導(dǎo)讀

產(chǎn)品上量后，通常都會(huì)有降成需求。多年來(lái)，接觸過(guò)不少產(chǎn)品降成案例，在電源上下刀過(guò)猛，引發(fā)了產(chǎn)品偶發(fā)性問(wèn)題，帶來(lái)了很不好的負(fù)面影響。本文將對(duì)這些案例進(jìn)行總結(jié)，提供電源設(shè)計(jì)參考，確保產(chǎn)品降成不降質(zhì)量。

在上一期《電源設(shè)計(jì)避坑（上）》中，我們討論了電源設(shè)計(jì)中的電源功率、穩(wěn)定性、紋波控制以及尖峰和浪涌的問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際案例提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。接下來(lái)，我們將繼續(xù)探索電源設(shè)計(jì)的其他關(guān)鍵考量因素。

?啟動(dòng)電流和沖擊電流

電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)電流和沖擊電流，這可能會(huì)對(duì)電源造成壓力和不穩(wěn)定。如果電源沒(méi)有足夠的承載能力，可能會(huì)導(dǎo)致電源過(guò)載、電壓波動(dòng)等問(wèn)題，從而影響產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。因此，在為電機(jī)等大功率設(shè)備選擇電源時(shí)，需充分考慮其啟動(dòng)電流和沖擊電流的大小，選擇合適的電源規(guī)格和保護(hù)措施。

當(dāng)電機(jī)還未啟動(dòng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，加上額定380V電壓而啟動(dòng)，它瞬間的線(xiàn)電流稱(chēng)為啟動(dòng)電流，這個(gè)啟動(dòng)電流是從小至大而又回到額定電流。異步電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，其啟動(dòng)電流最大可達(dá)到額定電流的4~7倍，這是對(duì)電網(wǎng)造成影響的主要因素。

首先是使電網(wǎng)電壓瞬間下降，俗稱(chēng)的壓降。特別在電源容量?。娏ψ儔浩魅萘啃。┖痛蠊β孰姍C(jī)啟動(dòng)的情況下，電壓下降更大，不僅使該電機(jī)啟動(dòng)困難，還影響到電源線(xiàn)路上其他電機(jī)的正常運(yùn)行。

電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)大電流，對(duì)電機(jī)本身和電網(wǎng)電源都有非常大的影響。另一方面，過(guò)大的啟動(dòng)電流將使電機(jī)和線(xiàn)路上的電能損耗增加，特別是在頻繁啟動(dòng)、啟動(dòng)較慢、或啟動(dòng)過(guò)程較長(zhǎng)的情況下，電能損耗更大，更容易造成電機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱。所以，只要電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)供電線(xiàn)路有壓降影響的都應(yīng)限制其啟動(dòng)電流。

啟動(dòng)電流是指電氣設(shè)備（感性負(fù)載）在通電的瞬間到運(yùn)行平穩(wěn)的短暫的時(shí)間內(nèi)的電流變化量，這個(gè)電流一般是額定電流的4~7倍。國(guó)家規(guī)定，為了線(xiàn)路的運(yùn)行安全及其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)必須加裝啟動(dòng)設(shè)備，以降低啟動(dòng)電流。

在電路學(xué)中，給負(fù)載通電的一瞬間，通常會(huì)產(chǎn)生大電流，這就是沖擊電流。這個(gè)現(xiàn)象主要體現(xiàn)在容性負(fù)載中，例如電容，在上電一瞬間是相當(dāng)于短路的，瞬間電流理論上是無(wú)限大的。但電機(jī)（直流和三相）作為感性負(fù)載，如果表現(xiàn)其固有機(jī)械特性，怎么會(huì)有很大的啟動(dòng)電流呢？

我們知道，電感具有阻止電流變化的作用，能夠瞬間承受較大的電壓，因此感性負(fù)載是有助于穩(wěn)定電流的。電機(jī)是一種感性負(fù)載，但在電機(jī)啟動(dòng)的一瞬間，由于電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度幾乎為0，即沒(méi)有切割磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)在電路中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)（互感電壓為0），忽略線(xiàn)圈自感的作用。此時(shí)，幾乎所有的電壓都加在了電路的電阻上，由于電阻很小，因此電流很大。這就是說(shuō)，并不是因?yàn)殡姍C(jī)是感性負(fù)載而導(dǎo)致大的沖擊電流，而是因?yàn)槿鄙偾懈畲艌?chǎng)的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有互感電動(dòng)勢(shì)造成的。

這類(lèi)電源建議采取軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)，在電源啟動(dòng)過(guò)程中逐漸改變機(jī)械特性，調(diào)整電路參數(shù)，使啟動(dòng)電流逐漸增加到正常值的一種方法，可以避免形成較大的沖擊電流。常見(jiàn)的交流電機(jī)的啟動(dòng)方法有直接啟動(dòng)、串電阻啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)、星三角減壓?jiǎn)?dòng)及軟啟動(dòng)器和變頻器啟動(dòng)的方法來(lái)減小對(duì)電網(wǎng)的影響。

