數(shù)控原理與系統(tǒng)第八章

1、第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計第8章 數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 8.1 電磁兼容概述電磁兼容概述8.2 數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與抗電數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與抗電磁干擾措施磁干擾措施8.3 數(shù)控系統(tǒng)接地技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)接地技術(shù)8.4 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)8.5 濾波技術(shù)濾波技術(shù)8.6 電磁兼容設(shè)計實例電磁兼容設(shè)計實例第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.1 電磁兼容概述8.1.1 電磁兼容的定義電磁兼容的定義 電磁兼容EMC（Electromagnetic Compatibility），是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠正常工作，而且不對該環(huán)境中的任何事物

2、構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩方面的內(nèi)容：一是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中應(yīng)該能夠承受一定的電磁騷擾，即具有一定程度的抗擾度；二是指設(shè)備或系統(tǒng)在運行過程中不應(yīng)該產(chǎn)生嚴重的電磁騷擾。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 電磁騷擾EMD（Electromagnetic Disturbance）的含義較為廣泛，它指任何可能引起設(shè)備或系統(tǒng)性能降低，或?qū)τ猩?、無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化。 與電磁騷擾相近的是電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference），電磁干擾是指任何能使設(shè)備、

3、轉(zhuǎn)輸通道或系統(tǒng)性能下降的電磁現(xiàn)象。也就是說，電磁騷擾針對有生命、無生命的一切物質(zhì)，而電磁干擾則僅考慮無生命的設(shè)備或系統(tǒng)。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 8.1.2 電磁兼容的三要素電磁兼容的三要素 電磁兼容必須在特定空間、特定對象、特定媒體三個基本要素的前提下進行討論。（1）特定空間。電磁兼容通常需要指明某個特定的空間，如同一個機柜、同一個房間、同一座城市、同一宇宙等。（2）特定對象。電磁兼容必須同時存在騷擾體和感受體。（3）特定媒體。電磁騷擾通過一定的媒體或耦合途徑將發(fā)射體和感受體聯(lián)系在一起，這個媒體可以是空間，也可以是公共電網(wǎng)或公共接地。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的

4、電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.1.3 8.1.3 電磁騷擾的產(chǎn)生與傳播電磁騷擾的產(chǎn)生與傳播 電磁騷擾的產(chǎn)生必須具備三個因素，即電磁騷擾源、傳播途徑、受騷擾系統(tǒng)（敏感設(shè)備或敏感體）。這三個因素中，只要消除一個因素，就不會發(fā)生電磁騷擾。因此，要想做到電磁兼容，只要設(shè)法減弱發(fā)射源信號電平，切斷傳播途徑，或者提高受擾系統(tǒng)的抗擾能力。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 1電磁騷擾源電磁騷擾源電磁騷擾源大致可分為自然騷擾源和人為騷擾源。（1）自然騷擾源主要由閃電、太陽輻射和宇宙射電產(chǎn)生的。其中閃電的頻率在10MHz以下，太陽輻射和宇宙射電的頻率一般在10MHz以上。（2）人

5、為騷擾源的種類較多，主要包括靜電放電、核電磁脈沖、無線電、高頻加工設(shè)備、數(shù)字電路、高壓輸電線及絕緣端子表面放電、電網(wǎng)開關(guān)操作過程、電壓波動及家用電器等。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2 2電磁騷擾傳播途徑電磁騷擾傳播途徑（1）輻射途徑。騷擾源如果不是被封閉在一個金屬殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波，其輻射強度取決于裝置的騷擾電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及騷擾源的發(fā)射頻率。如果騷擾源的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射的強度還與騷擾的波長有關(guān)。當(dāng)孔洞的大小與波長可以比擬時，還可形成騷擾子輻射源向四周輻射。另外，輻射場中的金屬體也會形成二次輻射。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)

6、的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）傳導(dǎo)途徑。騷擾源可以通過與其連接的導(dǎo)線向外部傳導(dǎo)，也可通過公共阻抗或接地回路的耦合將騷擾傳給其他電路。傳導(dǎo)是騷擾傳播的重要途徑。（3）耦合途徑。當(dāng)騷擾源的頻率較低時，騷擾電磁波的輻射能力有限，此時，如果騷擾源又不直接與其他導(dǎo)體連接，則電磁騷擾能量還可以通過與其相鄰的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)出騷擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可能是導(dǎo)體間的電容耦合，也可能是電感耦合，或者是電容、電感混合耦合。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.1.4 8.1.4 電磁兼容性電磁兼容性EMCEMC試驗試驗 為了驗證電氣設(shè)備的抗電磁干擾能力，通常在

7、設(shè)備投入使用之前，應(yīng)進行EMC試驗與驗證，以保證電氣設(shè)備在實際使用中的可靠性。 被試設(shè)備在某個登記條件下進行試驗時，可能出現(xiàn)以下幾種。（1）在技術(shù)范圍內(nèi)，性能正常。（2）功能或性能暫時降低或喪失，但可自行恢復(fù)。（3）功能或性能暫時降低或喪失，要操作人員干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位才能恢復(fù)正常。（4）由于設(shè)備損壞，造成不可恢復(fù)的功能降低或喪失。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 在進行試驗等級判定時，國際電工委員會（IEC）認為：如果設(shè)備滿足1的情況，則判定為通過該等級試驗；如果出現(xiàn)4的情況，則判定為不通過該等級試驗；如果出現(xiàn)2、3兩種情況，則需要用戶與制造商協(xié)商進行判定。 根據(jù)數(shù)控機

