接地技术培训资料

2009年11月16日诊断干扰及确立对策美国海军常规动力攻击型航空母舰：福莱斯特号（CVA-59）舰载机导弹爆炸（1967年7月25日，上午11时）越战中，正当“福莱斯特”号航空母舰准备第二次弹射飞机时，一枚“阻尼”空地火箭意外地从停在舰艉飞行甲板末端的F-4鬼怪舰载机机翼下点火，击中了另一架A-4攻击机的油箱。油箱随即爆炸，大火迅速燃遍了整个飞行甲板并且引起了军械库的爆炸。事故原因：航母雷达信号，渗透到悬挂实弹的F-4鬼怪舰载机的导弹点火回路中，导致误动作，点火，爆炸。事故后果：134人死亡，72架舰载机或被毁和受损，直接损失，7200万美元(4亿600万人民币)。1.干扰基本理论▣1干扰相关灾难事例1由于机器人误动作，导致10人死亡（1982年）日本一家机械加工企业，在作业中，由天车上，瞬间产生的电火花所产生的电磁波，使机器人发生误动作，导致10人死亡。▣干扰相关灾难事例21.干扰基本理论123노이즈3요소중하나라도빠지면노이즈문제는발생하지않는다.干扰三要素，缺少任一要素，均无法发生问题123▣干扰三要素1.干扰基本理论干扰源传播路径被干扰设备无线电报话机（广播，通信用）电机开关数码电子设备无线转换器无线电接收机（广播，通信用）各种传感器工业用控制器电脑军用设备人体辐射插槽金属箱导线传导共用型接地阻抗电源线金属电缆电磁波辐射规范（EMI）抗电磁波规范（EMS）RadiatedDisturbance(RE&RS)SubharmonicHarmonics(고조파)（谐波）AcousticNoiseConductedRFDisturbance(CE&CS)16Hz60Hz2.4KHz20KHz150KHz30MHz300MHz1GHzPowerDisturbance1.Harmonics(谐波)2.ConductedRFDisturbance(传导杂音)3.PowerDisturbance(动力杂音)▣干扰频段1.干扰基本理论1.Harmonics(고조파)2.ConductedRFDisturbance(전도잡음)3.PowerDisturbance(동력잡음)汽车设备的主要干扰发生源▣谐波干扰利用变频器的电容输入型整流回路的平滑滤波器平滑电流中，为了从交流中获得稳定的直流，用电容实施反复充放电，必然导致产生很多谐波此时，在输入电流波形的基本波+谐波=高阶振型波基本波电流谐波电流高阶振型电流+=1.干扰基本理论电源方面系统负载由于系统中，渗透谐波，导致产生设备维护问题和维修管理问题AC/DCMOTOR,PC等各种工业用及家庭用电气设备变频器，UPS，电梯，整流器等，非线性负载▣谐波的对策：虽然，一般情况下，可利用电抗器，但，若要去除国际标准的谐波，需使用无源滤波器，或更高级别的去除干扰的措施1.干扰基本理论▣传导干扰定义공통모드노이즈(CommonMode)차동모드노이즈(DifferentialMode)+전체모드노이즈(TotalMode)=连接在电源线或各种电路上的各种设备，会发出干扰。这种传导的干扰，一般分为两种。在线和线路本身所存在的“差动型干扰”和“GND”与线路之间存在的“共同型干扰”1.干扰基本理论3.EMIFilter설계요구사항▣CMNoiseCurrentCM干扰流动1.干扰基本理论▣DMNoiseCurrentDM干扰流动1.干扰基本理论▣动力噪音在电气,电子机械中通过电流的话，电流周围会诱导电界和自戒.根据电位差产生的电界随时间变化的话，周围会发生电自戒.静电感应是根据线路间静电容量，电磁感应是根据磁场.两者偏离距离远,平衡距离短的时候感应障碍急剧减少。1.干扰的基本理论ConductiveCoupling(结合传导性)MagneticCoupling(结合自戒)ElectricCoupling(结合电界)EMFieldCoupling(结合电自戒)感应性+容量性结合▣干扰的传达路径(谐波/传导/动力噪音)1.