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blog | 护套电缆:消除运动控制系统中的电磁干扰 (EMI) |
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如果您的运动控制系统出现意外动作或原因不详的驱动故障,有几个可能的原因。 例如,通过驱动器进行运动控制设置,控制器内的程序设计不良,以及电机或反馈换向发生 180 度相位偏离,这些都可能造成意外移动。 在本文中,我们将思考电机电缆选择不当或安装不当是如何导致这些问题的。

在 EMI(电磁干扰)领域,我们必须遵守一些规则。 FCC A 类和 B 类规则,也称 EMC(电磁兼容性),要求我们将 EMI 噪声水平控制在特定振幅范围内。 控制器、驱动器和电机以及其他机器部件必须达到最低 EMI 辐射和低敏感性要求。 机器还必须对 30–300 MHz 范围内的外部电磁干扰源不敏感。

因为不存在无电磁干扰的环境,所以系统(驱动器、电缆、电机)必须能够在特定电磁干扰水平下正常工作。 抗干扰能力一部分取决于产品设计, 另一部分取决于系统集成。

在电缆方面,我们为什么要关注 EMI? 因为,就电磁频率来说,电缆看起来很像天线。 天线通常由能捕捉和发射无线电波的长金属延伸段组成。 电缆恰巧也是由细长的金属延长段组成的,所以,系统中的电缆越长,就越有可能受到电波的影响。 这就是需要限制电缆长度的一个原因。

如果允许系统的信噪比过高,将导致机器无法正常工作。 由此可能造成意外移动,比如机器没有停在指定位置,在不该移动时移动,或在不该停止时停止。 您可能还会看到驱动器因反馈问题或当前环路问题而出现不寻常的故障。

为避免这些问题,请使用带双绞线和护套的电缆。 电缆护套可保护电缆免受来自运动控制系统其他区域的电磁干扰。 同时,强烈建议使用隔磁套来防止辐射进出电缆。 (科尔摩根电机和驱动系统需达到的最低屏蔽要求为 85%。 科尔摩根电缆需达到的最低屏蔽要求为 90%。)

当然,如果护套两端没有粘合并接地,则起不到屏蔽作用。

如果您遇到系统问题,请确保在故障诊断清单中包含电缆检查一项。 事实上,这项检查可能是故障排除中最简单的一项,所以不妨查一查。 但具体要查些什么呢? 首先,要检查电缆与驱动器的连接。 应在已去除外护套的电缆区域周围安装一个 360 度卡箍,卡箍直接接触护套。 卡箍应与驱动器上连接的接地板相连,并且(希望显而易见)接地板应接地。 话虽如此,但这可能是最棘手的一项检查。

接地板通常会接到机柜。 只要机柜的接地线接触到金属,就应该已接地。 但是,如果机柜的接地点上有涂料,则表明机柜没有接地。 如果机柜采取了阳极化处理,则可能没有完全接地。 如果接地板看起来像普通的金属板,但您可以刮掉一层透明涂层,则表明没有完全接地。 如果接地板没有正确接地,则表明与接地板连接的物体也没有正确接地。 这意味着,电缆护套中的电线很容易受损。

请记住,高频电磁干扰接地不同于电气规范要求的防火或防触电接地。 高频信号往往是通过电线表皮传导,而不是通过电线的电芯传导。 镀锌螺钉起到了电阻的作用。 导体之间的涂料或薄层材料更像是电容器,而非绝缘体。 缺少低阻抗接地路径会迫使 EMI 信号产生辐射(传输,变成空气传播)。

护套接地对于保护电缆免受 EMI 噪声的影响来说至关重要。 但您可能会发现,更好的解决方案是从源头上消除 EMI 噪声。 很多时候,一个轴出现电缆错误会导致完全不相干的其他轴出现问题。 对此进行故障排除的唯一办法是断开所有未受影响轴上的电缆,以确认正常运行。 然后逐一加回副轴电缆,直到可确定问题。

驱动器能否实现预期运动以及电机性能与电缆功能直接相关。 所以,如果遇到意外的运动控制,请检查您的相位、程序以及电缆连接。

如需了解更多详情,请访问我们的 EMI 噪声检查清单 (EN)并查看以下相关话题。

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