機床數(shù)控系統(tǒng)組成如圖1所示,系統(tǒng)中既包含高電壓、大電流的強電設備,又包含低電壓、小電流的控制與信號處理設備和傳感器,即弱電設備。強電設備產生的強烈電磁騷擾對弱電設備的正常工作構成極大的威脅。此外,系統(tǒng)所在的生產現(xiàn)場的電磁環(huán)境較惡劣,系統(tǒng)外各種動力負載的騷擾、供電系統(tǒng)的騷擾、大氣中的騷擾等都會對系統(tǒng)內的弱電設備產生嚴重影響,由于弱電設備是控制強電設備的,所以,一旦弱電設備受到干擾,最終將導致整個系統(tǒng)的癱瘓。
抑制騷擾的發(fā)射,切斷騷擾的傳輸途徑,提高敏感設備的抗干擾能力是系統(tǒng)達到電磁兼容的主要手段,最常采用的是屏蔽、濾波、接地三大技術。
接地的含義是提供一個等電位點或電位面,為了防止共地線阻抗干擾,在每個設備中可能有多種接地線,但概括起來可以分為三類,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)。
圖1 機床數(shù)控系統(tǒng)組成
接地的含義是提供一個等電位點或電位面,為了防止共地線阻抗干擾,在每個設備中可能有多種接地線,但概括起來可以分為三類,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)。
為了保護人身和設備的安全,免遭雷擊、漏電、靜電等危害,設備的機殼、底盤所接地線稱保護地線,應與真正大地連接。保護地線的基本要求參見“gb5226.1.2002”有關章節(jié)的內容。
(1)安全接地型式
機床數(shù)控系統(tǒng)電源采用“tt”或“tn.s”接地型式,不允許采用“tn.c”接地型式,如圖2、圖3、圖4所示。
圖2 tt系統(tǒng)
圖3 tn.s系統(tǒng)
圖4 tn—c 系統(tǒng)
注: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予以明確的n標識;在電氣控制柜內部不允許中線與地線聯(lián)接,也不允許共用一個端子pen(pe與n短接的端子稱pen端子)。
(2)接地極的制作方法及接地電阻。
習慣上人們常把地下的金屬管道作為接地地極,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3ω。但要指出的是用水管做接地電極的安全性。例如:在對建筑物進行維修或對水管系統(tǒng)進行改裝時,通入管道的故障電流或雜散電流就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,任何非導體的聯(lián)接件都可以使水管的接地有效性受到妨礙。
正規(guī)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,簡易做法有以下二種。
方法一:采用直徑為1.2、1.6或1.9cm,長度為1.8/2.4/3.0/3.6或4.8m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20ω,一般采用多個金屬棒并聯(lián)構成接地電阻小于4ω的接地極,如圖5所示。
方法二:采用厚度≥5mm,面積≥0.5m2的金屬板(銅板為佳)埋入地底,如圖6所示。
圖5 金屬棒埋入地下作接地極
圖6 金屬板埋入地下作接地極
(3)保護接地設計要點
(a)電氣設備都應設計專門的保護導線接線端子(保護接地端子),并且采用 符號標記 ,也可用黃綠雙色標記。不允許用螺絲在外殼、底盤等代替保護接地端子。
保護接地端子與電氣設備的機殼、底盤等應實現(xiàn)良好的搭接,設備的機殼(機箱)、底盤等應保持電氣上連續(xù),保護接地電路的連續(xù)性應符合gb/t5226.1.1996的要求。
(b)數(shù)控系統(tǒng)控制柜內應安裝有接地排(可采用厚度≥3mm銅板),接地排接入大地,接地電阻應小于4ω。
(c)系統(tǒng)內各電氣設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7所示。
圖7 保護接地例
(d)保護接地線不要構成環(huán)路,如圖8所示。(a)正確接法
圖8 保護接地方法
(e)設備金屬外殼(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,不會影響內部電路。
(f)設備外殼接大地,起到屏蔽作用,減少與其他設備的相互電磁干擾。