线切割设备首要由机床、数控体系和高频电源这三部分组成,见图1。数控体系由单片机、键盘、变频检测体系构成,具有空隙补偿、直线插补、圆弧插补、断丝主动处理等首要功用。能切割资料,如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性资料等。以及精细细微和形状杂乱的零件。线切割技能、线切割机床正在各行各业中得到广泛的使用。图2给出了典型的线切割设备电源的电路图,从图中可以看出,在负载特性上,线切割归于电机类理性负载。
　　

　　1 事例毛病描绘
　　
　　某机械加工企业有国产线切割机床5台,每台电功率约为3～3.5kW,考虑到设备电机类理性负载的特性,购买了三进三出6脉冲80kVA工频UPS一台,给5台线切割设备供电。UPS体系设备结束开机后,测试和预运转均正常经过,可是正式投入出产后一周,其间一台线切割机正常作业中断线,另一台严峻损坏,UPS功率部分毛病摧毁。厂家技能人员及时进行了修理,再次投入作业后2日,该UPS再次功率部分摧毁,一起DC-BUS电容也一起摧毁。
　　
　　2 事例毛病检测
　　
　　UPS再次修正正常作业后,经现场检测,该UPS电源为线切割机床供电时,负载电流跃变极为频频,在线切割往复来回作业的空隙,负载对UPS有明显的反冲回电流。一起查询UPS历史记录作业电气参数,发现该UPS在过往的作业中,输入谐波常常高达30%以上。
　　
　　3 事例毛病剖析
　　
　　运用方过错地运用了不正确架构的UPS为本次毛病的原因。
　　
　　UPS电源,是一种含有储能设备,逆变器为首要组成部分的不间断电源设备,首要用于给单台计算机、计算机网络体系或其它电力电子设备供给不间断的电力供给。而线切割机归于特别电机类负载,作业时对前端维护电源有着极强的冲击,在运用一般的商业UPS情况下,电机的反充电流极简单导致UPS呈现严峻振荡、UPS内部功率设备焚毁、线切割机断线乃至损毁等毛病。一起,客户在购买传统大容量工频UPS时候,还过错地选用了高谐波电流、低输入PF值的6脉冲架构,然后导致了UPS对电网产生了大量的谐波*。
　　
　　4 事例毛病处理计划
　　
　　①在UPS电源内部的直流母线上设备过压开释器,以应对线切割机之类的电机类负载。过压开释器是一种能开释过电压能量而约束过电压幅值的维护设备,一般并联设备在UPS的直流母线的正负极上。其作业原理为:在UPS体系正常作业情况下开释器并不作业(仅流过微安级的泄放电流)。而当UPS输出负载衔接有电机类负载,当其在正转和回转切换时,会产生急剧上升的反冲电流倒灌到UPS内部的直流母线上,然后导致母线直流电压急速上升,当上升到过压开释器所设置的维护电压值时,开释器将会导通,开释大电流,然后将过电压约束在必定水平上,起到维护母线相关设备以及UPS其他功率硬件的效果。在开释完过电压能量后,开释器将康复到初始封闭状况。
　　
　　②直流母线上的直流电容的耐压仅为450V,更换为耐压等级1200VDC的电容,以进步应对直流高压的能力。
　　
　　③加装移相变压器和6脉冲整流器,将原有的UPS6脉冲架构改造为12脉冲架构,一起加装11次滤波器,大幅度降低了对电网的谐波*,进步了UPS的输入PF值。
　　
　　5 事例知识点和延伸
　　
　　①一般商业UPS的规划理念是为了维护关键性的IT设备例如服务器,一般的IT设备大多运用开关电源,一起遍及或许强制加装了PFC功率校正电路,这种负载关于UPS来说负载特性为输入PF值很高(0.8以上)的稳定功率负载。这样的负载关于UPS来说,功率的实部是正的,能量是不会呈现反灌的。即使是现在少量呈现的非线性的整流负载,也是归于稳定功率的领域。并且现代的一般商业UPS在规划之初,就把事例中的能量反冲倒灌作为一种UPS的毛病来处理;
　　
