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電能質(zhì)量
專家診治

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電能質(zhì)量：汽車制造行業(yè)諧波的產(chǎn)生及治理問題（一）

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2017-07-04分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂3

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)載越來越多，尤其是電力電子器件的應(yīng)用，使得諧波、電壓波動、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問題尤為嚴(yán)重。汽車行業(yè)的電能質(zhì)量問題，主要體現(xiàn)在汽車制造業(yè)中，而在汽車制造業(yè)中，主要體現(xiàn)在沖壓、焊接、涂裝、總裝生產(chǎn)工藝。整個汽車制造流程緊密銜接，具有高度集成的特點(diǎn)，對電能質(zhì)量的要求相對較高。而任何一個制造工藝的供電故障、電氣事故都會影響到上一個工藝或下一個工藝的正常運(yùn)作。因此，諧波治理對汽車制造行業(yè)有著舉足輕重的意義。

一、諧波的產(chǎn)生來源及對制造的危害
1、沖壓產(chǎn)生諧波及對制造的危害
汽車車身沖壓成形是汽車制造技術(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，沖壓過程如圖１所示。這些設(shè)備使用直流電動機(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，使設(shè)備無法運(yùn)行，還會使系統(tǒng)功率因數(shù)降低，電壓、電流波形嚴(yán)重畸變，增加系統(tǒng)的無功功率損耗，影響整個供電系統(tǒng)，如下圖所示。

沖壓web

諧波會使電壓和電流畸變、計量儀出錯、保護(hù)裝置誤動，引起自動跳閘將導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。諧波導(dǎo)致過壓、過流、欠壓等電能質(zhì)量問題，會使沖壓設(shè)備因過壓、過流而出現(xiàn)過負(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。長時間工作在不良電能環(huán)境中，會降低設(shè)備壽命，損壞電容補(bǔ)償裝置。沖擊性負(fù)荷會使供電系統(tǒng)不穩(wěn)定，造成嚴(yán)重的電壓閃變、瞬時電壓降低等現(xiàn)象，使某些設(shè)備停止運(yùn)行。
2、焊接產(chǎn)生諧波及對制造的危害
汽車焊接主要用于車身的制造，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、中性線電流過大、動力電纜肌膚效應(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)生的電弧來熔化金屬，如下圖所示。

焊接web

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)過壓、欠壓、過流，甚至引起保護(hù)裝置誤動，影響正常生產(chǎn)。還會造成焊件質(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)重時會燒毀電纜，威脅整個系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
3、涂裝噴漆產(chǎn)生諧波及對制造的危害
涂裝工藝主要是通過機(jī)械手對焊接成形的車身及零部件進(jìn)行噴涂和烘烤，如下圖所示。

噴漆web

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，在此過程中會產(chǎn)生諧波，而加熱設(shè)備則使用電阻較大的器件。涂裝車間的電能質(zhì)量表現(xiàn)為感性無功較大、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。
諧波會使涂裝車間的設(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。諧波會使涂裝、噴漆、運(yùn)送等設(shè)備出現(xiàn)誤動，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)備會因電壓過低，在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)不到烘烤汽車表面涂層溫度標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)烘烤質(zhì)量問題。
4、組裝過程中產(chǎn)生的諧波及對制造的危害

組裝就是把各零部件安裝到焊接好并經(jīng)過涂裝后的車身上，如下圖所示

組裝web

總裝工藝過程主要是利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行自動組裝，其程序控制是利用二極管、三極管、放大電路、整流橋、開關(guān)電源等電子元件，這些器件單個產(chǎn)生的諧波雖小，但大量集成使用會對供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，產(chǎn)生大量諧波。因此，這些設(shè)備對電能質(zhì)量的要求很高。

諧波會使電流電壓畸變，使得處于過零運(yùn)行的ＰＬＣ、單片機(jī)等器件因電壓異常而引發(fā)誤動，導(dǎo)致過早或延遲過零，影響到整體的指令控制。電壓畸變還會影響電力電子器件的動作及精度，造成機(jī)械手誤動。諧波還會損害電容器，使主控制板溫度增加，降低電子元件的使用壽命。

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