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接地

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澳大利亚一所民居旁一个典型的地电极(在灰色水管的左边),用黄绿色线套包裹。
澳大利亚一所民居旁一个典型的地电极(在灰色水管的左边),用黄绿色线套包裹。
金属水管可当作“接地线”来使用。
金属水管可当作“接地线”来使用。

电机工程学里,接地这术语,依著不同的应用领域,有几种意思。接地电路内部的一个电位参考点。从这参考点,可以测量其它电位。接地也可以被认为是电流的一个共同回归路径(称为地回电路地回路),或是与大地的一个直接有形的连接。

因为下述几个理由,电机工程师会将电路连接到接地:

  • 绝缘体损坏时,易与外界接触部件,会因为累积电荷,而使得电位升高。为了安全目的,主要电力设备必须连接到接地。
  • 保护电路的绝缘体,会因过高的电位而遭到的损坏。所以,必须限制电路与大地之间电位升高。
  • 当处理易燃物或修理电子仪器时,静电很容易会引燃易燃物或损坏电子仪器。因此,必须限制静电荷的增加。
  • 有些电报器材或电力传输电路会使用大地为导体(称为地回幻路 (phantom loop))。这样,可以省去安装另外一条导线为回程导体的费用。
  • 为了测量目的,将大地当做一个固定参考电位。根据这个参考电位,可以测量出来其它的电位。为了保持参考电位为零,一个电气接地系统应该拥有足够的电流载流能力

电子电路理论里,接地通常被理想化为一个无穷电荷电源或电荷吸收槽,可以无限制的吸收电流,同时保持电位不变。

定义

接地是电学中的概念。在供电系统和电路设计中意义并不相同。

供电系统

市电系统,地线是指一根理论上与大地电位的导线,因其对地电压小,不会对人畜造成伤害,可用于保护。为了使其与大地电位相近,一般民用将其与水管相连,因水管与大地相连而达到释放电能的效果;而工业上一般将地线与避雷针的接地体等插入地下的设施相连以达到更好的放电效果。

由于电感电器一般在金属机壳上会因感应而产生一些较小的电压,也可能由于漏电原因使机壳带电,为保证使用安全,应将地线与电器外壳相连以通过大地放电。

香港,接地线俗称水线[1],因为住宅通常是将配电箱的地线连接到自来水管(通常是金属)来接地。但在一些国家,使用金属水管来接地是违法的[需要解释]。此外,如果装修时误把金属水管换成胶水管,接地便失去作用。

地线一般用黄绿相间或绿色导线包裹,也可以没有包裹。

电路设计

地线的符号[2]

电路设计时,地线则被广泛作为电位的参考点,为整个电路提供一个基准电位。此时,地线不是真正与大地相连,而往往与输入电源线的一根相连(通常是零线),其电位也与大地电位无关。整个电路在设计时,以地线上电压为0V,以统一整个电路电位。例如USB第5针是GND,代表一个电压的参考点。

在强弱电隔离或高低频信号隔离等场合,一个电路中可能有多个彼此电位不同的地线,分别称为强电地、弱电地、电源地、信号地、高频地、低频地等。

参阅

引用

  1. ^ https://www.emsd.gov.hk/m/tc/electricity_safety/publications/general/household_electrical_safety_handbook/part_3/3_5/index.html
  2. ^ Electrical and electronics diagrams, IEEE Std 315-1975, Section 3.9: Circuit return.
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