干扰的基本理论설계测量干扰确认改善(测量)干扰对策标准书=设计反应抽查干扰问题点确认干扰改善개선屏蔽使用防止干扰部品接地适用干扰对策如果初期就施行干扰对策，使用方案也会多,所需费用也会减少，所以从设计阶段就要考虑。▣应对干扰对策过程1.干扰的基本理论问题解决为止反复施行验证干扰发生源◈变频器,CNCIR模块◈DCPOWERSUPPLY◈交换元件等验证干扰障碍机器◈PLC◈计量器◈通信设备等验证传达路径◈结合传导性◈结合电自戒◈结合放射性清除干涩现象◈清除发生原因/衰减◈降低接收器灵敏度◈清除传达路径/衰减▣点检干扰顺序1.干扰的基本理论▣干扰对策技巧接地(Grounding)屏蔽(Shielding)防止干扰部品1.干扰的基本理论주파수대역噪音传达路径噪音源对策方法障碍机器对策方法①传导性EMI过滤器使用EMI过滤器使用②辐射性屏蔽屏蔽③传导后辐射EMI过滤器使用屏蔽④辐射后传到屏蔽EMI过滤器使用EMI过滤器EMI过滤器EMI过滤器EMI过滤器2屏蔽屏蔽障碍机器噪音源3141234▣适用干扰对策原则1.干扰的基本理论1.接地安装标准书Ⅲ.干扰防止对策标准工厂设施施工及设备制作及安装时，需要遵守接地安装标准书2.主接地线粗细◈接地电缆的粗细与电缆的阻抗(Z)的相关关系在传导干扰领域(150KHz以上)导体急剧减少，因此为了让电流通过电缆流过，需要尽可能的增大截面。此时如果接地线较细，设备的共模干扰的排放会相当困难。Ⅲ.干扰防止对策标准3.屏蔽电缆接地1.一定要将屏蔽电缆皮剥开，用接地夹夹在接地支架上进行面接地。2.屏蔽接地支架-在接地杆之间连接接地电缆3.通讯及电机编码器线必须使用规定的电缆4.电机电缆尽可能使用屏蔽电缆(推荐)5.变频器-电机之间的电缆距离超过了变频器厂家保证的距离的时候，一定要使用屏蔽电缆（产生微浪涌=放射到周围通讯电缆上）Ⅲ.干扰防止对策标准4.控制柜内的电子器件接地1.禁止相邻电子器件间将接地线连接=干扰发生源的共模干扰侵入到干扰障碍设备内，产生干扰2.电子器件-接地PLATE间1:1分别进行接地连接=消除干扰传递路径(X)(O)Ⅲ.干扰防止对策标准5.控制柜外壳及端子排1.控制柜外壳要有导电性2.控制柜外壳在涂漆时，端子排及侧门接地连接部位禁止涂漆=涂漆时用遮蔽处理后,打上导电性防生锈剂3.控制柜内所有端子排使用镀锌钢=端子排在分离的情况下使用镀锌编制电缆进行连接=各电器元件在端子排上设置后,用充分粗的接地电缆用最短距离与接地排连接=接地排设置在端子排上方,如果设备上对控制/动力接地分离控制时应把控制接地排和端子排之间用绝缘体进行连接使其绝缘镀锌钢板镀锌编制电缆接地排端子排动力接地控制接地导体接地排端子排绝缘体Ⅲ.通讯障碍信号防止及对策标准6.电子元件布置1.PLC等控制器与电磁开闭器,变频器等动力开闭用仪器隔离设置2.控制柜内DUCT（电管）中禁止动力/信号电缆混合使用用金属盘分离(推荐)电源/信号线混合输入•不能和高频设备分离安装•没有屏蔽作用信号线输入端电源线输入端控制器等•PLC•PC•测定器高频设备•电机驱动器•变频器•…Ⅲ.通讯障碍信号防止及对策标准7.电管(Duct)1.电管设计时要分离信号线/动力线使其不发生干涉,或者设置屏蔽板2.当电管内铺设电缆时要尽量使其从有最大屏蔽效果的金属板旁边流过3.当动力线是屏蔽电缆时电管内有信号线也没有关系但动力线的接地必须是面接地电管内线路分配方法单独/分离型电管使用电磁感应电磁感应完全单独型电管金属屏蔽型电管屏幕效果领域Ⅲ.通讯障碍信号防止及对策标准8.EMI滤波器设置标准(通讯障碍/线路滤波器）1.EMI滤波器的输入/输出电缆不能交叉,当电缆在200mm以上时必须互相分离=当不能分离时在EMI滤波器的输出端使用屏蔽电缆2.EMI滤波器应该尽可能的靠近通讯障碍信号的发生源/障碍器3.EMI滤波器设置在镀锌钢板上并用14sq以上粗的接地线用最短距离连接接地排使用=使COMMONMODE（公模）通讯障碍信号用最快的时间通过接地排出驱动器反应器线路滤波器输出电缆输入电缆线路滤波器反应器(电抗器)正面上面Ⅲ.