Q=S2，但Q不小于4
M8
S>120
Q=70
M10
表2-1接地导体、螺柱关系表
2.2元器件选型
低压电器选型的一般原则：
1.低压电器的额定电压应不小于回路的工作电压，即Ue≥Ug。
2.低压电器的额定电流应不小于回路的计算工作电流，即Ie≥Ig。
3.设备的遮断电流应不小于短路电流，即Izh≥Ich
4.热稳定保证值应不小于计算值。
5.按回路起动情况选择低压电器。
如，熔断器和自动空气开关就需按起动情况进行选择。
（一）熔断器
作用：
短路保护，做过载保护使用时，可靠性不高，因此不考虑价格因素断路器更可靠稳定。
（二）断路器
作用：
过载保护，短路保护，欠压保护
图2-6断路器
1.正常工作条件
●周围空气温度
●周围空气温度上限+40℃;○周围空气温度下限-5℃;○周围空气温度24h的平均值不超过+35℃。
●海拔:
安装地点的海拔不超过2000m。
大气相对湿度在周围空气温度为+40℃时不超过50%;在较底温度下可以有较高的相对湿度;最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度+25℃，并考虑到因温度变化发生在产品表面上的凝露。
●污染等级：
污染等级为3级。
2.一般选型
需满足以下几点要求：
1.断路器额定电压≥线路额定电压；
2.断路器额定电流≥线路计算负荷电流；
3.断路器脱扣额定电流≥线路计算负荷电流；
4.断路器极限通断能力≥线路中最大短路电流；
5.线路末端单相对地短路电流不小于1.25倍的自动开关瞬时（或短延时）脱扣整定电流；
6.断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。
3.电动机保护用自动开关的选型
需满足以下几点要求：
1.长延时电流整定值＝电动机额定电流；
2.六倍长延时电流整定值的可返回时间≥电动机起动时间；
3.鼠笼形瞬时整定电流为8～15倍脱扣器额定电流；绕线形瞬时整定电流为3～6倍脱扣器额定电流。
（三）接触器
作用：
接触器用来接通和分断负载。
与热过载继电器组合，保护运行中的电气设备。
与继电控制回路组合，远控或联锁相关电气设备。
接触器选型原则：
接触器的选型主要需要确定种类，负载类型，主回路参数，控制回路参数辅助触点，以及电气寿命，机械寿命等多种情况综合考虑。
1.根据使用目的和要求选型：
注意严格区分主回路负载类型是直流还是交流。
交流接触器不同于直流接触器，用于直流负载时只适用于DC-1至DC-5负载，对于DC-5以上的直流负载建议使用直流接触器。
另外电容接触器不能用普通交流接触器替代。
注：
DC-X指直流-使用类别，不做详细介绍，DC-5指的是串励电机的起动、反接制动与反向运转、点动，电机动态分断情况。
2.根据负载类型和主回路参数选型：
主回路参数主要是额定工作电压、额定电流、极数、通断能力、绝缘电压和耐受过载能力等。
尤其要注意负载类型。
接触器可以运行在不同的负载类型下，但是对应的型号不同，不能完全依靠主极电压和功率选型。
3.控制回路及辅助触点：
接触器的线圈电压按照控制回路电压确定。
目前，国产接触器一般只有交流线圈。
如果需要直流线圈，需要选择进口产品。
对于辅助触点，不同接触器所允许安装辅助触点的位置和个数均不同，需根据实际情况进行选择。
4.电气寿命和机械寿命：
在设计过程中，如果对电气寿命有严格超过数百万次要求，需特殊注意根据样本进行选择符合要求的接触器类型。
（四）变频器
变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也一样得到了非常广泛的应用。
图2-7变频器
（五）开关电源
直流电源在电气线路设计中的合理使用非常重要，原则上系统的输入、输出用电源尽可能要采用不同的电源，即每台机床至少有两个开关电源，一个提供系统、IO、面板、光栅接口及输入X地址使用，一个给输出Y（DOCOM）地址提供电源驱动柜内或机床外围元件使用。
不要简单地增加电源容量。
严禁电源并联使用。
开关电源有以下参数需在选型时关注：
1.开关电源的安装方式，导轨安装或直接固定
2.温度范围有三个参数：
工作温度、满载温度及存储温度，需根据现场工作环境进行选择。
