m/f8999f56a200a6c30c22590102020740bf1ecd6d.png)
13.2 接地(1)地和地电位1) 电气地电气系统所指的地,即是人类生存的大地。
大地是一个电阻非常低、电容非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此作为电气系统中的参考电位体,即电气地。
2)地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。
当流入地中的电流通过接地极向大地作半球形散开时,由于这个半球形的球面在离接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在离接地极越近的地方电阻越大,越远的地方电阻越小。
实验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,实际已没有什么电阻存在,该处的电位已趋近于零,这个电位等于零的电气地就叫地电位。
(2)接地接地就是将地面上的金属物体或电路中的某结点用导线与大地可靠地连接起来,使该物体或结点与大地保持同电位。
13.2.1 接地系统的组成和作用13.2.1.1 接地系统的组成接地的组成是将电气装置的外露导电部分通过导电体与大地相连接的系统。
由大地、接地体(接地电极)、接地引入线、接地汇集线、接地线等组成。
13.2.1.2 接地系统的作用(1)保护人身安全当一个电气事故发生时,判定事故大小的因素是电流的强度、持续时间和路由。
根据研究认为,流经人体的电流,当交流在15~20mA 或直流在50mA 以下时,不对人身发生危险。
当这样的电流如果长时间流经人体,仍然会有生命危险。
如果超过50mA 的交流电流过人的心脏0.1s 时,将会特别危险;100mA 左右的电流流经人体时有致命危险。
人的皮肤在清洁、干燥的情况下其阻值可达几十万欧姆,一旦有伤口或处于潮湿或脏污状态时,却降为800Ω~1000Ω。
根据上述研究结果,我国规定的安全电压为:在没有高度危险的场所为65V,在高度危险的场所为36V,在特别危险的场所为12V。
为了避免人体触电的危险,最简单有效的措施是接地保护,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间做良好的金属连接。
电气工程师如何进行电力系统的接地设计
![电气工程师如何进行电力系统的接地设计](https://img.taocdn.com/s3/m/5573a1a2534de518964bcf84b9d528ea81c72fbb.png)
电气工程师如何进行电力系统的接地设计电力系统的安全性和可靠性都与良好的接地设计密切相关。
电力系统的接地是指将系统中的各种设备、线路等与地之间建立导通路径,以确保电流能够正常流动,避免因异常情况产生的电击、漏电等危险。
本文将介绍电气工程师在进行电力系统接地设计时需要考虑的几个重点。
一、接地设计目标与标准在进行电力系统的接地设计前,电气工程师需要了解接地设计的目标与标准。
一般而言,电力系统接地设计的主要目标是确保人身安全,防止设备损坏,并提供一个稳定的电气环境。
不同国家和地区可能会有不同的接地标准,因此工程师需要了解并遵循相应的规范和标准。
二、接地类型及设计原则电力系统的接地可分为直接接地和间接接地两种类型。
直接接地是指将系统部件的特定引出端与地面直接连接,而间接接地则是通过一些中间接地电阻来连接。
接地设计原则包括保护人身安全、防止电气设备损坏、限制电流回流路径和控制接地电阻等。
三、设计流程及关键因素进行电力系统接地设计时,电气工程师需要按照一定的流程来进行。
首先,需要对系统的特性和要求进行分析,包括电流分布、系统负荷、故障电流等。
其次,进行系统的地电阻测试,以获取真实的接地情况。
然后,根据测试结果进行合理的接地系统设计,包括选择合适的接地方式、确定接地电阻值以及设计接地电流分布等。
最后,对接地系统进行验证和监测,确保其符合设计要求。
在进行电力系统接地设计时,还需要考虑一些关键因素。
其中包括设备的保护接地要求、接地电阻的控制要求、电流回路的选择、特殊工况下的接地设计等。
同时,还需要充分考虑系统的可靠性和经济性,选择合适的材料和设备,以满足设计的要求。
四、接地系统的维护与监测完成电力系统接地设计后,还需要进行接地系统的维护与监测。
定期对接地电阻进行测试,确保其稳定可靠,并采取相应的措施处理设备故障、接地电阻变大等问题。
此外,定期对接地系统进行巡视,及时发现并解决潜在的安全隐患,确保系统的正常运行。
总结:电气工程师在进行电力系统接地设计时,需要了解接地设计的目标与标准,选取合适的接地类型并遵循设计原则。
如何设计静电接地?什么是硬接地?什么是软接地?