　　②在现在常见的高频机结构中,遍及运用IGBT整流、boost升压、主变压器结构,在体系操控上就一般约束了这种能量反灌的发作。一起在没有约束的UPS上,当呈现电机能量反灌,DC-BUS反常升高的情况下,UPS应该立即发动维护办法。事例中的UPS在体系的安全维护规划上是存在必定缺点的。现在国内UPS商场,高频机UPS由于其无可争议的优越性现已全面替代了传统工频UPS,一起也导致了工频UPS在商场上的供给量的削减,给许多的山寨小厂供给了必定的空间。这些不正规的小厂家持续出产销售一些质量低质的工频UPS,以满意一些概念不清,坚持过错观点的客户的需求;
　　
　　③事例中添加的过压开释器为最传统的开释方式,行将反灌导致的剩余的能量,经过热能开释的办法处理,这在很大程度上也造成了必定的动力糟蹋,不符合现在环保节能的社会干流要求。为了进一步的进步动力的使用,技能上也可以经过将能量泄放回馈到市电或许使用UPS装备的蓄电池进行收回的办法。但这两种计划前者需求电网答应接纳,后者需求UPS体系添加一套完善的蓄电池储能预留以及提早电池方式耗费能量的运作操控机制;
　　
　　④电机在发动时有很高的瞬态冲击,如果没有额定的辅佐办法,就需求UPS电源可以在瞬时供给十分大的功率。针对IT设备规划UPS一般仅仅是依据短时间内2倍功率规划,而有的UPS则是仅有1.5倍。关于再大功率的负载,软件限流算法或许硬件的限流线路就会发作效果,然后影响电机发动。不过好在UPS一般都规划有LineSupport功用,当负载功率大时可以经过旁路供电来处理。可是在电池方式下,无法经过旁路分担功率,就存在电机发动进程反常的可能。为此关于瞬间供给电流的能力十分关键的场合,就需求挑选更大功率的UPS。
　　
　　电机类负载在实践作业中为处理发动能量冲击过大的问题,常会在设备前端加装变频调速设备,这样构成的体系供电结构为UPS+变频器+电机类负载。需求留意的是:相同为了处理电机类负载能量反灌的问题,变频器中也遍及加装有能量开释设备,作业原理和事例中UPS添加的设备相似。
　　
　　从作业原理上区别,选用反灌能量直接以热量发出方式运转的变频器尽管不行环保,但相关于UPS来说后端负载为非线性稳定功率负载,UPS就无需再次加装开释设备。可是如果是选用的是将能量直接开释回变频器前端的变频器,那么就和UPS直接衔接电机类负载无异了。实践作业中,我们在碰到此类情况时,切记需求把握了解变频器的作业原理,防止UPS的装备过错或许糟蹋;
　　
　　⑤还需求要点考虑的问题是UPS负载功率因数与电机类负载的输入功率因数的匹配。电机的输入功率因数是随其负载率而变化的,见表1。
　　
　　前期,多选用工频机型UPS,其负载功率因数为0.7～0.8,。从表1可知,在电机的负载率为50%以上时,电机的输入功率因数在0.77～0.87之间,两者的匹配尚好。一般情况下,逆变器功率管的视在功率尚能满意负载功率的要求。但在电机负载率很低的情况下,除非逆变器规划时,功率管的功率留有很大的裕量,不然,可能呈现焚毁功率管的毛病。
　　
　　由于电机品种的繁复,其输入特性各异,表1给出的电机的输入功率因数与负载率的联系,是针关于某一种电机的实测数据,并不具有通用性。所以,在选用与电机匹配的UPS时,要慎之又慎。一般情况下,挑选UPS时,应防止电机类负载,特别是理性很大的负载肯定不答应直接接到UPS上,由于此刻发动电流很大,往往还超出其额定值的数倍,很简单造成UPS瞬间超载而损坏;
　　
　　⑥国内现在有厂家现已有所谓“线切割专用UPS”,作业原理同上面的事例剖析。这个称呼更多的应该是一种商业的宣扬方法,实践上核心就是一般商业UPS,额定添加了开释设备,可以处理电机类负载反灌能量而已。称呼线切割专用,反而显的使用规模窄了。
　　
　　6 结束语
　　
　　电机类负载在用UPS保证供电时,应考虑电机在发动时有很高的瞬态冲击以及从技能上采纳办法处理能量回馈的问题,电机的负载率与其输入功率因数的联系也是挑选UPS电源有必要考虑的要素。