8、床可靠性要求和連續(xù)不間斷工作的實際情況，可以認為如果出現(xiàn)2、3的情況，則也判定為不通過該等級試驗。 有關(guān)試驗項目和試驗等級可參閱有關(guān)資料。 第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.2 數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與抗電磁干擾措施8.2.1 數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求 數(shù)控系統(tǒng)一般在電磁環(huán)境較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場使用，為了保證系統(tǒng)在此環(huán)境中能夠正常工作，系統(tǒng)必須達到JB/T 8832-2001“機床數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件”中的電磁兼容性要求。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計1電壓暫降和短時中斷抗擾度電壓暫降和短時中斷抗擾度 數(shù)控系統(tǒng)運行時，在交

9、流輸入電源任意時間電壓幅值降為額定值的70%，持續(xù)時間500ms，相繼降落間隔時間為10s；在交流輸入電源任意時間電壓短時中斷3ms，相繼中斷間隔時間為10s。電壓暫降和短時中斷各進行3次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。2浪涌（沖擊）抗擾度浪涌（沖擊）抗擾度 數(shù)控系統(tǒng)運行時，分別在交流輸入電源相線之間疊加峰值為1kV的浪涌（沖擊）電壓，在交流輸入電源相線與保護接地端（PE）間疊加峰值為2kV浪涌（沖擊）電壓。浪涌（沖擊）重復(fù)率為1次/分，極性為正/負極。試驗時正/負各進行5次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3電快速瞬變脈沖群抗擾度電快速瞬變脈沖群抗擾度

10、（1）數(shù)控系統(tǒng)運行時，分別在交流供電電源端和保護地端（PE）之間，加入峰值2kV、重復(fù)頻率5kHz脈沖群，時間1min。試驗時，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。（2）數(shù)控系統(tǒng)運行時，在I/O信號、數(shù)據(jù)和控制端口電纜上用耦合夾加入峰值1kV，重復(fù)頻率5kHz脈沖群，時間1min。試驗時，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。4靜電放電抗擾度靜電放電抗擾度 數(shù)控系統(tǒng)運行時，對操作人員經(jīng)常觸及的所有部位和保護地端（PE）之間進行靜電放電試驗，接觸放電電壓6kV，空氣放電電壓8kV。試驗時，數(shù)控系統(tǒng)能正常運行。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.2.2 8.2.2 數(shù)控系統(tǒng)抗電磁干擾措施數(shù)控系統(tǒng)抗電磁干擾

11、措施 數(shù)控系統(tǒng)中既包含有高電壓、大電流的強電設(shè)備，又包含低電壓、小電流的弱電設(shè)備。強電設(shè)備運行時會產(chǎn)生較強的電磁騷擾，對弱點設(shè)備的正常工作構(gòu)成了很大的威脅。此外，數(shù)控系統(tǒng)所處的生產(chǎn)現(xiàn)場也是較惡劣的電磁環(huán)境，來自系統(tǒng)外的各種電磁騷擾也會對系統(tǒng)弱電設(shè)備構(gòu)成嚴重的影響。由于弱電設(shè)備是控制強電設(shè)備的，因此一旦弱電設(shè)備受到干擾，最終將導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 在產(chǎn)生電磁騷擾的騷擾源、傳播途徑、受騷擾系統(tǒng)這三個因素中，只要消除一個因素，就不會發(fā)生電磁騷擾。數(shù)控系統(tǒng)通常采用接地、屏蔽、濾波三大措施來提高系統(tǒng)的抗電磁干擾能力。其中通過合理接地，可有效抑制強

12、電設(shè)備運行時干擾源的發(fā)射電平；通過屏蔽，可切斷干擾的傳波途徑；采用濾波技術(shù)，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 接地的含義就是提供一個等電位點，為了防止共地線阻抗干擾，在每個設(shè)備中可能有多種接地線，但概括起來可以分為3類，即保護地線（安全接地）、工作地線（工作接地）、屏蔽地線（屏蔽接地）。8.3.18.3.1安全接地安全接地 為了保護人身和設(shè)備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，設(shè)備的機殼、底盤所接地線稱保護地線，應(yīng)與真正大地連接。保護地線的基本要求參見國家標(biāo)準(zhǔn)“GB5226.1-2002”中有關(guān)部分內(nèi)容。 8.3 數(shù)控系統(tǒng)接地技術(shù)第第8 8章

13、章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計1安全接地形式 機床數(shù)控系統(tǒng)電源可采用圖8.1所示的 “TT”接地形式，或者采用圖8.2所示的“TN-S”接地形式，不允許采用圖8.3所示的“TN-C”接地形式。 此外，在設(shè)計數(shù)控機床的電氣系統(tǒng)時，電氣控制柜中最好不要引入中線，如果使用中線，必須在安裝圖、電路圖及接線端子上明確標(biāo)注N標(biāo)志；如果電柜中引入了中線，電氣控制柜內(nèi)部不允許中線與地線連接，也不允許共用一個端子PEN（PE與N短接的端子稱PEN端子）。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計電源端接地點外露可導(dǎo)電部分（金屬機殼等）電氣設(shè)備接地端L1用戶兩相電氣設(shè)備用戶三相電氣

