七數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)課件

第7章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求，穩(wěn)定性、可靠性是首要的條件，而數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性則是保證數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要條件。數(shù)控系統(tǒng)一般在電磁環(huán)境較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，為了保證系統(tǒng)的正常工作，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電磁騷擾應(yīng)有足夠的抗干擾度要求。

1第7章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)

本章首先介紹數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與抗干擾措施；接著介紹屏蔽技術(shù)，使用屏蔽技術(shù)切斷輻射電磁噪聲傳輸途徑，使系統(tǒng)避免電磁噪聲干擾；最后介紹濾波技術(shù)，以抑制導(dǎo)線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)干擾。設(shè)計(jì)指南則以實(shí)例說(shuō)明電磁兼容設(shè)計(jì)，以供讀者參考。2本章首先介紹數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與7.1電磁兼容性概述

電磁兼容性（EMC）是指：電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾不應(yīng)超過(guò)其預(yù)期使用場(chǎng)合允許的水平；設(shè)備對(duì)電磁騷擾應(yīng)有足夠的抗擾度水平，以保證電氣設(shè)備在預(yù)期使用環(huán)境中可以正確運(yùn)行。電磁兼容的主要內(nèi)容是圍繞造成干擾的三要素進(jìn)行的，即電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設(shè)備。

37.1電磁兼容性概述電磁兼容性（EMC）是指：電氣7.1.1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(chǎng)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(dá)到JB/T8832—2001“機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件”中的電磁兼容性要求。

47.1.1數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求41.電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在交流輸入電源任意時(shí)間電壓幅值降為額定值的70%，持續(xù)時(shí)間500ms，相繼降落間隔時(shí)間為10s；在交流輸入電源任意時(shí)間電壓短時(shí)中斷3ms，相繼中斷間隔時(shí)間為10s。電壓暫降和短時(shí)中斷各進(jìn)行3次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

51.電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度數(shù)控系２.浪涌（沖擊）抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，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(hù)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/min，極性為正/負(fù)極。試驗(yàn)時(shí)正/負(fù)各進(jìn)行5次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

6２.浪涌（沖擊）抗擾度數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)３.電快速瞬變脈沖群抗擾度

1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別在交流供電電源端和保護(hù)地端（PE）之間，加入峰值2KV、重復(fù)頻率5KHz脈沖群，時(shí)間1min。試驗(yàn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。2)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在I/O信號(hào)、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(shí)間1min。試驗(yàn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。7３.電快速瞬變脈沖群抗擾度1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別在交4.靜電放電抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)操作人員經(jīng)常觸及的所有部位和保護(hù)地端（PE）之間進(jìn)行靜電放電試驗(yàn)，接觸放電電壓6KV，空氣放電電壓8KV，試驗(yàn)中數(shù)控系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

84.靜電放電抗擾度數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)7.1.2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施圖7-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成

機(jī)械本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)）傳感器（開(kāi)關(guān)）數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)部件（電力、電子器件大信號(hào)小信號(hào)小信號(hào)97.1.2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施圖7-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成如圖7-1所示，系統(tǒng)中既包含高電壓、大電流的強(qiáng)電設(shè)備，又包含低電壓、小電流的控制與信號(hào)處理設(shè)備和傳感器，即弱電設(shè)備。強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁騷擾對(duì)弱電設(shè)備的正常工作構(gòu)成極大的威脅。此外，系統(tǒng)所在的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境較惡劣，系統(tǒng)外各種動(dòng)力負(fù)載的騷擾、供電系統(tǒng)的騷擾、大氣中的騷擾等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響，由于弱電設(shè)備是控制強(qiáng)電設(shè)備的，所以，一旦弱電設(shè)備受到干擾，最終將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。10機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成如圖7-1所示，系統(tǒng)中既包含高電抑制騷擾的發(fā)射，切斷騷擾的傳輸途徑，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力是系統(tǒng)達(dá)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(shù)。11抑制騷擾的發(fā)射，切斷騷擾的傳輸途徑，提7.2接地技術(shù)

接地的含義是提供一個(gè)等電位點(diǎn)或電位面,為了防止共地線阻抗干擾,在每個(gè)設(shè)備中可能有多種接地線，但概括起來(lái)可以分為三類(lèi)，即保護(hù)地線（安全接地）、工作地線（工作接地）、屏蔽地線（屏蔽接地）。127.2接地技術(shù)接地的含義是提供一7.2.1安全接地

為了保護(hù)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(jī)殼、底盤(pán)所接地線稱(chēng)保護(hù)地線，應(yīng)與真正大地連接。保護(hù)地線的基本要求參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB5226.1-2002”有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。

137.2.1安全接地為了保護(hù)人身和設(shè)安全接地型式

機(jī)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7-2、圖7-3、圖7-4所示。14安全接地型式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)電源采用“T151516161717注1：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(biāo)識(shí)；注2：在電氣控制柜內(nèi)部不允許中線與地線聯(lián)接，也不允許共用一個(gè)端子PEN（PE與N短接的端子稱(chēng)PEN端子）。

18注1：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2.接地極的制作方法及接地電阻。

習(xí)慣上人們常把地下的金屬管道作為接地地極，特別是自來(lái)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(duì)建筑物進(jìn)行維修或?qū)λ芟到y(tǒng)進(jìn)行改裝時(shí)，通入管道的故障電流或雜散電流就可能對(duì)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)體的聯(lián)接件都可以使水管的接地有效性受到妨礙。192.接地極的制作方法及接地電阻。正規(guī)的做法是借助埋入地下的金屬棒、金屬板來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大地的電氣接觸，簡(jiǎn)易做法有以下二種。

方法一：采用直徑為1.2、1.6或1.9cm,長(zhǎng)度為1.8/2.4/3.0/3.6或4.8m的銅包鋼棒(選擇地勢(shì)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(duì)地電阻往往大于20Ω，一般采用多個(gè)金屬棒并聯(lián)構(gòu)成接地電阻小于4Ω的接地極，如圖7-5所示。20正規(guī)的做法是借助埋入地下的金屬棒、金屬（a）將金屬棒直接打入或埋入地下（b）挖抗并將金屬棒打入或埋入地下圖7-5金屬棒埋入地下作接地極埋入金屬棒后應(yīng)填實(shí)接地極≥3m接地極≥1.8m1.5~2m≥21（a）將金屬棒直接打入或埋入地下（b）挖抗并將金屬棒打入方法二：采用厚度≥5mm，面積≥0.5m2的金屬板(銅板為佳)埋入地底，如圖7-6所示。

圖7-6金屬板埋入地下作接地極

22方法二：采用厚度≥5mm，面積≥0.5m2的金屬板(銅板為佳3.保護(hù)接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的保護(hù)導(dǎo)線接線端子（保護(hù)接地端子），并且采用符號(hào)標(biāo)記，也可用黃綠雙色標(biāo)記。不允許用螺絲在外殼、底盤(pán)等代替保護(hù)接地端子。保護(hù)接地端子與電氣設(shè)備的機(jī)殼、底盤(pán)等應(yīng)實(shí)現(xiàn)良好的搭接，設(shè)備的機(jī)殼（機(jī)箱）、底盤(pán)等應(yīng)保持電氣上連續(xù)，保護(hù)接地電路的連續(xù)性應(yīng)符合GB5226.1-2002的要求。

233.保護(hù)接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的保護(hù)導(dǎo)線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≥3mm銅板），接地排接入大地，接地電阻應(yīng)小于4Ω。3)系統(tǒng)內(nèi)各電氣設(shè)備的保護(hù)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7-7所示。

242)數(shù)控系統(tǒng)控制柜內(nèi)應(yīng)安裝有接地排（可采用厚度≥3mm銅板25254)保護(hù)接地線不要構(gòu)成環(huán)路，如圖7-8所示。

264)保護(hù)接地線不要構(gòu)成環(huán)路，如圖7-8所示。2627275)設(shè)備金屬外殼（或機(jī)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(jī)箱外層流入大地，不會(huì)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。

285)設(shè)備金屬外殼（或機(jī)箱）良好接地（大地），是抑制靜電放電7.2.2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，其它極與之比較，例如±15V、±5V、±24V等。信號(hào)傳輸也常需要有一根線接地，作為基準(zhǔn)電位，傳輸信號(hào)的大小與該基準(zhǔn)電位相比較。這類(lèi)地線稱(chēng)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(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。297.2.2工作接地

