导电滑环内电磁干扰问题的研究.pdf
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1、学术论文ARTICLES导电滑环内电磁干扰问题的研究徐黎明张圣平吕洪杰余汉延(武汉重型机床集团有限公司,湖北武汉,43 0 0 0 0)摘要:针对导电滑环内模拟信号受到电磁干扰的问题,分析了干扰形成的原因以及耦合路径,提出一种有效地消除电磁干扰影响的技术方案,为导电滑环在数控机床上的应用提供一定的参考。关键词:导电滑环;电磁干扰;数控机床Research on the problem of electromagnetic interference in slip ringXU Liming,Zhang Shengping,Lv Hongjie,Yu Hanyan(Wuhan Heavy Dut
2、y Machine Tool Group Co.,Wuhan,430000)Abstract:For the problem of electromagnetic interfering analog signal in the slip ring,this paper analyzes the causesof interference and coupling path,and proposes an effective technical solution,which provides references for slip ringapplication in CNC machine
3、tools.Key words:Slip Ring;Electromagnetic Interference;CNC Machine Tools1研究背景导电滑环作为机械装置特别是各种精密传动装置、惯导装置等设备的关键部件之一,在现代化工业设备上得到越来越广泛的应用。它主要是利用滑环和电刷实现两个相对转动物体上的数据信号和动力的传递。在实际应用中,往往需要同时在一个导电滑环内传递大电流高电压动力线和弱电压模拟信号线,但强电的电磁辐射与传导容易对小信号模拟电压造成干扰,这对于导电滑环内的电磁兼容性提出了更高的要42Defense Manufacturing Technology|2022.06
4、第 2 期求(2-3)。本文阐述的对象是某生厂商的导电滑环在我司的数控机床上使用时出现的一些问题。我们在分析和解决问题的过程中总结了一部分技术经验,希望能为导电滑环在数控机床上的应用提供一些参考。2研究内容2.1问题现象描述与初步分析导电滑环所在机床,接入的数控系统为西门子840DsI系统。当系统上电运行时,数控系统立即报警停机,故障信息为:编码器A/B幅值误差超差;此报警信息解释为数控系统驱动器下挂的伺服电机编码器的反馈信号A相或B相的幅值超出了系统预设的阅值范围。用示波器测试B相位的波形,如图1所示1.58V1.5540s??200mV200mV图1示波器测得反馈信号B相波形由西门子编码器
5、规格书可知,在正常情况下电机编码器反馈信号中A相或B相波形为峰峰值5 0 0 mV的正弦波模拟信号,而实际测得的B相位波形是在正弦波上叠加了一段连续干扰尖峰杂波信号,这便导致了系统提示幅值超差报警。针对该问题,我们搭建了如图2 所示的实验系统来进一步分析上述AVB相干扰的由来。反馈信号的回路。它是连接17 芯主轴伺服电机编码器和12 芯光栅尺编码器以及预留信号反馈线的信号环道。而报警信号正是17 芯主轴编码器的反馈信号所占用的那部分环道引起。由电磁耦合的机理可知,如果导电滑环内的动力环与信号反馈环未经过有效的防电磁干扰措施,势必会导致动力环的电流通过电磁耦合、静电耦合、及地电流传导等形式对信号
6、反馈环内造成干扰而使信号波形失真。2.2电磁空间辐射干扰的影响为确认电磁干扰在系统环路的分布情况,便于进一步分析干扰影响程度,并提供有效改善方案。实验中对系统环路的多个节点进行了辐射干扰感应电压相M50.0UsCH1-6.70mV对于距离的对应关系进行测试,实验结果得出,动力回路的屏蔽线处辐射的干扰是最强的,动力线的干扰传导到其他的各个环节,如屏蔽线,电缆接头等都会带来高频脉动,此高频脉动向空间辐射,便会对近距离的导体产生感应电压,脉动感应电压是随着距离传播而逐渐衰减的,距离动力线越近其感应的干扰电压越强,我们在贴近电力线地环路处测试到的感应电压如图3 所示。RIGOL图2 导电滑环连接系统实
7、验图图3 动力线地环路感应电压波形导电滑环的结构分动力环和信号反馈环两大部分,动力环为强电环,为数控系统6 0 0 V母线电压斩波后输出给电机的驱动电力回路。动力环内部有四路,分别为U相、V相、W相和地。四路动力线再加上24V的抱闸信号线经过导电滑环动力环道后接电机的电源驱动接口;信号反馈环为弱电环,为电机编码器电缆的屏蔽层接地的,所以地环路存在脉动干扰势必导致导电滑环内的屏蔽层环道也产生同样的脉动干扰。我们进一步对编码器信号A相和B相所在环道在导电滑环内的分布情况如表1所示,这里只给出A相和B相临近的几个环道。由表1可知,屏蔽层环道会对周边临近的信号环2022.06 第 2 期 I Defe
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