14、設(shè)備L2L3N圖8.1 TT接地形式第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計電源端接地點外露可導(dǎo)電部分（金屬機殼等）L1用戶兩相電氣設(shè)備用戶三相電氣設(shè)備L2L3NPE圖8.2 TN-S接地形式第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計電源端接地點外露可導(dǎo)電部分（金屬機殼等）L1用戶兩相電氣設(shè)備用戶三相電氣設(shè)備L2L3PEN圖8.3 TN-C接地形式第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2接地極的制作方法 過去曾有人習(xí)慣把地下的金屬管道作為接地極，特別是自來水管，由于它們和土壤之間有大面積的接觸，這種方法的接地電阻一般小于4。但要指出的是，用

15、水管做接地極的不安全性。例如，在對建筑物進行維修或?qū)λ芟到y(tǒng)進行改裝時，接入管道的故障電流或雜散電流就有可能對工作人員造成傷害。此外，還要注意水管金屬間的連續(xù)性，任何非導(dǎo)體的連接都可能使水管的接地有效性受到妨礙。 正確的做法是借助埋入地下的金屬棒、金屬板來實現(xiàn)對大地的電氣接觸，這里介紹以下兩種簡易接地極制作方法。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計1. （1）采用直徑為12mm以上，長度為1.8m以上的銅包鋼棒，選擇地勢低、較潮濕的地方將棒打入或埋入地下。由一根接地棒組成的單一電極，它的對地電阻往往大于20。一般采用多個金屬棒并聯(lián)構(gòu)成接地電阻小于4的接地極，各金屬棒的間距

16、應(yīng)大于其埋入長度的2倍，如圖8.4所示。其中圖8.4（a）為將金屬棒直接打入或者埋入地下方式。圖8.4(b)為挖坑后將金屬棒打入或者埋入地下基本要求。 第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3m1.8m1.52m接地極埋入金屬棒后應(yīng)填實接地極a）b）圖8.4 采用金屬棒制作接地極第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）采用厚度不小于5mm，面積不小于0.5m2的金屬板（銅板為佳）埋入地下，如圖8.5所示。2.5m接地極埋入金屬板后應(yīng)填實金屬板加入25kg鹽圖8.5 采用金屬板制作接地極第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3保護接

17、地設(shè)計要點（1）電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)計專門的保護導(dǎo)線接線端子（保護接地端子），并且采用 符號標(biāo)記，也可用黃綠雙色標(biāo)記。保護接地端子與電氣設(shè)備的機殼應(yīng)實現(xiàn)良好的搭接，設(shè)備的機殼（機箱）、底盤等應(yīng)保持電氣上連續(xù)，保護接地電路的連續(xù)性應(yīng)符合GB5226.1-2002的要求。（2）數(shù)控系統(tǒng)控制柜內(nèi)應(yīng)安裝有接地排（可采用厚度不小于3mm銅板），接地排接入大地，接地電阻應(yīng)小于4。（3）系統(tǒng)內(nèi)各電氣設(shè)備的保護接地端子用盡量粗和短的黃綠雙色線連接到接地排上，如圖8.6所示。 第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 伺服電源伺服驅(qū)動器X伺服驅(qū)動器Y伺服驅(qū)動器Z開關(guān)電源變頻器X軸電機Y軸電機Z軸電機

18、主軸電機PE接地排控制柜圖8.6 保護接地連接第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（4）保護接地線不要構(gòu)成環(huán)路，如圖8.7所示。（5）設(shè)備金屬外殼（或機箱）良好接地（大地），是抑制靜電放電干擾的最主要措施。一旦發(fā)生靜電放電，放電電流可以由機箱外層流入大地，不會影響內(nèi)部電路。（6）設(shè)備外殼接大地，起到屏蔽作用，減少與其他設(shè)備的相互電磁干擾。 第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計123123123（a）正確接法接地排（b）錯誤接法接地排接地排伺服驅(qū)動器MM伺服驅(qū)動器接地排接地排圖8.7 保護接地不得構(gòu)成環(huán)路第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電

19、磁兼容設(shè)計8.3.2 工作接地 1.工作接地方式為了保證設(shè)備的正常工作，如直流電源常需要有一極接地，作為參考零電位，其他極與之比較，形成直流電壓，例如15V、5V、24V等；信號傳輸也常需要有一根線接地，作為基準(zhǔn)電位，傳輸信號的大小與該基準(zhǔn)電位相比較，這類地線稱工作地線。在系統(tǒng)中一定要注意工作地線的正確接法，否則非但起不到作用反而可能產(chǎn)生干擾，如共地線阻抗干擾、地環(huán)路干擾、共模電流輻射等等。工作接地方式有浮地、單點接地和多點接地。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(1）浮地。如圖8.8所示，工作地線與金屬機箱絕緣，工作地線是浮置的，其目的是防止外來共模噪聲對內(nèi)部電子線路

20、的干擾。圖8.8 浮地方式機箱機箱機箱保護地線屏蔽地線金屬外殼工作地線第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(2）單點接地。 如圖8.9所示，單點接地是指一個電路或設(shè)備中，只有一個物理點被定義為接地參考點，而其他需要接地的點都被接到這一點上。如果一個系統(tǒng)包含許多設(shè)備，則每個設(shè)備的“地”都是獨立的，設(shè)備內(nèi)部電路采用自己的單點接地，然后整個系統(tǒng)的各個設(shè)備的“地”都連到系統(tǒng)惟一指定的參考點上。設(shè)備內(nèi)部電路的單點接地有串聯(lián)、并聯(lián)、串-并聯(lián)接地3種方式。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計123123123123321221a）單點串聯(lián)接地方式b）單點并聯(lián)接地方

