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电气控制柜布线注意事项

发表时间:2018-04-24 17:53


说明


工业现场的环境条件往往比较恶劣,数控机床在工作时,与电网、空间与周围环境发生了联系而 受到电磁干扰。比如浪涌电压干扰、电快速瞬变脉冲群等,其传播途径无非是沿着低阻抗方向传播, 要使干扰不要传导到敏感设备当中去,因此低阻抗路径的设计是重点,但是低阻抗并不是说连接一根 导线就是低阻抗路径,要注意的是干扰是交流成分,且频率较高。因此要从高频的思路来考虑,如电 缆线之间的电容效应,导线在高频时表现的是电阻串联电感的形式,原来在低频的思路现在完全不适 用了,其传播途径并不需要通过导线直接连接来传导,导线之间的耦合电容路径可能阻抗也比较小。 因此也就不难理解一旦敏感的信号线和电源线并在一起时,就可能将干扰耦合过来,造成系统工作不 正常,其主要表现在以下几个方面:各电气功能模块将不能正常工作,微控系统往往会因干扰产生程 序“跑飞”,传感器模块将会输出伪信号,功率驱动模块将会输出畸变的驱动信号,使执行机构动作失常。


电气控制柜接线的注意事项


电气控制柜内部的布局布线很重要,好的布局布线不仅方便于生产和维护,更可以提高数控系统 的可靠性。


1、电气柜外接 220V 供电线的处理注意事项


大功率的设备会造成电网的严重污染,使电网电压大幅度的涨落、浪涌。由于我国采用高压 (220V)、高内阻电网,电网污染严重。尽管系统采用了稳压措施,但电网噪声仍会窜入系统。据统计, 电源的瞬时短路、欠压、过压以及电网窜入的噪声引起 CPU 误动作及数据丢失占各种干扰的 90%以 上,因此在抗干扰设计中,应重点考虑电源干扰。主要注意以下几点:


1)电源线应远离系统内其它任何电缆线,且应该在靠近入口处就近安装滤波器,保证外部供电网络上的干扰进入到机柜中;


电气控制柜布线注意事项

表  1 外接 220V 电源线处理方法


2)滤波器要尽量靠近电源输入插座安装,进线和出线靠近地布线,二者一定要分开走线,不能 平行走线,最好相差 180°,且滤波器输出的电源线要远离滤波器输入的电源线,不要让它 们有机会再靠近在一起,否则的话干扰又有机会重新耦合到电源线上;


电气控制柜布线注意事项

图表  2 滤波器输入和输出不要靠太近


3)重要部件如数控系统的交流电源应采用低通滤波器,减少工频电源上的高频干扰信号。如果 有条件的话,数控系统内部的伺服电动机驱动器、变频器、计算机及控制电路的电源可分别 用 3 个滤波器,这样不仅能抑制外部电源干扰,还能抑制各部分之间的相互干扰。但务必注 意的是以上的第 2 点,滤波器输出和输入线必须分清楚,否则滤波器可能会没有用。


电气控制柜布线注意事项

图表  3 重要设备的供电电源都采用滤波器滤波


4)注意控制柜内的走线,强电信号线和弱电信号线不要在一个线槽内走线,也不要靠的太近。


电气控制柜布线注意事项


2、 接地和屏蔽的注意事项


良好的接地可以有效的将干扰改变传导的路径,泻放到控制柜或大块的金属平面当中去,从而保 护敏感设备不受影响。但是错误的接地位置和方法,不但不能够很好的保护电路,反而可能会将干扰 引入到敏感设备中,造成比处理前更糟糕。屏蔽则是将内部电路保护起来,使干扰通过屏蔽层传导到 大地中,所以屏蔽层接地非常重要,要求屏蔽层和地进行面搭接,降低阻抗。以下是接地和屏蔽的注 意事项:


1)电气控制柜应该采用导电的金属板制作,为了保证控制柜的电磁一致性,应采用一体结构或焊接。


2)控制柜的安装板采用导电的金属板,以提高系统的接地性能。


电气控制柜布线注意事项

图表  5 安装挡板用电木板,接地通过一个细长的导线,无法保证可靠接


3)滤波器、变频器、开关电源、电机驱动器等强电设备的外壳安装在一块金属板上,并紧贴其上,如图 4 所示。


4)各屏蔽电缆进控制柜的入口处,屏蔽层要接地,屏蔽层接地方法如下图 6 所示。


电气控制柜布线注意事项

图表  6 屏蔽金属层没有接地


电气控制柜布线注意事项

图表 7 电缆屏蔽层接地的方式


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