Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Оборудование для дуговой электрической сварки. Источники питания дуги.pdf
Скачиваний:
138
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
35.36 Mб
Скачать

РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА

ИЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ____

Установки для дуговой сварки являются электротехническими силовыми установками, в состав которых в качестве основного обору­ дования входят источники питания. Поэтому при монтаже и эксплу­ атации источников питания для дуговой сварки надлежит руковод­ ствоваться общими «Правилами устройства электротехнических уста­ новок» [50] и специальными правилами, относящимися к оборудо­ ванию для электрической сварки [51].

В настоящем разделе рассматриваются основные вопросы устрой­ ства и эксплуатации источников питания для дуговой сварки, к которым относятся: параллельная работа источников питания, выбор источников питания, их монтаж и размещение, правила ухода и об­ служивания установок и основные правила техники безопасности.

ГЛАВА X I X

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

§1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВКЛЮЧЕНИЯ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА НАГРУЗКИ

Вслучае необходимости производить сварку на токах, превышаю­ щих номинальный ток одного источника питания, прибегают к парал­

лельному включению двух и более сварочных трансформаторов или генераторов.

При параллельном соединении источников питания необходимо соблюдать следующие основные правила.

Все клеммы источников питания, имеющие в каждый данный момент времени одноименную полярность или одинаковую фазу, со­ единяются между собой, образуя две общие клеммы, от которых пи­

тается

нагрузка — сварочная дуга

(см.,

например,

фиг. 198 и 199).

Э.

д. с. и равное ей напряжение

холостого

хода источников пи­

тания должны быть одинаковыми. Последнее объясняется тем, что

при параллельном включении источников питания их обмотки обра­

зуют

замкнутые контуры (см. фиг.

198 и 199), в

которых э. д. с.

источников действуют встречно. В случае неравенства этих э. д. с. суммарная э.„д. с. в замкнутом контуре не будет равна нулю и в контуре при холостом ходе, т. е. при отсутствии внешней нагрузки,

возникнет уравнительный ток. В источниках питания, имеющих жесткую внешнюю характеристику, т. е. малое внутреннее сопро­ тивление, уравнительные токи в замкнутых контурах могут быть весьма значительными. Такое явление вызывает нарушение нормаль­ ной параллельной работы источников. В случае параллельного со­ единения генераторов уравнительный ток в генераторе с меньшей э. д. с. холостого хода имеет направление, обратное э. д. с. генера­ тора. Следовательно, этот генератор будет работать в двигательном режиме.

Общий ток нагрузки 1ип распределяется с источниках питания в соответствии с их внешними характеристиками или полными экви­ валентными сопротивлениями Zs. Поэтому внешние характеристики или полные эквивалентные сопротивления источников питания, включенных параллельно, должны быть отрегулированы так, чтобы распределение общего тока нагрузки между ними соответствовало их номинальной мощности.

Согласно общему уравнению (62) внешней характеристики источ­ ников питания, приведенному в первом разделе, токи нагрузки в отдельных источниках питания и общий ток нагрузки при их парал­ лельном включении можно определить из следующих уравнений:

 

/

~ йи

 

 

1 ul

7

9

 

 

1иг=и° 7 иц

(261)

и

 

&Э2

 

 

 

 

 

 

Iип = Kl +

I «2»

(262)

где / в1, /в2,

/ вя — соответственно токи нагрузки отдельных источ­

 

ников питания и общий ток нагрузки;

 

О0 — напряжение

холостого

хода источников пита­

 

ния;

 

 

 

0 и =

Ud — напряжение на общих клеммах Параллельно со­

 

единенных источников

питания;

2э1, Zs2 — полные сопротивления источников питания. При определении сопротивления Z, необходимо иметь в виду

следующее.