1.工作接地方式291)浮地

如圖7-9所示，工作地線與金屬機(jī)箱絕緣，工作地線是浮置的，其目的是防止外來(lái)共模噪聲對(duì)內(nèi)部電子線路的干擾。

301)浮地30機(jī)箱機(jī)箱機(jī)箱工作地線金屬外殼保護(hù)地線屏蔽地線圖7-9浮地方式

31機(jī)箱機(jī)箱機(jī)箱工作地線金屬外殼保護(hù)地線屏蔽地線圖7-9浮地方2)單點(diǎn)接地

如圖7-10所示，單點(diǎn)接地是指一個(gè)電路或設(shè)備中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，而其他凡是需要接地的點(diǎn)都被接到這一點(diǎn)上。如果一個(gè)系統(tǒng)包含許多設(shè)備，則每個(gè)設(shè)備的“地”都是獨(dú)立的，設(shè)備內(nèi)電路采用自已的單點(diǎn)接地，然后整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的“地”都連到系統(tǒng)唯一指定的參考點(diǎn)上。設(shè)備內(nèi)部電路的單點(diǎn)接地有串聯(lián)、并聯(lián)、串—并聯(lián)混合接地三種方式。

322)單點(diǎn)接地如圖7-10所示，單（a）單點(diǎn)串聯(lián)接地方式（b）單點(diǎn)并聯(lián)接地方式12312333（a）單點(diǎn)串聯(lián)接地方式（b）單點(diǎn)并聯(lián)接地方式（c）單點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)混合接地方式圖7-10單點(diǎn)接地噪聲地線數(shù)字地線模擬地線金屬地線34（c）單點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)混合接地方式噪聲地線數(shù)字地線模擬地線金單點(diǎn)接地比較簡(jiǎn)單，走線和電路圖相似，電路布線時(shí)比較容易。其缺點(diǎn)是：地線太長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)工作頻率很高時(shí)，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。

35單點(diǎn)接地比較簡(jiǎn)單，走線和電路圖相似，電3)多點(diǎn)接地

如圖7-11所示，多點(diǎn)接地是指設(shè)備（或系統(tǒng)）中的各個(gè)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(zhǎng)度為最短，接地平面可以是設(shè)備的底板、專(zhuān)用接地線、甚至是設(shè)備的框架。

363)多點(diǎn)接地如圖7-11所示，多點(diǎn)接地是指設(shè)圖7-11多點(diǎn)接地方式

241337圖7-11多點(diǎn)接地方式241337多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡(jiǎn)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(diǎn)接地系統(tǒng)中的多地線回路對(duì)線路的維護(hù)提出了更高的要求。因?yàn)樵O(shè)備本身的腐蝕、沖擊振動(dòng)和溫度變化等因素都會(huì)使接地系統(tǒng)出現(xiàn)高阻抗，而使接地效果變差。38多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡(jiǎn)單，而且在連4)混合接地

混合接地是指對(duì)系統(tǒng)的各部分工作情況作一個(gè)分析，只將那些需要就近接地的點(diǎn)直接（或需要高頻接地的點(diǎn)通過(guò)旁路電容）與接地平面相連。而其余各點(diǎn)采用單點(diǎn)接地的辦法。

394)混合接地混合接地是指對(duì)系統(tǒng)的2.工作接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)設(shè)備地線不能布置成封閉的環(huán)狀，一定要留有開(kāi)口，因?yàn)榉忾]環(huán)在外界電磁場(chǎng)影響下會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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；402.工作接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)設(shè)備地線不能布置成封閉的環(huán)狀，2)采用光電耦合、隔離變壓器、繼電器、共模扼流圈等隔離措施，切斷設(shè)備或電路間的地環(huán)路，抑制地環(huán)路引起的共阻抗耦合干擾；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(dú)立的地線（分地），最后匯總到一個(gè)總的接地點(diǎn)；412)采用光電耦合、隔離變壓器、繼電器、共模扼流圈等隔離措施4)低頻電路（f<1MHz）一般采用樹(shù)杈型放射式的單點(diǎn)接地方式，地線的長(zhǎng)度不應(yīng)該超過(guò)地線中高頻電流波長(zhǎng)（λ=v/f，λ是地線中高頻信號(hào)的波長(zhǎng)，v是高頻信號(hào)的傳輸速度，f是高頻信號(hào)的頻率）的1/20即ι<λ/20。較長(zhǎng)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；424)低頻電路（f<1MHz）一般采用樹(shù)杈型放射式的單點(diǎn)接地5)高頻電路（f>1MHz）一般采用平面式多點(diǎn)接地方式，或采用混合接地方式，如工控機(jī)電路底板的工作地線與機(jī)箱采用多點(diǎn)接地方式；6)工作地線浮置方式（工作地線與金屬機(jī)箱絕緣）僅適用小規(guī)模設(shè)備（這時(shí)電路對(duì)機(jī)殼的分布電容較?。┖凸ぷ魉俣容^低的電路（頻率較低），而對(duì)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；435)高頻電路（f>1MHz）一般采用平面式多點(diǎn)接地方式，或7)機(jī)柜內(nèi)同時(shí)裝有多個(gè)電氣設(shè)備（或電路單元）的情況下，工作地線、保護(hù)地線和屏蔽地線一般都接至機(jī)柜的中心接地點(diǎn)（接地排），然后接大地，這種接法可使柜體、設(shè)備、機(jī)箱、屏蔽和工作地都保持在同一電位上。447)機(jī)柜內(nèi)同時(shí)裝有多個(gè)電氣設(shè)備（或電路單元）的情況下，工作7.2.3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(chēng)為屏蔽地線。在低阻抗網(wǎng)絡(luò)中，利用低電阻導(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(hào)的基準(zhǔn)電平（如機(jī)殼或接地板），這種端接點(diǎn)應(yīng)標(biāo)明符號(hào)“”，公共基準(zhǔn)電位的連接應(yīng)使用單獨(dú)點(diǎn)盡可能靠近PE端子直接接地或連接它自己的外部（無(wú)噪聲）大地導(dǎo)體端子。設(shè)備中的“”端子一般作為屏蔽地。457.2.3屏蔽接地

為了抑制噪聲，電1.屏蔽電纜的選擇

屏蔽電纜的種類(lèi)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(chǎng)屏蔽作用，雙絞屏蔽線其總屏蔽層可以抑制電場(chǎng)干擾，雙絞線可以抑制磁場(chǎng)干擾。461.屏蔽電纜的選擇屏蔽電纜的種類(lèi)很1)普通屏蔽線適用于工作頻率30KHz以下，特殊情況可用到幾百千赫。普通屏蔽線用于：輸入/輸出信號(hào)線、模擬信號(hào)線、脈沖式接口驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)線（線長(zhǎng)≤2m）、計(jì)算機(jī)串行通訊線（線長(zhǎng)≤2m）、電源線、電機(jī)強(qiáng)電線。

471)普通屏蔽線適用于工作頻率30K2)雙絞線和屏蔽雙絞線適用于工作頻率100KHz以下，特殊情況可用到幾百千赫，雙絞線具有較好的磁場(chǎng)屏蔽性能。雙絞線用于：直流電源線、小功率交流電源線（<1KW）。屏蔽雙絞線用于：編碼器信號(hào)線、高頻信號(hào)線、脈沖接口式驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)線（線長(zhǎng)>2m），計(jì)算機(jī)串行通訊線（線長(zhǎng)>2m）。482)雙絞線和屏蔽雙絞線適用于工作頻率3)同軸電纜適用于工作頻率1000MHz以下

4)雙重屏蔽電纜

4)雙重屏蔽電纜

在系統(tǒng)中，如果采用一根電纜同時(shí)傳輸模擬信號(hào)和高頻數(shù)字信號(hào)，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(hào)線間的干擾。

493)同軸電纜492.屏蔽電纜接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)對(duì)于低頻電路（f<1MHz），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(duì)電場(chǎng)起到主動(dòng)屏蔽的作用，也能起到被動(dòng)屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)沒(méi)有屏蔽作用。

502.屏蔽電纜接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)對(duì)于低頻電路（f<1MHz）2)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι<0.15λ（λ=v/f,ι是傳輸線中信號(hào)的波長(zhǎng)，v是信號(hào)的傳輸速度，f是信號(hào)的頻率）時(shí)，則要求單點(diǎn)接地。無(wú)論是單芯或是多芯屏蔽電纜，在電源和負(fù)載電路中，一端為接地點(diǎn)，另一端與地絕緣，其中接地點(diǎn)就是屏蔽層的接地。一般均在輸出端接地，不存在接地環(huán)路，屏蔽效果好，這是電纜層屏蔽最佳接地型式；也可在輸入端接地，如圖7-12、圖7-13所示。512)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι<0.15λ（λ=v/f,ι是傳輸線中信5252圖7-13屏蔽層單端接地示例