21、式c）單點混合接地方式模擬地線數(shù)字地線噪聲地線金屬地線圖8.9 單點接地第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 單點接地比較簡單，走線和電路圖相似，電路布線時比較容易。其缺點是地線太長，當(dāng)系統(tǒng)工作頻率很高時，地線阻抗增加，容易產(chǎn)生共地線阻抗干擾；另一方面頻率的升高使地線之間、地線和其他導(dǎo)線之間由于電容耦合、電感耦合產(chǎn)生的相互竄擾大大增加。 （3）多點接地。如圖8.10所示，多點接地是指設(shè)備（或系統(tǒng)）中的各個接地都直接接到距它最近的接地平面上，以便使接地線的長度為最短，接地平面可以是設(shè)備的底板、專用接地線，也可以是設(shè)備的框架。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁

22、兼容設(shè)計1234圖8.10 多點接地第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 多點接地的優(yōu)點是接線比較簡單，而且在連接地線上出現(xiàn)高頻駐波的現(xiàn)象也明顯減少。但是多點接地系統(tǒng)中的多地線回路對線路的維護提出了更高的要求。因為設(shè)備本身的腐蝕、沖擊振動和溫度變化等因素都會使接地系統(tǒng)出現(xiàn)高阻抗，致使接地效果變差。（4）混合接地?；旌辖拥厥侵笇ο到y(tǒng)的各部分工作情況作一個分析，只將那些需要就近接地的點直接（或需要高頻接地的點通過旁路電容）與接地平面相連，而其余各點采用單點接地的辦法。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2工作接地設(shè)計要點（1）設(shè)備地線不能布置成封閉的環(huán)狀

23、，一定要留有開口，因為封閉環(huán)在外界電磁場影響下會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生電流，電流在地線阻抗上有電壓降，容易導(dǎo)致共阻抗干擾。（2）采用光電耦合、隔離變壓器、繼電器、共模扼流圈等隔離方法，切斷設(shè)備或電路間的地線環(huán)路。抑制地線環(huán)路引起的共阻抗耦合干擾。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（3）設(shè)備內(nèi)的各種電路如模擬電路、數(shù)字電路、功率電路、噪聲電路等都應(yīng)設(shè)置各自獨立的地線（分地），最后匯總到一個總的接地點。（4）低頻電路（f1MHz）一般采用樹杈形放射式的單點接地方式，地線的長度不應(yīng)該超過地線中高頻電流波長（=v/f，是地線中高頻信號的波長，v是高頻信號的傳輸速度，f是高頻信

24、號的頻率）的1/20。較長的地線應(yīng)盡量減小其阻抗，特別是減小電感，例如增加地線的寬度，采用矩形截面導(dǎo)體代替圓導(dǎo)體作地線等。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（5）高頻電路（f1MHz）一般采用平面式多點接地方式，或采用混合接地方式，如工控機電路底板的工作地線與機箱采用多點接地方式。（6）工作地線浮置方式（工作地線與金屬機箱絕緣）僅適用小規(guī)模設(shè)備（這時電路對機殼的分布電容較?。┖凸ぷ魉俣容^低的電路（頻率較低），而對于規(guī)模較大、電路較復(fù)雜、工作速度較高的控制設(shè)備不應(yīng)采用浮地方式。（7）機柜內(nèi)同時裝有多個電氣設(shè)備（或電路單元）的情況下，工作地線、保護地線和屏蔽地線一般都接至機

25、柜的中心接地點（接地排），然后接大地，這種接法可使柜體、設(shè)備、機箱、屏蔽和工作地線都保持在同一電位上。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.3.3 8.3.3 屏蔽接地屏蔽接地 為了抑制噪聲，電纜、變壓器等的屏蔽層需接地，相應(yīng)的地線稱為屏蔽地線。在低阻抗網(wǎng)絡(luò)中，低電阻導(dǎo)體可以降低干擾作用，故低阻抗網(wǎng)絡(luò)常用作電氣設(shè)備內(nèi)部高頻信號的基準(zhǔn)電平（如機殼或接地板），連接時應(yīng)標(biāo)明符號“ ”，公共基準(zhǔn)電位的連接應(yīng)使單獨點盡可能靠近PE端子直接接地或連接它自己的外部（無噪聲）大地導(dǎo)體端子。設(shè)備中的“ ”端子一般作為屏蔽地。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計1屏蔽

26、電纜的選擇 屏蔽電纜的種類很多，一般可分為普通屏蔽線，雙絞屏蔽線，同軸電纜。普通帶編織層的多芯電纜具有電場屏蔽作用，雙絞屏蔽線其總屏蔽層可以抑制電場干擾，雙絞線可以抑制磁場干擾。（1）普通屏蔽線 適用于工作頻率30kHz以下，特殊情況可用到幾百kHz。普通屏蔽線用于輸入/輸出信號線、模擬信號線、脈沖式接口驅(qū)動器控制信號線（線長2m）、計算機串行通信線（線長2m）、電源線、電動機強電線。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）雙絞線和屏蔽雙絞線 適用于工作頻率100kHz以下，特殊情況可用到幾百kHz，雙絞線具有較好的磁場屏蔽性能。雙絞線用于直流電源線、小功率交流電源線（

27、1kW ）。屏蔽雙絞線用于編碼器信號線、高頻信號線、脈沖接口式驅(qū)動器控制信號線（線長2m），計算機串行通信線（線長2m）。（3）同軸電纜 適用于工作頻率1000MHz以下。（4）雙重屏蔽電纜 在系統(tǒng)中，如果采用一根電纜同時傳輸模擬信號和高頻數(shù)字信號，則必須采用各自屏蔽線外再包一層總屏蔽的雙重屏蔽電纜，這種電纜能防止電纜內(nèi)部信號線間的干擾。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 2屏蔽電纜接地設(shè)計要點（1）對于低頻電路（flMHz），電路通常是單端接地，屏蔽電纜的屏蔽層也應(yīng)單端接地，單端接地對電場起到主動屏蔽的作用，也能起到被動屏蔽作用。但對磁場沒有屏蔽作用。（2）當(dāng)電纜的長

