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电磁兼容 - 接地原则及其构成

来自电气装置应用(设计)指南

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本节是阐述为信号传输而互连的信息设备和其他类似设备的接地和等电位连接。接地网的设计要满足许多功能,它们能单独的或共同工作以得到以下一种或多种用途:

  • 关于电气危险的人身安全保障。
  • 关于电气危险的设备保护。
  • 可靠的、高质量信号的基准值。
  • 满足 EMC 的性能。

系统接地配置的设计和安装一般是考虑得到低的电阻,它能从电子设备和系统分流走故障电流和高频电流。系统接地配置有多种不同型式和满足特定条件的若干要求,这些条件在独特的装置中不总是能满足要求的。在本节所介绍的一些建议就是打算为这样装置使用的。

对于专业的和工业的安装,一个共用连接网 (CBN),可有助于保证以下各方面 EMC的较好的性能:

  • 数字系统和新技术。
  • 符合 2004/108/EC(发射和抗扰) 的 EMC 要求。
  • 大量的电气应用场所。
  • 高水平系统的安全和安保以及电能的可靠性和 / 或使用率。

然而,在居民住宅,使用电器是受到限制的,因此采用隔离式连接网 (IBN),可能是一种解决办法,更好的是采用网形隔离连接网。

现在已确认:设置单独的、专用的接地极,每一组单独接地极供给分隔的接地网,这对于 EMC 来说是一个不可接受的解决方案,而且在安全上也有严重危险。在某些国家,国家建筑法规禁止采用这样的系统。

将分开的“干净”接地网用于电子系统和将“脏的”接地网用于电能系统,从期望得到合适的 EMC 运行来看是不推荐的,甚至将单一接地极用于这样情况也是不推荐的,如图表 R3 和图表 R4 所示。如果发生雷击,故障电流或高频骚扰和瞬态电流会流过电气装置,因而产生瞬态电压并造成装置失效或损坏。假如装置与维护都是适当的,这种方法在工频条件下可以是可信的,但是它通常不适用于 EMC 的要求,并且也不推荐普遍使用。


图表 R~1.jpg


图表 R3: 为了安全和 EMC,独立的接地极通常是不采用的


图表 R~2.jpg


图表 R4: 电气装置采用单一接地极


推荐的接地网与接地极的接线是两维或三维的 (见图表 R5),这种方法建议普遍用于需要考虑安全和 EMC 两者兼顾的地方。这一建议并不排除有正确维护的其他合适的特殊接线方式。


图表 R~3.jpg


图表 R5: 电气装置采用多重接地极


在典型的多层建筑中,每层应当有自己的接地网 (一般为网格式),而且所有的接地网一定要互相连接和连接到接地极。要求至少要有两重连接 (内设冗余连接) 以保证如果发生一根线断开,接地网的各部分不被隔断。

实际上说,进行比两重更多的连接,可使电流更均匀地流过,如此在建筑物不同层间会将电压差和综合阻抗减少。

许多并联的通道有不同的谐振频率。如果某一通道阻抗很高,它的不同的谐振频率电流很可能被另外一通道所分流。总的看来,通过一宽阔的频谱带 (几十赫兹和兆赫兹)的许多通道产生了一个低阻抗系统 (见图表 R6)。

建筑物的每一房间应当为电器和系统、电缆通道、线槽系统和金属构架等电位连接设置等位接地网导体。将金属管道、沟槽、支撑物、框架等进行连接能使此系统得到加强。在某些特殊情况下,如像控制室或安装在活动地板上的计算机,在电子系统区的基准地平面或接地带,能用于改善敏感电器的接地和互连电缆的保护。


图表 R6.jpg


图表 R6: 每层具有接地网格,且各层的网格间要在几点进行相互连接。将某些底层网格加强以满足某些区域的需要