如何消除噪声

发布日期 2015年12月29日
发布者 Hypertherm

征状

切割设备在等离子割炬起弧期间的行为捉摸不定:CNC 控制器可能会“死机”,或者割炬架或横梁可能会错位并“失控”。在演示或手工操作时,也会经常发生机器运动情况。

背景

等离子切割系统中产生引导弧所必需的高压弧光 (3,000 – 100,000 VAC) 会产生射频 (RF) 电气噪声。这种噪声会干扰附近电子设备的运行。

在操作或维修等离子切割 (PAC) 设备之前,请务必阅读操作手册中的所有安全信息。PAC 系统使用高压直流 (DC) 电。触电可能会导致人身伤害或生命危险。

地面接地与噪声接地

尽管这两个词常常互换使用,但其实表达的却是两种不同的接地方案。地面(或电源)接地使用地球作为通向发电系统中最低电势点的导电回路。根据《美国国家电气法规》的定义,严格的地面接地应包含一根插入地面以下至少 2.44米深的导电棒或导电管(通常为铜棒或铜管)。导电棒的直径应至少为 2.22 cm,以确保正确接地。

地面接地可以导电,而噪声接地则可将射频电气“噪声”分流到地面。电缆组内部的引导弧电缆会辐射射频噪声。如果未正确屏蔽和接地,切割设备上的任何组件都可以充当天线——将接收等离子电缆辐射的射频噪声并将其传输到电子设备。编码器线缆、电机线缆、割炬调高控制器电缆和 CNC 控制器电缆尤其容易“感染”射频噪声。如果这些电缆和设备接收到噪声,它们可能会发生故障,导致机器表现捉摸不定。

尽管工件电缆也连接到与地面接地及噪声接地相同的接线端子上,但其既非地面接地,也没有噪声接地(见图 1)。工件电缆是从 PAC 电源连接到工件的正极 (+) 电缆。该电缆将割炬连回到电源,从而构成完整的电路,其作用是在切割期间保持主直流电的流动。(PAC 是直流电极负极 (DCEN) 工艺,割炬内部的电极为负极 (-),而工件为正极 (+))。

图表

地面接地建议

仅安装一根接地棒,但要足够深,以获得您所在区域的正确电阻读数。在干燥、多岩石的地面,超过 5 米的接地棒并不鲜见。接地棒插入地面越深,给系统增加的电容也就越大。这样会导致在出现灾难性电气故障时,电源会“逆流”到切割设备。

并联(而不是串联)所有机器连接。如果地面接地采用串联形式,则每个电导体的噪声将会传输到下一个连接点,然后消散到该设备中。请注意,在星形接地中,所有连接均为并联,这也会减少遇到接地回路的几率。

请务必测试每根接地棒并记录初始读数。应定期检测接地棒,以确保它们仍能正常工作。如果发现经过一段时间后接地棒的导电性能出现下降,则可以将一种名为膨润土(所有钻井公司均有销售)的材料与水混合并浇灌到接地孔中。这样可以重新建立接地棒和大地之间的连接。切勿使用盐,因为它会腐蚀所有接地棒材料并导致接地完全失效。

如果依靠一根接地棒无法获得正确的读数,则在原始接地棒附近至少 63.5 cm 处再插入一根接地棒。使用 4/0 电缆连接这两根接地棒。同样,请务必测试每根接地棒并记录其运行状况。然而,对于所有 PAC 系统,最多只可使用两根接地棒。

噪声接地建议

将高频 (RHF) 机箱连接到星形接地母线端子或直接连接到接地棒。线规应为 4 ~ 10 AWG 铜绞线。使用单独的线缆分别从切割机横梁、每根导轨、割炬架连接到星形接地母线端子或接地棒。同样,请使用 4 ~ 10 AWG 铜绞线。使用网状编织金属屏蔽层来包裹割炬电缆。屏蔽层应从割炬安装管的背面连接到电源机柜(电源机柜应接地)。此屏蔽对抑制噪声非常重要。

当出现噪声问题时,首先确认地面接地良好并检查所有噪声接地连接是否出现松动或腐蚀。由于 PAC 系统的工艺中使用了水床,星形接地的接线端子所处区域常常暴露在潮湿而高温的环境中。这些端子的腐蚀可能会妨碍其发挥良好的导电性能。即使仅一个连接出现松动,都有可能导致切割床运行失常。

发布日期 2015年12月29日
发布者 Hypertherm