汽車行業焊裝廠電氣設計分析

楊玲

摘? 要? 傳統汽車行業工藝設備部門提供的焊機主要電氣技術參數與焊機實際運行的電氣狀態相脫節;而《民用與建筑電氣 設計手冊》及相關電氣設計規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，使得汽車行業焊 接電氣設備的選用都遠遠大于實際運行。筆者根據汽車行業焊裝車間的實際運行情況，結合電氣設計規范，對汽車 行業一般焊接設備提供了通用的設計方式。既利于減少建設規劃的投資，也有利于實際運行的節能降耗。

關鍵詞? 暫載率? 校正載流量? 斷續負載

1 前言

電氣設計一般采用需要系數法、二項式系數法等進行負荷計算。而各工業設計院大多采用需要系數法。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據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。這個現象在很多汽車行業多次出現過。

為此，根據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。該焊機的負荷持續率不會大于20%（有的設計院甚至將焊接負荷持續率取15%），現按20%的負荷持續率進行計算。

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 斷續負載下的允許載流量計算

絕緣導線和電纜在斷續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，校正后的載流量，應不小于所取焊機持續率下的計算電流。

斷續負載下的校正系數計算：

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，汽車行業焊裝車間負荷計算主要是根據需要系數、負荷持續率、功率因數、同期系數進行計算。而這些數據不僅與用電設備組的工作性質（連續運行與否）、設備臺數、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，也為提高汽車行業的專業設計提供依據。

參 考 文 獻

1.《建筑電氣設計與施工》 中國建筑工業出版社出版

2.《工業與民用配電設計手冊》（第四版） 中國航空規劃設計研究總院有限公司? 組編