通过隔离来保证接地质量

通过现场总线-收发器系统实现的工业通信通常需要较长的传输线路。设计人员在没有察觉远程总线位置间的接地电位差 (GPD)较大的情况下，要么将本地接地作为可靠的信号返回路径，要么直接将两个远程接地连接在一起（创建一个嘈杂的接地环路）。这两种情况均危及到了传输信号的完整性，会导致系统锁死甚至损坏总线收发器。

为了让设计人员察觉到这些设计缺陷，本文阐述了电气安装中GPD的源头位置，接地环路如何自然地创建，以及隔离是如何规避这两种情况发生的。

链路接地
本地电路直流接地与电源接地参考电压间的链路通常由负责将线路电压转换成所需直流输出的电源提供。图1显示了一款低成本开关模式电源的简化结构图，该开关模式电源通常用于个人电脑、激光打印机和其他设备。SMPS 输出的直流接地通过SMPS Chassis以电源的保护性接地(PE)导线为参考。因此，该直接链路起了一个感应导线的作用，从而将PE电压变成了本地直流接地电压。

图1 SMPS简化结构图

线性和非线性负载
大型办公室和工业楼宇运行着大量的非线性负载，如PC、激光打印机、固态加热器控制、荧光灯管、不间断电源以及变速驱动器。与白炽灯的线性负载相比，其相位电流为一个正弦波形，从而带来巨大谐波含量（见图2）。

图2 失真相位电流及其频率分量

当60Hz行扫描频率的第三谐波和第五谐波成为谐波的主要组成部分时，所有频率分量（包括60Hz基频）的矢量总和就可以达到峰值，该峰值超过基本相位电流振幅的100%以上。

所有中性导线都并入配电板中的一个大直径中性导线，就像一个变压器一样（见图5）。在线性负载情况下，多相位系统的中性电流在一定程度上相互抵消。由于负载不平衡（见图3），只有总中性电流的一小部分保留了下来。

图3 线性负载的多相位电流