淺談三相輸入電壓不穩(wěn)定對電焊機(jī)的影響
在電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備都有額定的工作電壓、頻率、額定功率,一般來說,電氣設(shè)備在其額定的電壓、頻率和額定功率下工作時(shí),其綜合經(jīng)濟(jì)效果是最好的。我國采用的供電頻率(簡稱“工頻”)為50Hz,頻率偏差范圍一般規(guī)定為±0.5Hz?,三相輸入網(wǎng)壓一般為380VAC±10%。電壓、頻率和供電的連續(xù)可靠,是表征電能質(zhì)量的基本指標(biāo)。

我們首先來看一下第一個(gè)真實(shí)案例:某維修員接到某客戶反映焊機(jī)熔深不夠且有斷弧現(xiàn)象(影響了焊接性能),問現(xiàn)場的網(wǎng)壓,卻總是說:“電壓是對的,390V了”!那難道是焊機(jī)出了什么問題了?但從其他具體表象來分析,并沒有足夠的證據(jù)說明是電焊機(jī)?發(fā)生了問題。為此,維修員親自到達(dá)施工現(xiàn)場進(jìn)行問題排查,在現(xiàn)場操作人員展示問題時(shí),維修員發(fā)現(xiàn)了在焊接過程中,發(fā)電機(jī)的聲音發(fā)生了明顯的變化,并由此判斷出了是發(fā)電機(jī)輸出功率不夠,并用萬用表測試發(fā)現(xiàn),在焊接過程中的網(wǎng)壓只有300VAC了。這個(gè)案例說明,供電情況包括網(wǎng)壓的高低、容量,這兩個(gè)概念經(jīng)常容易被混淆,電壓高并不等于容量大。
造成容量不夠的原因有:施工現(xiàn)場裝機(jī)容量低(發(fā)電機(jī)額定輸出功率?。?、焊機(jī)輸入(發(fā)電機(jī)輸出)線纜長度太長或截面積過小,以及用電設(shè)備較多等等。這些情況都極容易造成電焊機(jī)輸入網(wǎng)壓波動(dòng)較為大,降低焊機(jī)使用壽命或直接導(dǎo)致焊機(jī)損壞。
我們再來看第二個(gè)案例:某施工現(xiàn)場,某操作員在電焊機(jī)開關(guān)閉合的情況下直接啟動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電,在操作過程中因?qū)Πl(fā)電機(jī)油門控制失誤,發(fā)電機(jī)輸出網(wǎng)壓出現(xiàn)了較為劇烈的波動(dòng),最終導(dǎo)致該機(jī)組幾臺(tái)焊機(jī)同時(shí)損壞,整個(gè)機(jī)組因此誤工2天。因看似不起眼的一個(gè)動(dòng)作,給施工單位帶來了包括焊機(jī)維修費(fèi)用和機(jī)組誤工費(fèi)等巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從這個(gè)案例中我們不難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致此次事故的根本原因是:
1、在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)前,相關(guān)人員并未按電器設(shè)備使用的基本性要求關(guān)閉電焊機(jī)電源。
2、在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)過程中,因人為因素導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出網(wǎng)壓產(chǎn)生了劇烈的波動(dòng),導(dǎo)致后端電器設(shè)備的損壞。

在電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓,一般認(rèn)為是50Hz的正弦波,但由于系統(tǒng)中有各種非線性元件的存在,因而在系統(tǒng)中和用戶處的線路中出現(xiàn)了高次諧波。高次諧波是指一個(gè)非正弦波按傅里葉級數(shù)分解后所含的頻率為基波頻率整數(shù)倍的所有諧波分量,而基波頻率就是50Hz?。高次諧波會(huì)使設(shè)備中的一些電子器件的電壓或電流波形發(fā)生一定程度的畸變,降低電子器件的使用壽命或者直接損壞。當(dāng)前,高次諧波的干擾已成為電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”。
高次諧波電流通過變壓器,可以使變壓器的鐵芯損耗明顯增加,從而使變壓器過熱或者偏磁,影響焊機(jī)輸出電流電壓波形和IGBT工作的狀態(tài),導(dǎo)致輸出失控、IGBT損壞或縮短使用壽命等。含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時(shí),由于電容器對高次諧波的阻抗很小,電容器極易因過負(fù)荷而燒毀。高次諧波對?IGBT逆變器的影響更為突出,高次諧波可使IGBT保護(hù)吸收電路的功耗增加,可使IGBT逆變器發(fā)生電壓諧振,引起電壓攀升,擊穿?IGBT等。
另外在電力系統(tǒng)中,電壓波動(dòng)也可能是由于負(fù)荷的急劇變動(dòng)而引起的。負(fù)荷的急劇變化使系統(tǒng)的電壓損耗也相應(yīng)地快速變化,從而使電器設(shè)備的輸入電壓出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。比如我們用50KW(電動(dòng)機(jī)的額定功率屬輸出功率,俗稱軸功率,其消耗的功率屬輸入功率,輸入功率大于輸出功率,就是效率,效率等于輸出與輸入的比值。)的發(fā)電機(jī)就最多只能同時(shí)帶?2臺(tái)電焊機(jī),否則就會(huì)出現(xiàn)較大的網(wǎng)壓波動(dòng)。
雖然電焊機(jī)一般都會(huì)對高次諧波做一些抑制處理,但只能減弱不能消除,而且這些處理僅僅只是被動(dòng)防護(hù),并不是從源頭解決問題,也不能從根本上解決問題。因此,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-93《電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波》中規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波電壓限值和諧波電流允許值,若超過規(guī)定值就必須加以改進(jìn)。國家標(biāo)準(zhǔn)?GB1236-90《電能質(zhì)量·電壓允許波動(dòng)和閃變》中規(guī)定了系統(tǒng)由沖擊性符合產(chǎn)生的電壓波動(dòng)允許值和閃變電壓允許值,若超過規(guī)定值就必須加以改進(jìn)。

綜上所述,希望大家在實(shí)際工作中能重視三相輸入電壓不穩(wěn)定對電焊機(jī)或其他電器設(shè)備的影響,加強(qiáng)電氣設(shè)備規(guī)范性使用的管理、保養(yǎng)及維護(hù),避免因外在因素導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞,而由此給單位或個(gè)人帶來的設(shè)備維修費(fèi)用、誤工費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)損壞。