通讯障碍信号防止及对策标准▶DCPOWERSUPPLY-外壳接地端子:连接电源接地(PE)(消除DC整流时发生的干扰)-24V输出(-)侧端子:连接控制接地(FG)(消除纹波（RIPPLE）干扰及形成DC24V等电位)设备未供给控制接地时不可连接，当连接动力接地时，接地线可能充当干扰源的通道。控制接地(FG)动力接地(PE)9.DCPOWERSYPPLY接地Ⅲ.防止干扰的对策标准SignalSignalShieldV-V+V-V+24VDCPowerSupply.....PowerTapV-(BlackWire)andShield(BareWire)MUSTbeconnectedtoagoodearthgroundatonlyonelocationonaDeviceNetSystem.NETWORKGROUNDING形成干扰闭合回路时,因消除干扰障碍而发生通信问题，所以必须把通信网络上的一点与地线连接.这时,不可以在变频器等干扰发生源的控制柜上连接干扰可以通过接地而流入.=需在PLC控制柜里接地10.PLC通信接地(设备网)Ⅲ.防止干扰的对策标准▶电源干扰的对策-通过PLCPOWER模块LG、FG的接地，把干扰迅速往外部排出-LG(动力接地):消除PLCPOWER模块整流时发生的干扰FG(控制接地):消除CCLINK通信电缆线上的干扰AC输入LNLGFGLINE接地通信接地PLCPOWER模块AC电源DADBDGSLDFGDADBDGSLDFGDADBDGSLDFG主站远程（REMOTE）站CC-Link专用电缆终端电阻终端电阻动力接地(PE)控制接地(FG)▶通信干扰的对策-在通信屏蔽线上的干扰源，通过屏蔽(SLD)线及接地排除到控制接地.控制接地(FG)11.PLC通信接地(CCLINK)Ⅲ.防止干扰的对策标准远程站CC-Link专用电缆12.PLC通信接地(现场总线)Ⅲ.防止干扰的对策标准▶通信干扰的对策-现场总线连接器的电缆连接状态非常重要=电缆屏蔽面接触不良时产生干扰=遵守规定的设置向导现场总线连接器现场总线电缆▶设置向导(连接现场总线电缆)拆开连接器除去电缆外皮确认电缆内部线适合长度除去通信线外皮连接电线装连接器注1）用于除去现场总线外皮工具的使用方法注2)禁止通信线与屏蔽线的接触(接触产生干扰)注3)确认电缆屏蔽线与接地连接器捏紧的部位13.变频器/伺服电噪对策Ⅲ.电噪防止对策标准变频器/伺服电机电源线(unshield)动力线(shield)控制柜内MSF添加:长距离布线(30M↑)以上时电噪对策电噪断路对象特征备注电噪滤波器变频器压力端传导干扰•屏蔽传达到控制板内的电噪•需要变频器内优化的系统过滤器内藏电噪过滤器的变频器无需单独设置AC反应器变频器输入端谐波•增加变频器效率(节约能源)•输入最大PEAK电流减小变频器7.5Kw以上时必须安装微浪涌滤波器电机输入端浪涌(Surge)•抵制电机烧毁及减少电噪•变频器输出端设置到1M以内电机动力线30M以上时必须安装屏屏蔽电缆变频器输出端电子/停电诱导•电缆↔电缆,电缆↔大地间的电噪传导使用屏蔽面屏蔽变频器单独设置在电机侧的情况除外123412噪音滤波器AC反应器34实施面接地Ⅲ.点早预防对策标准14直接启动型电机的(Surge)浪涌预防对策1.接触器(MC)输出侧使用SurgeKiller(变阻器)2.M/C触点开闭状态时该触点如有电压通过，触电闭合时会有电流流动,触点打开时在电感应系统上因反电动势产生电压,与火花一同还有发光，发热,ARC等现象，并发生谐波震动，对电子回路产生不良影响.(发生脉冲电噪)触点会因火花导致消耗变形，粘连，表面氧化，接触电阻变大，接触不良等，导致M/C触电寿命减少，并对电机造成不良影响M/C运行时测量电噪(withoutsurge