53圖7-13屏蔽層單端接地示例533)對(duì)于高頻電路（f>1MHz），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(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽，對(duì)高頻磁場(chǎng)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7-14、圖7-15所示。543)對(duì)于高頻電路（f>1MHz），電路通常是雙端接地，屏蔽圖7-14變頻器電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地

55圖7-14變頻器電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地55圖7-15編碼器電纜雙端接地

56圖7-15編碼器電纜雙端接地564)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι>0.15λ（λ=c/f）時(shí)，則采用多點(diǎn)接地。一般屏蔽層按0.05λ或0.1λ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(dòng)器、變頻器間的信號(hào)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。574)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι>0.15λ（λ=c/f）時(shí)，則采用多6)對(duì)于輸入信號(hào)電纜的屏蔽層不能在機(jī)殼內(nèi)接地，只能在機(jī)殼的入口處接地，此時(shí)屏蔽層上的外加干擾信號(hào)直接在機(jī)殼入口處入地，避免屏蔽層上的外加干擾信號(hào)帶入設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)電路上；7)對(duì)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(shí)內(nèi)屏蔽層可以在信號(hào)源端接地，外屏蔽層則在負(fù)載端接地；8)實(shí)現(xiàn)屏蔽層接地時(shí)應(yīng)盡量避免產(chǎn)生所謂“豬尾巴”效應(yīng)，多芯電纜屏蔽層一般用電纜金屬夾鉗接地。586)對(duì)于輸入信號(hào)電纜的屏蔽層不能在機(jī)殼內(nèi)接地，只能在機(jī)殼的7.3屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，即切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。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(lái)，使屏蔽體內(nèi)外的“場(chǎng)”相互隔離。為防止噪聲源向外輻射場(chǎng)，則應(yīng)該屏蔽噪聲源，這種方法稱(chēng)為主動(dòng)屏蔽。為防止敏感設(shè)備受噪聲輻射場(chǎng)的干擾，則應(yīng)該屏蔽敏感設(shè)備，這種方法稱(chēng)為被動(dòng)屏蔽。屏蔽按其機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

597.3屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電7.3.1電場(chǎng)屏蔽

當(dāng)噪聲源是高電壓、小電流時(shí)，其輻射場(chǎng)主要表現(xiàn)為電場(chǎng)，電場(chǎng)屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于存在電場(chǎng)耦合而產(chǎn)生的干擾。

607.3.1電場(chǎng)屏蔽當(dāng)噪聲源是高電壓1.電場(chǎng)屏蔽的機(jī)理

電場(chǎng)感應(yīng)可看成是分布電容間的耦合，圖7-16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(duì)地電容。611.電場(chǎng)屏蔽的機(jī)理電場(chǎng)感應(yīng)可看成圖7-16電場(chǎng)感受應(yīng)示意圖

C2C1BAUBUA62圖7-16電場(chǎng)感受應(yīng)示意圖C2C1BAUBUA62通過(guò)上式可以看出，為了減弱受感應(yīng)物B上的電場(chǎng)感應(yīng)，可能采用的方法：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貼近接地板，以增大其對(duì)地電容；3)可以在AB之間插入一塊稱(chēng)為屏蔽板的金屬薄板，如圖7-17所示，此時(shí)其中C1′<<C1，故UB′<<UB，起到屏蔽作用。

63通過(guò)上式可以看出，為了減弱受感應(yīng)物B上的電場(chǎng)感應(yīng)，可能采用的圖7-17金屬板對(duì)電場(chǎng)屏蔽作用的分析

C1′C4C2C1SBUB′AUA64圖7-17金屬板對(duì)電場(chǎng)屏蔽作用的分析C1′C4C2C注意事項(xiàng)：良好接地是金屬板產(chǎn)生電場(chǎng)屏蔽的先決條件，如不接地或接地不良，則可能產(chǎn)生沒(méi)有金屬板時(shí)更嚴(yán)重的干擾。

65注意事項(xiàng)：良好接地是金屬板產(chǎn)生電場(chǎng)屏蔽的先決條件，如不接地或2.電場(chǎng)屏蔽設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)系統(tǒng)中的強(qiáng)電設(shè)備（伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)電源、電機(jī)）金屬外殼可靠接地，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)屏蔽；2)敏感設(shè)備（如數(shù)控裝置等）外殼應(yīng)可靠接地，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)屏蔽；3)強(qiáng)電設(shè)備與敏感設(shè)備之間距離盡可能遠(yuǎn)，一般在電柜內(nèi)，強(qiáng)、弱電設(shè)備盡量保持30cm以上的距離，最小距離為10cm；

662.電場(chǎng)屏蔽設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)系統(tǒng)中的強(qiáng)電設(shè)備（伺服驅(qū)動(dòng)器、4)高電壓、大電流動(dòng)力線與信號(hào)線應(yīng)分開(kāi)走線，例如各自使用各自獨(dú)立的線槽等，距離盡可能保持在30cm以上，最小距離為5～7.5cm，同時(shí)盡量避免平行走線，不能將強(qiáng)電線與信號(hào)線捆扎在一起；5)信號(hào)線應(yīng)盡量靠近地線（或接地平板）或者用地線包圍它；

674)高電壓、大電流動(dòng)力線與信號(hào)線應(yīng)分開(kāi)走線，例如各自使用各6)屏蔽電纜既能對(duì)電場(chǎng)起到被動(dòng)屏蔽作用，也能起到主動(dòng)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(shí)更大的電場(chǎng)耦合。7)強(qiáng)電線如不能與信號(hào)線分開(kāi)走線，則強(qiáng)電線應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)可靠接地。686)屏蔽電纜既能對(duì)電場(chǎng)起到被動(dòng)屏蔽作用，也能起到主動(dòng)屏蔽作7.3.3磁場(chǎng)屏蔽

當(dāng)噪聲源具有低電壓和大電流性能時(shí)，其輻射場(chǎng)主要表現(xiàn)為磁場(chǎng)，磁場(chǎng)屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場(chǎng)耦合所產(chǎn)生的干擾。

697.3.3磁場(chǎng)屏蔽當(dāng)噪聲源具有低電1.磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理

磁場(chǎng)屏蔽主要是依賴(lài)高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻對(duì)磁通起到分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大大減弱，圖7-18說(shuō)明了這一原理。

701.磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理磁場(chǎng)屏蔽主圖7-18磁場(chǎng)的被動(dòng)屏蔽

磁性材料的屏蔽體磁場(chǎng)屏蔽區(qū)域71圖7-18磁場(chǎng)的被動(dòng)屏蔽磁性材料的屏蔽體磁2.磁場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)選用高導(dǎo)磁率的材料，如玻莫合金等，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(guò)被屏蔽物體體內(nèi)的磁通；3)注意磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體結(jié)構(gòu)

722.磁場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)選用高導(dǎo)磁率的材料，如玻莫合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(hào)線與接地線（或載流回線）扭絞在一起，以便使信號(hào)與接地（或載流回線）之間的距離最近；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??；

734)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間的磁場(chǎng)耦合；7)敏感設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源（強(qiáng)電設(shè)備、變壓器等）布置，距離應(yīng)保持30cm以上。

746)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7.3.3電磁場(chǎng)屏蔽

電磁場(chǎng)屏蔽用于抑制噪聲源和敏感設(shè)備距離較遠(yuǎn)時(shí)通過(guò)電磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生的干擾。電磁場(chǎng)屏蔽必須同時(shí)屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通常采用電阻率小的良導(dǎo)體材料?？臻g電磁波在入射到金屬體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和吸收，電磁能量被大大衰減。從而起到屏蔽作用。

757.3.3電磁場(chǎng)屏蔽電磁場(chǎng)屏蔽用7.3.4屏蔽機(jī)箱（屏蔽盒）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.結(jié)構(gòu)材料1)機(jī)箱的屏蔽材料一般采用銅板、鐵板、鋁板、鍍鋅鐵板等，厚度約為0.2～0.8mm，這些金屬板對(duì)電場(chǎng)、高頻磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)屏蔽效能都很大，可達(dá)100dB以上；2)用于低頻磁場(chǎng)屏蔽的高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料，一般不用作機(jī)箱，而是直接用在需要進(jìn)行低頻磁屏蔽的元件上；3)對(duì)于塑料殼體，是在其內(nèi)壁噴涂一層薄膜導(dǎo)電層或在注塑時(shí)摻入高電率的金屬粉或金屬纖維，使之成為導(dǎo)電塑料。

