汽車行業(yè)焊裝廠電氣設計分析
2019-09-10 20:11:23楊玲
中國電氣工程學報 2019年7期
楊玲
摘? 要? 傳統(tǒng)汽車行業(yè)工藝設備部門提供的焊機主要電氣技術參數(shù)與焊機實際運行的電氣狀態(tài)相脫節(jié);而《民用與建筑電氣 設計手冊》及相關電氣設計規(guī)范中強調的大多是通用電氣設備，而對兩相電的焊接設備敘述較少，使得汽車行業(yè)焊 接電氣設備的選用都遠遠大于實際運行。筆者根據(jù)汽車行業(yè)焊裝車間的實際運行情況，結合電氣設計規(guī)范，對汽車 行業(yè)一般焊接設備提供了通用的設計方式。既利于減少建設規(guī)劃的投資，也有利于實際運行的節(jié)能降耗。
關鍵詞? 暫載率? 校正載流量? 斷續(xù)負載
1 前言
電氣設計一般采用需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法等進行負荷計算。而各工業(yè)設計院大多采用需要系數(shù)法。我公司一期、二期焊裝車間均采用此設計方式，而實際上在達到生產線規(guī)劃產能的情況下，電氣實際運行負荷仍遠遠小于設計負荷（計算負荷）。
2 問題的提出
焊接工藝及設備部門提供的設計數(shù)據(jù)都是設備供應商提供的，而設備供應商在提供設備的電氣負荷時，都會留有較大的備用余量。例如焊裝廠常用的懸掛電焊機，設備部門會提供其主要電氣參數(shù)如下：
額定容量：200KVA; 額定初級電壓：單相 AC380V，50HZ; 額定初級電流：526A; 負荷持續(xù)率：50%;
若對焊機設備不是很熟悉的電氣設計師，就會按照工藝提供的負荷進行計算。那焊裝廠若采用400～500 臺這樣的電焊機，那累加計算出的負荷將遠遠大于實際運行負載，同時造成大量額外投資。這個現(xiàn)象在很多汽車行業(yè)多次出現(xiàn)過。
為此，根據(jù)焊裝廠實際運行狀況，對焊接設備做出如下分析：
3 設計分析：
3.1焊機斷路器整定計算
經詢問了焊機相關專家，也查閱了該電阻焊控制器的說明書。該焊機的負荷持續(xù)率不會大于20%（有的設計院甚至將焊接負荷持續(xù)率取15%），現(xiàn)按20%的負荷持續(xù)率進行計算。
3.1.1 如公司焊裝廠常用的DN3-200型一體式懸掛點焊機
該點焊機為電阻焊機類，單相 380V，200KVA。
焊機的額定電流：Ie=Se/Ue=200/0.38=526（A）
斷路器長延時脫扣器計算：
Iz≥Izd=Kz1×Ie×=1.1×526×=259（A）
斷路器長延時脫扣器整定：
0.8×（0.63×Ie）=0.8×（0.63×526）=265（A）
即：斷路器長延時Io為6位初調選擇整定，Ir為8位微調選擇整定。
斷路器瞬時脫扣器計算： Is≥Isd=Kz2×Izd=1.1×265=583（A） 即：斷路器瞬時脫扣器可取4le整定，為4Ie=4×526A=2.1KA。
若斷路器無整定，200KVA點焊機可取額定電流為315A塑殼斷路器
3.1.2 如公司焊裝廠常用的DN3-160型一體式懸掛點焊機
該點焊機為電阻焊機類，單相 380V，160KVA。
焊機的額定電流：Ie=Se/Ue=200/0.38=421（A）
斷路器長延時脫扣器計算：
Iz≥Izd=Kz1×Ie×=1.1×421×=207（A）
斷路器長延時脫扣器整定：
0.8×（0.63×Ie）=0.8×（0.63×421）=212（A）
即：斷路器長延時Io為6位初調選擇整定，Ir為8位微調選擇整定。
斷路器瞬時脫扣器計算： Is≥Isd=Kz2×Izd=1.1×212=466（A）
即：斷路器瞬時脫扣器可取4le整定，為4Ie=4×421A=1.7KA。
若斷路器無整定，160KVA點焊機可取額定電流為250A塑殼斷路器
3.2 斷續(xù)負載下的允許載流量計算
絕緣導線和電纜在斷續(xù)負載下的允許載流量，應為長期負載下允許載流量乘以校正系數(shù)，校正后的載流量，應不小于所取焊機持續(xù)率下的計算電流。
斷續(xù)負載下的校正系數(shù)計算：
焊裝車間的點焊機均為單相380V，cosφ=0.6，ε=20%。
3.2.1 如焊裝廠常用的DN3-200型一體式懸掛點焊機。
該點焊機為電阻焊機類，單相380V，200KVA。焊機的額定電流：Ie=Se/Ue=200/0.38=526A
若采用BV型70mm2導線時，查的τ=18.67
查表得：BV-70mm2導線在環(huán)境溫度為40℃時，穿鋼管敷設允許的載流量為178A。
Kj×Ip=2.17×178=386（A）≥Izd=315A，故200KVA/臺的點焊機電源采用BV型，70mm2導線穿鋼管敷設滿足要求。
即200KVA的點焊機電纜敷設方式采用BV-500-2×70+1×35-SC50。
3.3 點焊機母線配電的最大供電能力計算：
3.3.1 點焊機容量換算：
如公司焊裝廠常用的DN3-200型一體式懸掛點焊機。
該點焊機為電阻焊機類，單相 380V，200KVA。
Pe=Se=2006=53.7（KW）
3.3.2 單相負荷的分配和等效三相負荷計算表
電力負荷計算：
另一種算法：
即等效負荷按三相最大相的3倍計算：
Pd=354×3=1062（KW）? ?Qd=475×3=1425（Kvar）
同期系數(shù)分別取 0.78、0.92
Ps=1062×0.78=828.36（KW）? Qs=1425×0.92=1311（Kvar）
Ss=1550.7（KW）
Is=Ss/U=2356（A）
由計算電流Is<2500A可知，該段焊裝生產線可由2500A插接母線進行供配電。即2500A插接母線最多可供給66臺200KVA點焊機電源，最多可供給13200KVA的焊機容量。
根據(jù)焊機的負荷計算，斷路器及母線最大負荷配置表如下：
4.小結
實際上，汽車行業(yè)焊裝車間負荷計算主要是根據(jù)需要系數(shù)、負荷持續(xù)率、功率因數(shù)、同期系數(shù)進行計算。而這些數(shù)據(jù)不僅與用電設備組的工作性質（連續(xù)運行與否）、設備臺數(shù)、設備效率、線路損耗 等原因有關，而且與設備的運行頻繁程度、供電組織等多種因素有關。所以焊裝廠負荷計算也只是根據(jù)焊裝車間實際工況進行大致的計算，要使得計算負荷與實際運行狀態(tài)很貼近，還需不斷深入一線，并了解焊機動作、控制的原理、物流路線、工作節(jié)拍、工藝產能及生產狀況等一系列相關知識。在此，僅提供焊裝車間單相負荷計算的理念與設計方式，也為提高汽車行業(yè)的專業(yè)設計提供依據(jù)。
參 考 文 獻
1.《建筑電氣設計與施工》 中國建筑工業(yè)出版社出版
2.《工業(yè)與民用配電設計手冊》（第四版） 中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司? 組編
