数控机床电源的常见故障及解决方法

1.开关电源的常见故障

1.保险丝烧断了。

如果熔断时熔丝管变黑，有斑点，说明电路有严重短路，是高压滤波电容击穿、整流管击穿等明显故障造成的。如果熔丝管不是黑色的，则是慢慢熔断，可以进行静态测量。通常，半桥中的一个开关损坏或有缺陷。

2.保险丝常开，输出无电压。

在这种情况下，首先检查是否有300V DC电压。如果不是，故障发生在变频器之前；如果有300V的高电压但没有输出，可以用示波器检查开关管集电极是否有20kHz的波形。如果开关管损坏或不振动。高频变压器开路会导致变频器停机。另外逆变器正常，但是被后级的过流或过压电路保护，所以输出没有电压。如果12V主输出电源输出空载，会造成过保护，使输出无电压。

3、电源输出电压不允许。

正常情况下，数控系统中各档调节DC电压的允许电压范围在额定值的±5%以内。如果超过这个范围，可以调整调压电位器。将主输出电压水平调整到标准值。如果不能调整到标准值，可能是电位器坏了，也可能是调压器坏了。如果只有一个档位的电压偏差较大，很可能是那个档位的整流二极管损坏，尽量更换同类型的二极管。有时，开关电源的负载能力差也会使输出电压下降太多，可能导致电路工作点因参数变化而偏离线性区，如放大环节的增益降低，检测电路处于非线性状态。

4.开关电源发出重复的特殊噪音。

这通常是由于工作频率低造成的。脉宽调制器可以用示波器检测，正常工作时在20kHz左右。如果定时回路的电容容量变大，也会造成振荡频率过低，使电源产生一种特殊的重复噪声。使得开关电源不能正常工作。更换适当的电容器以恢复其正常运行。

二、解决方法

1.采用抗干扰高品质电源。

经验表明，电源引入的干扰是系统干扰的主要来源，具有良好抗干扰性能的优质电源是提高系统可靠性的关键。

2.阻断噪声干扰传播路径。

一般数控系统使用现场的电磁环境比较恶劣，尤其是附近大型电气设备启停时，会对公共交流电网和控制回路产生高频瞬态噪声。这些噪声会通过数控系统的输入电源进入系统，因此必须采取滤波、隔离、屏蔽、保护等措施，将噪声从系统外部阻隔。

1)使用电源滤波器抑制输入电源噪声。

电力滤波器是抑制电力干扰的有力措施。目前，市场上有各种类型和规格的过滤器。从抗干扰的角度来说，应该验证插入衰减是否满足要求。另外，滤镜的实际降噪效果还取决于使用方法，需要注意以下三点:

a、滤波器安装应尽可能靠近电源输入插座，进出线应采用双绞线，并靠近地电位。它们必须分开布线，不能平行布线，也不能绑在一起。

b、滤波器的接地电阻尽量小，＊好直接安装在离系统接地端＊近的系统机箱上，这样可以更好的抑制高频共模噪声。

C.数控系统中的伺服电机驱动器、外围接口电路和计算机电路的电源分别由三个滤波器供电，既能抑制外部电源干扰，又能抑制各部分之间的相互干扰。

2)隔离采用变压比为1∶1的隔离变压器。

隔离变压器是在其一次绕组和二次绕组之间加屏蔽层，与铁芯一起接地，防止干扰信号通过一次绕组之间的电路进入DC供电系统。能有效抑制电网侵入的瞬态强脉冲干扰，使直流或低频干扰信号不易通过传导形成感应噪声。

3)电源安装在金属屏蔽盒内，并尽可能与系统其他部分隔离，可以减少系统内部噪声的辐射干扰。

4)建立断电保护功能。

工业电网供电不稳定或系统供电意外故障，突然停电在所难免。这就要求系统在断电的情况下保护现场数据。当电压恢复正常时，它可以从电源故障点继续执行程序。系统的掉电保护方案可以使用带掉电保护的RAM(如FLASH)或读写EEPROM，在系统掉电时保存现场数据和logo字。

3.抑制电源运行产生的噪声。

1)抑制DC稳压电源的噪声

某些数控系统的电源(+5V)由三端集成稳压器组成。当电路中有TTL器件时，开关时间为5 ~ 10 ns。在瞬态电流和公共阻抗的作用下，DC电力线上产生开关噪声。电路的噪声容限降低，导致逻辑电路和微处理器的误操作。降低开关噪声的有效方法是在每个集成电路的电源端和接地端之间连接一个0.01 ~ 0.1 μ F的限噪钽电容或高频无感滤波电容。在设计电路板时，该电容器应安装在集成电路的电源输入侧，并尽可能缩短电容器的布线。

2)抑制开关电源的噪声。

目前，开关电源广泛应用于数控系统中。但开关电源噪声大，噪声频谱宽，高频辐射干扰严重。这些固有的缺点无法从根本上消除。只有隔离、过滤、屏蔽才能阻断噪音的传播。具体方法如下:

A.降低开关级晶体管和电源屏蔽罩之间的耦合电容以降低噪声；

b .通过电感线圈将开关电源外壳与数控系统外壳连接起来，降低共模噪声；

C.在交流电源输入端连接线路滤波器，不仅可以抑制共模噪声和串模噪声的产生，而且对外部电源噪声也有效。

D.当开关电源有多个负载时，应采用在电源处将各负载回路分开的接线方式，而不是离开开关电源一定距离后再连接负载。当根据后者布线时，分布电容使得每个负载的线路不平衡，导致大的串联模式噪声。此外，电源外壳和负载电路在一点接地，接地阻抗应尽可能小。开关通过双绞线连接到每个负载电路；

E.开关电源既要给大功率负载供电，又要给小信号负载供电。即使它们的电压相同，也应该使用两组独立的开关电源供电。这两组电源的地线要有共同的耦合点，不会形成共同的阻抗，防止两个负载之间的相互影响。

4.合理的接地和布线

系统中DC电源的工作场所应与系统中继电器、电磁阀及其驱动电源的电源分开，两者不得混用。另外，接地电缆要足够粗，电阻要小。敷设电源线时，强电和弱电分开，输入线和输出线分开。根据电流，尽量加宽导线的宽度，使电源线和地线的方向与数据传输的方向一致。采用上述方法改进数控系统电源部分的设计，有效地消除了干扰的影响，提高了整个数控系统的可靠性。