ความผิดปกติของสัญญาณรบกวนในหุ่นยนต์เชื่อมในโรงงานยานยนต์: คู่มือการวัดและการลดความผิดปกติ APF/SVG
ความผิดปกติของสัญญาณรบกวนของหุ่นยนต์เชื่อม เป็นปัญหาคุณภาพกระแสไฟฟ้าที่พบได้บ่อยในโรงงานประกอบตัวถังรถยนต์ เนื่องจากกระบวนการเชื่อมด้วยความต้านทานจะทำงานอย่างรวดเร็ว แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และมักจะทำงานในรอบการใช้งานที่ไม่สม่ำเสมอในแต่ละเฟส ดังนั้นผลที่ตามมาจึงอาจเป็นความผิดเพี้ยนของสัญญาณความถี่สูง แรงดันไฟฟ้าตก วินาทีสั่น และค่ากำลังไฟต่ำ รวมทั้งความเครียดที่เกิดกับหม้อแปลง สายเคเบิล ตัวควบคุมหุ่นยนต์ และแบตเตอรี่ที่ติดตั้งอยู่เดิม.
คู่มือฉบับนี้อธิบายถึงวิธีการอ่านโปรไฟล์ความถี่ของสายไฟของโรบอตเชื่อม รวมถึงข้อมูลที่ต้องเก็บก่อนกำหนดขนาดอุปกรณ์ลดความถี่ และเมื่อใดที่ควรกำหนดใช้ตัวกรองความถี่แบบแอคทีฟ (APF/AHF), เครื่องกำเนิดไฟฟ้าป้องกันความผันผวน (SVG), หรือระบบรวมกัน.
ส่วนที่ 1. ทำไมหุ่นยนต์เชื่อมจึงก่อให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพกำลังไฟ
การเชื่อมจุดด้วยระบบโรบอทและระบบการเชื่อมด้วยแรงต้านไม่เหมาะกับการใช้งานที่ต้องมีการโหลดแบบคงที่ ระบบโรบอทอาจส่งกระแสไฟฟ้าที่แรงอย่างฉับพลันในช่วงเวลาเชื่อม และลดความเร็วลงใกล้กับระดับที่เครื่องหยุดทำงาน จากนั้นจึงทำซ้ำการทำงานนี้เป็นร้อยหรือหลายร้อยครั้งตลอดช่วงเวลาการผลิต เมื่อมีหลายโรบอททำงานในรอบการเชื่อมที่ซ้ำกัน ระบบไฟฟ้าจึงต้องรับมือกับรูปแบบโหลดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและมักจะมีความไม่สมดุล.
ในโรงงานประกอบรถยนต์ แผงควบคุมเดียวกันนี้ยังสามารถจ่ายไฟให้กับสายพานลำเลียง, ไดรฟ์เซอร์โว, อุปกรณ์เสริมที่ขับเคลื่อนด้วย VFD และระบบควบคุมได้ ด้วยความหนาแน่นของโหลดที่สูงขึ้นจึงทำให้เกิดความรบกวนได้หลายอย่างพร้อมกัน
| ความวุ่นวาย | สาเหตุของสายการเชื่อม | ความเสี่ยงของพืช |
|---|---|---|
| สัญญาณรบกวนในปัจจุบัน | ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า, เครื่องเชื่อมแบบอินเวอร์เตอร์, เฟสอินพุตที่ไม่ใช่เชิงเส้น | หม้อแปลงและสายเคเบิลทำความร้อน |
| การลดลงของแรงดันไฟฟ้า | การเชื่อมแบบกระแสสูงแบบสั้นๆ | ปัญหาการทำงานของเครื่องจักรกลและความสม่ำเสมอของรอยเชื่อมที่ไม่ดี |
| การสั่นไหว | การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าซ้ำๆ | ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่มองเห็นได้และการควบคุมที่ไม่เสถียร |
| ค่าฟักต์กำลังไฟฟ้าต่ำ | ความต้องการที่เกิดขึ้นตามสถานการณ์ขณะที่กำลังดำเนินการหลอมโลหะ | ความต้องการที่ปรากฏสูงขึ้นและการปรับลดค่า PF ตามความคุ้มค่า |
| ความไม่สมดุลสามเฟส | การโหลดการเชื่อมแบบเฟสเดียวหรือแบบสายต่อสายไม่สม่ำเสมอ | ความเครียดเชิงกลางและการใช้กำลังไฟของหม้อแปลงลดลง |
สำหรับบริบทของโรงงานในวงกว้าง โปรดดูที่ CNBYG โซลูชั่นการผลิตยานยนต์.
