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接地装置对电子称重系统的影响

发布时间:2018-12-29

镇江市计量检定测试中心  刘芝萍

关键词:接地装置  电子称重系统  电源  干扰

 [摘要]  本文主要阐述如何设计和维护接地装置以改善电子称重系统工作环境,提高供电电源质量,抑制各种干扰因素对称重系统的影响。

电子称重系统的使用过程中,显示器数据漂移及称重系统各组成部分(仪表、传感器、打印机等)的损坏与其电源及接地是否良好有着密切的联系。通常,我们往往只注意仪表、传感器的精度和使用的可靠性等,但是对外部环境及其配套设备给我们带来的影响思之甚少。电子称重系统在工作期间需要良好的外部环境,然而客观实际中,存在着各种不可避免的干扰因素。

一、干扰因素来源

1)电源的干扰:电源的干扰现象在电力公司供电系统上常常不可避免,电子称重系统一般由交流电网供电,而供电电网中,由于电力输配设施的老化和发展滞后,以及设计不良、大功率设备的开断,负荷变化带来的冲击、电路短路等因素,都会在电网中引起电压较大波动。另一方面,随着科技技术的飞速发展,用电设备与日俱增,经常出现供电不足,供电电压低的情况。

电网电压的过压、欠压、浪涌产生的大量谐波,特别是电网有时会出现幅值很高,脉宽很窄的尖峰脉冲,它会击穿耐压较低的电子元件,对电子称重系统危害很大。电源干扰表现复杂,存在交流电的干扰、无线电频率的干扰、静电干扰、电磁干扰等等,这些干扰有时交错,有时同时出现且不可控制。电源耦合引入的干扰是电子称重系统中的主要干扰因素之一,也是危害最严重的干扰因素。

2)雷电干扰:雷电干扰主要是由夏季雷电放电所产生。在自然界中,因雷击发生是随机并无法控制的,当闪电后瞬间产生的雷击电弧引起的强电流,很容易击穿仪表或者称重传感器。特别是安装在空旷场地上的大型电子衡器称重系统,因全钢结构的秤体,防雷电性能差,周围又没有高层建筑物遮挡,夏天雷雨季节遭遇雷电时,电子称重系统因遭受雷电袭击而损坏的情况屡屡发生。

了解了上述干扰因素对电子称重系统的危害,那么如何有效地抑制这些干扰因素对称重系统的影响,提高电源的质量呢?运用接地装置是我们的“尚方宝剑”。

二、关于接地及接地装置

接地是为保证设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施大地是一个非常好的导体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变。良好的接地装置干扰因素产生的谐波、畸形脉冲信号导致的瞬间大电流、静电荷以及雷电电流等旁路到地,从而避免电子称重系统设备受到损害。而接地能力的好坏,关键是如何做好接地装置以及使用中对接地装置的维护。

1、接地装置设计:电子称重系统中的接地装置,因产品类型不同,接地装置设计有所区别。因全电子汽车衡称重系统是用途最广的电子称重系统,笔者现以全电子汽车衡接地装置为例加以说明:

通过多年实践,全电子汽车衡接地装置在设计方面不断改进,采用基础接地网作为系统接地,使全电子汽车衡系统接地又向前迈了一步。下图为整个全电子汽车衡称重系统秤体接地的示意图。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

具体做法是:

a、首先基础施工时,将基础混凝土内纵横钢筋网需对50%以上的交叉点用16#铁丝捆扎起来,各地脚螺栓又与钢筋网牢固焊接,形成分布式接地网。当坑做好以后,为了避免导线在混凝土内部会受到腐蚀,在混凝土还未成型之前,从钢筋上焊接地桩。在穿线管附近垂直打入四根角钢,埋入地下至少2米深处,一般3米深度,将四根角钢牢固焊接在一起,并保证角钢和基础分布式接地网牢固焊接在一起。再将接地导线结扎在基坑接地桩上,接地导线与接地桩相连。

图中可以看到:这样穿信号电缆的金属穿线管与基础接地网采用焊接固定的方法相连。金属穿线管另一端在磅房内充当接地桩,使磅房内的称重显示器壳体通过接地电缆连至穿线管的接地夹形成系统接地,而计算机及其他外设的外壳通常和用户的电源地连接,并要求其接地电阻小于4Ω。

b、其次从图中还可以看到:每个传感器均在台下直接就近接地,传感器接地电缆一端用螺母固定在秤体上,另一端用螺栓、垫圈和螺母通过接地铜牌接在地脚螺栓上,保证各个传感器单元与秤体共接地,并且每个传感器信号传输线的屏蔽线通过接线盒外壳直接接到距它最近的秤体上,使地线引线长度最短,高频辐射减少,成本也低。采用这种基础接地网作为系统接地,所有接地点与基础上钢筋连在一起,形成一个庞大的接地网,这样使得秤上电流被迅速引走,提高了整个称重系统的抗干扰性。

接地装置采用这种基础接地网的方式既科学,又经济并且容易操作,更重要是经过实践达到很好的接地效果,避免了电子称重系统零点的漂移,示值不稳,传感器遭受大电流冲击等等故障现象的发生。

2、接地装置的维护:为了确保接地装置长期有效,不仅需要生产单位科学合理的设计,用户单位的维护也是相当重要的,这点也是用户常常忽略的问题。特别是使用现场环境恶劣、使用年限较长或设备老化,锈蚀严重,接地线外观有破损、脱落以及接触不良的接地装置,应该采取更换这些损坏的接地线,以达到完整接触,确保有效接地。在使用过程中,定期检查接地装置是否良好,对于长期不用的称重设备,恢复使用前,一定要检查所有接地点是否可靠,并测定接地电阻是否满足要求,即接地电阻是否小于4Ω。

3、设置配套设备:为了更好地改善电子称重系统的工作环境,提升电源的质量,笔者还建议,在做好接地装置的前提下,增加必要的设备与接地装置匹配,并且这些配套设备也必须可靠接地。例如:

a)避雷设备:通过设置避雷针或者安装避雷器作为防雷措施的一部分。避雷针或者避雷器的一端与被保护称重设备相接,另一端连接接地装置,当发生雷击时,避雷器将雷电引向自身,经过接地装置把雷电流引入大地。通过配套设备使接地装置雷电干扰起到更有效的防护作用,达到更好的防雷效果。

b)安装电源浪涌保护器:采用电源浪涌保护器进一步遏止由电源感应或者雷击效应引起的电网上的浪涌电压,提升电源质量。浪涌保护器采用MDV技术,在电源电压工作正常时,电源线上是觉察不到的,它静止地挂在电源线上,而当电压达到一定限值时立即动作,分流多余的能量入地,起到保护敏感电子称重系统免受电涌的破坏作用,由此可见,浪涌保护器本身也要可靠接地。

三、结束语

综上所述,电子称重系统有了良好的接地装置,故障率便会大大降低。可以说,电子称重系统示值不稳、零点漂移等现象,40%左右都因没有良好的接地引起,所以在安装电子称重系统时,搞好接地装置并进行长期维护,才能将干扰因素降到最低,提高整个称重系统稳定性和可靠性,收到事半功倍的效果。

 

参考文献:《模拟秤的数字化改造与防雷击》山东泰克仪器有限公司  王立 高凌

 

《汽车衡电子仪表防雷措施》柳钢计控所  廖树生 庞文