Заземление и шум

Заземление вашего станка с ЧПУ очень важно из соображений безопасности и повышения надежности. К сожалению, большинство комплектов на рынке полностью игнорируют заземление машины. Это может создать угрозу безопасности и периодическое прекращение работы машины из-за накопления статического электричества и электрических помех. Если вы хотите купить электропровод для ЧПУ станка, то интернет-магазин «наСтанок.ру» предлагает широкий ассортимент электроники, механических и электромеханических запчастей для ремонта, усовершенствования и сборки станков всех типов, подробнее на сайте https://nastanok.ru/elektroprovodka.

Кроме того, поскольку ваша машина, как правило, работает в среде с электрическими шумами, рядом с множеством других двигателей и машин с высокой тягой, шум может вызвать проблемы с машиной и нанести ущерб контроллеру движения.

В этой статье рассматриваются некоторые из этих проблем и предлагаются проверенные решения.

Заземление
Заземление всех частей машины является обязательным условием безопасной работы. Заземление имеет ряд преимуществ:

• Защитное заземление переменного тока. Корпус машины должен быть заземлен, чтобы безопасно отводить любые токи неисправности на землю (третий штырь шнура переменного тока) в случае отказа компонента или кабеля и короткого замыкания на корпус. Это может привести к тому, что ваше шасси окажется под напряжением, и будет чрезвычайно опасно, если оно не заземлено должным образом.
• Устранение накопления статического электричества. Фрезерный станок с ЧПУ может накапливать значительные статические заряды из-за трения фрезы о сухой материал, такой как дерево. Это может привести к накоплению опасных статических зарядов, которые могут вызвать сбои в работе контроллера, создать опасность поражения электрическим током для пользователя и даже воспламенить пыль в атмосфере, что приведет к взрыву или пожару.
• Шунтирование электрических помех от электроники — станки с ЧПУ используют двигатели и высокочастотные сигналы, которые могут создавать помехи для других устройств, находящихся поблизости. Шум может воздействовать на контроллер, компьютер или другие устройства, вызывая их блокировку или сбои в работе. Надлежащее заземление безвредно шунтирует большую часть этого шума на землю, предотвращая большинство этих проблем.
• Если ваш станок оснащен шпинделем с частотно-регулируемым приводом или плазменным резаком, заземление еще более важно. Эти устройства создают огромное количество электрических помех, и если не принять меры для надлежащего экранирования и заземления систем, шум вызовет проблемы с производительностью и надежностью.

Установка надлежащей системы заземления относительно проста, и рассмотрим здесь некоторые шаги.

Первое, что нужно сделать, это установить то, что известно как «заземление SPG или одноточечное заземление». Это винтовая шпилька или клеммная колодка, в которой все отдельные заземляющие провода от всех частей машины собираются вместе в одной точке, которая присоединяется через входящий шнур питания к защитному заземлению здания.

На эту точку СПГ необходимо заземлить каждую из подвижных частей машины отдельно. Причина этого в том, что движущаяся часть, такая как ось Z, может быть электрически изолирована от остальной части машины своими движущимися компонентами. Например, в акушерском комплекте ось Z установлена ​​на пластиковых колесах, которые не обеспечивают проводимости к оси X или любой другой части машины. Это в значительной степени верно для всех осей машины, они изолированы друг от друга из-за изолирующих компонентов движения. Это менее проблематично для машин с линейными подшипниками, поскольку есть некоторый контакт металла с металлом, но все же необходимо хорошее заземление. Подшипники не самый лучший проводник, и они могут обеспечивать только прерывистый контакт.

Таким образом, отдельный провод заземления, подключенный к раме каждой оси, должен быть проложен обратно к нашей единой точке заземления. Отдельные провода обеспечивают путь тока с низким сопротивлением, что устраняет любые изолирующие или прерывистые механические соединения. Это заземление обеспечивает путь для токов короткого замыкания, а также отводит накопление статического электричества и электрические помехи.