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如何设计静电接地?什么是硬接地?什么是软接地?如何设计静电接地?什么是硬接地?什么是软接地?如何设计静电接地?什么是硬接地?什么是软接地?静电接地有很多名词术语:硬接地:即使物体直接或通过一个低阻抗同大地相连接。
软接地:即使物体通过一个足够高的阻抗接往大地,以便发生触电事故时把电流限制在人身安全电流之下。
直接接地:即将金属导体与大地进行导电性连接,从而使金属导体的电位接近于大地电位的一种接地类型。
间接接地:即为了使金属导体外部的静电导体和静电亚导体进行静电接地,将其表面的全部或局部与接地的金属导体紧密相接,将此金属作为接地电极的一种接地类型。
跨接接地:即通过机械或化学方法把金属物体间进行结构固定,从而使两个或两个以上相互绝缘的金属导体进行导电性连接,以建立一个供电流动的低阻抗通路,然后再接地的一种接地类型有的部门为防静电接地投入了数千元,挖了一个大坑,埋了一个接地电阻小于10Ω的地线,然而实际上仍没有解决好ESD问题。
最可怕的是当您采购回来的IC元器件虽然检测时其各项性能指标均合格,但由于这些元器件在其生产、检测、储存和运输等各个环节中由于没有严格有效地控制ESD而已受到ESD 伤害,这叫潜在损伤,即IC虽然遭受到ESD的损伤但其性能指标在短时间内没有明显的变坏,可是在使用一段时间后其可靠性和性能迅速变差而导致整个设备出现问题而经常返修甚至崩溃。
如果是非常昂贵的设备或修理成本非常高的卫星,其修理成本将会远超出那几片IC的价格。
谁也不希望采购和使用这种受到ESD伤害的IC器件或设备。
为了使客户相信保证整个设备生产过程中的器件没有ESD伤害,就需要对生产厂家的ESD设施进行认证,得到ESD认证就像得到ISO9000质量管理体系的认证一样,体现了企业的管理与技术水平,现在这种认证已越来越得到重视,如何建立并实施ESD科学而有效控制方案,如何审核与认证,这就要经过专门的培训。
本课程的目的就是通过学员与国际国内著名美国NARTARTE ESD-专定,日本等静电专粗面对面交流,全面系统学习国际上最新的ESD理论、模型、测试方法、防护技术、设计要求、指导原则、关键技术、国内外最新ESD标准,了解国内外ESD发展现状与趋势,迅速解决手机、计算机等电子设备ESD故障,顺利通过静电试验获得EMC认证或ESD20.20认证,以降低ESD损失,也让客户更加信服产品质量,扩大企业的国内外市场,学员与企业双方受益。
再谈地铁接地问题
![再谈地铁接地问题](https://img.taocdn.com/s3/m/3b769d2d58fb770bf78a5544.png)
再谈地铁接地问题黄德胜(北京城建设计研究总院100037)【摘要】作者提出一个与目前习惯做法不同的接地方案,并说明提出这一方案的理论根据—国家、地方和行业标准;实践根据—现场实验、测试结果。
明确提出利用地下结构钢筋作为自然接地体,它的接地电阻在0.5Ω以下,完全符合电气设备的接地要求。
地下结构钢筋是一个等电位法拉第笼,是地铁这个电磁环境中一切设备的地。
【关键词】自然接地体等电位法拉第笼接地电流崩溃电压1. 概述关于电气设备的接地, 地面工程有一套完整的规程、规范和规定,本文不做论述。
关于地铁接地问题,虽有其特殊性,但更具有普遍性。
作者曾发表过两篇文章[1][2],对地铁接地电阻的测试方法、接地实验线路、测试数据的来源等做了详细说明,本文亦不再重复。
主要是根据相关结论[1] , 直接提出一个新的接地方案, 希望能引起业内专业人士的关注,就算抛砖引玉吧。
关于地铁接地问题,并非哪个设计者、哪个设计单位的事情,而是全行业共同存在的问题。
这个问题就是:地下结构钢筋能不能作为自然接地装置?作者根据现行技术规范的要求和自身的工程实践,提出了一个新的接地方案,这个方案并不是根据计算,也不是根据理论分析,只是根据工程实践和现场测试,提出来供读者参考和验证。
这里所说的验证,只能是实践、现场测试,不是坐而论道式的空谈。
“实践是检验真理的唯一标准”,不仅适用于社会科学,自然科学也完全适用。
目前,地铁的地下变电所,无一例外地采用“外引式接地极,绝缘引入,接地装置与结构钢筋绝缘处理。
”作者对40年前的北京地铁的第一组接地极就是如此处理的,直到今天,仍是这种做法,无人提出质疑。