767.3.4屏蔽機(jī)箱（屏蔽盒）設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)材料762.搭接

機(jī)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(jī)箱結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性，以便控制經(jīng)底板和機(jī)殼進(jìn)出的泄漏和輻射。1)在底板和機(jī)殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好地搭接；2)保證接縫處金屬對(duì)金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射

772.搭接機(jī)箱的電氣連續(xù)性是殼體屏蔽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(diǎn)焊，小間距的鉚接和用螺釘來(lái)固定；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(dòng)時(shí)保持表面良好接觸；5)在接縫不平整的地方，或在可移動(dòng)的面板等處，必須使用導(dǎo)電襯墊或指形壓簧材料；783)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6)保證同襯墊配合的金屬表面沒(méi)有非導(dǎo)電保護(hù)層（如油漆、噴塑）7)當(dāng)需要活動(dòng)接觸時(shí)，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；注：襯墊種類(lèi)有金屬網(wǎng)射頻襯墊，銅鍍合金、導(dǎo)電橡皮、導(dǎo)電蒙布、泡沫襯墊。796)保證同襯墊配合的金屬表面沒(méi)有非導(dǎo)電保護(hù)層（如油漆、噴3.穿透和開(kāi)口

機(jī)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(kāi)孔，還有通風(fēng)孔等，這些孔隙都可能造成電磁波的嚴(yán)重泄漏。1)要注意由于電纜穿過(guò)機(jī)殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導(dǎo)線穿過(guò)屏蔽體時(shí)，屏蔽效能降低30dB以上；2)電源線進(jìn)入機(jī)殼時(shí)全部應(yīng)通過(guò)濾波器盒；

803.穿透和開(kāi)口機(jī)箱中通常都有電源3)信號(hào)線、控制線進(jìn)入/穿出機(jī)殼時(shí)，要通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波器；4)為保險(xiǎn)絲、插孔等加金屬帽；5)用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現(xiàn)鈕子開(kāi)關(guān)防止泄漏安裝；6)在屏蔽、通風(fēng)和強(qiáng)度要求高而重量不苛刻時(shí)，用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口，最好用焊接方式保持線連接，防止泄漏；

813)信號(hào)線、控制線進(jìn)入/穿出機(jī)殼時(shí)，要通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波器；87)盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對(duì)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(duì)引線濾波時(shí)，要用與機(jī)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或玻璃上鍍透明導(dǎo)電膜）。827)盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對(duì)所有引線用穿心電7.4濾波技術(shù)

濾波技術(shù)用來(lái)抑制沿導(dǎo)線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)干擾，主要用于電源干擾和信號(hào)線干擾抑制。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，抑制不需要的頻率進(jìn)行傳播。

837.4濾波技術(shù)濾波技術(shù)用來(lái)抑制沿導(dǎo)7.4.1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，它不僅可以阻止電網(wǎng)中的噪聲進(jìn)入設(shè)備，也可以抑制設(shè)備產(chǎn)生的噪聲污染電網(wǎng)。

847.4.1電源干擾抑制采用電源濾波器抑制電源線傳輸電磁干1)電源線濾波器的結(jié)構(gòu)

圖7-19中電感L1和電感L2同時(shí)繞在一個(gè)磁芯上，這兩個(gè)電感在電流的通過(guò)上是互補(bǔ)的，用來(lái)衰減共模干擾。電容CX被用來(lái)衰減差模干擾。電容CY被用來(lái)衰減共模干擾。

851)電源線濾波器的結(jié)構(gòu)圖7-19注：CY必須有較高的耐壓值，CY的容值還受到對(duì)濾波器所允許的漏電流大小的限制，一般CY選用2.2nf/2000v的高壓瓷片電容，CX選用100nf/1000v的瓷片電容，R選1MΩ/1w的金屬膜電阻。86注：CY必須有較高的耐壓值，CY的容值還受到對(duì)濾波器所允許的圖7-19典型的電源線濾波器

L2CYCXCXR設(shè)備L1ENLCY87圖7-19典型的電源線濾波器L2CYCXCX2)濾波器的實(shí)際濾波效果在實(shí)際運(yùn)用的電源濾波器并非是一個(gè)理想的低通濾波器，濾波器的實(shí)際頻率特性可由圖7-20說(shuō)明，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。882)濾波器的實(shí)際濾波效果88圖7-20濾波器的實(shí)際特性

理想的低通濾波器實(shí)際的低通濾波器f(MHz)衰減(dB)100801089圖7-20濾波器的實(shí)際特性理想的低通濾波器實(shí)3)電源濾波器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a)濾波器一般安裝在機(jī)柜底部交流電線入口處，不能讓輸入交流電源線在機(jī)柜內(nèi)繞行很長(zhǎng)距離后再接濾波器，以免該線在機(jī)柜內(nèi)輻射噪聲；b)如果電源進(jìn)線必須經(jīng)過(guò)熔斷器和電源開(kāi)關(guān)等器件后才能接到濾波器上，則這段線路應(yīng)施加屏蔽措施；

903)電源濾波器設(shè)計(jì)要點(diǎn)a)濾波器一般安裝在機(jī)柜底部交流c)濾波器金屬機(jī)殼最好直接安裝在金屬機(jī)柜上，而且應(yīng)與機(jī)柜的接地端子靠得越近越好；d)濾波器的輸入/輸出線要分開(kāi)布置，不能有平行走線，更不應(yīng)該捆扎在一起，否則輸入線中的噪聲將不經(jīng)過(guò)濾波器直接耦合到輸出線上；

91c)濾波器金屬機(jī)殼最好直接安裝在金屬機(jī)柜上，而且應(yīng)與機(jī)柜的e)濾波器輸出線最好采用雙絞線，加強(qiáng)抗磁場(chǎng)干擾能力；f)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，取得好的濾波效果；g)流過(guò)濾波器的電流不允許超過(guò)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。92e)濾波器輸出線最好采用雙絞線，加強(qiáng)抗磁場(chǎng)干擾能力；922.采用吸收型濾波器抑制電源線中的快速瞬變脈沖串干擾

吸收式濾波器由有耗器件構(gòu)成，在阻帶內(nèi)吸收噪聲的能量轉(zhuǎn)化為熱損耗，從而起到濾波效果。

932.采用吸收型濾波器抑制電源線中的快速瞬變脈沖串干擾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(guò)其中，當(dāng)導(dǎo)線中的電流穿過(guò)鐵氧體時(shí)低頻電流幾乎可無(wú)衰減地通過(guò)，但高頻電流卻會(huì)受到很大的損耗，轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)，所以鐵氧體和穿過(guò)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(chǎng)合，鐵氧體濾波器可以做成多種形式，圖7-21列出了常用的10種形式。941)鐵氧體吸收型濾波器結(jié)構(gòu)用于電9595圖7-21各種鐵氧體磁環(huán)

96圖7-21各種鐵氧體磁環(huán)962)鐵氧體磁環(huán)構(gòu)成線噪聲濾波器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a)電纜或?qū)Ь€應(yīng)與環(huán)內(nèi)徑密貼，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；b)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。

972)鐵氧體磁環(huán)構(gòu)成線噪聲濾波器設(shè)計(jì)要點(diǎn)a)電纜或?qū)Ь€應(yīng)c)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(qiáng)電設(shè)備（伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器）的輸入側(cè)一般為4~5圈，電線太粗時(shí)，可以用2個(gè)以上的磁環(huán)，如圖7-23所示，使總?cè)?shù)達(dá)到4~5`圈，但輸出側(cè)的圈數(shù)必須在4以下，如圖7-22所示。98c)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，濾波效圖7-22伺服驅(qū)動(dòng)器或變頻器濾波電路

99圖7-22伺服驅(qū)動(dòng)器或變頻器濾波電路99注：圖中電源濾波器只允許用在伺服驅(qū)動(dòng)器（或變頻器）的輸入側(cè)，而不允許用在輸出側(cè)。圖中的接地線也可不繞在磁環(huán)上，在某些場(chǎng)合，地線不繞在磁環(huán)上的濾波效果更佳。

100注：圖中電源濾波器只允許用在伺服驅(qū)動(dòng)器（或變頻器）的輸入側(cè)，圖7-23使用二個(gè)磁環(huán)串聯(lián)