ส่วนที่ 2. โปรไฟล์ความถี่ของหุ่นยนต์เชื่อมประกอบด้วยอะไรบ้าง
โปรไฟล์ความถี่ของโรบอตเชื่อมมีมากกว่าหนึ่งค่า THD วิศวกรควรพิจารณาถึงรูปแบบเวลา สารานุกรมความถี่ การตอบสนองของแรงดัน และการปรากฏของความผิดเพี้ยนเฉพาะในช่วงการเชื่อมหรือคงอยู่ตลอดทั้งช่วงการผลิต.
องค์ประกอบแบบทั่วไปประกอบด้วย:
| การวัด | ทำไมจึงสำคัญ |
|---|---|
| THDi และสัญญาณรบกวนแบบแปรผันในปัจจุบัน | แสดงลำดับออร์บิทัมที่ APF ต้องกำหนดเป้าหมาย |
| THDv ที่รถโดยสารหรือ PCC | แสดงว่าการบิดเบือนที่เกิดขึ้นขณะนี้มีผลต่อคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าหรือไม่ |
| ทีดีดี | ดีกว่าการวางแผนตามมาตรฐาน IEEE 519 โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องคำนึงถึง THDi ที่เกิดขึ้นทันที |
| การสั่นไหวของ Pst / Plt | จับภาพการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่ซ้ำซากจากวงจรการเชื่อม |
| ค่าฟักตัวกำลังไฟฟ้า / ค่าสวิงของควาร์ | กำหนดว่าจำเป็นต้องใช้การชดเชย SVG หรือ fast var หรือไม่ |
| ความไม่สมดุลของกระแสเฟส | ระบุการจัดกลุ่มของโรบอตที่ไม่สม่ำเสมอหรือการโหลดการเชื่อมแบบเฟสเดียว |
| รูปแบบกระแสที่ระดับวงจร | แสดงข้อมูลปริมาณสูงสุดและความรุนแรงของโหลด |
บทความกรณีศึกษาของศูนย์การเชื่อมมักจะระบุถึงองค์ประกอบความถี่สูงที่ 3, 5, 7, 9 และ 11 แต่ต้องมีการวัดในแต่ละโรงงาน โดยแบรนด์ของโรบอต โทปโพลิกของช่างเชื่อม ความต้านทานของหม้อแปลง การกำหนดตารางเวลาการผลิต และจำนวนการเชื่อมแบบพร้อมกันล้วนส่งผลต่อสเปกตรัมได้ทั้งหมด.
ส่วนที่ 3. วิศวกรควรวัดคุณภาพกำลังไฟของสายเชื่อมอย่างไร
เริ่มต้นที่จุดที่ปัญหาปรากฏให้เห็น จากนั้นจึงทำงานไปข้างหน้า หลายโครงการจะวัดทั้งตู้ควบคุมสายไฟและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โรงงาน (PCC) การวัดระดับสายไฟช่วยกำหนดอุปกรณ์การลดปัญหาได้ ส่วนการวัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยตรวจสอบเป้าหมายค่าแอมพลิจูดและค่ากำลังไฟฟ้าที่ต้องคำนึงถึงของหน่วยงานให้บริการไฟฟ้า.
ใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพกระแสไฟฟ้าที่สามารถบันทึกสัญญาณความถี่สูง (harmonic), ภาพคลื่นไฟกระพริบ (flitter), รูปแบบกระแสไฟฟ้า (current waveform), แรงดันไฟฟ้าที่ลดลง (voltage dips) และความไม่สมดุลระหว่างการผลิตจริง เครื่องวัดความคงที่ในระยะเวลาสั้นๆ ไม่เพียงพอ ต้องบันทึกข้อมูลอย่างน้อยหนึ่งช่วงเวลาของการผลิตที่สำคัญ ซึ่งรวมถึงช่วงเริ่มต้นการทำงาน ช่วงพีคของการเชื่อม (peak welding), การเปลี่ยนสายไฟ (line changeover) และช่วงหยุดทำงานตามแผน.
