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信號地/獨立地線/等電位連接 電氣老司機你懂么?

信號地/獨立地線/等電位連接 電氣老司機你懂么?

屏蔽接地通常采用兩種方式來處理:屏蔽層單端接地和屏蔽層雙端接地。

① 屏蔽層單端接地是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地,另一端不接地或通過保護接地。

在屏蔽層單端接地情況下,非接地端的金屬屏蔽層對地之間有感應電壓存在,感應電壓與電纜的長度成正比,但屏蔽層無電勢環流通過。單端接地就是利用抑制電勢電位差達到消除電磁干擾的目的。

這種接地方式適合長度較短的線路,電纜長度所對應的感應電壓不能超過安全電壓。靜電感應電壓的存在將影響電路信號的穩定,有時可能會形成天線效應。

② 雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層的兩端均連接接地。

在屏蔽層雙端接地情況下,金屬屏蔽層不會產生感應電壓,但金屬屏蔽層受干擾磁通影響將產生屏蔽環流通過,如果地點A和地點B的電勢不相等,將形成很大的電勢環流,環流會對信號產生抵消衰減效果。

動力電纜線兩邊接地,電機端的PE必然要接在驅動端的PE上,并最終接入機箱內的大地匯流排。

信號線則需要區別情況對待,一般而言模擬信號主張單端接地,以避免雙端接地時,地電勢不同引發的地電流影響信號;數字信號或差分信號主張雙端接地,只是過大的地電流也同樣可能影響信號。

所以個人以為,無論是單端還是雙端,原則是死的,實效才是目的,需以能解決現場問題和設備的穩定可靠運行為重,因此往往只能靈活處置。

單端接地。

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如果是兩端接地,由于兩個接地端可能存在電位差,反而會產生干擾。

一般要求是2端接地,然而2端接地要看現場條件,如果現場條件惡劣,會在2端形成感應電壓,從而有了感應電流,容易干擾,當然,對模擬量干擾嚴重,故此時即要單端接地。

高頻雙端接地如編碼器,開關量等,低頻單端接地如模擬量等。單端接地不存在接地電位差的問題,可減少接地干擾。

屏蔽線的接地有三種情況,即:單端接地方式、兩端接地方式、屏蔽層懸浮。

(1)單端接地方式:假設信號電流i1從芯線流入屏蔽線,流過負載電阻RL之后,再通過屏蔽層返回信號源。因為i1與i2大小相等方向相反,所以它們產生的磁場干擾相互抵消。這是一個很好的抑制磁場干擾的措施。同時它也是一個很好的抵制磁場耦合干擾的措施。

(2)兩端接地方式:由于屏蔽層上流過的電流是i2與地環電流iG的迭加,所以它不能完全抵消信號電流所產生的磁場干擾。因此,它抑制磁場耦合干擾的能力也比單端接地方式差。單端接地方式與兩端接地方式都有屏蔽電場耦合干擾作用。

(3)屏蔽層懸浮:只有屏蔽電場耦合干擾能力,而無抑制磁場耦合干擾能力。

對于單端接地,是變送器端接地

1、先說獨立地線。所謂的獨立地線,顧名思義,就是為本系統單獨設置的地線,它必須是通過對地電阻測量合格的地線。那么什么是合格地線呢?他的對地電阻的標準是多少?這有國標決定,對于計算機系統的接地地線標準,應該是小于4歐姆。這個獨立的地,接變頻器的PE、現場的電機外殼、所有導電金屬相關柜體、機體外殼。

2、再說等電位。所謂的等電位,就是安裝接線的這個系統所有物體的金屬外殼,用導電體大面積連接一片。面積越大,抗干擾的效果越好。從抗干擾的效果看,等電位的處理,優于單獨接地的效果。接獨立地,是在等電位的基礎上實施的,因為,根據一點接地的原則,那個獨立地是接在整個系統的什么位置也很關鍵。要視現場的具體情況而定。原則是,獨立地線的“入地點”接在系統所有殼體、物體的金屬表面積最大的地方。等電位包括了所有電纜頻蔽層的金屬導體連接。

3、最后一條說的是信號地。信號地為了不混淆大地的概念,所以稱“參考電位”。它是信號的參考電位,在西門子的裝置里稱作M。所以它不能與PE、大地連接。信號地----參考電位,必須與“大地”懸浮。

最后需要強調的是,“一點接地”,千萬不要狹義的理解為一個螺絲栓點,那樣的話就大錯特錯了。關鍵是要理解西門子的傳動裝置手冊中EMC有關章節描述的“大面積連接”。什么叫大面積連接,就是接地的導體、導線其表面積越大越好。因為干擾的噪聲信號,都具有“肌膚效應”,集中在導體的表面,所以,等電位的導體,表面積越大,越利于干擾噪聲的吸收。一點接地,要廣義的理解。一個大的導體也可以看成一個節點,匯集一點,就是可以在這個導體上的任何部位接地,這樣,噪聲會有利于在這個導體的表面被吸收。如果匯集一個螺栓點,這種效果就沒有了。

雙端接地,可能導致屏蔽線上走電流,甚至大電流的可能,只要有電流就產生磁場了,不利于屏所以基本上都是單端接地。但是如果兩個系統全部是 浮地系統,則無所謂了,可以雙端接地的。比如,編碼器的屏蔽線怎么接?這個在西門子的手冊里已經明確的講了呀。對于數字信號線的屏蔽就是雙端接地。如果說按照此規范接地了,還有干擾編碼器信號問題,那一定不是接屏蔽所能解決的,一定還有別的問題。比如,編碼器的機械連接問題、編碼器信號線與外殼有耦合問題(信號線碰殼或參考電位碰殼)等等問題。關于兩端接地點有電位差的問題,那就是等電位沒做好,也是EMC基本準則問題的處理不好。這些都應該在安裝布線的時候認真做的工作。

我記得以前在與西門子的工程師交流使用西門子的傳動控制器問題時,他們特別的強調現場安裝的等電位問題。說這個等電位甚至比接地還重要(這對抗干擾而言)。何謂定電位?說白了,就是把現場與傳動控制系統有關的一切裝置的金屬外殼,用導體大面積連接在一起。讓所有的機柜、機箱、操作臺、主機等等電位相等。然后在此基礎上,找一個最大面積的導體,做接地點,將其接大地。我想這個做對了,做好了,再把信號線屏蔽按規則接地,應該就OK了。

另外,上面有說模擬量的信號線屏蔽接法,單端接地。這個正確。就這么接。前面有人說,這么接了,不管用,無效果。那一定不是接地所能解決的問題了。你可以用示波器看看你的信號地(此時),他一定是一顆很粗很粗的線,地線上的噪聲很多。模擬量的干擾噪聲有兩種,一種是共模噪聲,一種是差模噪聲。在接地不管用的時候,不要以為接地沒用,還是要按規則接好,然后嘗試用電容濾波,硬件的和軟件的濾波+屏蔽層單端接地。你會收到很好的效果。另外還可以嘗試磁環的濾波等等。

總之,上述的方法都是眾所周知的基礎,有人不信,所以總是被干擾搞得精疲力盡,無所適從。問題的關鍵不是接地管不管用,而是你的干擾通道來自何方?你的干擾源屬性是什么?搞不清敵情怎么應對?瞎貓碰死耗子或者餓虎撲食的采取措施,都是盲目的。應該首先搞清楚干擾源的性質,再做有針對性的處理,才是有的放矢的;才是可取的。

針對EMC的準則,不要不信,要認真去做、去遵守。然后有了問題再去確認它的屬性,針對性加以解決。


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