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控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接地技術(shù) (一)

星之球激光 來源:中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)2012-03-30 我要評(píng)論(0 )   

現(xiàn)代的建筑物內(nèi)存在多種接地,如防雷接地、電氣安全接地、交流 電源 工作接地、 通信 及 計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)接地等。其中,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的接地種類最為復(fù)雜,在計(jì)算機(jī)控...

現(xiàn)代的建筑物內(nèi)存在多種接地,如防雷接地、電氣安全接地、交流電源工作接地、通信計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接地等。其中,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的接地種類最為復(fù)雜,在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,為防止雜散分布電容耦合、靜電及沖擊電流的影響,保證計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作,保證操作人員的安全,建立一個(gè)良好的接地系統(tǒng)是十分必要的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地中,各功能的接地有六種之多,這些接地既相互聯(lián)系,又相互排斥,所以,在設(shè)計(jì)時(shí),處理得是否正確,將直接影響系統(tǒng)的正常工作和施工進(jìn)度。為避免這種情況,需注意下面兩個(gè)方面:(1)接地點(diǎn)是否正確,正確的接地方式可防止控制系統(tǒng)各部分的串?dāng)_;(2)接地是否牢固,盡量使各接地點(diǎn)處于零阻抗,以減少接地線上的電壓降。

1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接地種類及作用

  按《電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50174-93)規(guī)定:“電子計(jì)算機(jī)機(jī)房的接地一般有四種,交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷保護(hù)接地等四種接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻按其中最小值確定”。計(jì)算機(jī)接地系統(tǒng)的種類按其接地功能不同可分為兩大類:工作接地和保護(hù)接地。

  1.1工作接地:

  (1)直流工作接地:①懸浮接地;②直接接地:串聯(lián)接地、并聯(lián)接地、網(wǎng)絡(luò)接地;③數(shù)字地和模擬地。(2)交流工作接地。

  1.2保護(hù)接地:(1)安全保護(hù)接地:①屏蔽接地;②靜電接地。(2)防雷保護(hù)接地。下面針對(duì)上述的各種接地方式依次進(jìn)行分析:

  1.2.1直流工作接地

  這里的直流地是指計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的直流電源的地線,就是計(jì)算機(jī)本身的邏輯參考地,即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)字電路的等電位地;放大器1采樣/保持器以及a/d轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)的零電位(稱為模擬地);傳感器的地(稱為信號(hào)地),目的是保證控制系統(tǒng)電路工作時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位,不致因零電位浮動(dòng)而引起信號(hào)的誤差,在具備統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位時(shí),還可防止外界電磁場(chǎng)干擾。這個(gè)基準(zhǔn)電位點(diǎn)(面)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說是一個(gè)參考面,不一定就是大地零電位,本身可能帶電,此等電位點(diǎn)又稱“工作地”。這個(gè)“工作地”只是用來描述具有零伏電位的有關(guān)系統(tǒng)接到基準(zhǔn)點(diǎn)、線或平面上,由于零電流接地故障和短路電流的短時(shí)出現(xiàn),該零伏電位基準(zhǔn)點(diǎn)、線或平面對(duì)遠(yuǎn)處的大地來講,可能具有很高的電位,但對(duì)有關(guān)系統(tǒng)來說,仍然是零伏電位。

?。?)懸浮接地:當(dāng)該“工作地”不直接地時(shí),稱為懸浮接地,當(dāng)“工作地”與大地之間的絕緣電阻值大于1mw時(shí),可以認(rèn)為直流工作接地是懸浮的。其優(yōu)點(diǎn)是可以避免電路之間產(chǎn)生導(dǎo)電性電磁干擾,這產(chǎn)生地環(huán)路和電氣噪聲。適用于:雜散分布電容耦合通路可忽略不計(jì)和頻率較低的情況;

  (2)直接接地:當(dāng)該“工作地”經(jīng)一低阻抗通路接至大地時(shí),稱為直接接地。當(dāng)懸浮接地不滿足上述條件時(shí),就必須采用其它的接地形式。通常采用直流直接接地的作法,直流地的接地電阻原則上越小越好,就目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)看,一般小于1w,對(duì)此處理主要有三種方法:①串聯(lián)接地:將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中各設(shè)備的直流工作接地以串聯(lián)的方式接至“直流地”母線上。②并聯(lián)接地:將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中各設(shè)備的直流地并聯(lián)接至“直流地”母線上;③網(wǎng)絡(luò)接地:就是利用一定面積的銅排,在活動(dòng)地板下組成銅排網(wǎng)絡(luò)。為了保證絕緣,銅排網(wǎng)下需墊2-3mm厚的絕緣橡皮或其它絕緣物體。各設(shè)備的直流工作接地接至網(wǎng)絡(luò),同時(shí)網(wǎng)絡(luò)與接地體相連。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)邊長(zhǎng)等于30mhz波長(zhǎng),0.5m時(shí),對(duì)從直流到30mhz的所有頻率,在接地網(wǎng)上任何兩點(diǎn)之間幾乎沒有電位差。以上三種接地方式的采用,應(yīng)根據(jù)機(jī)房面積、計(jì)算機(jī)的工作性質(zhì)、干擾源的情況和計(jì)算機(jī)廠家安裝要求等實(shí)際情況綜合加以確定;