作者试图自己否定自己,提出一个新的接地方案,供读者参考。
2.确定地铁接地方案构成的理论根据:(1)根据《地铁设计规范》GB50157[3]14.7.5条的规定:“变电所接地宜利用自然接地体作为接地装置”和14.7.13条的规定:“当杂散电流腐蚀防护与接地有矛盾时,应以接地安全为主”的两项规定;(2)根据《城市轨道交通设计规范》DGJ08-109-2004[4]16.2.5条的规定:“变电所的接地装置,应利用自然接地体”的规定;(3)根据《交流电气装置的接地》DL/T 621-1997[5]3.1条的规定:“接地装置应充分利用自然接地极”的规定。
电气设备工程师的接地规范要求
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电气设备工程师的接地规范要求接地是电气工程中至关重要的一环。
良好的接地系统可以确保电气设备正常运行、安全可靠地工作。
作为一名电气设备工程师,掌握接地规范要求是您的基本素养。
本文将介绍电气设备工程师在接地方面需要遵守的规范要求。
1. 接地的重要性在进行电气设备设计和安装过程中,接地的目的是保护人身安全和设备的正常运行。
良好的接地系统可以将电气故障或异常电流安全地引入地下,以防止触电和起火事故的发生。
此外,接地还有助于消除电磁干扰和静电积聚,确保设备的稳定性和可靠性。
2. 接地的规范要求(1)接地电阻接地电阻是衡量接地系统性能的重要指标,一般要求接地电阻不大于4欧姆。
为确保接地电阻满足要求,电气设备工程师需要合理选择接地电阻材料和施工方式,如采用桩式接地、埋地网格接地、接地化学草图等。
(2)可靠接地可靠的接地系统应当确保接地的连续性和稳定性。
电气设备工程师需要确保接地设备和接地电线的良好连接,并对接地系统进行定期检测和维护,以确保其可靠性。
(3)安全接地安全性是接地系统设计的重要考虑因素。
电气设备工程师需要遵守国家和行业标准,确保接地系统符合安全要求。
此外,还需要采取适当的防雷措施,在接地系统中增加防雷装置,以保护设备免受雷击。
(4)施工规范接地系统的施工质量直接影响接地效果。
电气设备工程师需要监督施工过程,确保接地电线导通良好、接地电极埋设合理,并且接地装置与设备可靠连接,避免因施工不规范导致接地系统失效。
(5)标识和记录为了管理接地系统,电气设备工程师需要对接地电极、接地电线进行标识和记录。
这些信息可以帮助后续的维护和管理工作,并确保接地系统的可追溯性和规范性。
3. 接地的检测和维护为保证接地系统始终处于良好工作状态,电气设备工程师需要定期进行接地电阻的测量,确保接地规范要求得到满足。
同时,定期检查接地系统的连接状态,修复和更换损坏的接地设备和线路。
结论作为一名电气设备工程师,接地规范要求是您必须掌握的重要知识。
为什么要接地
![为什么要接地](https://img.taocdn.com/s3/m/afdeefd86137ee06eff918ea.png)
Q1:为什么要接地?Answer:接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。
同时,接地也是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用。
随着电子通信和其它数字领域的发展,在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。
比如在通信系统中,大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。
而且随着电子设备的复杂化,信号频率越来越高,因此,在接地设计中,信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注,否则,接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。
最近,高速信号的信号回流技术中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定义Answer: 在现代接地概念中、对于线路工程师来说,该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说,它常常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安全地线或接到大地的意思。
