逻辑接地与功率接地

12.3.3　逻辑接地与功率接地

在电子设备中往往还要设一些特殊的接地，如逻辑接地、功率接地等。

1）逻辑接地

在电子设备的信号回路，其低电位点要有一个统一的基准电位，把这个点进行接地叫逻辑接地，也称为信号接地。它是保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。这个基准电位并不一定就要是大地的零电位，而只要是一个等位面。逻辑接地既然不是以“地电位点”作为各电路统一的基准点，在电子计算机中，逻辑接地不一定要与机壳相连，而把地电位的基准点悬浮在一个共同的等位面上，这种接地叫悬浮接地。

小型计算机和个人计算机一般采用悬浮接地，其特点是直流信号地线不外引，各种干扰源无法进入计算机内部，从而提高计算机的抗干扰能力；但这种接地方式要求计算机内直流系统与机壳间绝缘强度高，内部布线电容小，否则各种干扰将通过计算机外壳耦合到内部直流系统，影响工作稳定性。

对于大中型计算机一般要求做直流接地，因为大中型计算机通常由多个机柜组成，各柜都有自己的独立的直流电源，要保证机柜间电平相等，信号稳定传输，就要把各机柜的逻辑基准电位的直流信号连成一体，这种接地又称直接接地或直流接地。

2）功率接地

电子数字设备中的大电流电路，如电子数字控制设备中的50Hz交流电路都需要接地，这类接地叫做交流功率接地；功率接地也常把交流和直流接在一起，但也可以分开接地。

3）独立接地

独立接地是把直流接地、安全接地、防雷接地分开设置，如图12.6所示。

图12.6　独立接地示意图

数字设备的直流接地与设备的安全接地或建筑物的防雷接地分开的目的在于尽可能排除来自地线的干扰源。这种干扰是由于泄放电流在地线共同阻抗上所引入的。如电子计算机要求单独接地或通信系统要求单独接地等。电子设备要单独设置接地与防雷接地系统分开，根据规范要求，两接地系统的距离不宜小于20m，它们的接地极和地线要保护绝缘，绝缘电阻应在2MΩ以上。电子设备单独接地其接地电阻不宜大于4Ω。

4）共用接地

共用接地是指将各种接地通过接地线连接到同一个接地装置上，如图12.7所示。图中把防雷接地、安全（保护）接地、工作（含直流、交流）接地，都连接在一个共用的地网上。这种接地是大厦普遍采取的形式。因此，共用接地又叫联合接地。按照规范要求联合接地的接地电阻不应大于1Ω。其地网常用大厦的基础钢筋网。

图12.7　共用接地系统

在共用接地中，工作接地的接地线，指设备接地端子到建筑接地点的连线，要尽可能地缩短。因为连线越长，接地效果越差，受干扰的可能性也越大。现以交流工作接地为例，在交流情况下，接地线除有电阻外，还有分布电容和分布电感。同样长的一根接地线，10MHz的感抗将是50Hz的2×10⁵倍。比如，一根长3m的接地线，在10MHz下的感抗为90Ω，对于其末端几欧的接地电阻而言，接地感抗起主要作用，而接地电阻则是次要的。根据线间电磁能的传输理论，加到导体（如接地线）上的高频脉冲以波的形式向前传输，到达末端就会有一反射波沿导体反射回来，入射波与反射波叠加后形成驻波，有时在设备端子上形成很高的阻抗，于是就失去了接地低阻抗的意义。这就是要求接地线尽量缩短的理论根据。

【例12.2】　某电视演播大厦地线系统。

某电视演播大厦为排除地线干扰源，采用了三组独立接地方案：

一是信号接地。使信号接地独立出来的目的，是使其免受干扰，成为大厦中接地系统的保护对象。具体做法是：在距离演播大厦基础钢筋网外沿约30m处用一组50×5镀锌角钢作为信号系统的接地极如图12.8所示，8根接地极分成两组，每根相距5m，采用VV₂₂1×185铜缆接到大厦信号接地箱，其接地电阻不大于1Ω，施工中要进行测量检查，如果接地电阻值不能满足要求，则需采用降阻剂或再增设接地极。在大厦竖井内分楼层设置信号地线箱，箱内设有与箱体绝缘的接地铜排。用单芯截面为185mm²单根铜芯电缆连接地极和箱内铜排，从而在大厦弱电竖井内形成一条自下而上的信号接地干线。此干线敷设在电缆沟槽内，各机房内的设备和机架放置在绝缘垫层上并与信号地线相连。在地线敷设中为减小线路阻抗，地线电缆不得随意弯曲和盘绕，地线铜带平直铺设，路径要短，绝缘要好。地线箱和配电箱金属外壳用BVV 16mm²铜线与保护接地干线连接。

图12.8　独立接地极结构

二是特殊照明接地。特殊照明是指电视演播室的聚光灯、泛光灯、追光灯、效果灯等。它们都受专门的可控硅调光器控制。可控硅调光移相触发，造成电源电压波形缺口，输出端出现非正弦脉冲、非连续脉冲，产生大量谐波。如果与信号接地共用地线，在地线共同阻抗上产生寄生耦合它将是最强烈的地线干扰源。除将调光系统配电与信号系统配电严格分开外，接地系统也要严格分开。为此，设置了特殊照明接地系统，在大厦附近基础钢筋外沿25m处用一组50×5镀锌角钢作为特殊照明系统的独立接地极，接地电阻不大于1Ω。特照接地极与信号接地极形式相同，二者间距约40m。在调光配电室内，利用调光配电柜及可控硅调光柜基座槽钢作为特照系统的接地干线，用单芯截面185mm²铜芯电缆把特照系统接地极与调光配电室接地干线连通。对于分散的个别小型演播室内的调光设备，用截面不小于16mm²铜芯电缆与特照接地干线相连。

三是防雷接地。利用建筑物基础钢筋网作为防雷和强电保护接地、安全接地等共用接地极，接地电阻≤1Ω。在此大厦内每层还设置了等电位接地系统，也与防雷接地的引下线相连。