| ข้อมูลที่จะเก็บรวบรวม | หมายเหตุแนะนำ |
|---|---|
| แรงดันไฟฟ้าและความถี่ | ต้องใช้ไฟ 480 V / 60 Hz หรือตามการออกแบบของโครงการ |
| สายไฟ | 3P3W หรือ 3P4W, มีกระแสเป็นกลางหากมี |
| ค่าความจุและต้านทานของตัวแปลง | จำเป็นสำหรับกรณีการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าและกรณีการลัดวงจร |
| การนับจำนวนและจัดกลุ่มของหุ่นยนต์ | จำเป็นต้องเข้าใจเหตุการณ์การเชื่อมแบบพร้อมกัน |
| THDi / THDv / TDD | จับภาพแนวโน้มและสเปกตรัมสมมาตร |
| Pst / Plt | สำคัญสำหรับสัญญาณกะพริบและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า |
| รายละเอียดแบตเตอรี่คอนเดนเซอร์ที่มีอยู่ | ตรวจสอบความผิดเพี้ยนและการเกิดเสียงสะท้อน |
| โปรไฟล์หน้าที่รับผิดชอบด้านการผลิต | จำเป็นสำหรับการกำหนดขนาด APF/SVG ที่สมจริง |
สำหรับการวางแผนทางสัณฐานะวิศวกรมักจะอ้างอิงถึง มาตรฐาน IEEE 519, ซึ่งใช้เป้าหมายการบิดเบือนที่จุดเชื่อมต่อร่วมกัน ไม่ควรสันนิษฐานว่าผลการเชื่อมด้วย PCC ที่สะอาดจะหมายความว่าสายเชื่อมนั้นแข็งแรงดีเสมอไป เนื่องจากหุ่นยนต์ที่ใช้งานได้ดีอาจยังจำเป็นต้องมีการแก้ไขที่เฉพาะเจาะจง.
ส่วนที่ 4. ออร์บานิชส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม, หุ่นยนต์ และหม้อแปลงอย่างไร?
สัญญาณรบกวนและความเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่รวดเร็วอาจก่อให้เกิดปัญหาในการผลิตที่แท้จริง ไม่ใช่เพียงแค่รายงานทางไฟฟ้าเท่านั้น กระแสไฟฟ้าที่ผิดเพี้ยนจะทำให้ความร้อนที่วัดได้โดย RMS เพิ่มขึ้นในสายไฟ, แผงสายไฟ, หม้อแปลง และอุปกรณ์ป้องกัน แรงสั่นสะเทือนของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอาจทำให้ตัวควบคุมหุ่นยนต์, ไดรฟ์เซอร์โว, PLC, เซนเซอร์ และโมดูลการสื่อสารทำงานผิดปกติได้.
สำหรับคุณภาพการเชื่อม ความเสถียรของแรงดันเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากความร้อนจากการเชื่อมขึ้นอยู่กับกระแสและเวลา การลดลงของแรงดันอย่างรุนแรงหรือความต้องการไฟฟ้าที่ผันผวนอาจทำให้การทำซ้ำของผลลัพธ์ลดลง ผู้ปฏิบัติงานอาจพบกับสัญญาณเตือนที่ไม่พึงประสงค์ คุณภาพการเชื่อมที่ไม่สม่ำเสมอ ตู้เก็บเครื่องมือที่ร้อนเกินไป หรือการเกิดการหยุดทำงานที่ไม่ทราบสาเหตุในช่วงเวลาที่มีปริมาณการผลิตสูงสุด แทนที่จะเป็นในช่วงการทดสอบการบำรุงรักษา.
ความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดคือการมองว่าอาการทุกอย่างเป็นเพียงปัญหาที่เกิดจากกำลังไฟปกติ ธนาคารตัวเก็บประจุแบบเดิมสามารถช่วยให้กำลังโหลดแบบเหนี่ยวนำคงที่ได้ แต่สำหรับโรงงานเชื่อมนั้นเป็นระบบที่มีความเคลื่อนไหวและไม่คงที่.
หากแบตเตอรี่ไม่ถูกปรับความถี่และละเลยค่าแอมพลิฟายเอเตอร์แบบเฮอร์โมนิค คัปปลิ้งอาจถูกโหลดเกินหรือเกิดการแรนดอม (resonance) ซึ่งเป็นสาเหตุที่ต้องวัดค่าแอมพลิฟายเอเตอร์ก่อนเพิ่มหรือขยายการชดเชยคัปปลิ้ง.
