一、汽车制造工艺及其电能质量分析

在汽车制造业中，冲压、焊装、涂装、总装合为四大核心技术(即四大工艺)。从结构上看，轿车属于无骨架车身，它的生产工艺流程大致为：

汽车生产流程图

汽车制造行业由于其生产工艺需要，采用了大量的冲击性、非线性负荷。主要为：冲压车间的冲压机；焊机车间的电焊机群；喷涂车间的变频器群；总装车间的自动生产线等等。

车辆生产车间

冲压车间

1.1 冲压车间电能质量分析

冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使得板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。液压机通过液压系统将油泵压力传输给机械部分，大吨位的液压机多采用变频方式调节油泵压力，变频装置产生大量谐波电流污染低压电网，

冲压车间：冲压成型是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等；施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的加工成型方法。冲压车间的负载为典型的冲击性负载，变化速度较快。

存在电能质量问题：谐波含量大，总电流值变化快，无源设备不容易能满足其工艺要求。电容柜不能正常工作，容易出现过补偿，进一步影响电能质量。

冲压车间测试电流波形畸变严重

电压畸变率

电流畸变率

冲击性无功功率引起变压器母线电压的波动 冲击性无功功率引起变压器母线电压的波动

电流有效值从420A到1600A之间快速变化（45秒内） 电流有效值从420A到1600A之间快速变化（45秒内）

有功功率的波动一般对电网电压的影响较小，电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的。电动机在起动期间功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电压剧烈波动，甚至使接在同一电网的用户无法正常工作。电弧炉、轧钢机、冲压机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网供电质量。

1.2 焊装车间电能质量分析

焊装车间：焊机群在汽车工业上的应用，主要是将冲压成形的薄板结构的车身覆盖件在其工件搭接连接处利用电阻热熔化金属形成焊点，将焊件联为一体。一台轿车车身的焊点约在3500～5000点之间。所以装焊是车身成形的关键。装焊工艺是车身制造工艺的主要部分。

焊接车间主要负荷为点焊机，其工作原理为双面双点过流焊接，工作时两个电极加压工件使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻，而焊接电流从一电极流经另一电极时在两接触电阻点形成瞬间的热熔接，点焊过程由预压阶段、焊接阶段、维持阶段、休止阶段四个基本阶段组成。

点焊机焊接周期为20~40周波，工作周期非常短，但电流冲击非常明显，同时点焊机为380V单相负载，工作期间三相电流严重不平衡，

焊装车间

电压波形

电流波形（电流波形畸变严重）

电压畸变率

电流畸变率

焊装车间电压波动严重

功率因数从0.3到0.9之间快速变化（45秒内）

1.3 涂装车间电能质量分析

涂装是指将涂料涂覆于（基底表面）物面上，经干燥成膜的工艺，或将涂料在被涂物表面扩散开的操作。涂装车间主要工艺流程：白车身→前处理→电泳→烘烤→PVC→中涂→烘烤→底色漆→晾干→清漆→烘烤→修饰。

涂装车间：涂装有两个重要作用，第一车防腐蚀，第二增加美观。涂装工艺过程比较复杂，技术要求比较高。主要有以下工序：漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺等，整个过程需要大量的化学试剂处理和精细的工艺参数控制，对油漆材料以及各项加工设备的要求都很高，因此涂装工艺一般都是各公司的技术秘密。

电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷的涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生的碱性物质作用形成不溶解物，沉积于工件表面。电泳涂膜的沉积需要直流电源，直流电源整流装置产生大量谐波电流污染低压电网，

自动喷涂机器人 自动喷涂机器人

空腔注蜡 空腔注蜡

电压波形

电流波形

电压畸变率

电流畸变率

功率因数比较恒定，在0.85左右，变化不大。 功率因数比较恒定，在0.85左右，变化不大。

1.4 总装车间电能质量分析

总装就是将车身、发动机、变速器、仪表板、车灯和车门等构成整辆车的各零件装配起来生产出整车的过程。总装车间的基本工艺构成一般包括：车身存储线、内饰线、动力总成线、车门线、仪表线、淋雨线及终检线等，同时还包括许多配套的工艺设备。

总装车间主要生产设备为气动工具、电动工具、传输设备及机械手等，生产设备功率较小，谐波电流含量较少，谐波电流以5次、7次为主。

总装车间谐波电流

1.5 车间辅助设备电能质量分析

各车间除生产设备外，照明及空调系统等辅助设备低压电网电能质量也不能忽视。厂区内使用大型中央空调压缩机绝大多数采用变频调速，整流过程产生大量谐波电流，谐波电流以5次、7次为主；车间内照明灯具普遍采用节能灯具，部分企业已经使用LED照明灯具，以上两种灯具均为220V供电的单相负载，其工作期间将产生谐波电流，虽然单支灯具的谐波发出量较少，但是车间内灯具数量庞大，叠加后的谐波电流含量也比较可观，谐波电流以3次、5次、7次为主，若三相负载分布均匀三相不平衡程度较小。