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地线的定义与接地目的

地线的定义

在教科书上学的地线定义是:地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。实际地线上的电位并不县佰宗的。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。

《美国国家电气法规》 NEC100节对“接地”一词定义如下:电气回路或设备与大地,或与代替大地的导体之间的导电连接,可以是有意的连接,也可以是无意的连接。在配电回路或分支回路里,所有的回路和设备都通过导电连接来互相连通,从而减少它们之间的电位差,或将电位差限制到最小值。

Henry(亨利)给了地线一个更加符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。按照这个定义,很容易理解地线中电位差产生的原因。因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会产生电压降。因此,应该将地线上的电位想象成如大海中的波浪一样,此起彼伏。

地线是信号电流回流信号源的地阻抗路径,既然地线是电流的一个路径,那么根据欧姆定律,地线上是有电压的;既然地线上有电压,则说明地线不是一个等电位体。这样,在设计电路时,关于地线电位一定的假设就不再成立,因此电路会出现各种错误,这就是地线干扰的实质。

在上述定义里,术语“地”是个关键。接地的主要目的就是保证电气安全,在电击防护和为接地故障电流提供返回电源通路方面接地是很重要的,这两个问题都可将回路和地之间加以连接来解决。

通常将一接地棒打入地内就算与大地相连接了,对于一个建筑物的配电系统,可在靠近电源进线处打人一接地棒来接地。将回路导线与地连接( Ground)或将设备接地(Ground-ing)可起到如下作用。

提供设备与近处金属物体间的低阻抗连接,以减少人身电击危险。

给接地故障电流提供返回电源的低阻抗通路,使熔断器或断路器得以动作。

给雷电感应电流提供低阻抗的对地泄放通路。

给静电电荷提供对地泄放通路,以防产生电火花或电弧。

“地线”是对接地的实施,即按一定的要求,用必要的金属导体或导线把电路中的某些“地”电位点连接起来,或是将电气设备、电子设备的某一部位(如外壳)和大地连接起来。从狭义上讲,“接地”即与地球保持“同电位”;从广义上讲,   “接地”是电路系统中的“等电位点或等电位面”,它是电路系统的基准电位,但不一定为大地电位。

大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,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,因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”,并不等于“地理地”,但却包含在“地理地”之中,但“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。

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。当流人地中的电流/通过接地极向大地做半球形散开时,由于是半球形球面,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越近的地方电阻趣大,而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明:在距单根接地极20m以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。换句话说,该处的电位已近于零。电位等于零的“电气地”称为“地电位”。若接地极不是单根而为多根组成时,屏蔽系数增大,上述20m的距离可能会增大。流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。地电位是指流散区以外的土壤区域。在接地极分布很密的地方,很难存在电位等于零的“电气地”。

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,但不一定为大地电位。“接地”有电气、电子设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。电气、电子设备的信号接地,可能是以电气、电子设备中的一点或一块金属作为信号的接地参考点,它为电气、电子设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。在工程实践中,除认真考虑电气、电子设备内部的信号接地外,通常还将电气、电子设备的信号地、机壳与大地连在一起,以大地作为电气、电子设备的接地参考点。

在现代接地概念中,对于线路工程师来说,接地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;对于电气工程师来说,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”。

常见的接地符号: PEPGNDFG(保护地或机壳);BGNDDC - RETURN[直流—48V( +24V)电源(电池)   回流JGND(工作地);DGIND(数字地);AGND(模拟地);LGND(防雷保护地)。


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