接地环路简介

大多数工人已经知道，正确接地是各种电气设备的基本安全预防措施。然而，鲜为人知的是，虽然接地可以预防和解决许多安全和电源问题，但不正确的接地会在数据记录、数据采集以及测量和控制系统中造成问题。常见的问题之一称为接地环路反馈，这是一种电气现象，当系统及其外围设备中的不同电路具有不同的连接或返回接地的路径时，通常会产生这种现象。此外，这可能是一个季节性问题，问题会根据气候条件来来去去。

接地环路反馈是一种经常遇到的布线问题，当两个或多个连接的电气设备有不止一条接地路径时，就会出现这种情况。这些路径一起形成一个循环。流经环路的电场和磁场会产生意外的电流和电压。或者由于接地路径中的电流和电阻，不同设备的接地点可能不处于相同的电位电压。终结果是，虽然人们认为设备具有相同的接地参考点，但事实是它们没有，并且这种差异可能表现为测量值中的简单偏移或破坏设备正常运行的信号噪声.

无论是使用不同的安全接地点还是安全接地点和大地接地点，常见的示例之一是由电源 (60 Hz) 交流电源在接地回路中感应的电流引起的嗡嗡声/嗡嗡声。在视频应用程序中，用户会注意到屏幕条纹形式的这种反馈，而计算机和网络用户可能会遇到关机或数据通信中断的情况。收集数据的工程师和技术人员经常发现，他们的读数和数据显示的偏移量可能会随时间变化或测量值中存在噪声。在坏的情况下，这可能会导致运营中断，因为许多企业严重依赖 PLC 和测量系统进行过程和机器控制、质量控制，终测试等。然而，接地环路经常逃避故障排除调查，并且作为许多安装中的一个因素同样被忽视，后来当电气配置或环境条件发生变化时会出现。

计算机、数据记录器和数据采集/控制系统通常通过其交流电源和插头上的接地引脚连接到地面，插头上的接地引脚插入墙上插座，在公共建筑物布线中共用接地线。这些设备也可以通过数据通信电缆相互连接。以太网电缆非常适合保持接地隔离，但串行通信电缆（例如 RS232）有自己的接地导体。现在，如果将计算机插入建筑物某个区域的插座，而它所连接的 RS232 设备位于建筑物的不同区域，则可以创建多路径连接和接地环路。

另一个例子是控制一台制造设备的计算机。计算机可能插入标准的 110 VAC 插座，但制造机器可能需要 220 或 480 VAC，因此它由与 PC 不同的断路器面板供电。每个断路器面板都可以有自己的本地接地桩。理想情况下，这些接地桩应该在接地线上没有电阻，也没有电压降。然而，我们已经看到过这样的情况，无论出于何种原因，在通往局部接地的路径中存在阻力。这可能是其中一根地线的连接不良，或者可能是在一年中的某些时候，地桩周围的区域变得非常干燥，并且对真正的接地有一些非零电阻。结果是计算机和它所控制的机器不共享同一个真地，

接地环路还可以通过布线影响低电平测量。通常，对于敏感测量，将使用屏蔽电缆，屏蔽的目的是保护信号免受环境中的任何电磁干扰。为了正确操作，屏蔽层应仅在一端接地。这样，环境中的电干扰将被屏蔽层收集并传送到地面，从而保持敏感信号清洁。但是，如果误将屏蔽层两端接地，则会立即形成潜在的接地环路。现在，环境中的任何电干扰都会在屏蔽层中产生电流，然后电流会以电噪声的形式直接耦合到被测信号。

鉴于新型电气设备的敏感性，接地环路反馈对工业过程的威胁越来越大。例如，近的变频交流驱动器可以由外部模拟电压信号控制。这些驱动器可能有一个敏感的输入前端，当在控制信号上遇到噪声时，驱动器可能会出现错误甚至故障。在接下来的第 2 部分中，了解如何准确诊断接地环路反馈，以及减少和防止接地环路发生的五个步骤。