實(shí)際案例：某工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)在啟動(dòng)時(shí)，機(jī)器人經(jīng)常出現(xiàn)啟動(dòng)緩慢或無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)電源在機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)無(wú)法提供足夠的啟動(dòng)電流，導(dǎo)致機(jī)器人無(wú)法正常啟動(dòng)。

應(yīng)對(duì)措施：選擇具有足夠承載能力的電源，以應(yīng)對(duì)電機(jī)等大功率設(shè)備的啟動(dòng)電流和沖擊電流。在選擇電源時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)備的啟動(dòng)電流和沖擊電流的大小，選擇合適的電源規(guī)格和保護(hù)措施。此外，還可采取軟啟動(dòng)電路等輔助措施來(lái)降低啟動(dòng)電流對(duì)電源的影響。

?備用電源

在重要場(chǎng)合，如醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等，需保證電源的穩(wěn)定性和不間斷供電。因此，他們會(huì)使用備用電源來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，如電源故障或電力中斷。如果在這些場(chǎng)合中使用了降成的電源方案，可能會(huì)導(dǎo)致重要的設(shè)備失去電力供應(yīng)，造成嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)于這些關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)選擇可靠的電源方案以確保備用電源的穩(wěn)定性和可靠性。

實(shí)際案例：某醫(yī)院在電力中斷后，重要醫(yī)療設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該醫(yī)院未配備備用電源，導(dǎo)致重要設(shè)備失去電力供應(yīng)。

應(yīng)對(duì)措施：對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備和重要場(chǎng)合，應(yīng)選擇配備備用電源的方案。備用電源可確保在電源故障或電力中斷時(shí)，設(shè)備能夠保持正常運(yùn)行。在選擇備用電源時(shí)，應(yīng)考慮其電力容量、供電時(shí)間和可靠性等因素，以確保設(shè)備在各種突發(fā)情況下能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

?電源設(shè)計(jì)余量

在電源設(shè)計(jì)中留有一定的余量是必要的。如果電源布局設(shè)計(jì)過(guò)于緊湊或負(fù)載計(jì)算偏低，可能會(huì)導(dǎo)致電源過(guò)熱或過(guò)載，從而影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。因此，在電源設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮負(fù)載需求、散熱條件等因素，合理選擇電源的規(guī)格，以確保產(chǎn)品在各種工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)際案例：某服務(wù)器在運(yùn)行高負(fù)載任務(wù)時(shí)出現(xiàn)性能下降的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)電源在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的余量過(guò)小，導(dǎo)致電源過(guò)載而影響服務(wù)器的性能。

應(yīng)對(duì)措施：在電源設(shè)計(jì)時(shí)留有適當(dāng)?shù)挠嗔渴潜匾?。通過(guò)合理計(jì)算負(fù)載需求和預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔?，可降低電源過(guò)載的可能性，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。在關(guān)鍵設(shè)備和重要場(chǎng)合，應(yīng)選擇具有更大余量的電源設(shè)計(jì)，以確保設(shè)備在高負(fù)載情況下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。

?其他注意事項(xiàng)除了選擇合適的電源，以下是進(jìn)一步的應(yīng)對(duì)措施：

1. 電源電路優(yōu)化

優(yōu)化電源電路設(shè)計(jì)可提高電源的效率和穩(wěn)定性。通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)、選擇合適的元件和采取散熱措施等手段，可降低電源內(nèi)部的功耗和溫升，提高電源的可靠性和壽命。

2. 電源檢測(cè)與監(jiān)控

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)電源故障或異常情況，可在電源系統(tǒng)中增加監(jiān)控裝置。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源的電壓、電流、溫度等參數(shù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并采取相應(yīng)的處理措施，避免對(duì)設(shè)備造成損壞。

3. 定期維護(hù)和檢查

定期對(duì)電源進(jìn)行維護(hù)和檢查可及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施。例如，可定期清理電源內(nèi)部的灰塵和污垢，檢查電源線(xiàn)路是否松動(dòng)或老化，以確保電源的穩(wěn)定運(yùn)行。

4. 培訓(xùn)與知識(shí)更新

針對(duì)電源方面的知識(shí)和技能進(jìn)行培訓(xùn)和知識(shí)更新，可提高開(kāi)發(fā)人員和維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)水平和工作效率。通過(guò)了解電源的基本原理、常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案，他們可更好地應(yīng)對(duì)各種電源相關(guān)的問(wèn)題，減少產(chǎn)品降成帶來(lái)的不良后果。

?總結(jié)

產(chǎn)品降成從電源上下刀子是一種得不償失的做法，我們需重視電源的選擇和使用。通過(guò)合理選擇合適的電源、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、增加備份或冗余措施、實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控、定期維護(hù)和檢查以及培訓(xùn)與知識(shí)更新等手段，可有效地提高產(chǎn)品的性能、可靠性和安全性，避免因電源問(wèn)題而引發(fā)的產(chǎn)品故障和損失。