电磁兼容培训教材之地线干扰与接地技术
电磁兼容培训教材之地线干扰与接地技术
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.9.20 00:16:3 800:16 Sep-202 0-Sep-2 0
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 00:16:3 800:16: 3800:1 6Sunda y, September 20, 2020
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.9.20 20.9.20 00:16:3 800:16: 38Sept ember 20, 2020
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接地位置不当造成的干扰
火灾 报警器
稳压电源
稳压电源
杨继深 2000
火灾 报警器
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.9. 2020.9. 20Sunday, September 20, 2020
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。00:1 6:3800: 16:3800 :169/2 0/2020 12:16:38 AM
感应电压
VN
磁通
回路面积A
VN ＝ ( d / dt ) = A ( dB / dt )
当面积一定时
杨继深 2000
减小面积可以减小噪声
抗磁场干扰的电缆接地方式
VS
VS
VS
只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场
杨继深 2000
双绞线对磁场干扰的抑制
～
～ 理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合，因 此电缆上的回路面积为0，整个回路面积仅有两端的部分
RC2
VG
RG
杨继深 2000
RS
RC1
RL
VS
RC2 ZSG
关于干扰和接地技术，所有工控人都需要了解的常识！
关于干扰和接地技术，所有工控人都需要了解的常识！一、接地的含义大地；接大地的含义以地球的电位为基准，并以大地为零电位，把电子设备的金属外壳、线路选定点等通过接地线、接地极等组成的装置与大地相连接系统基准地：简称系统地指信号回路的基准导体（电子设备通常以金属底座、机壳、屏蔽罩、或组铜线、铜带等作为基准导体），并设该基准导体为相对零电位，但不是大地零电位。
理想的基准导体是一个零电位、零阻抗的物理实体理想的接地面可以为系统中的任何位置的信号提供公共的电位参考点（但不存在）接地平面流过电流产生的等位线地线电位示意图传统定义：地线就是电路中的电位参考点，它为系统中的所有电路提供一个电位基准。
在从事电路设计的人员范围内，如果谁提出这样一个问题：什么是地线，地线起什么作用？马上会引起同事的嘲笑。
因为电路接地实在是再自然不过的事情了。
定义也在教科书中不知陈述过多少遍。
新定义：地线为信号流回源的低阻抗路径如上所述，传统定义仅给出了地线应该具有的等电位状态，并没有反映真实地线的情况。
因此用这个定义无法分析实际的电磁兼容问题。
这个定义突出了电流的流动。
当电流流过有限阻抗时，必然会导致电压降，因此这个定义反映了实际地线上的电位情况。
思考题：在分析、解决电磁兼容问题时，确定实际的地线电流路径十分重要。
但你所设计的地线往往并不是实际的地线电流路径，也就是，并不是真正的地线，这是为什么？二接地目的1：为了安全，安全地左图：机箱通过杂散阻抗Z1而带电，右图：机箱因绝缘击穿而带电U1－－机箱上电压； U2－－电路中高压部件；Z1－－高压部件与机箱间的杂散阻抗；Z2－－机箱与大地间的阻抗1、若机箱没有接地，当电源线与机箱之间的绝缘良好（阻抗很大）时，尽管机箱上的感应电压可能很高，但是人触及机箱时也不会发生危险，因为流过人体的电流很小。
2、如果电源线与机箱之间的绝缘层损坏，使绝缘电阻降低，当人触及机箱时，则会导致较大的电流流过人体，造成人身伤害。
工程电磁兼容课件—接地技术及其应用
第6章 接地技术及其应用
6.3 导体阻抗的频率特性
电磁兼容工程中,接地、搭接是抑制电磁干扰的有效措 施。不论地线还是搭接条,它 们的直流电阻、交流电阻和感 抗的不同,反映了导体阻抗的频率特性。在用电设备、系统 数字化的信息时代,导线因传输高频电流而产生电磁骚扰,可 能形成电磁干扰,影响设备、 系统的电磁兼容性。因此,分析 导线阻抗的频率特性,有益于设计、实施接地或搭接。图 6－ 3 为研究导体射频阻抗的导体几何形状。
