电网电压畸变对数控机床的影响及应对措施

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1、电网电压畸变对数控机床的影响及应对措施　　电压畸变对数控机床的危害及应对措施　　高中军张彦[文章摘要]本文给出了常见的电网电压畸变类型，分析了电压畸变对数控机床的危害，并提出了防止措施。对数控机床的日常维护，特别是在普通机床的数控改造中有一定的指导意义。[关键词]电压波动数控机床措施TheharmofVoltageDistortionstotheCNCmachinesandthepreventmeasuresGAOZhong-junZhangYanAbstract：Thisarticleenumeratesthety

2、pesofvoltagedistortions,andanalysestheharmofthevoltagedistortionstotheCNCmachines,andproposedmeasurestopreventit.ThereissomeguidanceinCNCmachinesfordailymaintenance,particularlyinthetransformationofordinarymachines.KeyWords：VoltageDistortionsCNCMachinesMeasures

3、11概述　　数控技术及数控设备已成为当今中国工业设备、制造业中不可忽视的关键技术和设备，因此保障数控设备的稳定、可靠运行已成为一个国家工业化发展水平的重要标志和关键因素，而数控设备的稳定、可靠运行则需要稳定的能量供应，即高品质的电力供应，如按欧美电网波动标准生产的进口数控系统，对电网电压波动的承受能力为±5%（早期产品），最大到±10%（晚期产品），超过此范围则瞬间保护停机；日本FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动,如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系

4、统内部电子部件损坏[1]，[2]、。　　但是随着我国国民经济的快速发展，对电力的需求量进一步加大，导致全国范围内供电日趋紧张，拉闸限电状况时有发生,使电力品质下降,同时随着非线形负载如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、不间断电源(UPS)、节能荧光灯系统等大量接入电网，这些非线性负载导致电网污染，使电力品质受到严重影响而日趋恶化。据美国海军装备部门及AT&T公司的研究，电力品质恶化主要表现在以下方面[3]，[4]：电压波动、谐波、浪涌冲击、三相不平衡等。这种电力品质下降严重地影响了数控设备的正常运行，引起设备

5、故障,甚至引发严重火灾事故等，电压畸变已引起世界各国的广泛关注，纷纷出台治理措施和相关标准，并对产生电力污染的设备提出明确的限制。　　2电压畸变对数控机床的影响　　2.1电压波动（-15%~10%）　　电压波动持续时间从10ms到2.5s,包括过压和欠压波动。普通避雷器和过/欠电压保护器，完全不能消除电压波动。这种情况往往很容易忽视掉，这是导致数控系统和敏感设备故障或停机的主要原因。　　1、过电压　　过电压会引起数控系统过压报警或造成减速时过压报警或烧坏制动电阻及制动管(IGBT)或过热报警，如果电压过高则会引起数控

6、系统中特别是伺服驱动系统承压元件击穿短路，或电动机定子绕组发热烧损。　　2、欠电压　　欠电压供电时引起电动机输出扭矩减小，转子铜耗增大，如果系统长时间处欠电压状态，则由于电流过大而引起过热报警；若电压过低，数控系统欠压报警，当CNC供电低于DC21.6V时，则使数控系统死机或重起而使系统参数丢失，　　3、电压波动　　电压波动主要表现为电压忽高忽低，或短时中断，会造成供电三相不平衡使电动机运行不平稳；CNC死机复位，导致数据丢失；继电器及接触器抖动，误动作，或数控系统乱报过压/过流甚至失控；伺服驱动模块直流母线电压不稳

7、，造成电动机噪声大，振动大，速度不稳，漏电严重等故障。　　2.2浪涌冲击　　浪涌冲击是持续时间不超过1ms的电压瞬时脉冲，这种脉冲可以是正极性或负极性，具有连串或振荡性质,并且峰值极高。它们通常也被叫作：尖峰、缺口、干扰、毛刺或突变。电网中的浪涌冲击既可由电网内部大型设备（电机、电容器等）的开断引起，也可由外部雷电波的侵入造成。浪涌冲击容易引起数控系统或伺服驱动部件损坏，引起电气设备绝缘击穿；同时也容易导致CNC系统死机，数据出错。　　2.3谐波干扰　　谐波与电力系统中基波叠加，造成波形的畸变，畸变的程度取决于谐波电

8、流的频率和幅值。这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变，形成谐波分量，进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。数控系统中的开关电源、电动机变频调速器或伺服驱动器是典型的非线性负载，在其工作中产生大量的三次或高次谐波电流（>150Hz）。　　非线性负载所产生的谐波电流会影响数控系统的多个工作环节，引起CNC系统死机、复位，数据参数丢失，通讯