3.输入电压及频率范围，一般输入交流电压110V-240V，50-60Hz，也有直流输入规格，如有特殊需要可根据样本进行选择。
4.防护等级，根据现场环境情况确认。
5.环境湿度要求，不同质量的电源能够承受的湿度范围不同，具体需参考相应电源样本确定。
6.过载性能：
根据样本中的VI、IT进行确认能否达到现场使用要求。
7.输出电压的可调范围，不同输入状态下可获得更佳的输出电压范围。
额定输出电流，根据负载情况决定，为保证负载的稳定运转，电源容量需有一定余量，同时基于节能考虑，当使用一个电源带多个负载回路时，要清楚负载回路的时序，选择电源容量大于联动负载最高值即可满足。
8.尽量将开关电源安装在远离强干扰源的位置。
9.推荐的外部24VDC电源（稳压电源）指标：
电源电压必须满足UL1950的要求。
输出电压范围：
＋24V±10%（21.6V～26.4V）。
负载的波动（包括突变电流）：
由于外部输出或其它因素使负载波动时输出电压波动不要超出允许
范围。
允许的输入瞬间中断持续时间（供参考）：
10ms（输入幅值下降100％时）
20ms（输入幅值下降50％时）。
（六）接线端子的选型及布置规范
在接线过程中，需尽量按以下规范布置端子排走线：
1.交、直流分开
在同一类型的端子排中，如果有分配直流的，还有分配交流的，那么把分配直流的端子排和分配交流的端子排分开。
要么先直流后交流，要么先交流后直流。
即把其中一种排完再排另一种。
这样便于走线，也防止出现错误。
2.每个端子排上有2个或多个点相通，每个点内只能有一个端子。
所以，在用端子排分线的时候，一定要数清接点的个数，不够用的可使用短接片连接多个端子排，以满足使用需要，并以此来确定端子排的数量。
图2-8使用短接片连接图:
端子排排号的方法有多种，最常见的就是用阿拉伯数字依次排序，或者用原理图上的线号直接标记。
3.接到端子排上的线号，要与端子排的接点一致，便于查线。
因为0V和24V的端子排的数量比较多，所以用短接片短接在一起，但是为了明确各个不同出处及去处的端子，便在线号0V和24V后面加上表示它们在端子排上的位置的线号。
例如三点的端子排，由上至下依次标记为A、B、C点。
接线表中接到端子排的A点上的0V标记线号为0VA，接线表中接到端子排的B点上的0V标记线号为0VB，依次类推。
这样便于在接线过程中正确接线，防止出现所接线过长过短或线号标记方向错误的问题。
4.接地端子排的使用
图2-9接线端子
图中可以看出接地端子和普通端子的设计区别在于接地专用端子导轨卡脚处是金属铜片连接，而导轨和背板通过螺丝或铆钉连接，同时背板会接地，但由于中间转接环节多，电阻较大，通常在接地端子排完成后加接一条较粗的接地线直接接地。
2.3电气控制柜组件的划分
由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。
划分组件的原则是：
（1）把功能类似的元件组合在一起；
（2）尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；
（3）让强弱电控制器分离，以减少干扰；
（4）为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起；
（5）为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在起。
2.4抗干扰和接地对策
电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。
在高速PCB及系统设中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
因为表面安装和大规模集成电路的应用，CNC的体积已经得到稳步减小。
设计上也可以防止外部的噪声对CNC的损坏。
然而，很难定量测量噪声的水平，并且噪声有很多不确定的因素。
防止内部噪声的产生和防止外部噪声传入CNC都非常重要。
如果能注意到这些，就会提高CNC加工中心的稳定性。
CNC的功能部件经常和电柜中的能产生噪音的电磁元件装在一起。
可能传入CNC的噪声源有电容耦合、电磁感应和对地的循环。
以下这些措施实施简单，效果明显，能够很好的提高抗干扰能力。