第6章 接地技术及其应用
6.3.3 如何选择搭接条 对于搭接条尺寸的选择,有些文献指出,依据经验法则,长
度与宽度比应等于或小于 5∶1;另一些文献指出,搭接条的长 度与宽度比应等于或小于3∶1。在电磁兼容工程中, 如何进 行搭接条尺寸的选择,原则和依据是什么? 这些都是必须解决 的问题。从基本概念 考虑,应尽可能降低搭接条的射频阻抗。 为达到此目的,必须尽量降低搭接条的电感。我 们通过选择 搭接条的不同几何尺寸,采用表达式(6－11),获得的计算结果 如图6－8所示。 从图6－8的计算结果可以看出,若仅考虑降 低搭接条的电感,则长度与宽度之比越小越 好。所以,相关文 献提供的两种选择都是可取的。
机壳通过杂散阻抗而带电,或者因绝缘击穿而带电,如图6 － 1所示,设U1 为用电设 备中电路的电压,Z1 为电路与机壳 (Chassis)之间的杂散阻抗(StrayImpedances),Z2 为 机壳与地之 间的杂散阻抗,U2 为机壳与地之间的电压。机壳对地的电压 U2 是由机壳对地 的阻抗Z2 分压造成的,即
第6章 接地技术及其应用
接地电阻属于分布电阻,通常由接地导线的电阻、接地 体的电阻和 大地的杂散电阻三部分组成。其中大地杂散电 阻起主要作用,因此,接地电阻的大小不仅 与接地体的大小、 形状、材料等特性有关,而且与接地体附近的土壤特性有很 大关系。土 壤的成分、土壤颗粒的大小和密度、地下水中 是否含有被溶解的盐类等因素也会影响接地 电阻的阻值。 除此之外,接地电阻还受到环境条件的影响,比如天气的潮湿 程度、季节变 化和温度高低变化等都会影响接地电阻的阻 值。因此,接地电阻的阻值并不是固定不变 的,需要定期测定 监视。当出现接地电阻阻值不符合接地要求时,可以采用保 持水分、化 学盐化和化学凝胶三种方法来有效地降低土壤 的电阻率,以便减小接地电阻。
电磁兼容(EMC)技术讲座_-_接地设计技术
减小地环路影响的对策
采用光耦器件
光耦器件
Cp
发送
VS VG
接收 RL
接地设计技术
减小地环路影响的对策
采用共模扼流圈
发送
VS
接收 RL
VG
接地设计技术
接地问题－共阻抗耦合
电路1
电路2
地电流I1
Zg
VN
VN = I1 Zg
接地设计技术
接地问题－共阻抗耦合
I1
V1
V2
I2
Z2
Z1
Zg
接地设计技术
d
各线度量的单位均为cm H c
L 0.002 H ( 2.303 ln 2H bc 0.5 0.2235 ) bc H ( H )
b
接地设计技术
接地引线电感
例：H=100cm，导体的横截面积均为35mm2.
H d d =6.68mm H L = 1.95 uH L = 2.8 uH
地的拓扑结构
浮地
单点接地 多点接地 混合
电路1
电路2
电路3
优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部 地系统上干扰的影响 缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰，有可能产 生危险电压
接地设计技术
单点接地（串联）
电路1
电路2
电路3
接地设计技术
单点接地（串联）
接地设计技术
PCB接地设计
栅格形地结构（双面板）
适用于低速的CMOS和普通的TTL电路，但应该注意对较高速 的信号加足够的地保护
接地设计技术
保护器件接地设计
在印制版上，1000V以上级别的雷击浪涌保护器件必须 单独设立保护地。保护器件应尽可能靠近插座或印制板 的边缘，保护地线应尽可能粗、短且均匀。一般地，保 护地除了与保护器件相连以外不能与其它元器件和其它 地线相连，保护地与其它焊盘、走线应隔离足够距离。 保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护地层上。
第4章(1)地线干扰与接地技术-20110412修改
多点接地
混合接地
串联单点接地
并联单点接地
单点接地：适用于低频电路
1
I1 A R1 I2 R2 B R3 C
2
Байду номын сангаас
3
I3 I1 A
1
I2
2
B
3
C I3
串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合
并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多
串联单点、并联单点混合接地
