對于“接地”,實際上存在兩個問題。一個是安全問題。一個是電磁干擾的問題。
安全問題比較容易解決。有安全規(guī)范可循,遵照規(guī)范基本可以避免人身傷害。而電磁干擾則比較復(fù)雜。
為了說明電磁干擾,先用簡單的空心線圈互感來討論。
這是通常講的互感。if代表原邊的交變電流,uf代表副邊的感應(yīng)電壓。u1..un代表每匝的感應(yīng)電壓。磁感應(yīng)強度是(安.匝)的正比函數(shù),變化速率是和頻率一致。
通過左側(cè)的圖a,要說明的是產(chǎn)生電磁干擾的主要是交變的電流、磁場。直流、不變的磁場影響較?。▋H僅在啟動、停止時,例如直流焊接引弧時)。
一切產(chǎn)生交變電流的裝置均可視為干擾源。例如:步進驅(qū)動器、交流伺服驅(qū)動器、變頻器、高頻爐、變壓器、交流載流電纜、互感器等等。
這里的副邊,可以視為各種傳感器、信號電纜、通訊電纜,甚至線繞電位器、電磁閥線圈等等。
從理論上說,副邊如果和原邊垂直(圖b),則感應(yīng)電壓可以為零。
而事實上,對于傳感器來說,效果是很有限的。原因是:在現(xiàn)場,交變磁場來源很多,根本不能確定方向。它的適用范圍只能是:當(dāng)信號線要穿過干擾源(例如大電流載波電纜)時,要盡量做到正交穿過。
如果看圖a的局部,可以說明近似平行的兩根導(dǎo)線的互感。應(yīng)該注意的是:幾十安交變電流的電線和幾十毫安1000匝線圈產(chǎn)生的交變磁場效果是相當(dāng)?shù)?。但是可知:隨著間距增大,磁場強度應(yīng)該成平方衰減。因此,信號線最好遠離這些大電流的載流電纜。
下面的圖可以看出:兩根穿過交變磁場的導(dǎo)線,由于相對干擾源的距離不同,獲得的感應(yīng)電壓不同。對于只能存在于交變磁場的信號線來說,采用雙絞線時,兩根導(dǎo)線相對干擾源的平均距離是一樣的。因此,感應(yīng)電壓是一樣的。要注意的是:這對信號線兩端的共模電壓仍然存在!
順便說一句:有的“雙絞線”發(fā)現(xiàn)是一根繞著另一根轉(zhuǎn),結(jié)果如何?(長度不等)
銅不是導(dǎo)磁體,它是擋不住交變磁場的(我是這么認為的)。但是對于空間局部一點來說,交變磁場強度可認為是固定的。穿過這個局部的導(dǎo)線越多,每根導(dǎo)線獲得感應(yīng)能量越少。因此,電纜屏蔽層越密越好,也要求接地是360度周邊接觸。當(dāng)然,信號電纜穿過鐵管就可達到磁屏蔽,效果更好。如果前面的解釋是正確的,那么和信號線“并行”走一根多芯rvv“等電勢”軟線如何?