一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。
注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常见的接地符号Answer: PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地Q4:合适的接地方式Answer: 接地有多种方式,有单点接地,多点接地以及混合类型的接地。
而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。
一般来说,单点接地用于简单电路,不同功能模块之间接地区分,以及低频(f<1MHz)电子线路。
当设计高频(f>10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。
Q5:信号回流和跨分割的介绍Answer:对于一个电子信号来说,它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。
浅谈DCS系统接地应用
![浅谈DCS系统接地应用](https://img.taocdn.com/s3/m/7176b6f483c4bb4cf6ecd1a5.png)
浅谈DCS系统接地应用摘要:通过对大唐国际张家口发电厂DCS系统接地应用使用情况分析,解决实际存在的问题。
DCS合理、可靠的系统接地,是DCS 系统非常重要的内容。
为了保证DCS 系统的监测控制精确和安全、可靠运行,必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极选择、接地箱布置等方面,进行合理布置和统筹考虑。
关键词:DCS系统;接地;屏蔽1 前言随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高,分散控制系统(DCS)在电厂中得到广泛应用,这对保证电厂安全、经济和高效运行起到了十分重要的作用,并取得了良好的效果。
DCS合理、可靠的系统接地,是DCS 系统非常重要的内容。
为了保证DCS 系统的监测控制精确和安全、可靠运行,必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极选择、接地箱布置等方面,进行合理布置和统筹考虑。
根据DCS系统的规范要求,对DCS系统接地进行简要的介绍,以供大家在维护工作中参考。
2 DCS信号干扰源2.1干扰源的分类影响DCS系统的干扰源大部分产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是干扰源。
一般的,按干扰模式不同,干扰分为共模干扰和差模干扰。
2.2 DCS干扰的主要来源电厂DCS系统的干扰主要有电源干扰,传输信号干扰等。
电源干扰是因为DCS系统通过工业用电网络供电,工业系统中的大型设备的启动、停止等会引起电压的波动,对系统造成干扰。
传输信号干扰是因为DCS系统的传输是靠电缆实现的,信号线会因为受到空间电磁辐射感应的干扰降低I/O信号的精度。
2.3 抑制干扰信号的方法综上所述的DCS信号干扰源,在电厂的DCS系统中会经常出现,如果不能合理的抑制和消除这些干扰,会严重的影响DCS系统的精度和准确性,严重的时候还可能造成DCS系统的瘫痪。
根据现场工作的实际经验总结了一些方法,其中最常见的方法就是隔离。
2.3.1隔离信号的传输都是由信号线来实现的,信号线在铺设过程中应该注意,不能有损坏或绝缘裸露的现象,否则会介入外部的干扰。
PLC现场工程师现场工作经验
![PLC现场工程师现场工作经验](https://img.taocdn.com/s3/m/071f24dd102de2bd9605885e.png)
PLC现场工程师现场工作经验现场调试的工程师的能力和工作水平的高低,对于一个项目的成败是最关键的因素。
但许多工程师在赶赴现场执行任务前,缺乏必要的心理准备和技术准备,因此,到现场后根本无法发挥自己的能力。
