地线(GND)一般是指电路系统中电位的基准点,同一系统中的所有电位均以此线作为基准零点。在电子电路中,常见地线符号有4种(如图1所示),一是指和实际的大地相连接,二是接电器的金属外壳(称为保护接地),三是电子电路内部的地线(一般和大地同电位或只有一个很小的电压,人体接触不会触电,称为冷地),四是指这个地线和大地有较高的电压差,人体接触有触电的危险,称为热地。

         利用AC220V供电的半波整流电路中(如图2所示),机内地线的一端直接和交流电源相接,如果与交流电源的N线相连,在正常情况下由于N线和大地是同电位的,所以人体接触不会触电;如果与交流电源的L线相连,因L线与大地间有很高的电压,人体接触会被电击,甚至于有生命危险,这时机内地线就变成热地。

         提示:零线并非永远和大地保持同电位,在各种复杂用电环境中,有时会和大地间产生电压差,极端情况下,如三相供电严重不平衡,外部零线断开等,零线上也会出现一个高电压所以在电工规范中是严禁把零线作为接地线使用的,也严禁把零线接在用电设备的金属外壳上。

        在《家电维修》2022年第8期39页苏泊尔电饭煲电源板特点简介一文中,在N线中串联了一只二极管D102(如图3所示),作者认为如果把火线L接到N端上时,由于高电压被D102阻断,因此机内地线上没有高电压,而且用测电笔实测机内地线确实不亮,这其实是个误解。如果220V市电是直流电压把正极接N端时由于D102处于截止状态,因此机内地线确实不会有高电压,但电路也无法工作,D102起到防误接作用。但220V市电是交流电压,即火线的电压和极性随时间不断变化(以零线为基准),在5ms内从0V升高到310V ,又在5ms内从310V降到oV,这个过程是交流电的正半周。在接下来的5ms内,火线电压又从0V负向升高到-310V,随后5ms内又从-310V上升到0V(如图4所示),如此周而复始,一秒钟内完成50个上述周期,即频率为50Hz。

          从上述分析可以知道,交流电源火线上的电压并非一直是正电压,在一个周期内有一半时间是负电压。如果将火线接在N端,在负半周时,D102是完全导通的,也就是说此时在机内地线和零线的最高电压差可以达到-310V,如果人体接触地线仍然会触电(当超过一个安全电压值时,不论正负压,对人体的伤害是一样的)。
         既然机内地线仍会带电,那N线上串入D102有何意义呢?若火线接N端后,机内地线实际上是经过D102半波整流后的电压,其电压值是交流电源电压的45%(没有滤波电容的情况),所以此时机内地线和电源零线之间的电压只有- 100V(实测值),而且是脉动直流电压,如果人体接触机内地线,受到的电击程度会大为减轻,这可能就是设计者的初衷。另外,N线串入D102以后,并非组成了一个全波整流电路,因为交流电源电压是以零线为0电位基准,所有正负电压均出现在火线上,当火线上是正电压时,D101导通,电流从火线->D101->C102正极->D102正极->N端; 当火线.上是负电压时,D102截止,C102向负载供电。如果火线接N端,当火线为负电压时,D102导通,电流从火线->D102->C102负极->D101负极->工端;当火线为正电压时,D102截止,C102对负载供电。调换火线、零线,只是取用了交流电的正半周或负半周而已,电路工作方式仍然是半波整流。
        前面说火线接N端时机内地线会有-310V电压,为何用万用表只测出-100V呢?因为交流电的特性是电压随时间一直在变化,平常我们所访的220v电压是指交流电的有效值(一个周期内的平均值)。由于-310V电压在整个20ms周期内只是瞬间出现一次,所以用万用表测出的有效值为100V,如果用示波器就可以清楚地看到机内地线和零线间的最高峰值电压是达到了310V的。
         在图3中,因有c102滤波,为何机内地线与零线(零线此时接在L端上)间只有-100V电压呢?这是因为c102被D101阻隔了,没有起到滤波作用。如果将D101短路,在空载情况下,机内地线和零线间就有-310V电压。
         为何火线接入N端用测电笔测机内地线不亮,可能有两个原因:一是测电笔中的氖管启辉电压要超过60V,如果人体和大地的绝缘电阻较大时,测电笔被分压,氖管达不到启辉电压;二是由于平均值只有100V,且是直流电压,氖管只有一个极发光,亮度也很低,明亮环境下不易看清楚。如果测试时一手接触零线,一手持测电笔测机内地线,就可以看到氖管明显发光了。

         为了节约成本,现在许多小家电都采用热地结构,即机内地线和交流电源有直接联系。在维修这类电器时,为安全起见建议采用隔离变压器(如图5所示),可能会有疑问:初级220V进,次级220V出,不变压的变压器有何意义?从上面分析可以知道,普通半波整流电路中的机内地线,有可能直接连接到交流电源的火线上,即使如图3所示,机内地线上仍然有-310V的峰值电压,检修这种电路时就有很大的触电危险。因隔离变压器初次级间只有磁路耦合而无电路联系,所以它的次级两端是没有火线、零线之分的,也与交流电源的火线接变压器初级的那一端无关。将次级输出的任一端接机内地线,这时候的机内地线均处于悬浮状态,如果此时人体接触机内地线,实际上就是把隔离变压器的一端通过人体接大地了,此时它的另一端就是火线, 所以接触机内地线也不会触电,这就是隔离变压器名称的由来与作用。当我们手持测电笔去分别测隔离变压器次级线圈的两端时,可能两端都亮,这是因为变压器初次级绕组之间有分布电容,交流电可以通过分布电容使测电笔发光。由于分布电容容量很小,通过的电流也很小,仅能使测电笔发微光,对人体没有危险。当然,如果人体同时接触到次级输出两端,仍会触电并危及生命,因为它输出的电压和初级是一样的,空载时甚至于更高。

         冷地和热地虽然都为地线,但两者之间有电位差存在,若人体同时接触冷地和热地,是有触电危险的,更不可以把两者直接相连。所以在测量电路中各点的电压时,另一只表笔要接在同一系统的地线。上。如果一只表笔接冷地,另一只表笔去测热电系统的电压,其数值是不正确且无意义的。
         提示:在电子线路中,常见的数字地、模拟地、功率地、高频地、小信号地等之间一般没有电位差,在线路上也通常是连通的,其作用主要是提高电路的抗干扰性能。