通過隔離來保證接地質(zhì)量

通過現(xiàn)場總線-收發(fā)器系統(tǒng)實現(xiàn)的工業(yè)通信通常需要較長的傳輸線路。設(shè)計人員在沒有察覺遠程總線位置間的接地電位差 (GPD)較大的情況下，要么將本地接地作為可靠的信號返回路徑，要么直接將兩個遠程接地連接在一起（創(chuàng)建一個嘈雜的接地環(huán)路）。這兩種情況均危及到了傳輸信號的完整性，會導(dǎo)致系統(tǒng)鎖死甚至損壞總線收發(fā)器。

為了讓設(shè)計人員察覺到這些設(shè)計缺陷，本文闡述了電氣安裝中GPD的源頭位置，接地環(huán)路如何自然地創(chuàng)建，以及隔離是如何規(guī)避這兩種情況發(fā)生的。

鏈路接地
本地電路直流接地與電源接地參考電壓間的鏈路通常由負責將線路電壓轉(zhuǎn)換成所需直流輸出的電源提供。圖1顯示了一款低成本開關(guān)模式電源的簡化結(jié)構(gòu)圖，該開關(guān)模式電源通常用于個人電腦、激光打印機和其他設(shè)備。SMPS 輸出的直流接地通過SMPS Chassis以電源的保護性接地(PE)導(dǎo)線為參考。因此，該直接鏈路起了一個感應(yīng)導(dǎo)線的作用，從而將PE電壓變成了本地直流接地電壓。

圖1 SMPS簡化結(jié)構(gòu)圖

線性和非線性負載
大型辦公室和工業(yè)樓宇運行著大量的非線性負載，如PC、激光打印機、固態(tài)加熱器控制、熒光燈管、不間斷電源以及變速驅(qū)動器。與白熾燈的線性負載相比，其相位電流為一個正弦波形，從而帶來巨大諧波含量（見圖2）。

圖2 失真相位電流及其頻率分量

當60Hz行掃描頻率的第三諧波和第五諧波成為諧波的主要組成部分時，所有頻率分量（包括60Hz基頻）的矢量總和就可以達到峰值，該峰值超過基本相位電流振幅的100%以上。

所有中性導(dǎo)線都并入配電板中的一個大直徑中性導(dǎo)線，就像一個變壓器一樣（見圖5）。在線性負載情況下，多相位系統(tǒng)的中性電流在一定程度上相互抵消。由于負載不平衡（見圖3），只有總中性電流的一小部分保留了下來。

圖3 線性負載的多相位電流