信号地、独立地线与等电位连接的区别

来源:电工天下时间:2016-09-26 15:28:42 作者:老电工手机版>>
信号地、独立地线与等电位连接的区别
屏蔽接地通常采用两种方式来处理:屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。
① 屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地,另一端不接地或通过保护接地
在屏蔽层单端接地情况下,非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在,感应电压与电缆的长度成正比,但屏蔽层无电势环流通过。单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。
这种接地方式适合长度较短的线路,电缆长度所对应的感应电压不能超过安全电压。静电感应电压的存在将影响电路信号的稳定,有时可能会形成天线效应。
② 双端接地是将屏蔽电缆的金属屏蔽层的两端均连接接地。【信号地、独立地线与等电位连接的区别
在屏蔽层双端接地情况下,金属屏蔽层不会产生感应电压,但金属屏蔽层受干扰磁通影响将产生屏蔽环流通过,如果地点A和地点B的电势不相等,将形成很大的电势环流,环流会对信号产生抵消衰减效果。
动力电缆线两边接地,电机端的PE必然要接在驱动端的PE上,并最终接入机箱内的大地汇流排。
信号线则需要区别情况对待,一般而言模拟信号主张单端接地,以避免双端接地时,地电势不同引发的地电流影响信号;数字信号或差分信号主张双端接地,只是过大的地电流也同样可能影响信号。
无论是单端还是双端,原则是死的,实效才是目的,需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重,因此往往只能灵活处置。
单端接地。
如果是两端接地,由于两个接地端可能存在电位差,反而会产生干扰。
一般要求是2端接地,然而2端接地要看现场条件,如果现场条件恶劣,会在2端形成感应电压,从而有了感应电流,容易干扰,当然,对模拟量干扰严重,故此时即要单端接地。
高频双端接地如编码器,开关量等,低频单端接地如模拟量等。单端接地不存在接地电位差的问题,可减少接地干扰。
屏蔽线的接地有三种情况,即:单端接地方式、两端接地方式、屏蔽层悬浮。
1)单端接地方式:假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。
因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。同时它也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。
2)两端接地方式:由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰。
因此,它抑制磁场耦合干扰的能力也比单端接地方式差。单端接地方式与两端接地方式都有屏蔽电场耦合干扰作用。
3)屏蔽层悬浮:只有屏蔽电场耦合干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。
对于单端接地,是变送器端接地。
1、独立地线。
所谓的独立地线,顾名思义,就是为本系统单独设置的地线,它必须是通过对地电阻测量合格的地线。
那么什么是合格地线?他的对地电阻的标准是多少?这有国标决定,对于计算机系统的接地地线标准,应该是小于4欧姆。
这个独立的地,接变频器的PE、现场的电机外壳、所有导电金属相关柜体、机体外壳。【信号地、独立地线与等电位连接的区别
2、等电位。
所谓的等电位,就是安装接线的这个系统所有物体的金属外壳,用导电体大面积连接一片。面积越大,抗干扰的效果越好。
从抗干扰的效果看,等电位的处理,优于单独接地的效果。接独立地,是在等电位的基础上实施的,因为,根据一点接地的原则,那个独立地是接在整个系统的什么位置也很关键。要视现场的具体情况而定。
原则是,独立地线的“入地点”接在系统所有壳体、物体的金属表面积最大的地方。等电位包括了所有电缆频蔽层的金属导体连接。
3、信号地。
信号地为了不混淆大地的概念,所以称“参考电位”。它是信号的参考电位,在西门子的装置里称作M。所以它不能与PE、大地连接。信号地----参考电位,必须与“大地”悬浮。
“一点接地”,千万不要狭义的理解为一个螺丝栓点,那样的话就大错特错了。关键是要理解西门子的传动装置手册中EMC有关章节描述的“大面积连接”。什么叫大面积连接,就是接地的导体、导线其表面积越大越好。
因为干扰的噪声信号,都具有“肌肤效应”,集中在导体的表面,所以,等电位的导体,表面积越大,越利于干扰噪声的吸收。
一点接地,要广义的理解。一个大的导体也可以看成一个节点,汇集一点,就是可以在这个导体上的任何部位接地,这样,噪声会有利于在这个导体的表面被吸收。如果汇集一个螺栓点,这种效果就没有了。
双端接地,可能导致屏蔽线上走电流,甚至大电流的可能,只要有电流就产生磁场了,不利于屏所以基本上都是单端接地。
但是,如果两个系统全部是 浮地系统,则无所谓了,可以双端接地的。
比如,编码器的屏蔽线怎么接?这个在西门子的手册里已经明确的讲了呀。对于数字信号线的屏蔽就是双端接地。
如果说按照此规范接地了,还有干扰编码器信号问题,那一定不是接屏蔽所能解决的,一定还有别的问题。
比如,编码器的机械连接问题、编码器信号线与外壳有耦合问题(信号线碰壳或参考电位碰壳)等等问题。关于两端接地点有电位差的问题,那就是等电位没做好,也是EMC基本准则问题的处理不好。
这些都应该在安装布线的时候认真做的工作。
以前在与西门子的工程师交流使用西门子的传动控制器问题时,他们特别的强调现场安装的等电位问题。说这个等电位甚至比接地还重要(这对抗干扰而言)。何谓定电位?说白了,就是把现场与传动控制系统有关的一切装置的金属外壳,用导体大面积连接在一起。让所有的机柜、机箱、操作台、主机等等电位相等。
然后,在此基础上,找一个最大面积的导体,做接地点,将其接大地。我想这个做对了,做好了,再把信号线屏蔽按规则接地,应该就OK了。
另外,上面有说模拟量的信号线屏蔽接法,单端接地。这个正确。就这么接。前面有人说,这么接了,不管用,无效果。
那一定不是接地所能解决的问题了。
可以用示波器看看你的信号地(此时),他一定是一颗很粗很粗的线,地线上的噪声很多。
模拟量的干扰噪声有两种,一种是共模噪声,一种是差模噪声。
在接地不管用的时候,不要以为接地没用,还是要按规则接好,然后尝试用电容滤波,硬件的和软件的滤波+屏蔽层单端接地,会收到很好的效果。
另外,还可以尝试磁环的滤波等等。
总之,上述的方法都是众所周知的基础,有人不信,所以总是被干扰搞得精疲力尽,无所适从。
问题的关键不是接地管不管用,而是你的干扰通道来自何方?你的干扰源属性是什么?搞不清敌情怎么应对?瞎猫碰死耗子或者饿虎扑食的采取措施,都是盲目的。
应该首先搞清楚干扰源的性质,再做有针对性的处理,才是有的放矢的;才是可取的。
针对EMC的准则,不要不信,要认真去做、去遵守。然后有了问题再去确认它的属性,针对性加以解决。

 

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