模拟电路1 模拟电路2 模拟电路3
当地线很短时，使用金属片可以大大降低阻抗。 但是当金属条的长度超过宽度很大时，金属条与导线相比优
势不是很大。一般在工程中，s/W不要超过5，最好在3以下。
当金属条长度远大于宽度时，其阻抗与导线基本相同，因此，
当导体很长时，就没有必要专门使用金属条作地线，用一条
细导线（地线很长时，没有必要使用粗导线）也具有同样的 效果
1 导体的阻抗与频率关系很大：从表中可以看出，频率高时的阻抗 与频率低时的阻抗完全不同，高频时的阻抗远高于低频时的阻抗。 低频时阻抗低的导体，高频时阻抗不一定低。 例如：10Hz条件下，1米长的，d=0.65cm的导线，阻抗为517，10 厘米长的，d=0.06cm的导线，阻抗为5.29m，两者相差将近10倍。
人触及机箱时，则会导致较大的电流流过人体，造成人身伤害。
最坏的情况是电源线与机箱之间短路，这时全部电流流过人体。 3、若机箱接地，当电源线与机箱短路时，会烧断保险或导致漏
电保护动作。
4、接地还能为雷击电流提供一条泄放路径，当设施或设备中 装有浪涌抑制器时，接地是必要的，否则无法泄放浪涌能量。 这时，不仅要接地，而且还要“接好地”，也就是，接地的 阻抗还必须很低。 对于许多静电敏感的场合，接地还是泄放电荷的主要手段。
抗干扰和接地技术的详解
抗干扰和接地技术的详解一、接地的含义以地球的电位为基准，并以大地为零电位，把电子设备的金属外壳、线路选定点等通过接地线、接地极等组成的装置与大地相连接系统基准地：简称系统地指信号回路的基准导体（电子设备通常以金属底座、机壳、屏蔽罩、或组铜线、铜带等作为基准导体），并设该基准导体为相对零电位，但不是大地零电位。
理想的基准导体是一个零电位、零阻抗的物理实体理想的接地面可以为系统中的任何位置的信号提供公共的电位参考点（但不存在）传统定义：地线就是电路中的电位参考点，它为系统中的所有电路提供一个电位基准。
在从事电路设计的人员范围内，如果谁提出这样一个问题：什么是地线，地线起什么作用？马上会引起同事的嘲笑。
因为电路接地实在是再自然不过的事情了。
定义也在教科书中不知陈述过多少遍。
新定义：地线为信号流回源的低阻抗路径如上所述，传统定义仅给出了地线应该具有的等电位状态，并没有反映真实地线的情况。
因此用这个定义无法分析实际的电磁兼容问题。
这个定义突出了电流的流动。
当电流流过有限阻抗时，必然会导致电压降，因此这个定义反映了实际地线上的电位情况。
思考题：在分析、解决电磁兼容问题时，确定实际的地线电流路径十分重要。
但你所设计的地线往往并不是实际的地线电流路径，也就是，并不是真正的地线，这是为什么？二、接地分类电力系统交流电气装置的接地按其功能可分为基本的三类：工作接地、防雷接地和保护接地。
1．工作接地交流电力系统根据中性点是否接地而分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统（包括中性点绝缘系统、中性点通过电阻或电感接地的系统）。
我国在110 kV及以上的电力系统中均采用中性点有效接地的运行方式，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，这种接地方式称为工作接地。
采用中性点有效接地方式后，正常情况下作用在电气设备（如电力变压器）绝缘上的电压为相电压。
如果采用中性点绝缘的工作方式，则在发生单相接地故障，且又不跳闸时，作用在设备绝缘上的电压为线电压，二者相差1.732倍。
电磁兼容中的接地技术范本（2篇）
电磁兼容中的接地技术范本电磁兼容（EMC）是指电子设备在正常使用过程中，能够在相互干扰的电磁环境下，保持其正常工作和互不干扰的能力。
而接地技术是电磁兼容中非常重要的一部分，它对于保障设备的正常工作具有重要的意义。
本文将基于电磁兼容的实际需求，介绍一些接地技术的范本，包括单点接地、多点接地和隔离接地等。
接地是电磁兼容技术中最基本、最常用的手段之一，通过合理的接地设计和布线，可以有效减少或排除设备之间的共模干扰和接地回路的回流干扰。
单点接地是一种常用的接地技术，它是将所有设备的接地线连接在一个点上，通过该点与地之间建立低阻抗的连接，形成一个共同的参考电势。
在实际应用中，可以选择设备箱体或设备电源的负极作为单点接地的位置，通过将所有设备连接到该负极上，实现接地的有效集中，从而减少干扰的传导和辐射。
多点接地是另一种常用的接地技术，它与单点接地相比，可以更好地解决长距离设备之间的接地问题。
在实际应用中，设备通常会分布在不同的位置，通过将每个设备的接地线分别连接到地线阵列上，构成一个新的地面点，可以有效降低设备之间的接地电位差，进而减少干扰的传导和辐射。
