福禄克电能质量测试及应用

汽车制造行业在主要的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷，例如车身车间的电机、激光焊机；冲压车间的冲压机；油漆车间的变频装置；总装 车间的自动生产线等，这些冲击性、非线性负荷都有一个共同特点，就是负荷波 动非常大，谐波发生量非常大。 同时，随着国家降耗节能的不断要求，节能灯具的大量使用，传统电机，逐步替换为变频拖动。这些新增的非线性负荷更加剧了汽车制造厂的电能质量问题。

目前，许多整车厂、配件厂都逐步开始做设备能源监控管理，对自己重点耗能设备的功耗曲线进行检测，同生产曲线做匹配，发现能量浪费点，从而达到节能的效果。下面简单介绍几个汽车行业典型应用案例：

一.重庆宝钢汽车配件冲压车间

重庆宝钢汽车主要从事汽车门板、支撑件的生产工作，平时工艺中含有大量的冲压环节，目前采用的德国舒乐 Schuler 全自动冲压一体化设备。

遇到的问题：舒乐的冲压设备工作中，不定期的出现电流致使整个供电系统跳闸的情况，严重影响连续性生产和周边其他设备正常工作。初步怀疑问题是由于舒乐冲压机的工作时候的冲击电流造成的。舒乐冲压机的额定工作电流为 1700A，保护端的限值为5000A。
 

测试方案：客户采用 Fluke 435-II 电能质量分析仪，通过浪涌电流测试功能，实时监控冲压设备的电流波动情况。

测试结果：经过 Fluke 435-II 电能质量分析仪测试发现，舒乐冲压机的最大工作电流为 3240 A，远远高出额定工作电流1700 A，其中 2000 A 以上持续时间为5 s 以上
 

一个工况下的冲击电流趋势波形

原因确认 / 解决办法 :

发现为舒乐冲压力电流过高，在多负载工作情况下峰值电流达到跳闸限值，致使系统断电，同舒乐厂家沟通，在保证工艺的情况下，将冲压系统的最大电流调整到2300A 左右，降低冲压机电流，达到避免跳闸的目的。目前已经持续运行了两个月左右，在没有出现跳闸的现象，保证了客户的连续性生产，为客户带来效益。汽车车身以及零部件的冲压成形是汽车生产的重要组成部分，系统中使用了大量数控冲床、冲压机床等大型设备，这些设备除了造成冲击电流，对系统运行造成冲击影响外，也是典型的谐波源及冲击性负荷，产生的谐波不仅造成母线电压波动，使设备无法运行，还会使系统功率因数降低，电压、电流波形严重畸变，增加系统的无功功率损耗，影响整个供电系统。

二.长安铃木汽车涂装车间

长安铃木汽车涂装车间发现了由于供电变频器故障导致拖轨动力电机断电，没有将白车身从电镀液中拉出的故障，致使白车身报废，单次损失 3 万左右，判断原因可能是由于电压问题造成的。通过电能质量分析仪 Fluke 435-II 在客户现场为期 1 周的检测，发现客户从点电压跌落的现象。

问题：供电变频器误操作，致使电机断电

严重性：白车身未能从电镀液中拉出，致使白车身报废

故障原因判断：B 相电压跌落，致使变频器误操作

测试仪器：Fluke 435-II 电能质量分析仪

测试数据：
 

电压跌落的趋势图
 

电压跌落事件波形

谐波问题也是涂装环节比较突出的电能质量问题。涂装工艺的主要负载是电力电子器件和大容量的加热设备，这些设备应用整流及变频原理制造，在此过程中会产生谐波，而加热设备则使用电阻较大的器件。涂装车间的电能质量表现为感性无功较大、整体功率因数低、谐波电流大而复杂，系统母线端电压降低严重，设备发热量大以及利用率低。

谐波会使涂装车间的设备损耗增加，使主变的铁损、铜损、介质损耗、电压峰值增加，变压器噪声变大，变压器的负载能力减小。谐波会使涂装、喷漆、运送等设备出现误动，导致喷漆不均匀，运送不到位，在涂装表面出现气泡、漏涂、打磨不到位、重复涂装等缺陷，严重影响产品的涂装质量。由于系统无功消耗增加，母线电压下降，电压发生偏差，而加热设备会因电压过低，在规定的时间内达不到烘烤汽车表面涂层温度标准，出现烘烤质量问题。
 

电压谐波
 

电流谐波
 

长安铃木汽车涂装谐波测试图

改善电能质量是作为作为企业供配电管理重要工作之一，在汽车行业应尤为受到重视。改善电能质量，可以提高生产效率，降低能耗成本，降低次品率，提高生产效率保证连续性生产。