28、度l0.15（=v/f,l是傳輸線中信號的波長，v是信號的傳輸速度，f是信號的頻率）時，則要求單點接地。無論是單芯或是多芯屏蔽電纜，在電源和負載電路中，一端為接地點，另一端與地絕緣，其中接地點就是屏蔽層的接地。一般均在輸出端接地。這種連接不存在接地環(huán)路，屏蔽效果好，這是電纜層屏蔽最佳接地形式，也可在輸入端接地，如圖8.11、8.12所示。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計UsUs圖8.11 低頻電路的屏蔽層接地第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控裝置24VDCCP+CP+CP+CP+步進電動機驅(qū)動器圖8.12 屏蔽層單端接地第第8 8章章數(shù)控系

29、統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 3）對于高頻電路（f1MHz，電路通常是雙端接地，屏蔽電纜的屏蔽層也應(yīng)雙端接地，雙端接地能對電場產(chǎn)生屏蔽，對高頻磁場也能產(chǎn)生屏蔽作用。屏蔽的電力電纜的屏蔽層應(yīng)在電纜兩端接地，如圖8.13、8.14所示。噪聲濾波器噪聲濾波器變頻器信號線M控制器30mm金屬盒圖8.13 變頻器電動機電纜雙端接地第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.14 編碼器電纜雙端接地伺服驅(qū)動器伺服電動機SM光電編碼器AABBZZ第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(4）當(dāng)電纜的長度l0.15時，則采用多點接地。一般屏蔽層按0.05或0.1

30、的間隔接地，至少應(yīng)該在屏蔽層兩端接地，以降低地線阻抗，減少地電位引起的干擾電壓。(5）數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動器、變頻器間的信號傳輸線一般推薦采用屏蔽雙絞線，且屏蔽層采用雙端接地方式。(6）對于輸入信號電纜的屏蔽層不能在機殼內(nèi)接地，只能在機殼的入口處接地，此時屏蔽層上的外加干擾信號直接在機殼入口處入地，避免屏蔽層上的外加干擾信號帶入設(shè)備內(nèi)部的信號電路上。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(7）對于高輸入或高輸出阻抗電路，尤其是在高靜電環(huán)境中，可能需要用雙層屏蔽的電纜，這時內(nèi)屏蔽層可以在信一號源端接地，外屏蔽層則在負載端接地。(8）實現(xiàn)屏蔽層接地時應(yīng)盡量避免產(chǎn)生所謂“

31、豬尾巴”效應(yīng)，多芯電纜屏蔽層一般用電纜金屬夾鉗接地。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 屏蔽技術(shù)用來抑制電磁騷擾沿著空間的傳播，即切斷輻射電磁騷擾的傳輸途徑。通常用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區(qū)域包圍起來，使屏蔽體內(nèi)外的“場”相互隔離。 為防止電磁騷擾源向外輻射，則應(yīng)該屏蔽騷擾源，這種方法稱為主動屏蔽。為防止敏感設(shè)備受電磁騷擾輻射場的干擾，則應(yīng)該屏蔽敏感設(shè)備，這種方法稱為被動屏蔽。 屏蔽按其機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。8.4 屏蔽技術(shù)第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 當(dāng)電磁騷擾源是高電壓、小電流時，其輻射場主要表現(xiàn)為電場，電場屏

32、蔽是抑制騷擾源和敏感設(shè)備之間由于存在電場耦合而產(chǎn)生的干擾。1. 電場屏蔽的機理 電場感應(yīng)可看成是分布電容間的耦合，圖8.15中，干擾源A和受感應(yīng)物B的電位分別為UA和UB，那么UA和UB間的關(guān)系為 式中：C1為A、B之間的分布電容，C2為受感應(yīng)物對地電容。 8.4.1 電場屏蔽 1BA12CUUCC第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.15 電場感應(yīng)等效電路ABC1UAUBC2第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 可以看出，為了減弱受感應(yīng)物B上的電場感應(yīng)，可能采用的方法有：(1）增大A、B的距離，以減小A、B間的分布電容；(2）盡可能使感受物B貼

33、近接地板，以增大其對地電容；(3）可以在A、B之間播入一塊稱為屏蔽板的金屬薄板，如圖8.16所示，此時1BA124CUUCCC其中，C1C1，故CBCB，起到了屏蔽作用。注意：良好接地是金屬板產(chǎn)生電場屏蔽的先決條件，如不接地或接地不良，則可能產(chǎn)生比沒有金屬板時更嚴重的干擾。 第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計ABC1UAUBC2SC1C3圖8.16 金屬屏蔽薄板的作用第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2. 電場屏蔽設(shè)計要點(1）系統(tǒng)中的強電設(shè)備（伺服驅(qū)動器、變頻器、步進驅(qū)動器、開關(guān)電源、電動機）金屬外殼可靠接地，實現(xiàn)主動屏蔽。(2）敏感設(shè)備（如數(shù)