101圖7-23使用二個(gè)磁環(huán)串聯(lián)101d)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；e)在用磁環(huán)抑制直流電源和信號(hào)線共模噪聲電流時(shí)，最好把正負(fù)電源線對(duì)或正負(fù)信號(hào)線對(duì)都穿過(guò)磁環(huán)，這樣磁環(huán)就不易產(chǎn)生飽和，如圖7-24所示。102d)磁環(huán)與電源濾波器串聯(lián)使用，則構(gòu)成EMC濾波器，濾波效果圖7-24直流電源濾波電路

103圖7-24直流電源濾波電路103f)如果使用磁珠或磁環(huán)的線路負(fù)載阻抗很高，則磁環(huán)很可能起不到作用，因?yàn)榇怒h(huán)的阻抗在幾百兆赫時(shí)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(lèi)似L-C濾波器，則會(huì)大大降低負(fù)載阻抗，從而增加濾波效果，如圖7-25所示。

104f)如果使用磁珠或磁環(huán)的線路負(fù)載阻抗很高，則磁環(huán)很可能起不圖7-25典型交流電源瞬變脈沖干擾抑制電路

105圖7-25典型交流電源瞬變脈沖干擾抑制電路1053.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用得相當(dāng)廣泛的電源線抗干擾措施，它最基本的作用是實(shí)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(lái)的設(shè)備與設(shè)備之間的干擾，同時(shí)，隔離變壓器對(duì)于抗共模干擾也有一定作用，隔離變壓器對(duì)瞬變脈沖串和雷擊浪涌干擾能起到很好的抑制作用。

1063.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1)隔離變壓器的類(lèi)型

如圖7-26所示，隔離變壓器的類(lèi)型有：簡(jiǎn)單的隔離變壓器、帶屏蔽層的隔離變壓器、超級(jí)隔離變壓器。1071)隔離變壓器的類(lèi)型如圖7-26所示（a）簡(jiǎn)單的隔離變壓器（b）帶屏蔽層的隔離變壓器初級(jí)次級(jí)初級(jí)次級(jí)108（a）簡(jiǎn)單的隔離變壓器（b）帶屏蔽層的（c）超級(jí)隔離變壓器（多重隔離變壓器）圖7-26隔離變壓器外殼初級(jí)次級(jí)初級(jí)次級(jí)109（c）超級(jí)隔離變壓器（多重隔離變壓器）外殼初級(jí)次級(jí)初級(jí)次級(jí)12)隔離變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a)一般系統(tǒng)中選用帶屏蔽的隔離變壓器，特殊場(chǎng)合才選用超級(jí)隔離變壓器；b)屏蔽層必須接地，屏蔽層的連接線必須粗短而直接，否則在高頻時(shí)的共模干擾抑制效果將變差；1102)隔離變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)a)一般系統(tǒng)中選用帶屏蔽的隔離變c)隔離變壓器初級(jí)進(jìn)線與次級(jí)出線要分開(kāi)布置，不能平行走線，更不能捆在一起，次級(jí)出線最好選用雙絞線，加強(qiáng)抗磁場(chǎng)干擾能力；d)隔離變壓器對(duì)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7-27所示。(下頁(yè))e)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；111c)隔離變壓器初級(jí)進(jìn)線與次級(jí)出線要分開(kāi)布置，不能平行走線，圖7-27防雷變壓器

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(jí)側(cè)的電容器可進(jìn)一步抑制浪涌中的殘留共模噪聲；浪涌吸收器輸入輸出電容避雷器靜電屏蔽層112圖7-27防雷變壓器浪涌吸收器輸輸電容避雷器4.對(duì)于電網(wǎng)電壓較長(zhǎng)時(shí)間的欠電壓、過(guò)電壓和電壓波動(dòng)則需要安裝交流穩(wěn)壓器給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)供電，如圖7-28所示。

圖7-28采用交流穩(wěn)壓器供電

L1L2L3N交流穩(wěn)壓電源其它設(shè)備機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)PE1134.對(duì)于電網(wǎng)電壓較長(zhǎng)時(shí)間的欠電壓、過(guò)電壓和電壓波動(dòng)則需要安5.感性負(fù)載加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲

系統(tǒng)中的感性負(fù)載如繼電器、接觸器、電磁閥、電機(jī)等在關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖噪聲，影響其他電路的正常工作，必須在感性負(fù)載處加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲，其吸收電路的接線法如圖7-29所示。1145.感性負(fù)載加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲系統(tǒng)中的感115115（c）三相交流異步電動(dòng)機(jī)并接滅弧器圖7-29感性負(fù)載并聯(lián)吸收器件

M3~滅弧器KM116（c）三相交流異步電動(dòng)機(jī)并接滅弧器M滅弧器KM116注：根據(jù)不同要求，感性負(fù)載兩端也可并聯(lián)電阻、壓敏電阻、穩(wěn)壓管等吸收回路，但R-C吸收回路具有很好的抑制作用，推薦采用R-C（滅弧器）進(jìn)行吸收，滅弧器應(yīng)盡量靠近感性負(fù)載進(jìn)行安裝。

117注：根據(jù)不同要求，感性負(fù)載兩端也可并聯(lián)電阻、壓敏電阻、穩(wěn)壓管7.4.2信號(hào)線的干擾抑制

數(shù)控系統(tǒng)中，各種信號(hào)線最容易受到干擾，而引起設(shè)備工作不正常。信號(hào)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(lái)抑制干擾，而信號(hào)線采取濾波是抗干擾的另一重要措施

1187.4.2信號(hào)線的干擾抑制數(shù)控系統(tǒng)模擬信號(hào)線干擾抑制

1)模擬信號(hào)傳輸線，特別容易受外部干擾影響，所以配線應(yīng)盡可能短，并應(yīng)使用屏蔽線，如圖7-30所示。

圖7-30變頻器速度調(diào)節(jié)

速度調(diào)節(jié)變頻器（模擬信號(hào)公共端）119模擬信號(hào)線干擾抑制

1)模擬信號(hào)傳輸線，特別容易受外部干2)伺服驅(qū)動(dòng)器或變頻器連接模擬信號(hào)輸出設(shè)備（數(shù)控裝置）時(shí)，有時(shí)會(huì)由于模擬信號(hào)輸出設(shè)備或由伺服驅(qū)動(dòng)器或變頻器產(chǎn)生的干擾引起誤動(dòng)作，發(fā)生這種情況時(shí)，可在外部模擬信號(hào)輸出設(shè)備連接電容器鐵氧體磁環(huán)。1202)伺服驅(qū)動(dòng)器或變頻器連接模擬信號(hào)輸出設(shè)備（數(shù)控裝置）時(shí)，圖7-31模擬信號(hào)線濾波

C鐵氧體磁環(huán)0.022uf/50v伺服驅(qū)動(dòng)器（變頻器）數(shù)控裝置同相穿過(guò)或同相繞2~3圈121圖7-31模擬信號(hào)線濾波C鐵氧體磁環(huán)0.022uf3)對(duì)變化緩慢的模擬信號(hào)可以采用RC低通濾波，如圖7-32所示。

圖7-32RC低通濾波

CR放大電路傳感器1223)對(duì)變化緩慢的模擬信號(hào)可以采用RC低通濾波，如圖7-324)用電流傳輸代替電壓在傳輸線上傳輸，然后通過(guò)長(zhǎng)線終端的并聯(lián)電阻，再變成電壓信號(hào)，此時(shí)傳輸線一定要屏蔽并“單端接地”，如圖7-33所示。

圖7-33模擬信號(hào)電流傳輸伺服驅(qū)動(dòng)器(變頻器)數(shù)控裝置RD/A1234)用電流傳輸代替電壓在傳輸線上傳輸，然后通過(guò)長(zhǎng)線終端的并2.數(shù)字信號(hào)線干擾抑制

1)由于布線不當(dāng)，信號(hào)環(huán)路面積較大引起數(shù)字信號(hào)波形振蕩，可采取串電阻或插入一低通濾波器來(lái)抑制，如圖7-34所示。

圖7-34抑制數(shù)字信號(hào)振蕩的方法

1242.數(shù)字信號(hào)線干擾抑制

1)由于布線不當(dāng)，信號(hào)環(huán)路面積較2)輸入/輸出傳輸線在連接器端口處應(yīng)加高頻去耦電容。通常輸入/輸出信號(hào)的頻率要低于時(shí)鐘頻率，高頻去耦電容的選擇應(yīng)能保證輸入/輸出信號(hào)正常傳輸，而濾除高頻時(shí)鐘頻率及其諧波。電容應(yīng)接在輸入/輸出線和地線之間；

