数控机床中由于电压异常引起的故障

多年的数控机床维修经验证实，在故障总数中，由电源引发的故障占了相当大的比例。数控机床电源故障中很多属于机床用户有能力自行排除的器件损坏故障，其领域已属于片级修理[1]。

数控机床电源把数控机床所使用的电源分成了三级，从一次电源到三次电源，依次为派生关系，其造成的故障频次和难度也依次增加。具体分级如下：

（1）一次电源。一次电源即由车间电网供给的三相380 V电源，它是数控机床工作的总能源供给。要求该电源要稳定，一般电压波动范围要控制在5％～10％ ，并且要无高频干扰。

（2）二次电源。由三相电源经变压器从一次电源派生。其用途主要有：

1）派生的单相交流220 V、交流1l0 V，供电给CNC单元及显示器单元，做为热交换器、机床控制回路和开关电源的电源。

2）有的数控机床派生的三相低电压做直流24 V整流桥块的电源。有的数控机床由三相变压器产生三相交流220 V，供给伺服放大器电源组件作为其工作电源。

（3）三次电源。三次电源是数控机床使用的各种直流电源，它是由二次电源转化来的。主要有这样几种：

1）由伺服放大器电源组件提供的直流电压、由伺服放大器组件逆变成频率和电压幅值可变的三相交流电以控制交流伺服电动机的转速。

2）整流桥块提供的交流24 V，作为液压系统电磁阀，电动机闸电磁铁电源和伺服放大器单元的“ready”和“controller enable”信号源。

3）由开关电源或DC／DC电源模块提供的低压直流电压，这些电压有：+5 V、±12 V、±15 V，分别做为测量光栅、数控单元和伺服单元电气板的电源。

3 数控机床电源回路使用的器件数控机床从一次电源到三次电源使用的器件分别有：

（1）车间配电装置，一般包括：与车间电网连接的三相交流稳压器和断路器(又称空气开关，或闸刀开关)。

（2）机床元器件，包括：滤波器、电抗器、三相交流变压器、断路器、整流器、熔断器、伺服电源组件、DC／DC模块和开关电源。

4 电源故障实例分析

（1）电网波动过大PLC不工作。表现为PLC无输出。先查输入信号(电源信号、干扰信号、指令信号与反馈信号)。例如，采用SINUMERIK 3G4B系统的数控车床，其内置式PLC无法工作。采用观察法，先用示波器检查电网电压波形，发现电网波动过大，欠压噪声跳变持续时间>1s(外因)。由于该机床处于调试阶段，电源系统内组件故障应当排除在外，由内部抗电网干扰措施(滤波、隔离与稳压)可知，常规的电源系统已无法隔断或滤去持续时间过长的电网欠压噪声，这是抗电网措施不足所致(内因)，导致PLC不能获得正常电源输入而无法工作。在系统电源输入端加入一个交流稳压器，PLC工作正常。