什么是浮地和接地?

在電力系統(tǒng)中，為了提高電氣安全性和信號(hào)質(zhì)量，需要對(duì)電氣設(shè)備的引入線路進(jìn)行保護(hù)接地。電氣系統(tǒng)的接地分為兩種：接地和浮地。

接地是指將設(shè)備通過(guò)電氣導(dǎo)體與大地相連，形成電氣環(huán)路，以便于在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠通過(guò)放電電流讓保護(hù)裝置檢測(cè)并切斷故障，從而保護(hù)設(shè)備和人員。接地一般用于交流電源的中性點(diǎn)、大電容、大電感、變壓器及低壓電氣設(shè)備等。

而浮地則是一種特殊的連接方式，指不將設(shè)備與地面連接，將電氣設(shè)備所在系統(tǒng)與大地間的電氣導(dǎo)通斷開(kāi)，使得設(shè)備的電位與地面電位之間不存在任何直接的聯(lián)系。浮地一般用于直流電源、精密儀器及高壓設(shè)備。

浮地的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.提高信號(hào)質(zhì)量：浮地可以減少來(lái)自地面的噪聲，提高系統(tǒng)信號(hào)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。

2.提高可靠性：在某些場(chǎng)合下，如果設(shè)備接地，可能會(huì)因?yàn)榻拥仉娮柽^(guò)大或電氣絕緣不良等原因?qū)е孪到y(tǒng)故障，而浮地能夠避免這些問(wèn)題，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3.提高安全性：由于浮地沒(méi)有電流與地面的直接聯(lián)系，所以不會(huì)存在電擊人的風(fēng)險(xiǎn)。

缺點(diǎn)：

1.不能處理大電流故障：浮地?zé)o法處理大電流故障，容易損壞設(shè)備和造成系統(tǒng)停機(jī)。

2.需要專(zhuān)業(yè)人員：浮地需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作，且需要定期進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，增加了設(shè)備的使用和維護(hù)難度。

浮地與接地的優(yōu)缺點(diǎn)及三大接地方式

在電子系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)中，浮地和接地是兩種常見(jiàn)的電路連接方式。它們各自具有獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，而不同的接地方式也適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。以下是對(duì)浮地與接地的優(yōu)缺點(diǎn)以及三大接地方式的詳細(xì)分析。

浮地

優(yōu)點(diǎn)：

抗干擾能力強(qiáng)：由于浮地系統(tǒng)不與大地或其他電位參考點(diǎn)連接，因此可以避免來(lái)自大地的電磁干擾和地電位差的影響。

簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在某些情況下，采用浮地方式可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布線，降低系統(tǒng)成本。

缺點(diǎn)：

安全性問(wèn)題：浮地系統(tǒng)可能帶來(lái)安全隱患，因?yàn)樵O(shè)備外殼可能帶電，導(dǎo)致觸電風(fēng)險(xiǎn)增加。

靜電積累：浮地系統(tǒng)容易積累靜電電荷，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或性能下降。

共模干擾：浮地系統(tǒng)之間可能存在較大的電位差，從而產(chǎn)生共模干擾，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。

接地

優(yōu)點(diǎn)：

提高安全性：接地可以將設(shè)備外殼與大地連接，確保設(shè)備在漏電時(shí)能夠及時(shí)將電流導(dǎo)入大地，防止觸電事故發(fā)生。

抑制干擾：接地可以有效地抑制電磁干擾和噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

保護(hù)設(shè)備和人身安全：在雷電等惡劣天氣條件下，接地可以保護(hù)設(shè)備和人身免受雷擊傷害。

缺點(diǎn)：

復(fù)雜性增加：接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，如土壤電阻率、接地體材料、接地電阻大小等，增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

成本增加：為了實(shí)現(xiàn)良好的接地效果，可能需要投入更多的材料和人力成本進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

三大接地方式

單點(diǎn)接地：

定義：?jiǎn)吸c(diǎn)接地是指整個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)共同的接地參考點(diǎn)。所有需要接地的部分都通過(guò)導(dǎo)線連接到這個(gè)點(diǎn)上。

適用場(chǎng)景：適用于低頻電路和數(shù)字電路，可以減少接地回路引起的干擾。

注意事項(xiàng)：需要確保接地點(diǎn)的電阻足夠小，以避免產(chǎn)生過(guò)大的壓降和熱量。

多點(diǎn)接地：

定義：多點(diǎn)接地是指系統(tǒng)中的多個(gè)部分分別通過(guò)導(dǎo)線與大地或其他接地體連接。

適用場(chǎng)景：適用于高頻電路和強(qiáng)電系統(tǒng)，可以降低接地阻抗和減少接地回路的電感效應(yīng)。

注意事項(xiàng)：需要避免不同接地點(diǎn)之間的電位差過(guò)大，以防止產(chǎn)生共模干擾。

混合接地：

定義：混合接地結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的特點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的具體需求選擇適當(dāng)?shù)慕拥胤绞健?