因此,在这里把自己的一些体会写出来,希望能够对所有的技术工程师有一些启发一、出发前的准备从事PLC的技术支持的人,如果是要到现场开始进行系统调试,无论是对OEM客户,还是对一个过程控制的系统集成,都要在事先做好一些准备工作。
就像一个“驴友”出行前,要更换自己的服装尤其是鞋子,带好水、食品,还要准备在野外的一些防身用品,如果是过夜的话,还要有帐篷、手电筒等一样,作为一个职业的PLC技术支持工程师,也有不少的东西是要准备的。
首先要安排自己的行程计划和衣食住行。
如果是需要住宿的话,那么如何定机票、酒店(旅馆、招待所),这里就不多说了。
如果时间很长(如超过一个月),为了省钱,就要考虑在当地租房子了,尤其是出发的是一个小组,而不是一个人的时候。
衣食住行,这些问题与普通的旅行是一样的,虽然这些问题对你完成任务的影响力并不亚于你的专业水平。
想象一下,你到了现场,因为食物中毒导致一个星期拉痢疾的情况会对工作造成什么样的影响,就知道该准备那些东西了。
通常,有经验的自动化公司的行政部门会为工程师考虑好这些情况,但是,作为工程师自己一定要进行确认,看看是否所有的事情都已经安排好了。
安顿好了衣食住行的后,要准备自己的工具。
作为PLC的现场调试工程师,并不需要很多的调试工具。
但是,一个螺丝刀、一台万用表,还是必备的。
另外,如果要与现场的仪表传感器进行系统联调的时候,还要有一台信号发生器来模拟现场仪表的信号,以确定当发生问题时,现场的信号是完好的。
还有,一台结实的手提电脑,是你编程和调试的必需的工具。
虽然这些工具你可以要求用户准备好,但是,作为一个职业的PLC工程师,如果连这几样工具都没有,会被用户怀疑你的职业水平的。
其它的一些仪器仪表,如果需要的话,你可以向公司或者客户提出来,让他们提前准备,比如,示波器、稳压电源等等。
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资深工程师谈接地接地是电路设计中最基础的内容,但又是几乎没人说得清的,几乎每次的培训和交流都会有人问到“老师,有没有一种通用的接地方法可以参考啊?”如果想知道这个问题的答案,请继续耐着性子读下去。
我先给出一个斩钉截铁的答案:“没有”。
那咋办呢,我们总不能像中国的厨师一样,教徒弟炒菜时,用到的配料都是“少许”“颜色微黄”“微焦”等感觉性词语吧,当然不是。
为了更好的明了接地的技巧方法,下文中将不再讲究任何的文字技巧,而是一针见血的道出接地问题的本质来。
接地方式←接地目的←接地的功能,所以采取哪种接地方式,要看地是哪类地,这类地的作用目的是什么,这两个问题解决了,接地方式则可水到渠成。
接地的目的决定了接地方式。
同样的电路,不同的目的,可能都要采取不同的接地方式。
这个观点一定记住。
比如同样的电路,用在便携设备上,静电累积泄放不掉,接地的目的是地电位均衡;用在不可移动的设备上,一般会有安全接地措施,对静电泄放的接地目的是导通阻抗足够低,尤其是对于尖峰脉冲的高频导通阻抗。
一下讲解地的注意事项分成几个独立的观点分别介绍,每一条的内容虽然简单,建议一定反复读上N遍,象面对一杯好茶,让心跳在60bpm以下的状态,细细的品,感觉其中的美感和内涵。
然后才可能从简单的词语中悟出深刻的道理来。
从性能分,接地分成四类:安全接地、工作接地(数字地、模拟地、功率器件地)、防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)、防静电接地。
前文书中讲过,“接地的目的决定了接地方式”,目的即指其实现的功能。
基本上所有的接地都可以归结到这四类里面来。
每个接地前都要先明确该接地属于哪一种。
接地追求的目标是地阻抗低、地稳定、地均衡地阻抗低很好理解,用粗的线缆即可,但有一个问题一定不能忽视,比如我通过一个大电感接地了,如果地线上跑的地电流的波动频率是0.00000001Hz,这个大电感的感性效应表现得就很不明显,等同于直接接地了,但如果波动电流是1,000,000Hz的话,感抗=jωL=j2πf L,就显得很大了,这种情况下,相当于高频接地很差。
各位看官可能会说了,你胡来吧你,谁会用个大电感接地呢,第一是在某种状态下会有这种方式的,第二是即使不这样接个电感,普通电缆的走线电感在高频下也是不容忽视的。
总结为一句话,低频接地≠高频接地。