1252)輸入/輸出傳輸線在連接器端口處應(yīng)加高頻去耦電容。通常輸3)在信號(hào)線上，安裝數(shù)據(jù)線路濾波器，有效抑制高頻共模干擾，數(shù)據(jù)線濾波器由鐵氧體磁環(huán)或穿心電容構(gòu)成，例如：將鐵氧體磁環(huán)在靠近邊處套住輸入電纜，最好的辦法是直接帶濾波器的連接器，這種連接器的插座上每個(gè)引腳帶有鐵氧體磁珠和穿心電容組成的濾波器；1263)在信號(hào)線上，安裝數(shù)據(jù)線路濾波器，有效抑制高頻共模干擾，4)光電編碼器、手搖脈沖發(fā)生器、光柵尺等輸出信號(hào)在接收電路端并聯(lián)電容可以有效抑制高頻干擾，如圖7-35所示。

圖7-35并聯(lián)電容電路1274)光電編碼器、手搖脈沖發(fā)生器、光柵尺等輸出信號(hào)在接收電路5)降低敏感線路的輸入阻抗，如在CMOS電路的入口端對(duì)地并聯(lián)一個(gè)電容或一個(gè)阻值較低的電阻，可以降低因靜電容而引入的干擾；對(duì)差動(dòng)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，在信號(hào)輸入端并接電阻和電容，提高干擾抑制能力，如圖7-36所示。

圖7-36降低輸入阻抗1285)降低敏感線路的輸入阻抗，如在CMOS電路的入口端對(duì)地并7.5設(shè)計(jì)指南

1.電氣控制柜應(yīng)該采用冷軋鋼板制作，為了保證電柜的電磁一致性，采用一體結(jié)構(gòu)或焊接。2.電柜安裝板采用鍍鋅鋼板，以提高系統(tǒng)的接地性能。3.控制柜內(nèi)各個(gè)部件按照強(qiáng)、弱電分開(kāi)安裝、布線。4.各屏蔽電纜進(jìn)控制柜時(shí)入口處，屏蔽層接地。1297.5設(shè)計(jì)指南1.電氣控制柜應(yīng)該采用冷軋鋼板制作，為了5.各進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力線和反饋線直接接入驅(qū)動(dòng)單元，不得經(jīng)過(guò)端子轉(zhuǎn)接。6.各位置反饋線、指令給定線、通訊線等弱電信號(hào)線必須采用屏蔽電纜，單股線直徑不低于0.2平方毫米。若采用雙絞雙屏蔽電纜則更佳。7.開(kāi)關(guān)量端子板、編碼盤(pán)反饋屏蔽電纜中電源線采用多芯絞合共用，以提高信號(hào)電源與這些部件的抗干擾能力。1305.各進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力線和反饋線直接接入驅(qū)8.各部件外殼必須可靠接地。9.各結(jié)構(gòu)間可靠接地、共地。數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、異步電機(jī)、接觸器、閥等控制電路設(shè)計(jì)實(shí)例，如圖7-37所示，圖中各器件的邏輯控制部件（如空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等）與電路省略。131131132132注1：必須對(duì)系統(tǒng)提供可靠接地，接地電阻小于4歐，并在控制柜內(nèi)最近的位置接入PE接地排。注2：電源線進(jìn)入電柜的位置（總空開(kāi)前）三相對(duì)地接高壓（2000V）瓷片電容，可非常明顯的減少電源線進(jìn)入的干擾（脈沖、浪涌）。注3：各線在磁環(huán)上繞4到5圈。注4：接地排采用不低于3毫米的銅板制作，保證良好接觸、導(dǎo)通。

133注1：必須對(duì)系統(tǒng)提供可靠接地，接地電阻小于4歐，并在控制柜注5：大電感負(fù)載（交流接觸器線圈、三相異步電機(jī)、交流電磁閥線圈等）要采用RC（滅弧器）吸收高壓反電動(dòng)勢(shì)，抑制干擾信號(hào)。注6：伺服電源、控制電源、數(shù)控系統(tǒng)電源采用隔離變壓器供電。注7：各部件外殼、屏蔽層可靠接地，重要部件及控制柜之間的接地線應(yīng)不低于2.平方毫米。注8：重要部件，如數(shù)控系統(tǒng)的交流電源應(yīng)采用低通濾波器，減少工頻電源上的高頻干擾信號(hào)。134注5：大電感負(fù)載（交流接觸器線圈、三相異步電機(jī)、交流電磁閥注9：若數(shù)控單元的電源采用直流24V則可與輸入/輸出開(kāi)關(guān)量共用一個(gè)電源，建議采用開(kāi)關(guān)電源；直流閥、抱閘線圈的直流電源應(yīng)與前者分開(kāi)采用獨(dú)立的電源。注10：各信號(hào)屏蔽電纜特別是碼盤(pán)反饋與指令給定電纜在兩端加穿過(guò)式鐵氧體磁芯可有效提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。?1：屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)厚而密實(shí)，不應(yīng)有空隙，每單根線應(yīng)為多芯絞線，截面積不低于0.2平方毫米，信號(hào)電源線應(yīng)采用多根并用（一般電源與電源地各用3根）。若采用雙絞雙屏蔽電纜則效果更好。

135注9：若數(shù)控單元的電源采用直流24V則可與輸入/輸出開(kāi)關(guān)量第7章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求，穩(wěn)定性、可靠性是首要的條件，而數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性則是保證數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要條件。數(shù)控系統(tǒng)一般在電磁環(huán)境較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，為了保證系統(tǒng)的正常工作，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電磁騷擾應(yīng)有足夠的抗干擾度要求。

136第7章數(shù)控系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)

本章首先介紹數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與抗干擾措施；接著介紹屏蔽技術(shù)，使用屏蔽技術(shù)切斷輻射電磁噪聲傳輸途徑，使系統(tǒng)避免電磁噪聲干擾；最后介紹濾波技術(shù)，以抑制導(dǎo)線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)干擾。設(shè)計(jì)指南則以實(shí)例說(shuō)明電磁兼容設(shè)計(jì)，以供讀者參考。137本章首先介紹數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求與7.1電磁兼容性概述

電磁兼容性（EMC）是指：電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾不應(yīng)超過(guò)其預(yù)期使用場(chǎng)合允許的水平；設(shè)備對(duì)電磁騷擾應(yīng)有足夠的抗擾度水平，以保證電氣設(shè)備在預(yù)期使用環(huán)境中可以正確運(yùn)行。電磁兼容的主要內(nèi)容是圍繞造成干擾的三要素進(jìn)行的，即電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設(shè)備。

1387.1電磁兼容性概述電磁兼容性（EMC）是指：電氣7.1.1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(chǎng)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(dá)到JB/T8832—2001“機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件”中的電磁兼容性要求。

1397.1.1數(shù)控系統(tǒng)電磁兼容性要求41.電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在交流輸入電源任意時(shí)間電壓幅值降為額定值的70%，持續(xù)時(shí)間500ms，相繼降落間隔時(shí)間為10s；在交流輸入電源任意時(shí)間電壓短時(shí)中斷3ms，相繼中斷間隔時(shí)間為10s。電壓暫降和短時(shí)中斷各進(jìn)行3次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

1401.電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度數(shù)控系２.浪涌（沖擊）抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，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(hù)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/min，極性為正/負(fù)極。試驗(yàn)時(shí)正/負(fù)各進(jìn)行5次，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

141２.浪涌（沖擊）抗擾度數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)３.電快速瞬變脈沖群抗擾度

1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別在交流供電電源端和保護(hù)地端（PE）之間，加入峰值2KV、重復(fù)頻率5KHz脈沖群，時(shí)間1min。試驗(yàn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。2)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在I/O信號(hào)、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(shí)間1min。試驗(yàn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)能正常工作。142３.電快速瞬變脈沖群抗擾度1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別在交4.靜電放電抗擾度

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)操作人員經(jīng)常觸及的所有部位和保護(hù)地端（PE）之間進(jìn)行靜電放電試驗(yàn)，接觸放電電壓6KV，空氣放電電壓8KV，試驗(yàn)中數(shù)控系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

1434.靜電放電抗擾度數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)7.1.2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施圖7-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成