（一）信号线的分离
机床中使用的电缆种类如下所述：
组
信号线
抗干扰处理办法
A
初级交流电源线
将A组电缆与B组和C组电缆分开捆绑（分组捆
绑时两组电缆间距离至少10cm）。
或者将A组电缆进行屏蔽（使用接地板在两组间
进行屏蔽）
在线圈或者继电器上安装灭弧装置或者二极管。
次级交流电源线
交流直流电源线（包括伺服和主
轴电机的电源线）
交流直流线圈
交流直流继电器
B
直流线圈（24VDC）
将直流线圈和继电器与二极管连接起来。
将B组电缆与A组电缆分开捆绑，或者将B组电缆
进行屏蔽。
B组电缆与C组电缆尽量远离。
建议将B组电缆屏蔽处理。
直流继电器（24DC）
CNC和强电柜之间的DIDO电缆
CNC和机床之间的DIDO电缆
连接控制单元及它外围设备的
24-VDC输入电源电缆
C
IOLINK电缆
将C组与A组电缆分开捆绑，或者将C组电缆进行
屏蔽。
C组电缆与B组电缆尽量远离。
用于位置和速度反馈的电缆
CNC与主轴放大器之间的电缆
位置编码器的电缆
手摇脉冲发生器的电缆
CNC与CRTMDI之间的电缆
RS-232-C与RS-422用的电缆
电池用的电缆
其它屏蔽用的电缆
表2-2机床使用电缆的分类及抗干扰处理措施
（二）接地
接地的含义是提供一个等电位点或等电位面。
接地可以接真正的大地，也可以不接，例如飞机上的电子电气设备接飞机壳体就是接地。
如果接的是大地，则地线的电位就是大地电位，为零电位。
1.接地的目的
接地的目的有两个，一是为了保护人身和设备的安全，免遭雷击、漏电、静电等危害，这类地线称为保护地线，应与真正的大地相连接。
由于电柜壳体是通过保护地线接大地的，机壳始终保持大地电位，即使人手接触柜体也不会发生危险。
如果不接保护地线，故障时柜体电位很高，这时人手触及柜体，故障电流就会全部流过人体入地，从而产生触电的危险；二是为了保证设备的正常工作，例如直流电源常需要有一极接地，作为参考零电位，其他极与之比较。
信号传输也常常需要有一根线接地，作为基准电位，传输信号的大小与该基准电位相比较。
对设备进行屏蔽时在很多情况下只有与地相结合，才能起到应有的效果。
这类称为工作地线，在电子设备中一定要注意工作地线的正确接法，否则会产生共地线阻抗干扰、地环路干扰或共模电流辐射等等。
2.接地的方式
1.单点接地：
即把各个接地点用工作地线串联起来，然后接地。
这种接地方式在频率较低、地线阻抗不大、组内各电路的电平又相差不大的情况下使用比较多，比较简单，电路布线比较容易。
但是由于电源回流的影响，很容易产生共阻抗干扰。
2.单点并联接地：
用这种方式接地的各电路的地电位只与本电路的地电流及电线阻抗有关，不受其他电路的影响。
在实际电路布置中，常常把单点串联接地和单点并联接地方式结合起来使用。
单点接地只适用于低频电路，较长的地线应尽量减少其阻抗，特别是减小电感，例如增加地线的宽度，采用矩形截面导体代替圆导体作地线带等等。
3.多点接地：
多点接地的思路是把需要接地的电路就近接到一金属面上，各电路接地点到金属面的引线要尽可能缩短。
金属面要导电好、面积大，这样阻抗很小，不易产生共阻抗干扰，还可改善地线的高频特性。
（三）噪音抑制器
强电柜中要用到线圈和继电器。
当这些设备接通断开时由于线圈自感应会产生很高的脉冲电压。
导线中的脉冲电压会对电子线路产生干扰。
我们在电柜中采用了灭弧装置，有效的抑制了导线中的脉冲电压。
选择灭弧装置的注意事项
1.选择由电阻和电容组成的灭弧装置，这种灭弧装置被称为CR灭弧装置。
（在交流中使用）（电阻在限制脉冲电压的峰值时有用。
但不能限制脉冲电压突然升高的电流，所以我们使用CR灭弧器。
）
2.灭弧器的电容和电阻参考值由静态线圈的直流阻值和电流来决定。
（1）电阻（R）：
线圈的等效直流电阻
（2）电容（C）：
I210到I220（uF）
I：
线圈的静态电流
图2-10噪音抑制器原理图
选用CR类型的噪声消除装置，因为相比与电阻类型的噪声消除装置，它即可以限制脉冲电压的峰值，又能限制脉冲电压突然的上升沿。
二极管用于直流电路
选用耐压值约为外加电压的2倍，耐电流约为外加电流2倍的
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