即低阻抗的接地要分析是属于高频还是低频的接地。
地稳定是比较好理解的,一般来说,接地阻抗足够低的话,地电流泻放容易,且不会在底线上产生啥子压降,就如一个超大的电容,电荷的海洋,具有无限宽广的胸怀,多少进来都波澜不惊。
地均衡比较容易被忽视,对于一个信号来说,有用部分是两条线上的压差,如果地线漂移了,两条线上对地线的压差同等的上升或下降,即差模电压值维持不变,共模电压发生变化,其实电路功能是照常实现的。
就像水涨船高,您比我高3cm,站在船上,船上浮了,您依然还是高我3cm。
这种情况在静电防护的时候常用到,一个静电脉冲通过空气打到电路板上,针对局部的电路,距离远近的不同,肯定会导致产生静电感应的压差。
这时候用一块金属板隔一下的话,即使该金属板浮空,对金属板后面的电路板来说,感应的将是均匀的电场,虽然感应干扰仍然存在,但起码电路上是基本均衡的。
当然如果此金属板接地更好啦。
当然共模电压一般不会维持住,因为传输线的阻抗不均匀,往往会转成差模电压干扰,地均衡的问题最好不要让我们面对,但没办法的时候,如浮地设备,不得不受到静电冲击的电路板,防护时候要考虑地均衡问题。
共地阻抗耦合干扰共地阻抗耦合干扰是接地里面每天都要面对的核心问题,并且几乎逃避不开。
就像电影院里散场的时候,你从最里头的一号厅出来,没几个人,走来很通畅,突然二号厅也散场了,一下子通道就拥挤了,再继续前行,坏了,三号厅正在放观众入场,一下子,人流就波动起来了。
这和共地阻抗是一个原理,信道相当于地线,人相当于电流。
如果一、二、三号厅流动的人差不多,相互之间影响不太大,但如果3号厅是大厅,人员是一、二号厅的好多倍,那进出三号厅的人员将会对一、二号厅人员流动速度的影响很大。
一、二、三号艇的客人都要走过的这段路就成了共地阻抗。
以下图为例,图1中,RAB段的电阻就是共地阻抗部分,流过这段的地电流Io、Ia、Id三部分在这段会相互影响;如果这三个电流差别较大,差出了1-2个数量级的话,相互之间的影响就不可以忽视了,尤其是某个弱地电流支路是用于定量测量、放大或AD转换电路的时候;图2则把Id对另外两个之路的影响隔离掉了;图3则是三个地电流全部分别隔离了。
较通用型的接地方法这个标题用了个“较”字,是有原因的,因为通用的接地方法根本不存在,这只是个基础的模型,真正使用中的时候,还需要结合实际情况灵活变通处理,就像语言,同样一句话“你讨厌”,用不同语气讲出的时候,传递的信息可是千差万别。
基本思路是,在设计上,把安全保护地、工作数字地、工作模拟地、工作功率地、雷击浪涌地、屏蔽地先确保各自独立的单独连接,最后在系统联调的时候,再根据各地之间要解决的问题,即根据接地的目的,将这几个地按照下列的之间的联接方式处理下,连接方式包括:a地——地间黄绿导线直联这种接法最好理解,就是简单的使两个地可靠的低阻抗导通。
但切记,此种接法仅限于中低频信号电路地之间的接法。
因为这类导线上有一定的走线电感和走线电阻,对高频波动地电流,在电感作用下,电缆起到的是大阻抗的作用,相当于低频接地,高频下大阻抗接地了,基本不能实现高频下的可靠导通。
b地——地间宽扁平电缆直联扁平电缆主要是解决上面导线直联不能解决的问题,静电测试工作台的接地电缆不用直线就是这个道理,它在高频下可以实现地阻抗对地导通。
c地——地间大电阻连接大电阻的特点是一旦电阻两端出现压差,就会产生很弱的导通电流,把地线上电荷泻放掉之后,最终实现两端的压差=0V,这个特点在希望电荷泻放,但又不希望快速泻放的时候,会表现得淋漓尽致。
生产工作现场的防静电台垫,导通电阻一般是106-109欧,就是这个目的。
防静电台垫相当于是工作电路板的地与保护大地间的大电阻。
c地——地间电容连接电容的特性是直流截止,交流导通,对希望实现这类功能的场合可以考虑采取此方法。
比如一个开关电源供电的产品,外壳和保护接地连接,里面的电路板上的地有杂乱波动干扰,但又无处泻放的话,在24V、12V、5V等的直流电源地与保护接地间跨接大电容,波动可以被泻放掉,但直流成分能保证是较稳的;注意,这种情况下,保护地和外壳地的稳定不能保证的话,效果可能会适得其反欧。
d地——地间磁珠连接在这里,磁珠的特性需要明确一下,很多工程师经常把磁珠与电感划等号,这是根本性错误。
磁珠等同于一个随频率变化的电阻,它表现的是电阻特性,是耗损性质的;电感则是储能性质的,相当于销峰填谷。
