浅谈三相输入电压不稳定对电焊机的影响

在电力系统中的所有电气设备都有额定的工作电压、频率、额定功率，一般来说，电气设备在其额定的电压、频率和额定功率下工作时，其综合经济效果是最好的。我国采用的供电频率（简称“工频”）为50Hz，频率偏差范围一般规定为±0.5Hz ，三相输入网压一般为380VAC±10%。电压、频率和供电的连续可靠，是表征电能质量的基本指标。

图：熊谷全位置管道焊机应用某管线

我们首先来看一下第一个真实案例：某维修员接到某客户反映焊机熔深不够且有断弧现象（影响了焊接性能），问现场的网压，却总是说：“电压是对的，390V了”！那难道是焊机出了什么问题了？但从其他具体表象来分析，并没有足够的证据说明是电焊机 发生了问题。为此，维修员亲自到达施工现场进行问题排查，在现场操作人员展示问题时，维修员发现了在焊接过程中，发电机的声音发生了明显的变化，并由此判断出了是发电机输出功率不够，并用万用表测试发现，在焊接过程中的网压只有300VAC了。这个案例说明，供电情况包括网压的高低、容量，这两个概念经常容易被混淆，电压高并不等于容量大。

造成容量不够的原因有：施工现场装机容量低（发电机额定输出功率小）、焊机输入（发电机输出）线缆长度太长或截面积过小，以及用电设备较多等等。这些情况都极容易造成电焊机输入网压波动较为大，降低焊机使用寿命或直接导致焊机损坏。

我们再来看第二个案例：某施工现场，某操作员在电焊机开关闭合的情况下直接启动发电机进行供电，在操作过程中因对发电机油门控制失误，发电机输出网压出现了较为剧烈的波动，最终导致该机组几台焊机同时损坏，整个机组因此误工2天。因看似不起眼的一个动作，给施工单位带来了包括焊机维修费用和机组误工费等巨大的经济损失。从这个案例中我们不难发现导致此次事故的根本原因是：

1、在启动发电机前，相关人员并未按电器设备使用的基本性要求关闭电焊机电源。

2、在启动发电机过程中，因人为因素导致发电机输出网压产生了剧烈的波动，导致后端电器设备的损坏。

在电力系统中发电机发出的电压，一般认为是50Hz的正弦波，但由于系统中有各种非线性元件的存在，因而在系统中和用户处的线路中出现了高次谐波。高次谐波是指一个非正弦波按傅里叶级数分解后所含的频率为基波频率整数倍的所有谐波分量，而基波频率就是50Hz 。高次谐波会使设备中的一些电子器件的电压或电流波形发生一定程度的畸变，降低电子器件的使用寿命或者直接损坏。当前，高次谐波的干扰已成为电力系统中影响电能质量的一大“公害”。

高次谐波电流通过变压器，可以使变压器的铁芯损耗明显增加，从而使变压器过热或者偏磁，影响焊机输出电流电压波形和IGBT工作的状态，导致输出失控、IGBT损坏或缩短使用寿命等。含有高次谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对高次谐波的阻抗很小，电容器极易因过负荷而烧毁。高次谐波对 IGBT逆变器的影响更为突出，高次谐波可使IGBT保护吸收电路的功耗增加，可使IGBT逆变器发生电压谐振，引起电压攀升，击穿 IGBT等。

另外在电力系统中，电压波动也可能是由于负荷的急剧变动而引起的。负荷的急剧变化使系统的电压损耗也相应地快速变化，从而使电器设备的输入电压出现波动现象。比如我们用50KW（电动机的额定功率属输出功率，俗称轴功率，其消耗的功率属输入功率，输入功率大于输出功率，就是效率，效率等于输出与输入的比值。）的发电机就最多只能同时带 2台电焊机，否则就会出现较大的网压波动。

虽然电焊机一般都会对高次谐波做一些抑制处理，但只能减弱不能消除，而且这些处理仅仅只是被动防护，并不是从源头解决问题，也不能从根本上解决问题。因此，国家标准GB/T 14549-93《电能质量·公用电网谐波》中规定了公用电网谐波电压限值和谐波电流允许值，若超过规定值就必须加以改进。国家标准 GB1236-90《电能质量·电压允许波动和闪变》中规定了系统由冲击性符合产生的电压波动允许值和闪变电压允许值，若超过规定值就必须加以改进。

图：沟下焊，熊谷焊机穿越在役管线

综上所述，希望大家在实际工作中能重视三相输入电压不稳定对电焊机或其他电器设备的影响，加强电气设备规范性使用的管理、保养及维护，避免因外在因素导致电气设备损坏，而由此给单位或个人带来的设备维修费用、误工费用等经济损坏。