Warum sollte das elektronische Gerät geerdet werden?

- Jul 18, 2019-

Viele Menschen wissen, dass bei der Verwendung wertvoller Geräte das äußere Gehäuse geerdet werden muss, z. B. ein dreiadriger Netzstecker. Aber warum willst du boden? Dies ist selten bekannt. Im Folgenden wird anhand des Arbeitsprinzips der dreiphasigen Generatorleitung die Bedeutung der Geräteerdung verdeutlicht.

Durch die Beobachtung von Abbildung 1 werden Sie schnell verstehen, dass die Rolle des Erdungskabels hauptsächlich diejenige ist, die es ist, dh die Rolle des Erdungskabels wird hauptsächlich für den Blitzschutz verwendet.


In Fig. 1 stellen die roten Linien A, B und C Hochspannungsübertragungsleitungen dar, und Hochspannungsübertragungsleitungen werden im allgemeinen von leeren Türmen für die Fernübertragung von Hunderttausenden von Volt Wechselstrom getragen, so daß sie ist unvermeidlich, dass sie oft vom Blitz getroffen werden. Um Blitzeinschläge zu vermeiden, wird in der Regel ein Erdungskabel parallel über der Hochspannungsleitung verlegt. Diese Masseleitung wird im Allgemeinen als Blitzschutz-Masseleitung bezeichnet. Die sogenannte Masseleitung ist der mit der Erde verbundene Draht. Wenn es donnert, trifft der Blitz zuerst auf den Boden des Blitzes, und der Boden des Blitzes kann einen Blitz in die Erde einleiten, wodurch vermieden wird, dass die Hochspannungsübertragungsleitung Hunderte Millionen Volt oder sogar mehr als eine Milliarde Volt beträgt. Ein Blitzschlag trifft die Spule des Generators oder Transformators und das äußere Gehäuse und beschädigt andere elektrische Geräte, die an die Leitung angeschlossen sind, durch plötzliche Hochspannungsschläge. Daher unterscheidet sich die Blitzschlaglinie in 1 vollständig von der Masseleitung in der allgemeinen elektronischen Schaltung.

Neben der Blitzschutzerde muss auch das Außengehäuse von Generator und Transformator geerdet werden. Diese Erdung wird als Schutzerdung bezeichnet. Der Schutzleiter und der Blitzschutzleiter sind unterschiedlich. Der größte Unterschied zwischen dem Schutzleiter und dem Blitzschutzerdungskabel besteht darin, dass das Erdungskabel des Schutzleiters im Allgemeinen stromlos ist und das Erdungskabel des Blitzschutzerdungskabels bei Gewitter einen sehr großen Strom aufweist. Der Strom kann mehr als hunderttausend Ampere betragen. Die Hauptfunktion des Blitzschutzes besteht darin, Blitzhochspannung in die Erde einzuleiten, um die Auswirkungen von Blitzhochspannung auf elektronische Geräte zu verringern. Durch die Schutzerdung soll das Potenzial des Gerätegehäuses dem Potenzial der Erde angeglichen werden, um zu verhindern, dass sich der interne Stromkreis des Geräts unter dem starken elektrischen Feld induktiv auflädt und Verdrängungsstrom erzeugt. Der menschliche Körper erhält keinen elektrischen Schlag, wenn er das äußere Gehäuse des elektronischen Geräts berührt. Daher ist die Rolle der beiden völlig unterschiedlich.


Die neutrale Erdung des Drehstromgenerators ist auch eine Schutzerdung. Seine Funktion besteht darin, die durch die Spule im Generator induzierte elektrostatische Hochspannung in die Erde einzuführen. Wenn die Last vollständig ausbalanciert ist, ist die Erde des Dreiphasengenerators, der mit der Erde verbunden ist, stromlos. Die Neutralleitererdung des Drehstromtransformators gehört jedoch nicht zur Schutzerdung, sondern zur Blitzschutzerdung, da die Neutralleiter des Drehstromtransformators als Blitzschutz fungiert, während sie nebeneinander liegt Stromleitung, um den Benutzer mit Strom zu versorgen. Beim Donnern kann die Mittellinie den größten Teil der Blitzenergie durch Erdung in die Erde einbringen, und nur ein kleiner Teil der Energie wird schließlich in das Differenzmodus-Signal und die übertragene Spannung gemischt und an das Benutzerendgerät übertragen.