適用場(chǎng)景：適用于復(fù)雜系統(tǒng)，可以根據(jù)不同部分的特性和要求選擇不同的接地方式。

注意事項(xiàng)：需要仔細(xì)分析和設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性不受影響。

1. 一個(gè)電子電氣設(shè)備如何確定是否需要接地?

一般來(lái)說(shuō)，如果是電池或化石能源供電的設(shè)備且設(shè)備本身可以不依賴于外部激勵(lì)獨(dú)立工作，那通常是不需要接地(也叫浮地)的，極大可能也是無(wú)法接地的，比如手機(jī)等手持設(shè)備、汽車(chē)等移動(dòng)車(chē)輛。手持設(shè)備如果工作時(shí)累積了靜電電荷，通過(guò)人接觸時(shí)可以通過(guò)人體釋放或中和。移動(dòng)車(chē)輛通過(guò)上下車(chē)的人也可以達(dá)到同樣的效果，特種車(chē)輛會(huì)通過(guò)安裝于車(chē)輛尾部的靜電帶接地，及時(shí)將車(chē)輛運(yùn)動(dòng)中各種摩擦產(chǎn)生的靜電電荷泄放掉。手機(jī)雖然沒(méi)有接地，但內(nèi)部也是有等電位地平面的，用來(lái)給高頻電路提供低阻電流回路同時(shí)屏蔽外部干擾。

對(duì)于需要外部供電且與外部有各類(lèi)通訊、IO接口的設(shè)備來(lái)說(shuō)，必然要選擇接地，否則無(wú)法安全可靠的工作。

2. 如何選擇電路接地方式?

設(shè)備本體可通過(guò)專(zhuān)用接地端子直接接地，但內(nèi)部電路的接地是有選擇的，一般分為直接接地或電容接地。直接接地就是把電路信號(hào)地直接接到機(jī)箱外殼，電容接地就是把電路信號(hào)地通過(guò)安規(guī)電容接到機(jī)箱外殼，然后機(jī)箱外殼與大地一點(diǎn)相連。這兩種接地方式的區(qū)別是什么?如圖所示，對(duì)于信號(hào)端口的隔離器件設(shè)計(jì)而言，在直接接地時(shí)隔離器件強(qiáng)弱電兩側(cè)直接承受外部信號(hào)對(duì)地電壓(左圖)，在電容接地時(shí)隔離器件與安規(guī)電容串聯(lián)后承受外部信號(hào)對(duì)地電壓(右圖)，因此，直接接地時(shí)端口隔離器件能承受的最大耐壓決定了信號(hào)端口的過(guò)電壓能力。為了提高信號(hào)端口的耐壓水平，避免外部過(guò)電壓等干擾影響設(shè)備內(nèi)部電路的正常工作，同時(shí)降低對(duì)端口隔離器件的耐壓參數(shù)要求，采用電容接地方式更加安全、經(jīng)濟(jì)。

接地方式不同

浮動(dòng)接地和普通接地的最大不同點(diǎn)在于接地方式的不同。

普通接地是指將電氣設(shè)備的金屬外殼或其他可帶電部分接地，使設(shè)備與地之間的電勢(shì)保持一致，以確保人身安全。這是傳統(tǒng)的接地方式，也是最常用的接地方式。

浮動(dòng)接地則是將電氣設(shè)備與地之間保持一定的電阻，不必直接接地。這種接地方法通常使用在對(duì)設(shè)備的電氣絕緣性有要求的場(chǎng)合。在浮動(dòng)接地的情況下，設(shè)備與地之間的電位會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生電壓，使得設(shè)備的電氣絕緣強(qiáng)度得到提高，提高了設(shè)備的安全性能。

安全性能有差異

普通接地的安全性能相對(duì)較高，因?yàn)樗梢詫⒃O(shè)備與地之間的電位保持一致，這樣可以避免人和設(shè)備之間的電擊事故。但是在某些情況下，普通接地也會(huì)存在很多問(wèn)題。由于土壤電阻不穩(wěn)定，地形、濕度等因素會(huì)使得接地電阻值的大小不同，導(dǎo)致接地效果不一。而且在雷擊等情況下，普通接地可能無(wú)法起到有效保護(hù)的作用。

浮動(dòng)接地的安全性也不容小覷，它通過(guò)保持設(shè)備與地之間一定的電阻來(lái)提升設(shè)備的電氣絕緣強(qiáng)度，使得設(shè)備更加安全可靠。但是浮動(dòng)接地只針對(duì)某些特定的設(shè)備，在一些普通的設(shè)備上使用浮動(dòng)接地會(huì)使得它們的安全性下降。

適用環(huán)境有異

普通接地和浮動(dòng)接地的適用環(huán)境也有所不同。

普通接地適用于絕大多數(shù)電氣設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電線等。普通接地可以保證設(shè)備與地之間的電位保持一致，從而保證人身安全。

而浮動(dòng)接地則適用于對(duì)電氣絕緣性能有要求的設(shè)備，如高電壓設(shè)備、船舶等。在這些場(chǎng)合下，使用浮動(dòng)接地可以提高設(shè)備的安全性能。