機(jī)械本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)）傳感器（開(kāi)關(guān)）數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)部件（電力、電子器件大信號(hào)小信號(hào)小信號(hào)1447.1.2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施圖7-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成如圖7-1所示，系統(tǒng)中既包含高電壓、大電流的強(qiáng)電設(shè)備，又包含低電壓、小電流的控制與信號(hào)處理設(shè)備和傳感器，即弱電設(shè)備。強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁騷擾對(duì)弱電設(shè)備的正常工作構(gòu)成極大的威脅。此外，系統(tǒng)所在的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境較惡劣，系統(tǒng)外各種動(dòng)力負(fù)載的騷擾、供電系統(tǒng)的騷擾、大氣中的騷擾等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響，由于弱電設(shè)備是控制強(qiáng)電設(shè)備的，所以，一旦弱電設(shè)備受到干擾，最終將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。145機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)組成如圖7-1所示，系統(tǒng)中既包含高電抑制騷擾的發(fā)射，切斷騷擾的傳輸途徑，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力是系統(tǒng)達(dá)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(shù)。146抑制騷擾的發(fā)射，切斷騷擾的傳輸途徑，提7.2接地技術(shù)

接地的含義是提供一個(gè)等電位點(diǎn)或電位面,為了防止共地線阻抗干擾,在每個(gè)設(shè)備中可能有多種接地線，但概括起來(lái)可以分為三類(lèi)，即保護(hù)地線（安全接地）、工作地線（工作接地）、屏蔽地線（屏蔽接地）。1477.2接地技術(shù)接地的含義是提供一7.2.1安全接地

為了保護(hù)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(jī)殼、底盤(pán)所接地線稱(chēng)保護(hù)地線，應(yīng)與真正大地連接。保護(hù)地線的基本要求參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB5226.1-2002”有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。

1487.2.1安全接地為了保護(hù)人身和設(shè)安全接地型式

機(jī)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7-2、圖7-3、圖7-4所示。149安全接地型式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)電源采用“T150151511615217注1：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(biāo)識(shí)；注2：在電氣控制柜內(nèi)部不允許中線與地線聯(lián)接，也不允許共用一個(gè)端子PEN（PE與N短接的端子稱(chēng)PEN端子）。

153注1：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2.接地極的制作方法及接地電阻。

習(xí)慣上人們常把地下的金屬管道作為接地地極，特別是自來(lái)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(duì)建筑物進(jìn)行維修或?qū)λ芟到y(tǒng)進(jìn)行改裝時(shí)，通入管道的故障電流或雜散電流就可能對(duì)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)體的聯(lián)接件都可以使水管的接地有效性受到妨礙。1542.接地極的制作方法及接地電阻。正規(guī)的做法是借助埋入地下的金屬棒、金屬板來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大地的電氣接觸，簡(jiǎn)易做法有以下二種。

方法一：采用直徑為1.2、1.6或1.9cm,長(zhǎng)度為1.8/2.4/3.0/3.6或4.8m的銅包鋼棒(選擇地勢(shì)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(duì)地電阻往往大于20Ω，一般采用多個(gè)金屬棒并聯(lián)構(gòu)成接地電阻小于4Ω的接地極，如圖7-5所示。155正規(guī)的做法是借助埋入地下的金屬棒、金屬（a）將金屬棒直接打入或埋入地下（b）挖抗并將金屬棒打入或埋入地下圖7-5金屬棒埋入地下作接地極埋入金屬棒后應(yīng)填實(shí)接地極≥3m接地極≥1.8m1.5~2m≥156（a）將金屬棒直接打入或埋入地下（b）挖抗并將金屬棒打入方法二：采用厚度≥5mm，面積≥0.5m2的金屬板(銅板為佳)埋入地底，如圖7-6所示。

圖7-6金屬板埋入地下作接地極

157方法二：采用厚度≥5mm，面積≥0.5m2的金屬板(銅板為佳3.保護(hù)接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的保護(hù)導(dǎo)線接線端子（保護(hù)接地端子），并且采用符號(hào)標(biāo)記，也可用黃綠雙色標(biāo)記。不允許用螺絲在外殼、底盤(pán)等代替保護(hù)接地端子。保護(hù)接地端子與電氣設(shè)備的機(jī)殼、底盤(pán)等應(yīng)實(shí)現(xiàn)良好的搭接，設(shè)備的機(jī)殼（機(jī)箱）、底盤(pán)等應(yīng)保持電氣上連續(xù)，保護(hù)接地電路的連續(xù)性應(yīng)符合GB5226.1-2002的要求。

1583.保護(hù)接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的保護(hù)導(dǎo)線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≥3mm銅板），接地排接入大地，接地電阻應(yīng)小于4Ω。3)系統(tǒng)內(nèi)各電氣設(shè)備的保護(hù)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7-7所示。

1592)數(shù)控系統(tǒng)控制柜內(nèi)應(yīng)安裝有接地排（可采用厚度≥3mm銅板160254)保護(hù)接地線不要構(gòu)成環(huán)路，如圖7-8所示。

1614)保護(hù)接地線不要構(gòu)成環(huán)路，如圖7-8所示。26162275)設(shè)備金屬外殼（或機(jī)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(jī)箱外層流入大地，不會(huì)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。

1635)設(shè)備金屬外殼（或機(jī)箱）良好接地（大地），是抑制靜電放電7.2.2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，其它極與之比較，例如±15V、±5V、±24V等。信號(hào)傳輸也常需要有一根線接地，作為基準(zhǔn)電位，傳輸信號(hào)的大小與該基準(zhǔn)電位相比較。這類(lèi)地線稱(chēng)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(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。1647.2.2工作接地

1.工作接地方式291)浮地

如圖7-9所示，工作地線與金屬機(jī)箱絕緣，工作地線是浮置的，其目的是防止外來(lái)共模噪聲對(duì)內(nèi)部電子線路的干擾。

1651)浮地30機(jī)箱機(jī)箱機(jī)箱工作地線金屬外殼保護(hù)地線屏蔽地線圖7-9浮地方式

166機(jī)箱機(jī)箱機(jī)箱工作地線金屬外殼保護(hù)地線屏蔽地線圖7-9浮地方2)單點(diǎn)接地

如圖7-10所示，單點(diǎn)接地是指一個(gè)電路或設(shè)備中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，而其他凡是需要接地的點(diǎn)都被接到這一點(diǎn)上。如果一個(gè)系統(tǒng)包含許多設(shè)備，則每個(gè)設(shè)備的“地”都是獨(dú)立的，設(shè)備內(nèi)電路采用自已的單點(diǎn)接地，然后整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的“地”都連到系統(tǒng)唯一指定的參考點(diǎn)上。設(shè)備內(nèi)部電路的單點(diǎn)接地有串聯(lián)、并聯(lián)、串—并聯(lián)混合接地三種方式。

1672)單點(diǎn)接地如圖7-10所示，單（a）單點(diǎn)串聯(lián)接地方式（b）單點(diǎn)并聯(lián)接地方式123123168（a）單點(diǎn)串聯(lián)接地方式（b）單點(diǎn)并聯(lián)接地方式（c）單點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)混合接地方式圖7-10單點(diǎn)接地噪聲地線數(shù)字地線模擬地線金屬地線169（c）單點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)混合接地方式噪聲地線數(shù)字地線模擬地線金單點(diǎn)接地比較簡(jiǎn)單，走線和電路圖相似，電路布線時(shí)比較容易。其缺點(diǎn)是：地線太長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)工作頻率很高時(shí)，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。

170單點(diǎn)接地比較簡(jiǎn)單，走線和電路圖相似，電3)多點(diǎn)接地

如圖7-11所示，多點(diǎn)接地是指設(shè)備（或系統(tǒng)）中的各個(gè)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(zhǎng)度為最短，接地平面可以是設(shè)備的底板、專(zhuān)用接地線、甚至是設(shè)備的框架。

1713)多點(diǎn)接地如圖7-11所示，多點(diǎn)接地是指設(shè)圖7-11多點(diǎn)接地方式

2413172圖7-11多點(diǎn)接地方式241337多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡(jiǎn)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(diǎn)接地系統(tǒng)中的多地線回路對(duì)線路的維護(hù)提出了更高的要求。因?yàn)樵O(shè)備本身的腐蝕、沖擊振動(dòng)和溫度變化等因素都會(huì)使接地系統(tǒng)出現(xiàn)高阻抗，而使接地效果變差。173多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡(jiǎn)單，而且在連4)混合接地

混合接地是指對(duì)系統(tǒng)的各部分工作情況作一個(gè)分析，只將那些需要就近接地的點(diǎn)直接（或需要高頻接地的點(diǎn)通過(guò)旁路電容）與接地平面相連。而其余各點(diǎn)采用單點(diǎn)接地的辦法。