Gegenwärtig sind sich die Menschen der Entstehung von Blitzen und der damit verbundenen Katastrophen nicht sehr bewusst.


Wir wissen, dass die Wolken aufgrund des starken elektrischen Feldes zwischen der Erde und der Ionosphäre zuerst polarisiert und am Himmel aufgeladen werden und dann unter der Einwirkung des Windes die polarisierten geladenen Wolken leicht in zwei (oder mehr) Wolken getrennt werden können. Teil, mache es zu einem geladenen Körper, einer mit positiver Kraft (normalerweise die untere Schicht) und der andere mit negativer Kraft (normalerweise die obere Schicht). Daher können Wolken, die bereits in gleicher Höhe geladen sind (dh Wolken mit den gleichen elektrischen Eigenschaften), unter der Einwirkung des Windes leicht miteinander kombiniert werden, so dass die von der Wolke geladene Energie immer größer wird, d. H Das Potenzial wird immer höher. Befinden sich zwei Wolken mit entgegengesetzten Ladungen nahe beieinander oder befindet sich die geladene Wolke nahe an der Bodenoberfläche, entlädt sie sich, das heißt, es donnert. Solange es Wolken und Winde gibt, tritt daher häufig das Phänomen des Donners auf. Das erste, das vom Blitz getroffen wird, ist ein Hochhaus.


Nach der Statistik:


Die Erde hat mehr als 100 Blitze pro Sekunde. Die von jedem Blitz erzeugte Energie kann 3 Monate lang von einer 100-Watt-Glühbirne zum Leuchten gebracht werden. In der Regenzeit wird alle 6 Minuten eine Person vom Blitz getroffen. Es gibt jedes Jahr Tausende. Zehntausende Menschen wurden durch Blitzeinschläge getötet; Die Fernsehsender in Shanghai erlitten durchschnittlich 33 schwere Blitzeinschläge pro Jahr. Der letzte Blitzschlag war am 13. April 2010. Bei jedem Blitzschlag wurden elektronische Geräte unterschiedlich stark beschädigt. Am 22. Juni 1992 wurden mehrere Computerschnittstellen des Pekinger Nationalen Meteorologischen Zentrums durch induktive Blitzeinschläge zerstört, was mehr als 20.000 Yuan kostete.


Mit der ständigen Weiterentwicklung der elektronischen Technologie werden die Funktionen elektronischer Geräte immer leistungsfähiger, und auch die Dichte elektronischer Schaltungen nimmt zu, so dass die Spannungsfestigkeit elektronischer Geräte kontinuierlich abnimmt. Daher sind elektronische Geräte anfälliger für Schäden, nachdem sie vom Blitz getroffen wurden, und es gibt mehrere Tausend elektrische Geräte, die durch Blitzeinschlag beschädigt wurden und Hunderte von Milliarden von wirtschaftlichen Verlusten verursachten. Jetzt ist die Blitzschutztechnologie zu einer Wissenschaft und Technologie geworden, die immer mehr Aufmerksamkeit auf sich zieht.


Der Blitzschutz elektronischer Geräte ist der beste Weg, um die Beschädigung elektronischer Geräte durch Blitzeinschläge zu verringern. Installieren Sie einen Blitzableiter an der Stelle, an der das elektronische Gerät installiert ist, dh einen Blitzschutz-Erdungsdraht, und richten Sie den Blitz auf die Erde. Erden Sie gleichzeitig das Außengehäuse des Geräts so, dass das Potenzial des Außengehäuses des Geräts im Wesentlichen dem Potenzial der Erde entspricht, um den internen Stromkreis des Geräts in einem starken elektrischen Feld zu verringern. Durch induktives Laden und Erzeugen eines Verschiebungsstroms kann die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des elektronischen Geräts durch Blitzeinschläge stark verringert werden.