ส่วนที่ 5. เมื่อใดควรระบุ APF, SVG หรือทั้งสองอย่าง
APF/AHF และ SVG สามารถแก้ปัญหาคุณภาพกำลังไฟของโรบอตเชื่อมได้ในส่วนต่างๆ โดยควรเลือกใช้ตามข้อมูลที่ได้มาจากการวัด.
| ผลการค้นพบหลัก | มาตรการบรรเทาที่ต้องการ | เหตุผล |
|---|---|---|
| สัญญาณรบกวนจากสัญญาณความถี่สูง / ความถี่สูง TDD | AHF / APF ตัวกรองความถี่สูง | ฉีดกระแสขัดจังหวะแบบเรียลไทม์ |
| ความผันผวนของกำลังไฟฟ้าที่ตอบสนองได้รวดเร็ว / PF ต่ำ | เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบสถิต SVG | ให้การชดเชยการเคลื่อนที่แบบไดนามิกที่รวดเร็ว |
| การสั่นไหวของไฟเมื่อเปลี่ยนค่า PF | การศึกษาทางวิศวกรรมของ SVG | ทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่เมื่อแรงต้านทานของแหล่งจ่ายไฟรองรับการปรับปรุง |
| สัญญาณรบกวนแบบฮาร์มอนิก ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ และความไม่สมดุล | APF + SVG หรือระบบคุณภาพกำลังไฟฟ้าแบบบูรณาการ | แยกการควบคุมกำลังแปรและกำลังตอบสนอง |
| ความเสี่ยงจากการแผ่รังสีของแบตเตอรี่ตัวเก็บประจุที่มีอยู่ | การศึกษาใหม่ก่อนการเพิ่มค่าความต้านทาน | หลีกเลี่ยงการขยายแรงดันหั้ว |
สำหรับกรอบการตัดสินใจ APF/SVG ที่ครอบคลุมมากขึ้นในโรงงานอุตสาหกรรมยานยนต์ โปรดดูที่ คู่มือคุณภาพกำลังไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมผลิตยานยนต์. สำหรับข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการเลือกตัวกรอง โปรดดูที่ คู่มือการคัดเลือกของ AHF.
ส่วนที่ 6. วิธีการบูรณาการและติดตั้งอุปกรณ์การบรรเทาภัยพิบัติอย่างไร
โครงการเชื่อมต่อสายไฟช่างเชื่อมส่วนใหญ่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ลดความผิดพลาดไว้ที่แผงควบคุมช่างเชื่อม, แผงจ่ายไฟหลักของโรงงานช่างเชื่อม หรือ PCC ของโรงงาน ช่างเชื่อมจะเลือกจุดเชื่อมต่อที่เหมาะสมตามที่เกิดความผิดพลาด, ความไวต่อการทำงานของอุปกรณ์ใกล้เคียง และการที่ขีดจำกัดด้านการใช้งานของเครื่องจักรถูกเกินขีดจำกัด.
การรวมตัวควรประกอบด้วย:
- การตรวจสอบตำแหน่งและขั้วของหม้อแปลงไฟฟ้า
- การประสานงานด้านการป้องกันกับเครื่องป้อนเชื่อม
- การระบายความร้อนและการระบายอากาศสำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า
- การสื่อสารกับ SCADA, EMS หรือการตรวจสอบสถานีที่พร้อมใช้งาน
- การทดสอบโหลดขั้นสูงภายใต้ลำดับการเชื่อมที่แท้จริง
- รายงานก่อน/หลังสำหรับ THDi, THDv, TDD, PF, flicker และความไม่สมดุล
การเปิดใช้งานไม่ควรจำกัดอยู่เพียงแค่ “อุปกรณ์เปิดอยู่” เท่านั้น ผู้เชี่ยวชาญควรเปรียบเทียบสัญญาณการทำงานก่อนและหลังการแก้ไขปัญหาในสภาพการผลิตเดียวกัน หากโรบอตถูกจัดลำดับการทำงานแตกต่างกัน การเปรียบเทียบอาจทำให้เข้าใจผิดได้.
ส่วนที่ 7. สิ่งที่ควรมีในคำขอราคา APF/SVG ของสายการเชื่อม
RFQ ที่ดีจะช่วยให้ผู้จัดหาสินค้าแยกแยะการลดทอนสัญญาณรบกวนจากค่าชดเชยแบบรีแอคทีฟ และหลีกเลี่ยงการเลือกขนาดที่น้อยเกินไป รวมถึงการรวมรวมกราฟิกแบบเดียวของสายไฟฟ้า ข้อมูลเกี่ยวกับหม้อแปลง โปรไฟล์การใช้งานของสายเชื่อม และไฟล์ข้อมูลการวัดจากจุดเริ่มต้น.