В сварочных трансформаторах полное комплексное сопротивле­ ние источника питания Z9 в основном определяется эквивалентным индуктивным сопротивлением Х э, обусловленным или потоками рас­ сеяния (Хэ — Х т), или сопротивлением отдельного дросселя (Х9 як як Хр). В сварочных генераторах полное сопротивление в основном зависит от величины сопротивления R3, эквивалентного размагни­ чивающему действию потоков в генераторе, так как Хв — 0.

23 Рабинович 22

Как видно из уравнений (261), при параллельном включении двух источников питания общий ток нагрузки распределяется между ними обратно пропорционально их полным сопротивлениям Z9. Чем больше полное сопротивление источника питания, тем меньшая доля нагрузки приходится нашего. Следовательно, для правильного рас­ пределения нагрузки в соответствии с номинальной мощностью источ­

 

 

ника питания

необходимо

 

 

выбрать

соответствующим

 

 

образом сопротивления Z9.

 

 

 

При

постоянном токе

 

 

общий ток нагрузки равен

 

 

арифметической сумме то­

 

 

ков отдельных сварочных

 

 

генераторов,

включенных

 

 

параллельно,

т. е. 1ип =

 

 

=

/ и1 + / а2.

Сдвиг

фаз

 

 

между токами в параллель­

 

 

но включенных трансфор­

 

 

маторах

зависит от соот­

 

 

ношения

активных и

ре­

 

 

активных

составляющих

 

 

полного комплексного

со­

 

 

противления

Z9. Так

как

Фиг.

197. Распределение токов нагрузки и

в

сварочных

трансфор­

построение внешней характеристики V ti= f (Iип)

маторах

преобладающим

при

совместной работе параллельно включенных

является

индуктивное

со­

 

источников питания.

противление Х 9и Z9 ^

jX9,

то токи в трансформаторах практически совпадают по фазе. Следовательно, геометрическая сумма

токов (Iun = Iul + i ui) весьма мало отличается от их арифметиче-

скои суммы, т. е. в случае параллельного включения двух сварочных трансформаторов можно также положить 1ип — 1и1 + 1и2.

Распределение токов нагрузки между двумя параллельно вклю­

ченными источниками питания и внешнюю характеристику

при со­

вместной работе

Ua= f(IUn) можно определить графическим путем

по внешним характеристикам

отдельных источников

пйтания

Uu= fx (4i)

и Uu= h (Л*г)> как показано на фиг. 197. Определяя по

кривым 1

и 2,

представляющим

собой внешние характеристики

отдельных источников питания, значения токов 1и1 и 1и2 для задан­ ного значения Uu (точки Лх и Л2), суммируют эти токи и тем самым

определяют точку Л3 внешней характеристики Uu=f{Iur)

(кривая 5).

Источники

питания

разных систем имеют

разное

напряжение

холостого хода; схемы

их включения и форма внешних характе­

ристик могут быть различными. Поэтому на параллельную

работу

рекомендуется

включать источники питания

одинаковых

систем

и по возможности с одинаковыми номинальными данными.

 

§ 2. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для того чтобы напряжения холостого хода параллельно вклю­ ченных сварочных трансформаторов были равны, необходимо, чтобы коэффициенты трансформации их были одинаковыми. Это условие в большинстве случаев выполняется только для однотипных трансфор­ маторов.

В трансформаторах с увеличенным рассеянием (см. главу VIII) напряжение холостого хода и коэффициент трансформации несколько

меняются в

зависимости от

на­

с

 

 

стройки режима и ступени регули-

1

1

рования, как, например, в транс-

~

форматорах типа СТАН. Поэтому

 

 

 

регулирующее

устройство

таких

 

 

 

трансформаторов

при

 

параллель­

 

 

 

ном включении должно быть пред­

 

 

 

варительно

настроено

 

так,

чтобы

 

 

 

напряжения холостого хода транс­

 

 

 

форматоров

были

одинаковыми.

