24V直流开关电源需要接地吗?为什么呢?
接地有两种,第一种是参考地,第二种是保护地。参考地用于构建零电位参考点,而保护地则用于人身安全防护。24V直流开关电源需要接地吗?为什么呢?
我们看下图:
图1:参考地和保护地的区别
图1中,1图在电源E的负极加了参考地的符号,右图则在电源E的负极加了接大地的符号。注意这两个接地符号的区别,它们的式样是GB/T 4728有关电气制图规范的国家标准规定的。
我们先看图1的1图。图中的电流是I,所以图中电阻R2上的电压,这是根据欧姆定律求出来的。
现在我们的问题是:节点a、b和c点的电压是多少?如果仅仅依据欧姆定律,我们根本求不出来。为何?因为没有零电位参考点。如果我们规定电池E的负极为零电位参考点,则a点的电压,b点的电位,c点的电位当然等于零了。
所以,零电位参考点是我们计算电路中各个节点电位所必须的。
不但简单的电路是如此,复杂的电路也是如此,甚至供配电线路也需要零电位参考点,只不过在供配电线路中把零电位参考点叫做工作接地。
我们再看图1的2图,我们看到这里的接地符号是接大地,也就是说,c点的电位不但具有零电位参考点的意义,同时它还具有大地的零电位。如果我们把用电电器的外壳接在从c点引出的地线上,则用电电器的外壳就具有了大地的零电位。如此一来,就能确保用电安全。
我们看下图:
图2:IEC60364国际标准定义的TN-C接地系统
图2中,我们在左上角看到了电力变压器,它的中性线直接接地,于是接地点不但具有了零电位参考点的功能,同时还具有保护的功能。从接地极引出的线符号是PEN,名称是保护中性线,俗称就是零线。
图2中,我们看到有两只用电电器,它们的外壳均接在零线上,也即保护接零。以此实现漏电防护,以及用电安全。
对于题主的24V开关电源,它的输出电压是24V,在国家标准GB/T 156《标准电压》中定义为极低电压,对人体毫无伤害:
图3:GB/T 156规定的极低电压
我们从图3中看到许多电压,对极低电压的定义不是很明确。到底多少以下的电压是极低电压?
在国家标准GB/T 18379-2001《建筑物电气装置的电压区段》中给出了电击电压的具体数值,见下图:
图4:国家标准规定的涉及到电击电压区段
图4中我们看到,对于交流系统的电击电压是50V,而直流系统的电击电压是120V。这说明,只要直流电压低于120V,可以不必接保护接地。
既然24V直流电源电压远远低于120V的直流电击电压,所以在24V开关电源输出的直流电路中可以不必接大地,但必须定义零电位参考点(GND点)。
注意:因为36V交流供电电压低于50V交流电击电压,所以36V的交流电压属于安全供电电压。
另外,对于多电源系统,例如单片机系统,这里既有供后向通道使用的+24V直流电,也有±12V前向通道的直流电,还有+5V的单片机工作电源,以及系统的三相交流电。在这里,我们把±12V对应的参考地叫做模拟地,把单片机使用的+5V对应的参考地叫做数字地,模拟地与数字地之间用一只专用的零欧姆电阻连接起来。这里的零欧姆电阻阻值大概在零点几欧姆到数欧姆之间。
我们已经知道,模拟地和数字地都是单点接地。只要是接地,它们就必须接到一起,否则就成为浮空的“浮地”。用零欧姆电阻吧模拟地和数字地连接起来后,可以有效地杜绝浮地静电现象。
图5:零欧姆电阻用于连接模拟地和数字地
多电源系统的参考地,必须挑选合适的地点与保护地相接,使得操控系统的外壳具有保护地的零电位。例如家用电器的洗衣机、电冰箱等等都是如此。
对于24V直流开关电源需要接地吗?如果它是为PLC系统提供电源,则它的负极必须接大地;如果它只是为面包板上实验电路提供工作电源,当然就不必接大地了。