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仪器接地的重要性和判断方法

发布时间:2018-06-26 责任编辑:wenwei

【导读】相信不少工程师在仪器的使用过程中都可能遇过仪器外壳麻手的情况。甚至在平时使用笔记本电脑,或者其他家电,都有可能有这个情况发生。有些人认为,这是由于漏电引起的。其实,仪器外壳麻手主要是由于仪器接地不良引起的。
 
Part1 正确认识仪器的接地
 
1、接地不良会造成什么损坏?
 
这是一个接地不良造成仪器损坏的实例。这是一台是德科技的电源。我们将仪器外壳打开,发现仪器的GPIB接口已经烧毁了,仔细看的话可以发现,有一些针脚已经融化了。
 
仪器接地的重要性和判断方法
仪器接地的重要性和判断方法
 
而连接仪器的GPIB卡呢?拆开后发现,本该是绿色的电路板已经被烧毁成了黑色。接地不良为何会对仪器造成如此大的影响呢?
 
仪器接地的重要性和判断方法
仪器接地的重要性和判断方法
 
2、仪器外壳带电的起因
 
原因就在电源滤波器上。这个器件存在大部分的仪器中,用来滤除220V市电中的杂讯。
 
把电源率波器放大,我们能看到其电路原理图。左面是220V的电源线,上下两端各是火线和零线,它们之间的电压差为220V,E点是电源线中的地线。右面的上下两端同样是仪器端的火线和零线,它们之间的电压也是220V,E点则是我们仪器的外壳。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
如果仪器外壳和电源线缆的地线接触良好,那么图中这两个滤波电容,可以滤除市电中的噪声。但是一旦仪器外壳和电源线的地线断开,而这两个电容容值相等的话,这两个电容就会成为分压电容。仪器的外壳,也就带了220V电压的一半,也就是110V的交流电压。此时操作人员碰触仪器的金属外壳的话,就会被110V的交流电压打到。
 
再来看一个仪器连接的示例,图中的频谱仪正常的接地了,而信号源却没有接地。这样的话,信号源的外壳就带了110V的交流电压。此时如果使用射频线缆将频谱仪和信号源连接的话,会损坏仪器吗?
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
正常连接的话,是不会的。因为信号源外壳的110V电压会通过N型线缆的外圈,导入到频谱仪的外壳,再通过频谱仪的外壳,导入到电源线的地线中去了。可是我们担心的是,如果在连接线缆的时候没有水平对准,N型线缆的内芯,触碰到了信号源的外壳,此时110V的电压会通过线缆的内芯,导入到频谱仪和射频器件中去,导致频谱仪的多个备件损坏。
 
接地不良的话,同样的故障会发生在GPIB,串口和USB口等所有连接端口处。
 
3、接地不良的原因
 
随着我们国家在电网建设上的进步,供电质量以及电源接地基本已经不存在问题。那仪器接地不良是由什么引起的呢?最大原因其实是使用了不良的排插。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
左图是旧国标的排插,又称万用排插;右图则是新国标的排插。旧国标的排插插孔比较大,主要为了方便各类标准的插头可以插入。在使用了一段时间之后,内部簧片容易松动,造成电源线和排插之间没有充分连接,从而导致仪器接地不良。
 
第二个原因则是使用了劣质排插。我们将两种不同的排插拆开。发现质量好的使用的是0.5mm的磷青铜制成,可以使用5000次以上。而劣质排插使用的是0.4mm的黄铜镀镉,是用几次之后,加持力就变小了。而排插的线缆也有很大不同。质量好的排插使用的铜线很粗,而劣质的排插使用的铜线非常细,容易折断而造成仪器没有接地。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
造成接地不良的第三大原因就是电源线。我们推荐使用下图中间上面的国标电源线。其他的美标、英标、欧标的都不建议使用。原因就是,他们的接地柱比国标电源线要粗,需要使用万用排插,而排插在使用了这些电源线之后,内部的簧片就很容易松动了。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
因此,只要稍微注意实验室里的电源排插与电源线,就能有效防止仪器接地不良,避免仪器的损坏。
 
Part2 判断仪器接地的三个方法
 
知道了仪器接地不良造成的危害,以及如何避免仪器接地不良。我们再给大家介绍三个判断仪器是否接地良好的方法。
 
1、使用插座测试器
 
图中显示的就是插座测试器。将这些插座测试器插入排插之后,根据相应的指示灯,能判断该排插的电源接线是否良好。如果是缺地线,测试器会显示为中间灯亮,两侧不亮。
 
需要注意的是:测试器左下方的绿色按钮是测试漏电保护开关是否工作正常的,按下后会引起电路保护开关的自动跳闸。在按下此按钮前,请注意先将仪器及其他用电器先关闭。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
2、使用电笔
 
可能很多人说到接地不良最先想到的就是使用电笔。我们可以使用电笔直接测试仪器外壳的金属部分。图中的电笔上,110V的指示灯亮了,说明仪器外壳至少带了110V的交流电。此仪器没有接地,需要引起注意,此时如果触摸仪器外壳,会被电击。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
3、使用万用表
 
将万用表调至交流电压档,连接仪器电源线的地线和零线。我们建议地线和零线之间的电压差在0.5V到2V之间。
 
需要注意的是,如果地线和零线直接的电压差为0,则有可能是电工将地线和零线接在了一起,送至配电箱的零线端。此时的情况是没有地线,非常危险。因此我们建议地线和零线之间的电压差在0.5V和2V之间。
 
仪器接地的重要性和判断方法
 
以上是三种简单的方法来判断实验室的接地状况。在接地良好的情况下,仪器可以避免不必要的损坏。
 
 
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