所以跨接磁珠的地之间一般是有快速小电流波动的状态,因为磁珠会饱和,电流太大了,它消耗不了。
一般用在弱信号的地——地之间。
e地——地间电感连接电感具有抑制电路状态变化的特性,通过电感的连接,可以销峰填谷,对于有较大电流波动的地——地,跨接电感可以解决这个问题。
f地——地间小电阻连接小电阻要解决的问题是增加了一个阻尼,阻碍地电流快速变化的过冲,在电流变化时候,使冲击电流上升沿变缓,相当于晶振输出端、总线输出端为减少过冲振铃的匹配电阻。
安全地、防雷击浪涌接地的接法因为雷击浪涌、安全地的电流一般会远大于信号电流对人的危害,这两个接地建议分别单独接到大地,在真正的大地处单点相接,尤其是防雷击接地。
这篇文章耗时大约月余,各种思路一直盘旋于心,却有无从做起,在我的身上,也印证了接地这个问题与我们的关系,最熟悉又最陌生,最简单又最复杂,最易上路又最难达到终点。
希望通过粗浅的总结,为我们浮在云里雾端的接地设计提供一个落地的云梯,使接地的设计真正能接到地气上来。
有几次做培训的时候,答疑期间屡屡被问到一个问题,“接地是产品安规设计和电磁兼容设计的一个极重要的问题,并且听起来很简单,几乎每个设计者都在做,但真正做好的也不多,你能不能给出一种好的接地方法来,总结成放之四海而皆准的接地设计规律来”。
提出此看法的工程师有电力电子设备的、医疗电子设备的、还有IC设计的和大型强弱电综合系统集成的,这些不同的专业,又因为其应用环境的不同,产品特点的不同而导致了接地的各种特色。
经过了半年多的思考提炼,我把接地的规律性、基础性的思维方法总结出来,希望它能成为放之四海而皆可用的万能钥匙。
接地的定义是电流回流的最小阻抗路径。
此定义有点晦涩难懂,但它有一点是很明确的,它秉承了“有奶便是娘”的人生哲学,是典型的机会主义,哪条通路阻抗小,电流就往哪条路去,这一条提示我们注意:接地的导通通路未必就是我们所认为所设计的那条路径,因为那条路径可能不是最小阻抗的,千万不要想当然认为我给你画出了路子,你就必须得走。
鲁迅先生写道“世上本没有路,走的人多也便成了路”。
所以电路设计中,要有意识的将可能但我们不希望产生电流接地通路的地方cut掉,让电流走唯一的路径到地,我们设计的措施也将会针对性强得多。
这里面有一个最简单的设计例子,电路板的安装柱一般用金属的,并且习惯性的接到金属壳上去,将电路板的信号地和外壳保护地接了起来,此方法正确与否下面会有专题探讨,这里只说一点,安装柱一般不会只有一个,这样的原因,电流的回流路径就可能不止一个了。
信号连接器的外壳是否接地、屏蔽电缆层是否接地、金属机箱的各组成壳体之间的接触是否良好、外壳或固定电路板的金属安装板之间的连接阻抗是否足够低,等等地方都会涉及到这个问题。
所以地通路要做被设计者玩弄于股掌之间,运筹于帷幄之内。
地有几个作用,在不同的地方作用可能不同,要识别清楚,因为不同用途的设计重点可能不同,就像男人,在单位的是经理,在家里是修理工。
地主要有三个作用,信号回流、平衡电位、泄放电流。
区别在哪呢?回流就是去流信号要从地线回来,地线的阻抗大了会产生压降引起信号失真、信号和地组成的环路会引入空间辐射干扰(右手定则可以分析出来)、非独立地线(公用地线)会因为甲信号的波动导致地线漂移,而乙信号受到影响。
如下图:GA段和AB段是公共阻抗,电路1、电路2、电路3流经公共阻抗的回流信号会导致地线基准发生飘移,如果电路1和电路2之间发生了信号的传递,地线基准的不同将引起信号数据的失真。
这个就是多点接地、单点接地、混合接地的问题。
如果是平衡电位的,地线各部分之间导通电阻就要足够小,不然不能做到地电位的均衡性。
如果是泄放电流的,就要保证入地阻抗足够低,并且地线要能耐大电流,比如防雷接地的地线。
另一个就是静电接地和普通接地的区别。
一提到接地,都是阻抗越低越好,但对静电接地不然,静电接地阻抗一般在1M-1000M欧姆,原因是阻抗太高等同于绝缘,积累的电荷泄放不掉,这个道理与普通接地无异,但导通阻抗太低,泄放得太快也不是好事,因为在有用电路上积累的静电荷,如果瞬间泄放的话,会导致不可控的电路上有瞬间尖峰电流通过,对芯片内部的走线、PCB的信号线、电气接触的触点等地方会产生影响,导致不可见的累积性损伤,当时看不出来,日久年深出现问题,比如电容的漏电流超标就可能是其一个可能的后果。