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1、*学院电气安全课程设计设计题目：数控机床的电气安全学生 姓名：学号：系别：城市与环境科学系专业 班级：安全工程指导教师：目录摘要1Abstract11. 数控机床电气安全的基本介绍22. 数控机床电气装置组成23. 数控机床常见电气故障23.1硬件故障33.2软件故障33.3电源故障34. 数控机床电气安全问题34.1直接电击34.1.1短路、过载保护34.1.2漏电保护34.1.3接地保护44.2间接电击54.2.1数控机床电气安全54.2.2数控机床剩余电流64.2.3数控机床电气隔离和特低电压74.2.4数控机床电气系统中性线的处理74.3人员操作85. 结束语86. 参考文献9摘要依据
2、电气安全通用标准GB5226.1 2008，并结合数控机床电气结构特点, 为提升数控机床电气装置安全而进行的研究，主要是从保护性接地、电气隔离特 低电压、剩余电流保护等方面进行深入分析，根据分析结果用以指导设计和安装 数控机床电气装置时电气安全需要，并给出在数控机床中的实际应用中解决措 施。关键词：保护接地数控机床电气安全绝缘AbstractAccording to the general standard on electrical safety GB5226.1-2008，and combining with the characteristics of electrical struct
3、ure in NC machine，This study in order to improve the safety of CNC machine tool electrical device, is mainly carried out in-depth analysis of grounding,electrical isolation of extra low voltage, residual current protection from the aspects of protection, according to the results of the analysis were
4、 used to guide the design and installation of CNC machine tool electrical device electrical safety needs, and gives the solutions to practical application in NC .machine tool .Key words: protective earthing CNC machine tools electrical safety insulation1. 数控机床电气安全的基本介绍数控机床在加工运行的过程中，它的电气安全问题关系到操作人员的人
5、身 安全以及机床运行的可靠性和加工精度，因此处理好数控机床的电气安全问题就 显得十分重要。但是许多数控机床生产厂家及使用企业并未对此引起足够的重 视，以至于数控机床在运行的过程中，因发生安全事故造成重大损失，出现机床 加工精度不足、稳定性差等很多问题。特别是数控机床现场安装调试人员，在施 工过程中存在许多不合适的做法，造成机床电气安全问题，留下隐患。由此可见， 加强数控机床电气安全具有重要意义，业符合“安全第一，预防为主”的方针。数控机床电气安全主要目的是保护操作人员的人身安全和数控机床中各个 电气部件的安全可靠。造成电气安全问题主要有直接电击、间接电击和人员操作 三个方面：直接电击事故的发生
6、主要由于数控机床防护措施不好，人体不慎接触到带电 部分引起的电击事故，它主要的解决措施是物理防护。间接接触是当数控机床电气装置因破损或者其他原因发生接地故障，使原本 不带电电气设备外露导电部分因此带对地故障电压，人体如果接触此故障电压而 遭受电击。根据研究结果，为了防止这类事故的发生，必须在机床电气装置设计 和电气工程安装时，采取必要措施，提升数控机床的电气安全。有资料统计显示，电力施工中的各种事故，绝大多数不是施工技术能力低造 成的，而是由于其没有安全意识所造成的，这表明提高施工人员的安全意识是防 止事故的关键。由此可见，对建筑施工人员进行安全教育的必要性和重要性，在 员工中树立安全意识，着
7、力制定并完善企业的事故防范机制及长效管理机制。监 督部门要做好自己的本职工作，加强对施工人员的监督，加大行政执法力度，杜 绝一切安全隐患的存在，确保生产的安全性。2. 数控机床电气装置组成数控机床是制造业中精密和高效的加工设备，数控机床电气系统主要由数控系统、电源 模块、伺服驱动器、伺服电机、伺服主轴驱动器（或变频器）、伺服主轴电机（或变频主轴 电机）、控制变压器、PLC输入输出模块、强电柜的机床电器元器件、各种电动机、电磁 阀和机床操作面板等组成。数控机床电气装置控制机床各部件完成相应功能并协调各部件的 运行，是数控机床能够完成复杂零件加工和实现自动化生产的保障，是数控机床的核心和中 枢部分
8、。3. 数控机床常见电气故障数控机床的电气故障可按硬件故障、软件故障、电源故障进行分类。硬件故障通过是由于机械或元器件质量等原因造成的，数控机床的电子、电器件、印刷 电路板、电线电缆、接插件等产生不正常状态甚至损坏的故障，这种故障往往具有不可自修 复性，硬件故障需要修理甚至更换才能有效排除。3.2软件故障软件故障一般是由于数控机床的PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某 些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。有时进行程序归零也不失为解决软件故障的有 效方法。零件加工程序故障也属于软件故障。有时机床在自动加工时，出现程序突然中断, CNC系统死机的故障。最严重的软件故障则是数控系统软