?。?)數(shù)字地和模擬地:在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,數(shù)字地和模擬地都是直流工作地,但在系統(tǒng)內(nèi)部必須分別接地。即使同一芯片上有兩種地也要分別進(jìn)行接地,然后僅在一點(diǎn)處把兩種地連接起來。否則,數(shù)字回路通過模擬電路的地線再返回到數(shù)字電,將會(huì)對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生影響。

  1.2.2交流工作接地

  交流工作接地又稱功率地,是控制系統(tǒng)中交流電源及交流大電流電路的接地,其性質(zhì)和電力系統(tǒng)中的工作是一樣的,實(shí)際上就是低壓電力系統(tǒng)中,交流電力變壓器地,它屬于大電流系統(tǒng)的地,這樣做的目的只有一個(gè):安全。這個(gè)地有兩個(gè)作用:

  (1)通過低阻抗導(dǎo)體把所有設(shè)備連接在一起,并把這個(gè)系統(tǒng)接到接地裝置上去,于是,所有設(shè)備具有同樣的電位,且此電位是地電位。這樣,即使在故障狀態(tài)下,任何兩個(gè)暴露的非帶電的金屬之間或非帶電金屬與地之間,都不存在不安全的電位差;

  (2)設(shè)備接地為故障電流提供了一條安全的低阻抗返回通路,可以讓過電流裝置快速切除故障,使損壞減至最小。同時(shí),又保證電路的干擾信號(hào)泄漏到大地中,不致干擾靈敏的信號(hào)電路或測(cè)量回路。對(duì)于直流地來說,它是噪聲地。我國(guó)通用電氣規(guī)程規(guī)定:交流工作地的接地電阻應(yīng)小于4ω。

 1.2.3保護(hù)接地

  保護(hù)接地的作用是避免操作人員因電子設(shè)備的絕緣損壞或下降時(shí)遭受觸電的危險(xiǎn)并保證設(shè)備的安全。

  (1)安全保護(hù)接地:簡(jiǎn)稱安全地,它是指電力設(shè)備的金屬外殼由于進(jìn)線電源絕緣被損壞,有可能帶上危險(xiǎn)相電壓。為了防止這種危險(xiǎn)電壓危及人身和設(shè)備安全,將正常工作時(shí)的不帶電的金屬外殼(如機(jī)柜外殼、元件外殼等)接地。

  優(yōu)點(diǎn):機(jī)殼接地可使高頻干擾電壓形成低阻抗通路,防止其對(duì)電子電路的干擾。根據(jù)我國(guó)供電結(jié)線方式特點(diǎn)的不同,安全性接地有五種形式;tn-c系統(tǒng)、tn-s系充、tn-c-s系統(tǒng)、it系統(tǒng)、tt系統(tǒng)。目前,國(guó)內(nèi)外的計(jì)算機(jī)安全接地多采用第②、第⑤種方式、安全保護(hù)接地電阻應(yīng)小于4w;

  (2)靜電接地:是為了消除計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的靜電電荷而設(shè)的一種接地。由于機(jī)房?jī)?nèi)的濕度一般不低于50%,且機(jī)房?jī)?nèi)大都采用抗靜電活動(dòng)地板,產(chǎn)生靜電的可能性較小,因而,一般可不再設(shè)此接地。其接地電阻一般應(yīng)小于10w;

  (3)屏蔽接地:一般用于通訊系統(tǒng)較多。是將設(shè)備屏蔽體和大地之間用低阻導(dǎo)線連接起來,形成電氣通路,為高頻干擾信號(hào)提供通路,其作用有兩點(diǎn):

  (1)防止計(jì)算機(jī)處理的信息被竊取;

  (2)防止外界電磁場(chǎng)干擾計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其接地電阻一般應(yīng)小于2ω。屏蔽接地已包含在計(jì)算機(jī)機(jī)殼的安全保護(hù)接地內(nèi),一般設(shè)計(jì)時(shí)不再另設(shè)。

 

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