Wenn kein Blitzableiter installiert ist und ein Gebäude vom Blitz getroffen wird, befindet sich das gesamte Gebäude in einem starken elektrischen Feld von Zehntausenden von Volt / Meter oder sogar Hunderttausenden von Volt / Meter, alle Objekte in einem starken Elektrisches Feld, unabhängig von Ist ein Leiter oder Isolator, die alle induktiv geladen (polarisiert und geladen) sind und im Leiter oder in der elektronischen Schaltung einen Verschiebungsstrom erzeugen. Wenn das äußere Gehäuse des elektronischen Geräts nicht geerdet ist, ist der Verbindungsstrom lang und der Leiter wird durch den Verschiebungsstrom verursacht. Der Zusammenbruch von elektronischen Geräten mit einer großen Fläche (dh einer großen Kapazität des Leitungskörpers), insbesondere solchen mit einer niedrigen Spannungsfestigkeit, wird zuerst zusammengebrochen. Da der Verschiebungsstrom beim Laden und Entladen des Kondensators erzeugt wird, ist der Lade- und Entladestrom umso größer, je größer die Kapazität ist, und die Leitung in der elektronischen Vorrichtung entspricht der verteilten Kapazität. Je länger die Leitung oder je größer die Fläche des Leiters ist, desto größer ist die verteilte Kapazität. Je größer der Verschiebungsstrom ist, desto mehr wird der Verschiebungsstrom erzeugt, wenn er im elektrischen Feld induziert wird.


Wenn das Außengehäuse des elektronischen Geräts geerdet ist, ist die elektrische Feldstärke innerhalb des Außengehäuses im Wesentlichen gleich, und es gibt keine Potentialdifferenz oder das Potential, da die Potentialdifferenz oder die Potentialdifferenz zwischen dem Außengehäuse und der Erde sehr klein ist Der Unterschied ist gering, und der elektronische Schaltkreis im elektronischen Gerät wird nicht aufgeladen. Es gibt auch keinen Verschiebungsstrom; Daher wird die Elektronik in dem Elektronikgerät mit Gehäuseerdung nicht durch Blitzentladung zerstört. Mit anderen Worten hat die Erdung des Außengehäuses des elektronischen Geräts eine abschirmende Wirkung auf den Blitz, und es kann verhindert werden, dass die Schaltung oder das elektronische Gerät in dem Instrumentengerät durch einen Blitzdurchschlag beschädigt wird.


Wenn das äußere Gehäuse des Geräts nicht geerdet ist, können das äußere Gehäuse und die Erde kein Potentialgleichgewicht bilden, und die Potentialdifferenz zwischen beiden ist sehr groß. Somit wirkt die Vorrichtung als ein isolierter Kondensator und die Erde wirkt als ein anderer isolierter Kondensator und die zwei Kondensatoren sind in Reihe geschaltet. Durch Entladung (dh elektrostatische Induktion) können elektronische Bauteile beim Laden und Entladen leicht beschädigt werden.


Jedes geladene Objekt kann als isolierter Kondensator für die Unendlichkeit angesehen werden. Wenn zwei isolierte Kondensatoren nahe beieinander liegen, erkennen sie sich gegenseitig. Das Ergebnis entspricht dem Laden und Entladen von zwei Kondensatoren in Reihe, von denen einer lädt und der andere lädt. Eins ist die Entladung.


Darüber hinaus kann die Erdung des Gehäuses des elektronischen Geräts auch elektromagnetische Störungen (EMI) reduzieren und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von elektronischen Geräten verbessern. Für die technischen Kenntnisse von EMI und EMC werde ich hier jedoch keine detaillierte Analyse durchführen. Ich werde das technische Wissen in Zukunft diesem Leser vorstellen.

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