34、控裝置等）外殼應(yīng)可靠接地，實現(xiàn)被動屏蔽。(3）強電設(shè)備與敏感設(shè)備之間距離盡可能遠，一般在電柜內(nèi)，強、弱電設(shè)備盡量保持300mm以上的距離，最小距離為100mm。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(4）高電壓、大電流動力線與信號線應(yīng)分開走線，例如各自使用各自獨立的線槽等，距離盡可能保持在300mm以上，最小距離為50mm75mm，同時盡量避免平行走線，不能將強電線與信號線捆扎在一起。(5）信號線應(yīng)盡量靠近地線（或接地平板）或者用地線包圍它。(6）屏蔽電纜既能對電場起到被動屏蔽作用，也能起到主動屏蔽作用，條件是屏蔽層接地。如果屏蔽層不接地，則有可能造成比不用屏蔽線時更大的電

35、場耦合。 (7）強電線如不能與信號線分開走線，則強電線應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)可靠接地。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 8.4.2 磁場屏蔽 當(dāng)電磁騷擾源是低電壓、大電流時，其輻射場主要表現(xiàn)為磁場，磁場屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場耦合所產(chǎn)生的干擾。1磁場屏蔽的機理 磁場屏蔽主要是依賴高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻對磁通起到分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場大大減弱，如圖8.17所示。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計屏蔽區(qū)域磁性材料的屏蔽體磁場圖8.17 磁場的被動屏蔽第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2磁場屏蔽的設(shè)計

36、要點（1）選用高導(dǎo)磁率的材料，如采用玻莫合金等，并適當(dāng)增加屏蔽體的壁厚。（2）被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上，以盡量減少通過被屏蔽物體的磁通。（3）注意磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于強磁場的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體結(jié)構(gòu)。 （4）減少干擾源和敏感電路的環(huán)路面積。最好的辦法是使用雙絞線和屏蔽線，讓信號線與接地線（或載流回線）扭絞在一起，以便使信號與接地（或載流回線）之間的距離最近。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（5）增大線間的距離，使得干擾源與受感應(yīng)的線路之間的互感盡可能地小。（6）如有可能，使干擾源的線路與受感應(yīng)線的線路呈直角（或接近直角）布線，這樣可大大降低兩線路

37、間的磁場藕合。 （7）敏感設(shè)備應(yīng)遠離干擾源（強電設(shè)備、變壓器等）布置，距離應(yīng)保持300 mm以上。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.4.3 8.4.3 電磁場屏蔽電磁場屏蔽 電磁場屏蔽用于抑制噪聲源和敏感設(shè)備距離較遠時通過電磁場耦合產(chǎn)生的干擾。電磁場屏蔽必須同時屏蔽電場和磁場，通常采用電阻率小的良好導(dǎo)體材料?？臻g電磁波在入射到金屬體表面時會產(chǎn)生反射和吸收，電磁能量被大大衰減，從而也能起到屏蔽作用。一般采用屏蔽機箱或者屏蔽盒來實現(xiàn)電磁場的屏蔽。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計1屏蔽機箱（盒）的結(jié)構(gòu)材料（1）機箱的屏蔽材料一般采用銅板、鐵板、鋁

38、板、鍍鋅鐵板等，厚度約為0.2mm0.8mm，這些金屬板對電場、高頻磁場和電磁場的屏蔽效果都很好，可達100dB以上。（2）用于低頻磁場屏蔽的高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料，一般不用作機箱，而是直接用在需要進行低頻磁場屏蔽的元件上。 （3）對于塑料殼體，在其內(nèi)壁噴涂一層薄膜導(dǎo)電層或在注塑時摻入高導(dǎo)電率的金屬粉或金屬纖維，使之成為導(dǎo)電塑料，對電磁場的屏蔽也有效果。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2屏蔽機箱（盒）的搭接 機箱的電氣連續(xù)性是殼體屏蔽效能的決定性因素，因此，必須盡量減少機箱結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性，以便控制經(jīng)底板和機殼進出的泄漏和輻射。（1）在底板和機殼的每一條縫和不連續(xù)處要

39、盡可能好地搭接。（2）保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。（3）在可能的情況下，接縫應(yīng)焊接。在條件受限制的情況下，可用點焊、小間距的鉚接和用螺釘來固定。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（4） 保證緊固方法有足夠的壓力，以便在有變形應(yīng)力、沖擊、振動時保持表面良好接觸（5）在接縫不平整的地方，或在可移動的面板等處，可使用導(dǎo)電襯墊或指形壓簧材料。（6）保證同襯墊配合的金屬表面沒有非導(dǎo)電保護層（如涂漆、噴塑）。（7）當(dāng)需要活動接觸時，使用指形壓簧（而不用網(wǎng)狀襯墊），并要注意保持彈性指簧的壓力。襯墊種類有金屬網(wǎng)射頻襯墊和銅鍍合金、導(dǎo)電橡皮、導(dǎo)電蒙布、泡沫襯墊等。

40、第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3屏蔽機箱（盒）的穿透和開口 機箱中通常都有電源線和控制線的引入和引出，在面板部分還有操作鍵、顯示屏的開孔，還有通風(fēng)孔等，這些孔隙都可能造成電磁波的嚴重泄漏。（1）要注意由于電纜穿過機殼能使整體屏蔽效能降低。典型的未濾波的導(dǎo)線穿過屏蔽體時，機殼的屏蔽效能降低30dB以上。（2）電源線進入機殼時，應(yīng)全部通過濾波器盒。（3）信號線、控制線進入/穿出機殼時，要通過適當(dāng)?shù)臑V波器。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（4）為保險絲、插孔等加金屬帽。（5）用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等固定、安裝鈕子開關(guān)，防止電磁泄漏。（6）在屏蔽、

