实验室的电源干扰及接地问题.doc

实验室的电源干扰和接地问题 (2007-10-31 10:14:21) 【摘要】 通过光纤光缆产品检测实验室中仪器事故案例分析，着重指出必须注意电源干扰和接地问题。 阐述了UPS的性能特点和工作原理。提出：实验室要求有单独专用接地装置，接地电阻应小于4Ω；要采用正弦波输出的在线式UPS。这样才能确保仪器正常工作，避免造成重大损失。 【关键词】 实验室；电源干扰；接地 0 引言 我国光纤光缆行业的生产能力和厂家数量，均列世界光缆行业之最。光纤光缆生产厂家检测中心已初具规模，承担起产品检验繁重任务，是确保产品质量不可缺少的重要部门。检测中心实验室建设质量好坏，不仅影响到产品质量，而且直接影响到仪器设备使用寿命和损坏率。 在实验室建设中，人们一般只重视电源稳压，环境温度，湿度等问题。对电网“污染”、电源干扰和接地问题并未引起足够重视，造成事故不断，损失严重。 本文根据作者多年工作经验，对上述问题进行重点分析，提出预防措施和解决方法。 1 应关注电网“污染”等电源质量问题 随着我国经济迅速发展，各种类型设备和电器投入电网使用都不可避免地给电网带来各种干扰，造成电网“污染”。据检测，广州某地电网中，峰值超过600V以上的干扰讯号，每天竟达上千次。因而使各种计算机（含工控机），数字类设备，高精尖电子仪器和电器设备的正常运行受到影响。 从理论上来讲，在电网电源干扰方面，我国的干扰严重程度要超出美国等国家的四倍以上，因为我们是220V高内阻电网，而他们是110V低阻电网。再加上我国许多企业用电不规范，加剧电网“污染”程度。许多昂贵的进口仪器到中国来会出现“水土不服”因而常出现故障。 某计算机专家曾指出，计算机的故障90％来自电源问题。许多事实表明：电源质量低劣是大多数电子设备损坏及其运行发生故障的元凶。 常见电源质量问题有：电压过高或过低，电网突波和杂波干扰，电力供应中断或瞬间断电等。一般电子仪器和电器设备都允许输入电压有一个波动范围内均可正常工作，但对于电网干扰（包括突波和杂波干扰）就容易引起严重后果。以计算机为例，常出现“冲程序”的CPU控制紊乱问题。 众所周知，微机在各行业得到广泛应用，几乎高精尖电子仪器和电器设备都有微机（含工控机）应用系统。抗干扰性能和稳定性已成为重要指标之一，否则，再完善的功能设计，若抗干扰性和稳定性不好则现场无法应用，电脑变为“烦脑”。 微机（含工控机）应用系统稳定性受到各种因素影响，但设法维持主机程序稳定性具有决定性意义。主机是严格按时钟操作，完成CPU和主机及外部设备的信息交换的。当干扰出现时，通常是CPU控制紊乱，严重时内存REM也被冲掉。其主要原因是不等位干扰，也就是逻辑地的不等位。 图1 不等电位干扰 Fig.1 Distribution of unequal voltage 从图1可以看出，CPU对REM控制作用在稳定状态下，分布地线A，B两点间不存在不等位因而工作正常。但是当地线上存在瞬变干扰（来自电磁场干扰或电网干扰）时，则A、B两点电位VA、VB则不相等，假设干扰瞬间VA+0.7vVB时，显然CPU对REM的控制作用便遭到破坏，此时REM只有“1”状态而无“O”状态。从这个示意图说明，无论何种性质的干扰，最后则体现为不等位干扰，则对微机应用系统，高精尖电子仪器设备会造成严重故障甚至是致命伤。 由于电网供电用户极其复杂，所以电网“污染”、电网干扰也很复杂，如电磁铁、电动机、无触点开关、有触点开关、火花和电弧等都会产生干扰，可以说是无处不在无时不在；电网“污染”、电网干扰和电磁干扰等造成电源质量，务必引起我们足够重视。 2 采用在线式正弦波输出的UP S是确保电源质量有效手段 UPS即不间断电源，它的英文全称为：Uninterruptible Power System。它可有效地克服电网污染、干扰引起的常见电源质量问题。如电压过高过低、电网突波或瞬间尖波、电源线上杂波干扰、电力供应中断或瞬间断电等，从而确保电子仪器设备正常运行。 2.1 UPS基本结构和分类 UPS供电系统基本结构是一套将交流电变为直流电的整流/充电装置和一套把直流电再度转变成交流电的PWM（脉冲宽度调制）逆变器。 UPS电源按其输出波形分类，则可分为方波输出和正弦波输出两大类。显然正弦波输出UPS电源的供电质量要优于方波输出的UPS电源。UPS按其操作原理，可分为后备式和在线式两类。 如图2所示：图2（a）是后备式UPS电源，在市电正常供电时，由市电直接向负载提供交流电源；当市电供应中断时，蓄电池通过逆变器向负载提供交流电源；即UPS 电源的逆变器总是处于对负载提供后备供电状态。图2（b）是在线式UPS电源。平时由交流电－整流－逆变器方式对负载提供交流电；一旦市电中断时，改由蓄电池－逆变器方式向负载提供交流电源。 图2