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地线是怎样带来电磁干扰问题的?

3月前浏览1423
导读:地线在电路中虽然起着重要作用,但也可能带来电磁干扰问题。通过合理的电路设计和布局以及采取有效的解决措施,可以最大限度地减少地线带来的电磁干扰问题。本文和读者强调一下地环路干扰问题。

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一、地环路干扰现象

地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间。其产生的内在原因是地环路电流的存在。图3-18中设备1-互联电缆-设备2-地线构成了个回路。需要注意的是,有时地环路并不明显,即使两台设备没有同时连接到同一个金属体,甚至两台设备都没有连接到同一个金属体上,地环路也可能存在。因为设备与地线面之间存在着杂散电容,这些杂散电容构成了电流的通路。

由于某种原因,这个回路中会产生环路电流和。对于图3-18 所示的非平衡电路,h会在设备2的输入阻抗上形成噪声电压,对电路形成干扰。

二、形成地环路电流的原因

形成地环路电流的原因有三个:

(1)当两个设备的接地点不同时,由于两个接地点的电位不同,在两个设备的接地点之间形成电压,在这个电压的驱动下形成了地环路电流,如图3-19所示。这个地线电压的形成是由于作为地的导体上流过了较大的电流,电流在导体阻抗上形成电压。形成这个电流的常见机理包括,地线设计不良的建筑物中地线上流过了工作电流;机柜上发生了静电放电现象静电放电电流流过机柜上搭接点;雷电在飞机、舰船等壳体上感应出电流,等等。上节讨论的雷电导致的地电位不同是一种最极端的情况。

(2)当一个设备的接地线上电压较大时,这个电压驱动了地环路电流,这种情况很常见它通常由两个原因产生,如图3-20所示。

① 浪涌泄放电流流过地线。前面提到,为了保护设备免受浪涌电压的损害,需要在电缵的端口安装浪涌电压保护器。当线路上出现浪涌电压时,浪涌抑制器就会起作用,将浪涌能量旁路到大地,浪涌电流(可达几千安培)就会在地线上产生电压,这种电压可以很高,甚至会达到干扰数字电路的程度。

②静电放电电流。当机壳上发生静电放电时,放电电流会流过安全地线,由于静电放电电流具有很高的频率,地线呈现很大的感抗,因此会产生很高的地线电压,造成严重的干扰问题。

(3)当互联设备处在较强的交变电磁场中时,根据电磁感应定律,交变磁场会在这个回路中产生感应电压-L(d/d),L是回路的电感,"是磁通量。在这个电压驱动下,在设备1-互联电缆-设备 2-地形成的环路中感应出环路电流,如图 3-21所示。

三、地环路问题的对策
由于地环路干扰是由地环路电流导致的,因此在实践中有时会发现,当将一个设备的安全地线断开时干扰现象消失。这是因为地线断开时切断了地环路。这种现象往往发生在干扰频率较低的场合,当干扰频率高(例如超过10MHz)时,断开地线与否关系不大。因为频率较高时线路板与机箱之间、机箱与大地之间的电容已经能够提供很低阻抗的通路,维持地环路的存在。
解决地环路干扰问题的方法有单点接地、切断两个电路之间的电器连接、共模扼流圈、平衡电路等。这里由于篇幅问题就不再赘述。




来源:跟杨老师学习电磁兼容
电路电磁兼容建筑电子
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首次发布时间:2024-08-14
最近编辑:3月前
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