電能質(zhì)量:汽車(chē)制造行業(yè)諧波的產(chǎn)生及治理問(wèn)題(一)
返回列表來(lái)源:領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間:2017-07-04分享加入收藏關(guān)注:-
電能質(zhì)量是電力工業(yè)產(chǎn)品的重要指標(biāo),涉及發(fā)、 供、用各方面的權(quán)益。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,沖擊性、非線性的負(fù)載越來(lái)越多,尤其是電力電子器件的應(yīng)用,使得諧波、電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題尤為嚴(yán)重。汽車(chē)行業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題,主要體現(xiàn)在汽車(chē)制造業(yè)中,而在汽車(chē)制造業(yè)中, 主要體現(xiàn)在沖壓、焊接、涂裝、總裝生產(chǎn)工藝。整個(gè)汽車(chē)制造流程緊密銜接,具有高度集成的特點(diǎn), 對(duì)電能質(zhì)量的要求相對(duì)較高。而任何一個(gè)制造工藝的供電故障、電氣事故都會(huì)影響到上一個(gè)工藝或下一個(gè)工藝的正常運(yùn)作。因此,諧波治理對(duì)汽車(chē)制造行業(yè)有著舉足輕重的意義。
一、諧波的產(chǎn)生來(lái)源及對(duì)制造的危害
1、沖壓產(chǎn)生諧波及對(duì)制造的危害
汽車(chē)車(chē)身沖壓成形是汽車(chē)制造技術(shù)的重要組成部分,其中大量使用數(shù)控沖床、等離子切割機(jī)床、 多工位沖壓機(jī)床等大型設(shè)備,沖壓過(guò)程如圖1所示。這些設(shè)備使用直流電動(dòng)機(jī),是典型的諧波源及沖擊性負(fù)荷,產(chǎn)生的諧波不僅造成母線電壓波動(dòng),使設(shè)備無(wú)法運(yùn)行,還會(huì)使系統(tǒng)功率因數(shù)降低,電壓、電流波形嚴(yán)重畸變,增加系統(tǒng)的無(wú)功功率損耗,影響整個(gè)供電系統(tǒng),如下圖所示。
諧波會(huì)使電壓和電流畸變、計(jì)量?jī)x出錯(cuò)、保護(hù)裝置誤動(dòng),引起自動(dòng)跳閘將導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。諧波導(dǎo)致過(guò)壓、過(guò)流、欠壓等電能質(zhì)量問(wèn)題,會(huì)使沖壓設(shè)備因過(guò)壓、過(guò)流而出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的沖壓,或因欠壓而導(dǎo)致壓力不夠、沖壓不到位,出現(xiàn)產(chǎn)品報(bào)廢等現(xiàn)象。諧波使系統(tǒng)損耗增加,增加系統(tǒng)的發(fā)熱量和噪聲污染。長(zhǎng)時(shí)間工作在不良電能環(huán)境中,會(huì)降低設(shè)備壽命,損壞電容補(bǔ)償裝置。沖擊性負(fù)荷會(huì)使供電系統(tǒng)不穩(wěn)定,造成嚴(yán)重的電壓閃變、瞬時(shí)電壓降低等現(xiàn)象,使某些設(shè)備停止運(yùn)行。
2、焊接產(chǎn)生諧波及對(duì)制造的危害
汽車(chē)焊接主要用于車(chē)身的制造,有點(diǎn)焊、凸焊、二氧化碳保護(hù)焊和氬弧焊等多種方式。點(diǎn)焊產(chǎn)生的諧波使得系統(tǒng)三相電壓嚴(yán)重不平衡、中性線電流過(guò)大、 動(dòng)力電纜肌膚效應(yīng)嚴(yán)重、平均功率因數(shù)低,電氣故障頻發(fā)、電壓、電流不穩(wěn)定。二氧化碳保護(hù)焊和氬弧焊利用焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧來(lái)熔化金屬,如下圖所示。
點(diǎn)焊機(jī)是典型的單相沖擊性負(fù)載,也是典型的諧波源。諧波電流使得系統(tǒng)的電壓電流發(fā)生畸變, 出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流,甚至引起保護(hù)裝置誤動(dòng), 影響正常生產(chǎn)。還會(huì)造成焊件質(zhì)量不到位、虛焊、 漏焊、誤焊等隱患,導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。另外,諧波電流使設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行,導(dǎo)致中性線電流增大、 中性線電纜的肌膚效應(yīng)相應(yīng)增大,降低電纜使用壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電纜,威脅整個(gè)系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
3、涂裝噴漆產(chǎn)生諧波及對(duì)制造的危害
涂裝工藝主要是通過(guò)機(jī)械手對(duì)焊接成形的車(chē)身及零部件進(jìn)行噴涂和烘烤,如下圖所示。
涂裝工藝的主要負(fù)載是電力電子器件和大容量的加熱設(shè)備,這些設(shè)備應(yīng)用整流及變頻原理制造, 在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波,而加熱設(shè)備則使用電阻較大的器件。涂裝車(chē)間的電能質(zhì)量表現(xiàn)為感性無(wú)功較大、整體功率因數(shù)低、諧波電流大而復(fù)雜,系統(tǒng)母線端電壓降低嚴(yán)重,設(shè)備發(fā)熱量大以及利用率低。
諧波會(huì)使涂裝車(chē)間的設(shè)備損耗增加,使主變的鐵損、銅損、介質(zhì)損耗、電壓峰值增加,變壓器噪聲變大,變壓器的負(fù)載能力減小。諧波會(huì)使涂裝、噴漆、運(yùn)送等設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng),導(dǎo)致噴漆不均勻,運(yùn)送不到位,在涂裝表面出現(xiàn)氣泡、漏涂、打磨不到位、重復(fù)涂裝等缺陷,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量。由于系統(tǒng)無(wú)功消耗增加,母線電壓下降,電壓發(fā)生偏差, 而加熱設(shè)備會(huì)因電壓過(guò)低,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)不到烘烤汽車(chē)表面涂層溫度標(biāo)準(zhǔn),出現(xiàn)烘烤質(zhì)量問(wèn)題。
4、組裝過(guò)程中產(chǎn)生的諧波及對(duì)制造的危害
組裝就是把各零部件安裝到焊接好并經(jīng)過(guò)涂裝后的車(chē)身上,如下圖所示
總裝工藝過(guò)程主要是利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行自動(dòng)組裝,其程序控制是利用二極管、三極管、放大電路、整流橋、開(kāi)關(guān)電源等電子元件,這些器件單個(gè)產(chǎn)生的諧波雖小, 但大量集成使用會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響,產(chǎn)生大量諧波。因此,這些設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的要求很高。
諧波會(huì)使電流電壓畸變,使得處于過(guò)零運(yùn)行的PLC、單片機(jī)等器件因電壓異常而引發(fā)誤動(dòng),導(dǎo)致過(guò)早或延遲過(guò)零,影響到整體的指令控制。電壓畸變還會(huì)影響電力電子器件的動(dòng)作及精度,造成機(jī)械手誤動(dòng)。諧波還會(huì)損害電容器,使主控制板溫度增加,降低電子元件的使用壽命。
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