隔离接地是一种常用的应对电磁干扰的技术，它通过在设备与地之间设置隔离体，将设备与地之间的电气连接割断，实现设备与环境之间的电气隔离。
在实际应用中，可以使用绝缘胶垫、绝缘导线等隔离材料或隔离器件来实现电气隔离。
隔离接地在一些对地线干扰要求较高的场合，如医疗设备、高精度测量设备等方面有较为广泛的应用。
除了以上介绍的接地技术范本，还有一些其他的接地技术在特定的应用场景中也得到了广泛应用。
比如，在一些对地线电阻要求较高的场合，可以使用大面积的接地网格或接地板来降低接地电阻，提高接地效果；在一些对地线电感要求较高的场合，可以使用平行的接地导线，通过电感的互感效应降低互相干扰的程度；在一些防雷接地的场合，可以采用地下埋深较深的接地棒或接地钉，减少雷击对设备的影响。
综上所述，接地技术在电磁兼容中具有重要的作用，它可以有效降低设备之间的干扰，保障设备的正常工作。
一文弄懂电磁兼容中的接地技术
一文弄懂电磁兼容中的接地技术电磁兼容中的接地技术，包括接地的种类和目的、接地方式、接地电阻的计算以及设备和系统的接地等。
其主要目的在于提高电力电子设备的电磁兼容能力。
01背景接地技术最早是应用在强电系统（电力系统、输变电设备、电气设备）中，为了设备和人身的安全，将接地线直接接在大地上。
由于大地的电容非常大，一般情况下可以将大地的电位视为零电位。
后来，接地技术延伸应用到弱电系统中。
对于电力电子设备将接地线直接接在大地上或者接在一个作为参考电位的导体上，当电流通过该参考电位时，不应产生电压降。
然而由于不合理的接地，反而会引入了电磁干扰，比如共地线干扰、地环路干扰等，从而导致电力电子设备工作不正常。
可见，接地技术是电力电子设备电磁兼容技术的重要内容之一。
02接地的种类和目的电力电子设备一般是为以下几种目的而接地：2.1 安全接地安全接地即将机壳接大地。
一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全；二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全。
2.2 防雷接地当电力电子设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，电力电子设备都将受到极大伤害。
为防止雷击而设置避雷针，以防雷击时危及设备和人身安全。
上述两种接地主要为安全考虑，均要直接接在大地上。
2.3 工作接地工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位。
该基准电位可以设为电路系统中的某一点、某一段或某一块等。
当该基准电位不与大地连接时，视为相对的零电位。
这种相对的零电位会随着外界电磁场的变化而变化，从而导致电路系统工作的不稳定。
当该基准电位与大地连接时，基准电位视为大地的零电位，而不会随着外界电磁场的变化而变化。
但是不正确的工作接地反而会增加干扰。
比如共地线干扰、地环路干扰等。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作。
根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类，比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。
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屏
蔽 层 只
能
接
2
2
点 ！
光隔离器
发送
VS
光耦器件
Cp
接收 RLVG来自发送VSVG
杨继深 2000
接收 RL
共模扼流圈的作用
L
R1
Vs
IN1
M
IS
RL VS + VN
VN / VG
RL/（RS + RL）
IN2
VG
R1
= R1 / L
f
杨继深 2000
平衡电路对地环路干扰的抑制
RS1 VS1 VS2
R1 L1
电路2
R2 L2
电路3
R3 L3
镀银（减小表面电阻） 良好搭接（减小地线阻抗） 宽金属板（减小电感）
杨继深 2000
地线阻抗一定保持很小， 避免公共阻抗耦合
混合接地
地电流
安全接地
地环路电流
Rs ~ Vs Rs ~ Vs
安全接地
杨继深 2000
放大器屏蔽壳的接地
C1S
C3S
C1S
C3S
C2S
100
(A)
100
(B)
每米18节
100
(C)
杨继深 2000
1M 0
100
1M 27
1M 13
100
13
(D)
1M
28
(E)
1M
抑制磁场干扰的实验数据