รายการตรวจสอบความพร้อมสำหรับใบเสนอราคาที่แนะนำ:
- แรงดันไฟฟ้า ความถี่ การต่อสายดิน และการเดินสายไฟของเครื่อง
- จำนวนเครื่องโรบอทสำหรับงานเชื่อม ประเภทการทำงาน และรูปแบบการทำงานตามเวลา
- สเปกตรัมสมมาตรตามเฟสและตามหน้าต่างเวลา
- THDi, THDv, TDD, Pst, Plt, ค่ากำลังไฟฟ้า และความไม่สมดุล
- รายละเอียดแบตเตอรี่คาปาซิเตอร์เดิม / เครื่องปฏิกรณ์ที่ปรับความถี่ / ระบบ PFC
- เป้าหมาย PF และข้อกำหนดการวางแผนแบบสมมาตร
- จุดติดตั้งที่นิยมและพื้นที่ตู้ที่มีอยู่
- ข้อกำหนดของโปรโตคอลการสื่อสารและระบบเตือนภัย
- แผนการขยายโรงงานเพื่อรองรับการผลิตเซลล์เชื่อมในอนาคต
CNBYG สามารถตรวจสอบข้อมูลการวัดและแนะนำผลิตภัณฑ์จาก ระบบคุณภาพไฟฟ้า พอร์ตโฟลิโอ รวมถึงอุปกรณ์ APF/AHF และ SVG หน้าติดต่อเรา.
คำถามที่พบบ่อย
สาเหตุที่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนของโรบอทเชื่อม
ตัวปรับแรงดันแบบไม่เชิงเส้น อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับเชื่อมแบบอินเวอร์เตอร์ และกระแสเชื่อมแบบพัลส์เร็วจะสร้างกระแสแอมพลิฟายและสัญญาณความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้า.
ลำดับอาร์เรย์สัณฐานเสียงใดบ้างที่พบได้บ่อยในสายการเชื่อม?
ค่า 3, 5, 7, 9 และ 11 อาจปรากฏขึ้นได้ แต่ค่าจริงจะต้องวัดได้ที่สถานที่จริง.
SVG สามารถขจัดเสียงแหลมจากการเชื่อมได้หรือไม่
ไม่ ไม่ SVG แก้ไขค่ากำลังไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้และค่ากำลังไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับความถี่ APF/AHF ใช้เพื่อลดการสะสมของกระแสสม่ำเสมอ.
หุ่นยนต์เชื่อมต้องใช้ APF ตลอดหรือไม่?
ไม่ APF ถูกนำมาใช้เมื่อการวัดแสดงให้เห็นถึงกระแสแอมพลิฟายเออร์ที่มากเกินไป, TDD, ความผิดเพี้ยนของแรงดัน หรือปัญหาอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง.
ทำไมแบตเตอรี่คอนเดนเซอร์จึงมีความเสี่ยงในโรงงานเชื่อม?
ตัวเก็บประจุอาจถูกโหลดเกินหรือเกิดการแปรผันตามความถี่ของสัญญาณเมื่อมีการเชื่อมด้วยวิธีที่ไม่ใช่แบบเชิงเส้น หากไม่ได้มีการออกแบบและปรับความถี่อย่างถูกต้อง.
APF หรือ SVG ควรติดตั้งที่ใด
ที่แผงควบคุมสายไฟเชื่อมโลหะ, แผงควบคุมของศูนย์ซ่อมรถยนต์ หรือ PCC ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่วัดสัญญาณรบกวนและเป้าหมายของโครงการ.
ควรวัดคุณภาพกำลังไฟในการเชื่อมนานเท่าไร?
บันทึกข้อมูลการผลิตที่สูงที่สุด รวมถึงช่วงเวลาการเชื่อมที่สูงสุด การเปลี่ยนเครื่องจักร และช่วงเวลาว่าง การบันทึกภาพช่วงที่ไม่มีการใช้งานเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ.
สิ่งที่ควรส่งเพื่อขอใบเสนอราคา CNBYG ได้อย่างไร
ส่งแบบจำลองแบบเดียว, รายการโหลดการเชื่อม, รายงานการวัด, เป้าหมาย, แรงดันไฟฟ้า, การเดินสายไฟ, ข้อจำกัดของตู้ และแผนการขยาย.