41、通風(fēng)和強度要求高而重量不苛刻時，采用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口，最好用焊接方式連接，防止電磁泄漏。（7）盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對所有引線用穿心電容濾波；在不能從后面屏蔽指示器、顯示器和對引線濾波時，要用與機殼連接的金屬網(wǎng)或?qū)щ姴Ａ帘卧谥甘酒?、顯示器的前面（采用夾金屬絲的屏蔽玻璃或在透明塑料、玻璃上鍍透明導(dǎo)電膜）。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 濾波技術(shù)用來抑制沿導(dǎo)線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)干擾，包括電源干擾和信號線干擾。濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)，可以插入傳輸線中，抑制騷擾信號的傳播。8.5.18.5.1電源干擾抑制電源干擾抑制1.采用電源濾

42、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，它不僅可以阻止電網(wǎng)中的噪聲進入設(shè)備，也可以抑制設(shè)備產(chǎn)生的噪聲污染電網(wǎng)。8.5 濾波技術(shù)第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 （1）電源線濾波器的結(jié)構(gòu) 如圖8.18所示，電感L1和電感L2繞在一個磁芯上，這兩個電感在電流通過時是互補的，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。LNERCxCxCYCYL2L1設(shè)備圖8.18 電源濾波器電路第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 （2）濾波器的實際濾波效果 在實際運用中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

43、率特性如圖8.19所示，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。圖8.19 濾波器的頻率特性1080100衰減/dB理想低通濾波器實際低通濾波器 f /MHz第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（3）電源濾波器設(shè)計要點 濾波器一般安裝在機柜底部交流電線入口處，不能讓輸入的交流電源線在機柜內(nèi)繞行很長距離后再接濾波器，以免該線在機柜內(nèi)輻射噪聲。 如果電源進線必須經(jīng)過熔斷器和電源開關(guān)等器件后才能接到濾波器上，則這段線路應(yīng)采取屏蔽措施。 濾波器金屬外殼最好直接安裝在金屬機柜上，而且應(yīng)與機柜的接地端子靠得越近越好。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容

44、設(shè)計 濾波器的輸入/輸出線要分開布置，不要平行走線，更不應(yīng)該捆扎在一起，否則輸入線中的噪聲將不經(jīng)過濾波器直接禍合到輸出線上。 濾波器輸出線最好采用雙絞線，以加強抗磁場干擾能力。 如果電源中高電壓脈沖噪聲比較多，則應(yīng)選用能在更寬的頻率上有較大衰減的電源濾波器，或者與鐵氧體磁環(huán)線濾波器串聯(lián)使用，以取得好的濾波效果。 流過濾波器的電流不允許超過濾波器最大額定電流，否則由于電感器的磁芯產(chǎn)生飽和，從而使電感量大大降低，失去抑制作用。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2采用吸收型濾波器抑制電源線中的快速瞬變脈沖串干擾 吸收式濾波器由耗能器件構(gòu)成，將阻帶內(nèi)吸收的噪聲轉(zhuǎn)化為熱損耗，從而

45、起到濾波的作用。（1）鐵氧體吸收型濾波器結(jié)構(gòu) 用于電磁噪聲抑制的鐵氧體是一種磁性材料，由鐵、鎳、鋅氧化物混合而成。鐵氧體一般做成中空型，導(dǎo)線穿過其中，當(dāng)導(dǎo)線中的電流穿過鐵氧體時，低頻電流幾乎無衰減地通過，但高頻電流卻會受到很大的損耗，轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)。所以鐵氧體和穿過其中的導(dǎo)線即成為吸收型低通濾波器，能有效抑制快速瞬變脈沖串干擾。根據(jù)不同的使用場合，鐵氧體濾波器可以做成多種形式，如圖8.20所示。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.20 常見的鐵氧體磁環(huán)第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）鐵氧體磁環(huán)構(gòu)成線噪聲濾波器的設(shè)計要點 電纜或?qū)Ь€應(yīng)盡

46、量與環(huán)內(nèi)徑緊密接觸，不要留太大的空隙，這樣導(dǎo)線上電流產(chǎn)生的磁通可基本上都集中在磁環(huán)內(nèi)，從而增加濾波效果。 鐵氧體磁環(huán)套在交流電源線和直流電源線上，用于抑制快速瞬變脈沖串干擾。 將導(dǎo)線以同樣方向和圈數(shù)繞在磁環(huán)上，繞的圈數(shù)越多，濾波效果越好，一般在強電設(shè)備的輸入側(cè)為45圈，電線太粗時，可以用2個以上的磁環(huán)，如圖8.21所示，使總?cè)?shù)達到45圈，但輸出側(cè)的圈數(shù)必須在4圈以下，如圖8.22所示。但應(yīng)注意，圖8.21中電源濾波器只允許用在伺服驅(qū)動器（或變頻器）的輸入側(cè)，而不允許用在輸出側(cè)。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.21 伺服驅(qū)動器或變頻器濾波電路M伺服驅(qū)動器5圈4圈

47、UVWL1L2L3L1L2L3PE接地排第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.22 兩個磁環(huán)串連濾波L1L2L3PEL1L2L32圈2圈伺服驅(qū)動器第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 磁環(huán)與電源濾波器串聯(lián)使用，則構(gòu)成EMC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，最好把正負電源線對或正負信號線對都穿過磁環(huán)，這樣磁環(huán)就不易產(chǎn)生飽和，如圖8.23所示。 磁環(huán)直流電源+_+_設(shè)備磁環(huán)直流電源+_+_設(shè)備a）抑制共模信號b）抑制差模信號圖8.23 直流電源濾波電路第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 如果使

