電能質量問題對汽車行業(yè)有什么影響？

汽車制造行業(yè)技術與自動化水平越來越高，其主要的生產工藝中采用了大量的沖擊性、非線性負荷，例如車身車間的電焊機、激光焊機；沖壓車間的沖壓機；油漆車間的變頻裝置；總裝車間的自動生產線等，這些負荷都有一個共同的特點，就是負荷波動非常大，諧波發(fā)生量非常大。同時，隨著國家降耗節(jié)能的不斷要求，節(jié)能燈具的大量使用；傳統(tǒng)電機逐步替換成變頻拖動。這些新增的非線性負荷更加加劇了汽車制造行業(yè)的電能質量惡化。

一、目前存在的電能問題

通過電能質量測試的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，汽車制造行業(yè)主要的電能質量問題是諧波、電壓波動和無功問題，普遍存在于沖壓、焊裝、涂裝、動力總成及總裝等各個環(huán)節(jié)中。

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沖壓車間-諧波、電壓波動與閃變

沖壓車間的敏感負載主要集中在壓機上， 包括機器人和直流電源，很多壓機采用直流調速電機驅動，需要穩(wěn)定的直流電源；機器人電機由PLC控制和變頻器驅動， PLC控制回路和變頻器都是典型的敏感負載。

02

焊裝車間-諧波、電壓波動、三相不平衡

汽車焊接采用的點焊機產生的諧波使得系統(tǒng)三相電壓嚴重不平衡，中性電流過大，平均功率因數(shù)低，出現(xiàn)過壓、欠壓、過流，甚至引起保護裝置誤動。

焊裝車間由各類機器人、機器手臂和傳送帶構成，敏感負載主要有機器人。機器人身上各類電機都是變頻器驅動，變頻器屬于極敏感負載，易受晃電影響。

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涂裝車間-諧波

汽車的漆面分四層，底漆、中涂、色漆和清漆，除底漆需要電泳池附著外，其他流程基本相似，自動化噴涂車間是一個工藝連鎖比較高的生產車間，個別設備的故障就會影響整個噴涂車間工藝。

噴涂車間敏感負載主要包括：噴涂機器人、空調器、烘干爐及閃干爐等。

■ 烘干或者閃干爐， 要求連續(xù)運行30分鐘， 受電壓影響后就會導致廢件；

■ 噴涂機器人受影響后直接導致噴漆過薄甚至無漆，工件直接報廢；

■ 空調器確保整個車間的通風和潔凈度，一旦停機重新啟動時間很長，影響生產效率。

涂裝主要負載時電力電子器件和大容量的加熱設備，這些設備應用整流及變頻原理制造，過程中會產生諧波，導致設備損耗增加，變壓器性能下降，嚴重影響噴涂品質。

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動力總成

動力總成主要指發(fā)動機生產，電能影響集中于機加車間的數(shù)控機床，以及輸送設備、裝配線、測試平臺。昂貴而復雜的設備停機需要重新設置機床參數(shù)，并會報廢工件、損壞刀具、流水線停產、待工等。  

05

總裝-諧波

總裝過程主要是利用機器人進行自動組裝,而驅動機器人的電路中采用大量二極管、三極管、放大電流、整流橋、開關電源等電子元器件,大量的諧波疊加會不僅對供電系統(tǒng)造成嚴重影響,更致命的是損害機器人的壽命和操作精度。

表 1 敏感負載匯總表

二、電能質量問題的治理

與其他用電行業(yè)相同，汽車制造行業(yè)電能質量治理主要涉及電能質量的檢測、監(jiān)測以及對電能質量進行優(yōu)化、治理，采用新產品、新技術來改善電能質量問題，通過進一步的在線監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)新問題并解決。

汽車制造行業(yè)的電能問題會受車間使用設備及電網電能的影響，治理的目標就是要濾除系統(tǒng)中的大量諧波，減少電壓波動，提高電能質量。因為電能問題的多樣性，解決方案也需根據(jù)具體情況制定。

案例分析：北京汽車株洲分公司

北汽株洲基地， 設計產能為年產30萬臺整車，是具備汽車相關零部件生產、整車組裝及成品物流的全產業(yè)鏈基地。工廠2016年投運，晃電極大困擾基地的焊接和涂裝生產線。

對焊接和涂裝兩個車間的進行在線監(jiān)測，電流畸變率在10-25%之間，以5次7次諧波為主，包括一些偶次及高次諧波的特征，選用并聯(lián)型混合濾波裝置，濾除系統(tǒng)中含量較高的特征次諧波并進行吳工補償。

三、電能解決方案的前提與基礎

為了能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題，同時驗證解決方案成功與否，我們在前期必須進行電能質量實時監(jiān)測，為解決方案提供有力的數(shù)據(jù)支持。同時，在解決方案實施后，可以直觀的驗證解決方案的可靠性，為汽車制造行業(yè)保駕護航。

德國GMC-I集團在線電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，可以為汽車制造用戶監(jiān)控電能質量環(huán)境，完成弱點辨識并自動生成報告，進而提高工藝品質，降低能耗，提高企業(yè)綜合競爭力。

電能質量故障錄波裝置PQ3000

■ 高精度——滿足IEC61000-4-30 Ed.3標準 Class A級

■ 權威認證——獲IEC62586-1/2 Ed.3標準第三方獨立認證

■ 監(jiān)控與警告——自動記錄電能質量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，記錄事件、干擾等，超限發(fā)出實時警告

■ 海量內存——支持SD擴展，保證足夠空間記錄存儲數(shù)據(jù)

■ 電能報告——全面支持標準PQDIFF電能質量文件，報告條件滿足EN50160標準