100
(F)
1M 80
每米18节
100
(I)
100
1M 55
(G)
100
(H)
1M 70
100
(J)
杨继深 2000
63
1M
77
1M
接地位置不当造成的干扰
RS2
IN1 VG
IN2
RL1
IS
VL
RL2
杨继深 2000
地线问题－公共阻抗耦合
电路1
地电流1 公共地阻抗
电路2
地电流2
~
V
杨继深 2000
~
改进1
改进2
~
单点接地对噪声的抑制
RS
RC1
RL
VS
RC2
VG
RG
杨继深 2000
RS
RC1
RL
VS
RC2 ZSG
RG
VG
接地方式种类
信号接地方式
单点接地
成立
电流走最小 阻抗路径
我们并不知道 地电流的确切
路径
地电流失 去控制
杨继深 2000
导线的阻抗
趋肤效应
Z = RAC + jL
电流 I
0.37I
r
L 1H/m
RAC= 0.076r f1/2 RDC
深度
= 1 / ( f r r)1/2
杨继深 2000
导线的阻抗
高 频 时， 导 线 的 直 径 作 用 减 小
第二章 地线干扰与接地技术
为什么要地线 地环路问题与解决方法 公共阻抗耦合问题与解决方法 各种接地方法 电缆屏蔽层的接地
杨继深 2000
安全地
220V
杨继深 2000
0V
+++++
信号地
定义：信号电流流回信号源的低阻抗路径
杨继深 2000
地线引发干扰问题的原因
V=IR
地线电压
地线是等电 位的假设不
稳 压
火灾
电 源
报警器
杨继深 2000
稳 压
火灾
电 源
报警器
杨继深 2000
金属条与导线的阻抗比较
金属条阻抗/导线阻抗 0.6
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
杨继深 2000
S/W
地线问题－地环路
I1
I2
VN
IG VG
杨继深 2000
地环路
隔离变压器
VS
CP
1
杨继深 2000
VG
C1
C2
屏 蔽
VG
RL
VN
C2S
等效电路
杨继深 2000
屏蔽电缆的接地
E
~
H
V
~
0v
电场屏蔽
~
磁场屏蔽
杨继深 2000
~
高频低磁 波屏蔽
电场屏蔽的电缆接地
电缆接敏感电路的信号地，目的是 将屏蔽层的电位保持在地电位。
干扰频率较低
干扰频率较高
单点接地（否则出问题） （在哪里接地？）
杨继深 2000
多点接地 （间隔/20接地）
当面积一定时
杨继深 2000
减小面积可以减小噪声
抗磁场干扰的电缆接地方式
VS
VS
VS
只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场
杨继深 2000
双绞线对磁场干扰的抑制
～
～ 理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合，因 此电缆上的回路面积为0，整个回路面积仅有两端的部分
杨继深 2000
抑制磁场干扰的试验数据
数字信息处理电路 马达驱动电路
数字逻辑控制电路 继电器驱动电路
杨继深 2000
线路板上的地线
噪声
模拟 数字
杨继深 2000
长地线的阻抗
设备 Z0 = (L/C)1/2
LR C
LR C
ZP = (L)2/R
RDC
杨继深 2000
并联谐振 FP1 = 1/2(LC)1/2
RAC 串联谐振
多点接地
电路1
电缆多点接地带来的问题
~ VOUT
IS
VIN
~ VOUT
M LS
杨继深 2000
RS IS
VIN = VOUT+ ISRS
噪声
电缆屏蔽层接地位置
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
杨继深 2000
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
低频磁场对电缆的干扰
感应电压
VN
磁通
回路面积A
VN ＝ ( d / dt ) = A ( dB / dt )
多点接地
串联单点接地
并联单点接地
杨继深 2000
混合接地
单点接地
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
R1
A
R2 B R3 C
I1
2
3
B C
I3
串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合
杨继深 2000
并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多
串联单点、并联单点混合接地
模拟电路1
模拟电路2
模拟电路3