电机控制板隔离的必要性

实验安全

在我以前和师兄做实验的时候,曾经把实验板烧坏,有两次是出现在板子地线与外界相连的情况下,最严重的时候把连着的电脑一起烧了。因此,加入隔离是非常有必要的。

冷地与热地

地分为热地与冷地两种。与220V市电连接而且不接地(无法接地)的电路地线叫做“热地”,与220V市电完全隔离而且接地(在电连接上可以接地也可以不接地)的电路地线叫“冷地”。热地是不能随便接触的,用不绝缘的工具或人体接触热地,有触电的危险。热地就是通常带有220V的电路部分的公共点,它虽然是“地”,但是对于大地来说有220V的电压,人体是不能触碰的,否则会触电。冷地通常是经过变压器出来的电路部分的公共点,它对于大地的电压时0V,所以对人没有危险。地的作用是形成回路。
我们板子设计的时候,参照了设计的板子,显然是未作电源隔离,因此,我们的整块板子的地是属于热地。

电机控制板隔离的必要性_第1张图片
因此,其实板子目前的地线,是电路工作时,火线和零线之间的电势最低点。这里也非常有必要强调火线和零线以及地线三者的概念,而且在分析时,最好采用标准的叫法,以防产生歧义。
火线,就是电路中输送电的电源线。零线,主要应用于工作回路,从变压器中性点接地后引出主干线。(可以使用试电笔来判断哪一条是火线)。在电工学中,接入市电线路的交变电压为220伏特(简称伏,符号是V),其中的一根线接入大地,称其为“零线”,另一根线称其为火线。
图中的220_N就是零线,220_L就是火线。在电路中它们构成了回路,因此,电路工作时,零线与火线是相连的,而且零线上有电流流过。
地线是保护线,不通过电流,是和电器设备的金属外壳连接、防备外壳漏电,保护人的安全。图中PE就是地线。
整个板子的地,与火线和零线密切相关。
理想状态下ABC三相的电压这样变化:
电机控制板隔离的必要性_第2张图片
220V指的是家用的这个线(比如A)和零线(电压一直是横轴)之间的有效值
在这里插入图片描述
板子上的地,根据整流桥的工作,是这样和火线、零线产生关系的。
电机控制板隔离的必要性_第3张图片
此刻,正极连着火线,负极连着零线
电机控制板隔离的必要性_第4张图片
此刻,正极连着零线,负极连着火线
也就是说,如果没有后面那个大电容,我们板子的地是这样的
在这里插入图片描述
同样可以知道,正极的对地电压波形应该这样
在这里插入图片描述
经过电容的滤波作用后,其对地电压差会平稳为一个值。
实际上,实测电容电压为330V电压,因此,正极对地电压实际为175V,负极(板子上的地)对地电压为-175V。
正是这个原因,板子上与上位机(PC机)连接时存在光耦隔离,防止笔记本在用市电供电时,出现问题(笔记本市电供电时,内部推测带了隔离,因此,可以做到让它里面的地是与大地等电位)。上次绕过光耦与电脑通讯时,由于笔记本地和板子地压差过大,大压差会形成大电流,烧毁了杜邦线,毁坏了USB口。
之前示波器未加入隔离变压器,直接将它的地(示波器地与地线等电位),相连到板子的地时,等效于将火零线不加负载直接短接,必然会产生过流,击毁整流桥。
所以,工作时,板子的地绝对不可以和外界的地直接连接,因为两者压差过大。上位机通讯时,不可以绕过光耦,必须经过光耦和上位机连接,通讯。
相应注意,板子的仿真器接口,与PC机连接时也要注意,因此,stm32不能再用stlink时,使用交流电给板子供电。此外,人手不可随意碰触板子的地,实验时为安全起见应当戴电工手套。
两个不同系统的地相连,最好是有隔离或者差分。

220V交流电监测方法测试法

以下是搜集的介绍检测220V交流电的方法,

接地的单端测量法

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接地的差分测量法

电机控制板隔离的必要性_第6张图片

浮地的差分测量法

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