48、用磁珠或磁環(huán)的線路負載阻抗很高，則磁環(huán)很可能起不到作用，因為磁環(huán)的阻抗在幾百兆赫時也只有幾百歐，因此磁環(huán)比較適用于低阻抗電路。如果能在磁環(huán)后再并聯(lián)電容組成類似L-C濾波器，則會大大降低負載阻抗，從而增加濾波效果，如圖8.24所示。圖8.24 交流電源瞬變脈沖干擾抑制電路L1L2L3PE磁環(huán)電容第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3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 隔離變壓器是一種采用得相當(dāng)廣泛的電源線抗干擾器件，它最基本的作用是實現(xiàn)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(shè)備與設(shè)備之間的干擾，同時，隔離變壓器對于抗共模干擾也有一定作用，

49、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。（1）隔離變壓器的類型 如圖8.25所示，隔離變壓器的類型有：簡單的隔離變壓器、帶屏蔽層的隔離變壓器、超級隔離變壓器。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.25 隔離變壓器初級次級初級次級初級次級初級次級外殼a）簡單的隔離變壓器b）帶屏蔽層的隔離變壓器c）多重隔離變壓器第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(2）隔離變壓器設(shè)計要點 一般在數(shù)控系統(tǒng)中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。 變壓器的屏蔽層必須接地，屏蔽層的連接線必須粗短、直，否則在高頻時的共模干擾抑制效果將變差。

50、 隔離變壓器初級進線與次級出線要分開布置，不能平行走線，更不能捆在一起，次級出線最好選用雙絞線，加強抗磁場干擾能力。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計 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雷變壓器，如圖8.26所示。圖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(cè)的電容器可進一步抑制浪涌中的殘留共模噪聲。 隔離變壓器與磁環(huán)配合使用，可以有效地抑制快速瞬變脈沖串干擾。 。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.26 防雷變壓器輸入輸出避雷器靜電屏蔽層電容浪涌吸收器第第8 8章

51、章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計4. 采用交流穩(wěn)壓器 對于電網(wǎng)電壓較長時間的欠電壓、過電壓和電壓波動則需要安裝交流穩(wěn)壓器給機床數(shù)控系統(tǒng)供電，如圖8.27所示。交流穩(wěn)壓電源機床數(shù)控系統(tǒng)其它設(shè)備L1L2L3N圖8.27 采用交流穩(wěn)壓器供電第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計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、電動機等在關(guān)斷時會產(chǎn)生強烈的脈沖噪聲，影響其他電路的正常工作，必須在感性負載處加續(xù)流二極管或阻容吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲，其吸收電路的接線法如圖8.28所示，阻容吸收電路（滅弧器）在安裝時應(yīng)盡量靠近感性負載，常見阻容吸收

52、器如圖8.29所示。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.28 感性負載并聯(lián)吸收器件+24VIN4001KA輸出接口KAKMRC滅弧器滅弧器M3KM（a) 直流線圈并連續(xù)流二極管（b）交流線圈并聯(lián)阻容吸收器（c）三相交流電動機并聯(lián)阻容吸收第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.29 阻容吸收器（滅弧器）外形（b）三相（a）單相第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計8.5.2 8.5.2 信號線的干擾抑制信號線的干擾抑制 在數(shù)控系統(tǒng)中，信號線最容易受到干擾，會引起設(shè)備工作不正常。信號傳輸線常采取絕緣隔離、阻抗匹配、平衡傳輸、屏

53、蔽與接地、合理布線等措施來抑制干擾，而信號傳輸線采取濾波則是抗干擾的另一重要措施。1. 模擬信號線干擾抑制（1）模擬信號傳輸線，特別容易受到外部干擾影響，所以配線應(yīng)盡可能短，并應(yīng)使用屏蔽線，如圖8.30所示。第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計圖8.30 變速器速度調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)變頻器（模擬信號公共端）機殼不接大地（機殼浮置）第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）伺服驅(qū)動器或變頻器連接模擬信號輸出設(shè)備（數(shù)控裝置）時，有時會由于模擬信號輸出設(shè)備或由伺服驅(qū)動器、變頻器產(chǎn)生的干擾引起誤動作，發(fā)生這種情況時，可在外部模擬信號輸出設(shè)備連接電容器、鐵氧體磁環(huán)，

54、如圖8.31所示。 數(shù)控裝置D/AC鐵氧體磁環(huán)伺服驅(qū)動器（變頻器）圖8.31 模擬信號線濾波第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（3）對變化緩慢的模擬信號可以采用RC低通濾波，如圖8.32所示。圖8.32 RC低通濾波傳感器放大電路RC第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（4）用電流傳輸代替電壓在傳輸線上傳輸，然后通過長線終端的并聯(lián)電阻變成電壓信號，此時傳輸線一定要屏蔽并“單端接地”，如圖8.33所示。圖8.33 模擬信號電流傳輸數(shù)控裝置伺服驅(qū)動器D/AR第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計2. 數(shù)字信號線干擾抑制（1）由于布線不當(dāng)，信號環(huán)路面積較大引起數(shù)字信號波形振蕩，可采取串電阻或插入一低通濾波器來抑制，如圖8.34所示。圖8.34 擬制數(shù)字信號振蕩的方法電路A電路A電路B電路 BRC磁珠a）串入阻尼電阻b） 插入低通濾波器第第8 8章章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計（2）