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“地”、“接地”和“接地平面”

日期:2012-5-4 (来源:互联网)

在电气工程和电学领域中,我们会频繁地遇到“地”(ground,earth)和“接地”(grounding,earthing)的概念。所以,首先需要澄清几个关于“地”和“接地”的几个名词。

在不同的标准文献中,对“地”和“接地”给出了类似的定义。例如,在GBlT17949.1—2000中,对“(接)地”的名词性定义为:“一种有意或非有意的导电连接,由于这种连接,可使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的某种较大的导电体(注:使用地的目的是①使连接到地的导体具有等于或近似于大地(或代替大地的导电体)的电位;②引导地电流流人和流出大地或代替大地的导电体)。”对“接地”的动词性定义为:“将有关系统、电路或设备与地连接。”又如,在ANSIC63.14-1998中,对“(接)地”昀定义为:“①导电性的土壤,具有等电位,且任意点的电位可以看成零电位。②导电体,如土壤或钢船的外壳,作为电路的返回通道或作为零电位参考点。③电路中相对于地具有零电位的位置或部分。④电路与地或其他起地的作用的导电体的有意的或偶然APTGT300A120D3.html" target="_blank" title="APTGT300A120D3">APTGT300A120D3的连接。”在IEEE100中则定义为:“①到大地或水体的直接连接,或连接到充当类似大地接地体的功能的结构体上(例如,飞机、飞船、车辆等不与大地有导电连接的外壳上)。②到大地或充当大地的公共导体的连接。③一种有意或非有意的导电连接,使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的某种较大的导电体。④高频参考电位。”

综上可知,传统意义上的“接地”含义是为电路(或系统)提供一个“零阻抗”的等电位点或等电位面。接地可以接实际的大地(导电性的土壤),也可以不接到实际的大地而是接到一个充当大地的公共导体上。例如,飞机上的电子电气设备接飞机壳体就是接地。

另一个重要的概念是“接地平面”。在GB/T4365-2003中这样定义了“接地(参考)平面”:“一块导电平面,其电位用做公共参考电位。”理想的接地平面是一个零电位、零阻抗的物理体。它可以作为有关电路中所有电平的参考点,并且任何骚扰通过它郡不会产生电压降。

而实际上,零阻抗理想的接地(平面)是不存在的,即便是电阻率接近于零的超导体,其表面两点之间渡越时间的延迟也会使其呈现某种电抗效应。“接地”的传统概念往往是仅从直流性能或低频性能的观点出发来考虑;而论及“接地”在EMC中的应用,则由于所有的导体都有一定的阻抗,因此流经该“地(平面)”的任何电流在该阻抗上的压降都将导致在其表面不同的点之间存在电位差。

从实用的角度出发,接地平面应采用低阻抗的材料(如铜)制成,并且具有足够的长度、宽度和厚度,以保证在所有频率上都呈现出一个可以忽略的阻抗。

在电气和电路原理图中,我们会发现接地符号可能以几种不同的形式出现,如图9-1所示。在一张只有单一接地设置的电路图中,可能采用任意一种符号来表示“地”即可。而在较为复杂的采用分设接地的图中(如安全接地与工作接地分离设计的系统组成图),则需采用不同的符号将执行不同功能的“地”加以区分。

从接地的作用或接地的功能来划分,接地可分为保护性接地与功能性接地,按照这种原则。