9、件的缺损甚至丢失，一旦发生这 种故障就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。电源是整个机床正常工作的能量来源，我们常用的数控和伺服系统，如西门子系统、海 德汉系统等是由德国等西方国家设计制造的，由于他们国家的电力充足，电网质量高，因此 其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略 显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。轻者会造成数据丢失、系 统死机，重者会毁坏系统局部甚至全部。4. 数控机床电气安全问题4.1直接电击4.1.1短路、过载保护线路发生短路时，线路中的电流将增加到正常时的几倍甚至几十倍。在配电设备中常用 熔断器以达到短路保护功
10、能。熔断器不仅要标明额定电流，还应标明额定电压。根据配电系 统中可能出现的最大故障电流，选择具有相应分断能力的熔断器。熔件的额定电流一般为用 电设备额定电流的1.5倍左右。过载保护一般由自动开关（或小型断路器）完成。根据实际需 要，自动开关可配备过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器。为了起到自动开关过载保护 的作用，自动开关的额定电流要与负载电流相匹配，并小于导线的载流量。412漏电保护电流通过人体内部，对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时 间、通过人体的途径、电流的频率以及人体的状况等多种因素有关。特别是电流的大小和通 过时间之间有着十分密切的关系。目前，我国和西欧及日
11、本一样，对于漏电保护器取30毫 安/秒作为设计依据。根据各国经验，这样的漏电保护器，可以满足触电保护的要求，具有 足够的安全性。在数控机床中漏电保护方式一般采用分支线保护和末端保护相结合的分级保护方式，并 以末端保护为主。这样，可尽量缩小发生人身触电及故障时所引起的停电范围，不影响其他 设备或用户的用电，便于查找故障，提高供电系统的可靠性。漏电保护器不同于其他电气产 品，由于它关系到人身安全，因此选用时必须注意以下原则：(1) 必须符合国家标准GB682986漏电电流动作保护器的要求，并具有中国电工产 品认证委员会(缩写为CCEE)的认证标志；(2) 应经有关专业部门检测并试验合格的报告证明文
12、件；(3) 应符合漏电保护方式对其额定漏电动作电流及分断时间的要求，并满足分级保护的 级间协调原则。4.1.3接地保护设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接，叫做接地。与土壤直接接触的金属物件， 叫做接地体或接地极。当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开， 这一电流叫做接地短路电流。试验证明，在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方， 实际上流散电阻已趋近于零，也就是这里的电位己趋近于零。凡电位趋近于零的地方，即距 接地体或接地短路点20m以上的地方，就叫做电气的“地”或“大地”。接地电阻并不是 一成不变的，是随着时间的推移、地下水位的变化以及土壤导电率的变化而变化。所
13、以规范 要求接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。按接地作用的不同可分为：(1) 工作接地。为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地，叫做 工作接地，如变压器中性点直接接地。(2) 保护接地。为了保证人身安全，防止触电事故，把在故障情况下可能呈现危险的对 地电压的金属部分同大地紧密地连接起来，叫做保护接地。对电力系统来说，保护接地的方 法一般只适用于中性点不接地的电网中，只有在这种电网中，凡有金属外壳及构件的用电设 备才可以采用保护接地来保证人身安全。(3) 重复接地。在中性点直接接地的低压系统中，为确保零线安全可靠，除在电源(如变 压器)中性点进行工作接地外，还必须在
14、零线的其他地方进行必要的重复接地。比如电缆和 架空线在引入到建筑物处，零线应重复接地，如果不进行重复接地，则在零线发生断线并有 一相碰壳时，接在断线后面的所有设备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压，这是很危 险的。(4) 防雷接地。为了防止雷电的危害而进行的接地，叫做防雷接地。防雷接地作用不言 而喻，不接地就无法对地泄放雷电流。规范对利用建筑物基础和主体钢筋做接地极和引下线 以及人工接地装置、接闪器的安装作了具体要求。设计对防雷接地阻值都给出了参数，接地 体和引下线完成后要测试，接闪器完成后整个系统才能测试。人工接地引下线要顺直，不存 在死角，引下线金属保护管要与引下线做电气连通。避雷带形成
15、等电位可防静电危害。人工 接地装置接地体间距不小于5m是为了降低接地体屏蔽作用。4.2间接电击4.2.1数控机床电气安全数控机床保护性接地研究与应用在数控机床电气系统中，保护接地是数控机床本体及电 气装置内外外露部分接地，保护接地对于电气安全非常重要。现在我国多数加工企业、厂家 配电系统采用TN-S系统，如图1所示。/VVVX图1 TN-S系统接地故障分析当发生相线碰数控机床外壳接地故障后，如果没有机床外壳接到保护地线PE上，设备外壳的对地电压U即为L1相电压220 V,远远超过安全电压50 V， t人体如果接触到此电压，电击致死的危险性非常大。所以在数控机床中必须要有 保护性接地。当做保护性接地后，即机床或电气装置外壳接在PE线上，外壳电 压建有很大程度的降低。当发生相线碰机床外壳的故障时，故障的电流值Id为:UZ +Z +ZLPET式中：U系统L1相电压;Z相线阻抗；LZ 保护零线阻抗；PEZ 变压器计算阻抗；TI 故障电流。d因为在故障过程中接地电阻Ro上无电流通过，系统中性点依然保持地电位，故机床设备外壳预期电压U为：t=U=Z+Z+ZLPETZU = I / Z = ZzPETZ Ut d PE Z+Z+ZLPET通过以
