華中數控系統(tǒng)電磁兼容性

1、摘要:結合華中數控系統(tǒng)，分析其電磁兼容性設計要求，利用濾波技術實現數控系統(tǒng)的電磁兼容性(C)設計，以保證數控機床在電磁環(huán)境較惡劣的上業(yè)現場民時間、高強度、連續(xù)性使用。    關鍵詞:數控系統(tǒng);濾波技術;電磁兼容性設計 日前，穩(wěn)定性、可靠性是數控機床的首要條件，而數控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性則是保證數控機床穩(wěn)定、可靠運行的重要條件。因此，為了保證數控系統(tǒng)及數控機床正常上作，特別是在我國電網質量波動比較大的情況下，數控系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)設計更為重要。電磁兼容性(EMC)是指:數控系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常運行且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能

2、力。    為了保證數控系統(tǒng)能正常上作，在數控系統(tǒng)電磁兼容性設計中，通常采用接地技術、屏蔽技術及濾波技術，并且濾波技術是卞要技術?，F結合華中數控系統(tǒng)，來談談如何利用濾波技術實現數控系統(tǒng)的電磁兼容性(ENIC)設計。1數控系統(tǒng)電磁兼容性設計要求    為了保證數控系統(tǒng)在電磁環(huán)境較惡劣的上業(yè)現場，民時間、連續(xù)性正常使用，系統(tǒng)必須達到JB/T 8832- 2001“機床數控系統(tǒng)通用技術條件”中的電磁兼容性要求。    數控系統(tǒng)運行時，按照GB/T 17626的規(guī)定，進行靜電放電抗擾度試驗，電快速瞬變脈沖群抗擾度

3、試驗，浪涌(沖擊)抗擾度試驗，電壓折降和短時中斷抗擾度試驗，試驗中數控系統(tǒng)能正常運行。2數控系統(tǒng)電磁EM C設計中的濾波技術    在數控機床系統(tǒng)中，既有高電壓、大電流的強電設備，又有低電壓、小電流的控制與信號處理設備和傳感器等弱電設備。強電設備上作過程中產生的強烈電磁干擾對弱電設備的正常上作構成極大的威脅。除此之外，生產現場的電磁環(huán)境較惡劣，系統(tǒng)外各種動力負載、供電系統(tǒng)等都會對弱電設備的正常上作造成干擾，從而造成整個系統(tǒng)癱瘓。為了保證數控系統(tǒng)能正常上作，通常采用接地技術、屏蔽技術、濾波技術，并且在數控系統(tǒng)電磁兼容性設計中卞要采用濾波技術。  

4、  濾波技術卞要用于電源干擾和信號線干擾抑制。濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性網絡，可以插入傳輸線中，抑制不需要的頻率進行傳播，從而實現抑制沿導線傳輸的傳導干擾。2. 1電源干擾抑制采用電源濾波器抑制電源線傳輸電磁干擾    電源濾波器的作用是雙向的，它不僅可以阻比電網中的噪聲進入設備，也可以抑制設備產生的噪聲污染電網。圖1所示為華中數控系統(tǒng)中常用的電源線濾波器，電感L1和電感L2同時繞在一個磁芯上，這兩個電感在電流的通過上是4_補的，用來衰減共模干擾。電容CX被用來衰減差模干擾，電容CY被用來衰減共模干擾。CY必須有較高的耐壓值，

5、CY的容值還受到對濾波器所允許的漏電流大小的限制，一般CY選用2. 2n#/ 2000v的高壓瓷片電容，CX選用100n#/ 1000v的瓷片電容,R選1M S2/ 1w的金屬膜電阻。    在實際運用的電源濾波器并非是一個理想的低通濾波器，濾波器的實際頻率特性如圖2所示，從中可以看出，普通電源濾波器不能有效抑制快速瞬變脈沖干擾。    電源濾波器設計應遵循濾波器一般安裝在機柜底部交流電線入口處的原則;電源進線須經過熔斷器和電源開關等器件后才能接到濾波器，該段電源線應采取屏蔽措施;濾波器金屬外殼最好直接安裝在靠近接地端子的機柜上;濾波

6、器的輸入、輸出線宜采用雙絞線并且應分開布置，避免平行走線、步困扎一起等。  吸收式濾波器設計應遵循電纜或導線應盡量與鐵氧體磁環(huán)內徑緊密接觸的原則;導線以同樣方向和圈數繞在磁環(huán)上，繞的圈數越多，濾波效果越好，一般在強電設備(伺服驅動器、變頻器)的輸入側為45圈，但輸出側的圈數必須不超過4圈以下，如圖3所示;磁環(huán)與電源濾波器串聯(lián)使用構成EM C濾波器，濾波效果更佳;在用磁環(huán)抑制直流電源和信號線共模噪聲電流時，最好把同回路正負電源線或正負信號線都穿過磁環(huán);磁環(huán)比較適用于低阻抗電路等。采用隔離變壓器供電，有效抑制電源中的脈沖串、雷擊浪涌干擾    隔離變壓器是一

7、種用得非常)一泛的電源線抗干擾設施，它最基本的作用是實現電路與電路之間的電氣隔離，從而解決地線環(huán)路電流帶來的設備與設備之間的干擾，同時，隔離變壓器對于抗共模干擾也有一定的作用，隔離變壓器對瞬變脈沖串和雷擊浪涌干擾能起到很好的抑制作用。隔離變壓器常用類型有:簡單隔離變壓器、帶屏蔽層的隔離變壓器、超級隔離變壓器。采用隔離變壓器應遵循的原則是一般選用帶屏蔽的隔離變壓器，特殊場合才選用超級隔離變壓器;屏蔽層的連接線必須粗、短、直并且接地;初級進線與次級出線要分開布置，避免平行走線才困在一起，次級出線最好選用雙絞線;隔離變壓器對雷擊浪涌高壓脈沖具有良好的抑制作用，交流電源變壓器加上浪涌抑制器件后就變成防

8、雷變壓器;如圖4所示;與磁環(huán)等配合使用，可以有效的抑制快速瞬變脈沖串干擾。圖4中避雷器即氣體放電管，浪涌吸收器用壓敏電阻，變壓器帶有屏蔽層，次級側的電容器可進一步抑制浪涌中的殘留共模噪聲。2. 1.4采用交流穩(wěn)壓器    對于電網電壓較民時間的欠電壓、過電壓和電壓波動則需要安裝交流穩(wěn)壓器給機床數控系統(tǒng)供電。2. 1. 5感性負載加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲    系統(tǒng)中的感性負載如繼電器、接觸器、電磁閥、電機等在關斷時會產生強烈的脈沖噪聲，影響其他電路的正常上作，應在感性負載處加R- C吸收回路抑制瞬態(tài)噪聲，其接線法如圖5所示。2. 2信號

9、線的干擾抑制    在數控系統(tǒng)中，各種信號線最容易受到干擾，引起設備上作不正常。信號傳輸線常采用絕緣隔離、阻抗匹配、平衡傳輸、屏蔽與接地、合理布線等措施來抑制干擾，但濾波是信號線抗干擾的另一重要措施。信號線包括模擬信號線和數字信號線。    模擬信號線抗干擾卞要通過采用盡量縮短屏蔽線;模擬信號輸出設備連接電容器、鐵氧體磁環(huán);緩慢變化信號，采用RC低通濾波;傳輸中使用電流代替電壓等措施。    數字信號線抗干擾卞要采用通過串電阻或插入一低通濾波器;在連接器端口加高頻去禍電容;在信號線上，安裝數據線路濾波器，在接收電路并聯(lián)電容;降低敏感線路的輸入阻抗等措施。3結束語