Важно обеспечить хороший электрический контакт в каждой точке соединения. Крайне важно, чтобы любая краска или покрытие были удалены в точке контакта, и чтобы использовалась хорошая звездообразная шайба для проникновения через любые покрытия или оксиды. Я обычно подключаю заземление оси прямо к одному из крепежных винтов двигателя, используя кольцевую клемму и звездообразную шайбу. Это обеспечивает довольно хорошую точку контакта для оси и служит для того, чтобы сделать соединение лучшей точкой для шунтирования шума на землю в его источнике. Вам нужно будет проложить отдельный провод от:

• Крепление двигателя по оси Z
• Крепление двигателя по оси X
• Крепление двигателя по оси Y или
• Основное шасси (часть машины, которая не движется, может быть или не быть оси Y)
• подвижный стол (при наличии)
• заземление главного входа источника питания (третий штырь силового кабеля)

Основной заземляющий провод, идущий от силового кабеля (зеленый или желто-зеленый провод), должен идти непосредственно на шину или шпильку заземления SPG. Это соединение должно быть первым проводом на шпильке и должно быть отделено от всех остальных проводов отдельной гайкой на шпильке. Это гарантирует, что если машину необходимо обслуживать или разбирать, это соединение обычно не нужно снимать. Это гарантирует, что вы не забудете повторно подключить его после. Все остальные заземляющие провода должны располагаться поверх этого соединения со звездообразной шайбой между каждой клеммой провода для обеспечения хорошего контакта.

Обратите внимание, что дополнительные провода к шпильке, показанной ниже, будут добавлены над второй гайкой. Верхняя гайка должна быть либо двойной, либо контргайкой, чтобы предотвратить ослабление.

Если вместо шпильки используется заземляющая шина, ее необходимо прочно закрепить на основном шасси, снова используя звездообразные или зубчатые шайбы для обеспечения хорошего контакта.

Обратите внимание, что на обоих концах каждого заземляющего провода следует использовать подходящие кольцевые клеммы и звездообразные шайбы, если используется подход с заземляющими шпильками. Убедитесь, что эти клеммы хорошего качества, имеют правильный размер для используемого провода и монтажного винта и правильно обжаты с помощью соответствующего обжимного инструмента. Не подсоединяйте оголенные провода к шпилькам. Однако на шине заземления можно использовать оголенные провода.

Провода заземления обычно должны быть зелеными или зелено-желтыми проводами калибра 14, чтобы их было легко идентифицировать. 14 га. скорее всего, больше, чем провод питания, но лучше использовать больший размер, чем меньший. Заземляющий провод должен иметь как минимум такое же сечение, как и заземляющий провод входящего силового кабеля.

Поскольку большинство комплектов в настоящее время не имеют доступа к клемме заземления на шнуре питания, основной штырь заземления можно подключить к корпусу источника питания, чтобы обеспечить адекватное заземление. В качестве альтернативы, вы можете отрезать конец вилки шнура питания и подключить к кабелю качественную вилку. Подсоедините отдельный заземляющий провод от одноточечного заземления к третьему контакту вилки вместе с заземляющим проводом от шнура.

VFD и плазменное заземление
Шпиндели VFD и плазменные резаки создают особые проблемы для шума и заземления.

Шпиндель VFD создает огромное количество электрических помех и переходных процессов, которые могут повлиять на работу вашего станка. Важно соблюдать эти правила при подключении частотно-регулируемого привода.

• Используйте экранированный провод для подключения двигателя к контроллеру привода. Это будет иметь большое значение для сведения к минимуму любых помех.
• Заземляйте экран кабеля привода только со стороны контроллера ЧРП. Не используйте экран в качестве заземляющего проводника шасси. Экранирующий провод следует подсоединять только к концу источника, а не к обоим концам. Убедитесь, что кабель имеет отдельный защитный провод заземления, и используйте его для заземления шпинделя на заземление входящего питания контроллера.
• Не прокладывайте силовой кабель шпинделя ЧРП через ту же кабельную цепь, что и сигнальный, концевой выключатель или другую низковольтную проводку. Индукция может вызвать затруднения при устранении проблем с шумом. Прокладывайте кабель как можно дальше от другой проводки. Это в равной степени относится и к кабелю питания маршрутизатора.
• Используйте хороший сетевой фильтр на входящем переменном токе к линиям питания машины и компьютера. Если возможно, подключите шпиндель VFD к отдельной цепи переменного тока.

Плазменные горелки также являются источником сильных электрических помех. Плазменная резка создает огромные всплески РЧ-помех и электромагнитных помех, которые необходимо сдерживать на горелке или рядом с ней.

• Опять же, держите кабель плазменной горелки на достаточном расстоянии от проводов управления или проводов низкого напряжения.
• Не прокладывайте кабель плазменной горелки через кабельную цепь с какой-либо другой проводкой.
• Заземлите держатель плазменного резака, ось Z и любые другие компоненты рядом с резаком с помощью подходящего отдельного заземляющего провода к SPG.
• Используйте хороший сетевой фильтр на входящем переменном токе к линиям питания машины и компьютера. Если возможно, подключите питание плазмы к отдельной цепи переменного тока. Обычно это не проблема, так как источник питания плазмы составляет 220 В.

