数控系统的电磁兼容设计

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1、第9章数控系统的电磁兼容设计对数控机床的要求，稳定性、可靠性是首要的条件，而数控系统的稳定性、可靠性则是保证数控机床稳定、可靠运行的重要条件。数控系统一般在电磁环境较恶劣的工业现场使用，为了保证系统的正常工作，系统在设计时对电磁骚扰应有足够的抗干扰度要求。1本章首先介绍数控系统电磁兼容性要求与抗干扰措施；接着介绍屏蔽技术，使用屏蔽技术切断辐射电磁噪声传输途径，使系统避免电磁噪声干扰；最后介绍滤波技术，以抑制导线传输的传导干扰。设计指南则以实例说明电磁兼容设计，以供读者参考。27.1电磁兼容性概述电磁兼容性（EMC）是指：电气设备产生的电磁骚扰不应超过其预期使用场合允许的水平；设备对电磁

2、骚扰应有足够的抗扰度水平，以保证电气设备在预期使用环境中可以正确运行。电磁兼容的主要内容是围绕造成干扰的三要素进行的，即电磁骚扰源、传输途径和敏感设备。37.1.1数控系统电磁兼容性要求数控系统一般在电磁环境较恶劣的工业现场使用，为了保证系统在此环境中能够正常工作，系统必须达到JB/T8832—2001“机床数控系统通用技术条件”中的电磁兼容性要求。41.电压暂降和短时中断抗扰度数控系统运行时，在交流输入电源任意时间电压幅值降为额定值的70%，持续时间500ms，相继降落间隔时间为10s；在交流输入电源任意时间电压短时中断3ms，相继中断间隔时间为10s。电压暂降和短时中断各进行3次，

3、数控系统应能正常工作。5２.浪涌（冲击）抗扰度数控系统运行时，分别在交流输入电源相线之间叠加峰值为1KV的浪涌（冲击）电压；在交流输入电源相线与保护接地端（PE）间叠加峰值为2KV浪涌（冲击）电压。浪涌（冲击）重复率为1次/min，极性为正/负极。试验时正/负各进行5次，数控系统应能正常工作。6３.电快速瞬变脉冲群抗扰度1)数控系统运行时，分别在交流供电电源端和保护地端（PE）之间，加入峰值2KV、重复频率5KHz脉冲群，时间1min。试验时，数控系统能正常工作。2)数控系统运行时，在I/O信号、数据和控制端口电缆上用耦合夹加入峰值1KV，重复频率5KHz脉冲群，时间1min。试验时，

4、数控系统能正常工作。74.静电放电抗扰度数控系统运行时，对操作人员经常触及的所有部位和保护地端（PE）之间进行静电放电试验，接触放电电压6KV，空气放电电压8KV，试验中数控系统能正常运行。87.1.2机床数控系统抗干扰措施图7-1机床数控系统组成机械本体执行机构（电动、气动、液动）传感器（开关）数控装置驱动部件（电力、电子器件大信号小信号小信号9机床数控系统组成如图7-1所示，系统中既包含高电压、大电流的强电设备，又包含低电压、小电流的控制与信号处理设备和传感器，即弱电设备。强电设备产生的强烈电磁骚扰对弱电设备的正常工作构成极大的威胁。此外，系统所在的生产现场的电磁环境较恶劣，系统外

5、各种动力负载的骚扰、供电系统的骚扰、大气中的骚扰等都会对系统内的弱电设备产生严重影响，由于弱电设备是控制强电设备的，所以，一旦弱电设备受到干扰，最终将导致整个系统的瘫痪。10抑制骚扰的发射，切断骚扰的传输途径，提高敏感设备的抗干扰能力是系统达到电磁兼容的主要手段，最常采用的是屏蔽、滤波、接地三大技术。117.2接地技术接地的含义是提供一个等电位点或电位面,为了防止共地线阻抗干扰,在每个设备中可能有多种接地线，但概括起来可以分为三类，即保护地线（安全接地）、工作地线（工作接地）、屏蔽地线（屏蔽接地）。127.2.1安全接地为了保护人身和设备的安全，免遭雷击、漏电、静电等危害，设备的机壳、

6、底盘所接地线称保护地线，应与真正大地连接。保护地线的基本要求参见国家标准“GB5226.1-2002”有关章节的内容。13安全接地型式机床数控系统电源采用“TT”或“TN-S”接地型式，不允许采用“TN-C”接地型式，如图7-2、图7-3、图7-4所示。14151617注1：电气控制柜中最好不要引入中线，如果使用中线，必须在安装图、电路图及接线端子上予以明确的N标识；注2：在电气控制柜内部不允许中线与地线联接，也不允许共用一个端子PEN（PE与N短接的端子称PEN端子）。182.接地极的制作方法及接地电阻。习惯上人们常把地下的金属管道作为接地地极，特别是自来水管，由于它们和土壤之间有大

7、面积的接触，这种方法的接地电阻一般小于3Ω。但要指出的是用水管做接地电极的安全性。例如：在对建筑物进行维修或对水管系统进行改装时，通入管道的故障电流或杂散电流就可能对工作人员造成伤害。此外，还要注意水管金属间的连续性，任何非导体的联接件都可以使水管的接地有效性受到妨碍。19正规的做法是借助埋入地下的金属棒、金属板来实现对大地的电气接触，简易做法有以下二种。方法一：采用直径为1.2、1.6或1.9cm,长度为1.8/2.4/3.0/3.6或4.8