1744)混合接地混合接地是指對(duì)系統(tǒng)的2.工作接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)設(shè)備地線不能布置成封閉的環(huán)狀，一定要留有開(kāi)口，因?yàn)榉忾]環(huán)在外界電磁場(chǎng)影響下會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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；1752.工作接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)設(shè)備地線不能布置成封閉的環(huán)狀，2)采用光電耦合、隔離變壓器、繼電器、共模扼流圈等隔離措施，切斷設(shè)備或電路間的地環(huán)路，抑制地環(huán)路引起的共阻抗耦合干擾；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(dú)立的地線（分地），最后匯總到一個(gè)總的接地點(diǎn)；1762)采用光電耦合、隔離變壓器、繼電器、共模扼流圈等隔離措施4)低頻電路（f<1MHz）一般采用樹(shù)杈型放射式的單點(diǎn)接地方式，地線的長(zhǎng)度不應(yīng)該超過(guò)地線中高頻電流波長(zhǎng)（λ=v/f，λ是地線中高頻信號(hào)的波長(zhǎng)，v是高頻信號(hào)的傳輸速度，f是高頻信號(hào)的頻率）的1/20即ι<λ/20。較長(zhǎng)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；1774)低頻電路（f<1MHz）一般采用樹(shù)杈型放射式的單點(diǎn)接地5)高頻電路（f>1MHz）一般采用平面式多點(diǎn)接地方式，或采用混合接地方式，如工控機(jī)電路底板的工作地線與機(jī)箱采用多點(diǎn)接地方式；6)工作地線浮置方式（工作地線與金屬機(jī)箱絕緣）僅適用小規(guī)模設(shè)備（這時(shí)電路對(duì)機(jī)殼的分布電容較?。┖凸ぷ魉俣容^低的電路（頻率較低），而對(duì)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；1785)高頻電路（f>1MHz）一般采用平面式多點(diǎn)接地方式，或7)機(jī)柜內(nèi)同時(shí)裝有多個(gè)電氣設(shè)備（或電路單元）的情況下，工作地線、保護(hù)地線和屏蔽地線一般都接至機(jī)柜的中心接地點(diǎn)（接地排），然后接大地，這種接法可使柜體、設(shè)備、機(jī)箱、屏蔽和工作地都保持在同一電位上。1797)機(jī)柜內(nèi)同時(shí)裝有多個(gè)電氣設(shè)備（或電路單元）的情況下，工作7.2.3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(chēng)為屏蔽地線。在低阻抗網(wǎng)絡(luò)中，利用低電阻導(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(hào)的基準(zhǔn)電平（如機(jī)殼或接地板），這種端接點(diǎn)應(yīng)標(biāo)明符號(hào)“”，公共基準(zhǔn)電位的連接應(yīng)使用單獨(dú)點(diǎn)盡可能靠近PE端子直接接地或連接它自己的外部（無(wú)噪聲）大地導(dǎo)體端子。設(shè)備中的“”端子一般作為屏蔽地。1807.2.3屏蔽接地

為了抑制噪聲，電1.屏蔽電纜的選擇

屏蔽電纜的種類(lèi)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(chǎng)屏蔽作用，雙絞屏蔽線其總屏蔽層可以抑制電場(chǎng)干擾，雙絞線可以抑制磁場(chǎng)干擾。1811.屏蔽電纜的選擇屏蔽電纜的種類(lèi)很1)普通屏蔽線適用于工作頻率30KHz以下，特殊情況可用到幾百千赫。普通屏蔽線用于：輸入/輸出信號(hào)線、模擬信號(hào)線、脈沖式接口驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)線（線長(zhǎng)≤2m）、計(jì)算機(jī)串行通訊線（線長(zhǎng)≤2m）、電源線、電機(jī)強(qiáng)電線。

1821)普通屏蔽線適用于工作頻率30K2)雙絞線和屏蔽雙絞線適用于工作頻率100KHz以下，特殊情況可用到幾百千赫，雙絞線具有較好的磁場(chǎng)屏蔽性能。雙絞線用于：直流電源線、小功率交流電源線（<1KW）。屏蔽雙絞線用于：編碼器信號(hào)線、高頻信號(hào)線、脈沖接口式驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)線（線長(zhǎng)>2m），計(jì)算機(jī)串行通訊線（線長(zhǎng)>2m）。1832)雙絞線和屏蔽雙絞線適用于工作頻率3)同軸電纜適用于工作頻率1000MHz以下

4)雙重屏蔽電纜

4)雙重屏蔽電纜

在系統(tǒng)中，如果采用一根電纜同時(shí)傳輸模擬信號(hào)和高頻數(shù)字信號(hào)，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(hào)線間的干擾。

1843)同軸電纜492.屏蔽電纜接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)對(duì)于低頻電路（f<1MHz），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(duì)電場(chǎng)起到主動(dòng)屏蔽的作用，也能起到被動(dòng)屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)沒(méi)有屏蔽作用。

1852.屏蔽電纜接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)對(duì)于低頻電路（f<1MHz）2)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι<0.15λ（λ=v/f,ι是傳輸線中信號(hào)的波長(zhǎng)，v是信號(hào)的傳輸速度，f是信號(hào)的頻率）時(shí)，則要求單點(diǎn)接地。無(wú)論是單芯或是多芯屏蔽電纜，在電源和負(fù)載電路中，一端為接地點(diǎn)，另一端與地絕緣，其中接地點(diǎn)就是屏蔽層的接地。一般均在輸出端接地，不存在接地環(huán)路，屏蔽效果好，這是電纜層屏蔽最佳接地型式；也可在輸入端接地，如圖7-12、圖7-13所示。1862)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι<0.15λ（λ=v/f,ι是傳輸線中信18752圖7-13屏蔽層單端接地示例

188圖7-13屏蔽層單端接地示例533)對(duì)于高頻電路（f>1MHz），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(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽，對(duì)高頻磁場(chǎng)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7-14、圖7-15所示。1893)對(duì)于高頻電路（f>1MHz），電路通常是雙端接地，屏蔽圖7-14變頻器電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地

190圖7-14變頻器電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地55圖7-15編碼器電纜雙端接地

191圖7-15編碼器電纜雙端接地564)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι>0.15λ（λ=c/f）時(shí)，則采用多點(diǎn)接地。一般屏蔽層按0.05λ或0.1λ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(dòng)器、變頻器間的信號(hào)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。1924)當(dāng)電纜的長(zhǎng)度ι>0.15λ（λ=c/f）時(shí)，則采用多6)對(duì)于輸入信號(hào)電纜的屏蔽層不能在機(jī)殼內(nèi)接地，只能在機(jī)殼的入口處接地，此時(shí)屏蔽層上的外加干擾信號(hào)直接在機(jī)殼入口處入地，避免屏蔽層上的外加干擾信號(hào)帶入設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)電路上；7)對(duì)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(shí)內(nèi)屏蔽層可以在信號(hào)源端接地，外屏蔽層則在負(fù)載端接地；8)實(shí)現(xiàn)屏蔽層接地時(shí)應(yīng)盡量避免產(chǎn)生所謂“豬尾巴”效應(yīng)，多芯電纜屏蔽層一般用電纜金屬夾鉗接地。1936)對(duì)于輸入信號(hào)電纜的屏蔽層不能在機(jī)殼內(nèi)接地，只能在機(jī)殼的7.3屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，即切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。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(lái)，使屏蔽體內(nèi)外的“場(chǎng)”相互隔離。為防止噪聲源向外輻射場(chǎng)，則應(yīng)該屏蔽噪聲源，這種方法稱(chēng)為主動(dòng)屏蔽。為防止敏感設(shè)備受噪聲輻射場(chǎng)的干擾，則應(yīng)該屏蔽敏感設(shè)備，這種方法稱(chēng)為被動(dòng)屏蔽。屏蔽按其機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

1947.3屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電7.3.1電場(chǎng)屏蔽

當(dāng)噪聲源是高電壓、小電流時(shí)，其輻射場(chǎng)主要表現(xiàn)為電場(chǎng)，電場(chǎng)屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于存在電場(chǎng)耦合而產(chǎn)生的干擾。

1957.3.1電場(chǎng)屏蔽當(dāng)噪聲源是高電壓1.電場(chǎng)屏蔽的機(jī)理

電場(chǎng)感應(yīng)可看成是分布電容間的耦合，圖7-16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(duì)地電容。