Соблюдение этих простых правил обеспечит бесперебойную работу системы.

Прокладка кабелей Кабели
от шумных устройств, таких как плазменные резаки, шпиндели VFD и универсальные двигатели переменного тока щеточного типа, такие как те, которые используются в двигателях маршрутизатора, являются многочисленными источниками шума переменного тока и электромагнитных/радиочастотных помех. Всегда разумно прокладывать силовые кабели от этих устройств на достаточном расстоянии от низковольтной или управляющей проводки на вашей машине.

Всегда рекомендуется по возможности включать эти устройства в отдельную электрическую цепь от электроники вашей машины и компьютера. Это дополнительно изолирует шум и снижает вероятность помех. Обратите внимание, что другая розетка не обязательно означает, что она находится в другой цепи. Другая цепь определяется как розетка, подключенная к отдельному выключателю на главной панели.

Ферритовые шарики также можно использовать на силовых кабелях этих устройств для дальнейшего снижения шума.

Сбор пыли
Еще одна проблемная область с этими машинами связана не с самой машиной, а с внешним сбором пыли. Перемещение сухой пыли и воздуха с высокой скоростью через пластиковый шланг создает огромное количество статического электричества, которое может вызвать дугу, вызывая электромагнитные/радиочастотные помехи, которые могут повлиять на работу контроллера движения или компьютера. Он также представляет опасность для оператора, так как разряд может испугать вас и нанести травму. Кроме того, искрение от статического электричества может воспламенить мелкую пыль в системе сбора пыли, что может привести к пожару или взрыву.

Заземление пылесборника является обязательным, особенно если речь идет о пластиковых шлангах. Все металлические трубы и детали должны быть заземлены соответствующими проводами к ближайшей заземленной розетке или чему-то подобному. Любой пластиковый шланг или трубка, используемые для подключения к машине, должны быть обернуты спиралью с хорошо заземленным проводом. Если в шланг встроена металлическая пружинная проволока, соедините ее с землей на одном конце. Комплекты заземления для сбора пыли доступны в большинстве магазинов деревообработки и всегда должны быть установлены в вашей системе.

Фильтрация шума
Шум вообще враг схем управления и микроконтроллеров. Шум может вызвать прерывистую работу, отказ компьютера или контроллера движения, непреднамеренное срабатывание ограничения и многие другие проблемы, которые трудно диагностировать. Как правило, лучше проделать превентивную работу, чтобы предотвратить это до того, как это станет проблемой. Нет ничего более разочаровывающего, чем 8-часовая резка на станке с ЧПУ, умирающая за 20 минут до завершения по неизвестным причинам.

Чтобы устранить эти проблемы, можно сделать несколько вещей:

• устраните шум в источнике – соблюдайте правила заземления, экранирования и расположения проводов, чтобы свести к минимуму причины помех
• Используйте качественный сетевой фильтр на входных линиях переменного тока для машины и управляющего компьютера.
• Используйте ферритовые бусины на любых кабелях, которые предположительно улавливают шум.

Хороший сетевой фильтр/ограничитель перенапряжения — это выгодное вложение. Что-то вроде того, что показано ниже:

Эти сетевые фильтры не просто ограничители перенапряжения. Стандартная панель питания с ограничителем перенапряжения не имеет никакой фильтрации шума. Устройства, подобные серии Isobar, имеют встроенную большую систему фильтров, состоящую из конденсаторов и катушек индуктивности, которые значительно снижают входящие и исходящие шумы в линии переменного тока. Они могут стоить немного дороже, но они того стоят.

Ферритовые бусины также являются эффективными инструментами для подавления шума. Они доступны в виде зажимов, а некоторые кабели поставляются с уже подключенными, например, USB-кабели и кабели питания. Они доступны во многих размерах и формах для различных диаметров кабеля и легко крепятся к кабелю с одного или обоих концов. Чем больше размер ферритового шарика, тем лучше его подавление и тем ниже частота, на которой он эффективен. Они доступны в большинстве магазинов электроники, а также на Amazon, Ebay и т. д.

Заключение
Надеемся, что информация в этом блоге обезопасит вас, а также поможет устранить проблемы с шумом или помехами. Надлежащее заземление любой платформы ЧПУ, будь то коммерческая или комплектная, необходимо для личной безопасности и надежной работы.