文档介绍：电气隔离在电气控制线路上的应用
电气隔离在电气控制线路上的应用
【摘要】本文笔者主要结合自己的研究,主要以数控机床为例,对电气隔离在电气控制线路上额应用进行分析。
【关键字】电气隔离,电气控制线路,应用
中图分类号: F406 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
电气隔离在电气控制线路上的应用十分普遍,同时也非常重要,通过加强对其的研究分析,可以促进其不断地应用,这对于我国在这方面的研究意义重大。
二、数控机床控制系统常见干扰综合分析
在数控机床电气控制系统的工作环境中,存在一些因自然因素或人为因素产生的电磁干扰信号,这些信号会通过一定途径进入控制系统。可根据干扰源和干扰传播路径的不同,数控机床控制系统的干扰可分两大类:一是系统内部的相互干扰,二是系统外部的干扰。其中,系统内部的控制模块产生的相互干扰主要由接触器、继电器、开关等装置内部的器件引起,可通过系统通道进行干扰(如输入、输出端口)、供电系统干扰(如电源)和空间干扰的方式进入数控机床的控制模块。
例如,接触器的动作会产生两种干扰信号:一是接触器开关触点开、合会在母线上引起含有多种频率分量的衰减震荡波,母线相当于天线,将暂态电磁场的能量向周围空间辐射,进人数控控制模块后形成干扰。这种干扰与开关所带负载的类型和功率大小有关,一般情况,感性负载、大功率变压器引起的干扰强度更大;二是接触器控制线圈通、断时在线圈两端产生的过电压,通过电源线和输出继电器进入控制系统。系统内其它的强电信号,可通过电源线传输或空间电磁耦合等方式干扰数控系统;三是外部环境,如大电弧电流产生的剧变强电磁场、强大的交变电磁场、大功率的变频器以及雷电等,这些干扰的传播路径主要是空间电磁耦合。
三、信号隔离
1、光电耦合隔离
光电隔离电路的作用是在电隔离的情况下,以光为媒介传送信号,对输入和输出电路进行隔离。因而能有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰,有响应速度较快、寿命长、体积小和耐冲击等好处,使其在强一弱电接口,特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。光电耦合器,是近几年发展起来的一种半导体光电器件,由于它具有体积小、寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽、无触点输入与输出以及在电气上完全隔离等特点,而被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中,它可以代替继电器、变压器、斩波器等,而用于隔离电路、开关电路、数模转换、逻辑电路、过流保护、长线传输、高压控制及电平匹配等。
光电隔离是由光电耦合器件来完成的。其输入端配置发光源,输出端配置受光器,因而输入和输出在电气上是完全隔离的。由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二极管发光。另外光电耦合器的隔离电阻很大、隔离电容很小(约几个pF),所以能阻止电路耦合产生的电磁干扰,被控设备的各种干扰很难反馈到输入系统。光电耦合器把输入信号与内部电路隔离开来,或者是把内部输出信号与外部电路隔离开来。开关量输入电路接入光电耦合器后,由于光电耦合器的隔离作用,使夹杂在输入开关量中的各种干扰脉冲都被挡在输入回路的一侧。由于光电耦台器不是将输入侧和输出侧的电信号进行直接耦合,而是以光为媒介进行耦合,具有较高的电气隔离和抗干扰能力。
目前,大多数光电