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高压电缆屏蔽层为什么接地?
是一种静电屏蔽效应,就像电工在高压作业时穿的屏蔽服一样。静电屏蔽又称屏蔽,是为了防止外界场(包括电场、磁场、电磁场)进入某个需要保护的区域。屏蔽分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽,是电磁学的三种。这三种屏蔽的根本目的是基于不同的物理原理。利用外场对屏蔽壳产生的感应效应来抵抗外场的影响,从而为“保护区”设置屏障,抑制外界干扰。静电屏蔽:为了避免外部电场对仪器设备的影响,或者为了避免电气设备的电场对外部的影响,采用空腔导体屏蔽外部电场,使其内部不受影响,电气设备对外部没有影响。这叫静电屏蔽。不接地腔体导体的屏蔽为外屏蔽,接地腔体导体的屏蔽为全屏蔽。空腔导体在外电场中处于静电平衡,其内部场强始终等于零。所以外部电场不可能对其内部空间产生任何影响。如果腔导体中有带电体,腔导体的内表面在静电平衡时会产生等量的不同符号的感应电荷。如果外壳不接地,外表面将产生与内部带电体相同数量和相同数量的感应电荷。这时感应电荷的电场就会对外界产生影响。此时空腔导体只能屏蔽外部电场,而不能屏蔽内部带电体对外界的影响,所以称之为外部屏蔽。如果壳体接地,即使内部有带电体,内表面感应的电荷与带电体携带的电荷的代数和为零,而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外部不能影响壳体内部,内部带电体对外部的影响被消除,所以这种屏蔽称为全屏蔽。为了防止外部信号的干扰,静电屏蔽广泛应用于科技工作中。比如电子仪器设备外面的金属罩,通讯电缆外面的铅皮等。都是防止外界电场干扰的屏蔽措施。在静态平衡状态下,无论是空心导体还是实心导体;无论导体本身带多少电荷,或者导体是否处于外电场中,都必须是一个内部场强为零的等电位体,这是静电屏蔽的理论基础。由于封闭导体壳体中的电场具有典型的实际意义,我们以封闭导体壳体中的电场为例来讨论静电屏蔽。(a)封闭导体壳内的电场不受壳外电荷或电场的影响。如果壳体内部没有带电体,壳体外部有电荷Q,则静电感应会给壳体外壁充电(如图1所示)。静电平衡时壳体内没有电场。这并不是说壳外的电荷在壳内不产生电场,而是产生电场。因为在外壁上感应出不同的电荷
如果壳体内腔有电荷Q,由于静电感应,壳体内壁有不同数目的等电荷,壳体外壁有相同数目的等电荷,壳体外部空间有电场(图4),可以说是壳体内的电荷Q间接产生的。也可以说是壳外感应电荷直接产生的。但如果壳体接地,壳体外的电荷会消失,壳体内的电荷Q和内壁感应的电荷产生的电场为零(图5)。可以看出,如果壳体内部的电荷对壳体外部的电场没有影响,那么壳体就必须接地。这与第一种情况不同。这里还要注意:我们说接地会消除外壳外的电荷,但不是说外壳外壁在任何情况下都不能带电。如果壳体外有带电体,无论壳体内是否有电荷,壳体外壁仍可能带电(图6)。在实际应用中,金属外壳不需要严格完全封闭,用金属网罩代替金属外壳可以达到类似的静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不完全彻底。静平衡时,地线中没有电荷流动,但如果屏蔽壳中的电荷随时间变化,或者壳附近带电体的电荷随时间变化,地线中就会有电流。屏蔽体中也可能出现残留电荷,屏蔽效果会不完全,不完全。总之,无论封闭导体外壳是否接地,内部电场不受外壳外电荷和电场的影响;接地封闭导体壳外的电场不受壳内电荷的影响。这种现象叫做静电屏蔽。静电屏蔽有两层含义,一层是实用意义:屏蔽使金属导体外壳内的仪器或工作环境不受外界电场的影响,对外界电场没有影响。为了避免干扰,一些电子设备或测量设备必须用静电屏蔽,如室内高压设备罩上的接地金属罩或密集金属网罩,电子管的金属外壳。另一个例子是全波整流或桥式整流的电力变压器,在初级绕组和次级绕组之间缠绕金属片,或者缠绕漆包线并接地以达到屏蔽效果。在高压带电作业中,工人穿着用金属丝或导电纤维编织的统一服装,可以屏蔽和保护人体。在静电实验中,地球附近有一个大约100 v/m的垂直电场。要消除这个电场对电子的影响,研究电子仅在重力作用下的运动,必须有EE <Meg,并且可以计算出E <10-10 V/m,这是一个几乎没有静电场的“静电真空”,只能通过对真空腔进行静电屏蔽来实现。事实上,封闭导体腔实现的静电屏蔽是非常有效的。二是理论意义:间接验证库仑定律。高斯定理可以从库仑定律推导出来。如果库仑定律中的平方反比指数不等于2,则不能得到高斯定理。反之,如果证明了高斯定理,就证明了库仑定律的正确性。根据高斯定理,绝缘金属球壳内部的场强应该为零,这也是静电屏蔽的结论。如果用仪器检测屏蔽壳内是否有电,可以通过分析测量结果来判断高斯定理的正确性,从而验证库仑定律的正确性。Williams等人在1971年完成了最新的实验结果,指出在公式f=q1q2/R2 ,<(2.73.1)10-16中,可以看出库仑定律的平方反比关系是在目前可以达到的实验精度范围内严格建立的。从实际应用的角度,可以认为是正确的。静平衡时导体的内部场强处处为零。实心导体被掏空变成导体壳,壳内场强仍然处处为零。这样,导体外壳可以保护其周围的区域免受外部电场的影响。这种现象叫
如果这方面没有要求的话,不需要对电缆的内护套进行测试,钢护甲和铜屏蔽可以连在一起接地(我们提倡单独引出后接地)。希望我的回答对你有帮助,谢谢。
屏蔽层还耦合电磁噪声。例如,电缆上的脉冲信号会在不接地的屏蔽层上形成回路电流,导致屏蔽层不同点的电位差,引起噪声传播。比如外面的电磁波会在没有接地的屏蔽体上传播(就像天线一样)。所以一般要求屏蔽层接地。接地的目的是使屏蔽层感应的信号被低阻抗通道传导走。因为接地信号的阻抗比较低,大家都喜欢接地。常用的接地点有设备底盘、实验室地线、家庭220V保护地线(此地线将接至建筑物)。如果是“漂浮”,效果不好。