 

 

 

При

параллельном

включении

 

 

 

первичные

обмотки

 

сварочных

 

 

 

трансформаторов СТ подключают­

 

 

 

ся обязательно к одинаковым ли­

 

 

 

нейным проводам трехфазной

пи­

 

 

 

тающей

сети,

с тем

чтобы фазы

 

 

 

э. д. с. во вторичных обмотках сов­

 

 

 

падали

(фиг.

198). С

вторичной

 

 

 

стороны

необходимо

попарно

со­

 

 

 

единить клеммы, имеющие в каж­

 

 

 

дый данный момент времени одина­

 

 

 

ковую полярность

(клеммы а а

 

 

 

И Ь Ь).

В

противном

случае

Фиг. 198. Схема параллельного вклю-

в замкнутом

контуре,

 

образован-

чения

сварочных

трансформаторов,

ном вторичными обмотками непра­

 

 

 

вильно

соединенных

трансформаторов, будет действовать э. д. с.,

равная сумме вторичных э. д. с. трансформаторов. Для определения правильной фазировки клемм вторичной цепи трансформаторов посту­ пают так: первичные обмотки включаются в сеть; одна пара клемм вторичной цепи трансформаторов соединяется перемычкой, а к двум другим клеммам присоединяют контрольную лампу, рассчитанную на двойное напряжение холостого хода трансформатора; если лампа не загорится, то полярность соединенных клемм одинаковая; после этого производят параллельное соединение трансформаторов с вто­ ричной стороны, как показано на фиг. 198.

Как видно из схемы на фиг. 198, одна пара клемм b соединяется в параллель только при замыкании рубильника ГР> к которому под­ ключается сварочный пост. Такое включение предусмотрено по сло-

23* 22

дующим причинам. При разомкнутом рубильнике ГР вторичные цепи трансформаторов разомкнуты. В этом случае можно включать первич­ ные обмотки трансформаторов в сеть раздельно. После включения

всеть первичных обмоток производят предварительную настройку устройства, регулирующего режим каждого трансформатора. Так как

вбольшинстве случаев параллельно включаются однотипные транс­ форматоры, то их настраивают на одинаковые токи. Выполнив указан­ ные предварительные операции, замыкают рубильник ГР и тем самым включают трансформаторы на параллельную работу. На фиг. 198 изображена схема параллельного включения трансформа­ торов с отдельными дросселями Др. У однокорпусных источников питания без отдельного дросселя (например, трансформаторы типа СТН, СТАН и др.) клеммы а непосредственно соединяются между собой. В остальном схема соединения и правила включения остаются

без изменения

§ 3. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Схемы параллельного включения сварочных генераторов в зави­ симости от типа соединяемых генераторов имеют некоторые особен­ ности, хотя общие правила включения их остаются без изменения.

а)

б)

ф и г . 19Э. С х е м ы п а р а л л е л ь н о г о

в к л ю ч е н и я :

а — многопостовых генераторов; б — сварочных генераторов попереч­ ного поля.

Вгенераторах постоянного тока э. д. с. зависит от возбуждения

искорости вращения приводного двигателя. Поэтому возбуждение генераторов перед включением их на параллельную работу должно

быть отрегулировано так, чтобы э. д. с. холостого хода в них были одинаковыми.

Впроцессе параллельной работы сварочных генераторов возможны случайные колебания нагрузки отдельных источников питания, обу­ словленные изменением э. д. с. в каком-либо источнике питания. Такие изменения э. д. с. могут происходить вследствие изменения скорости вращения приводного двигателя или изменения возбужде­ ния генератора.

Вмногопостовых генераторах смешанного возбуждения, в кото­ рых последовательная обмотка действует согласно с обмоткой парал­ лельного возбуждения, или в гене­ раторах поперечного поля, имею­ щих последовательную намагни­ чивающую обмотку возбуждения = (см. фиг. 1991), изменение э. д. с.

вкаком-либо из генераторов может

привести к нарушению устойчиво­

 

 

 

 

сти параллельной работы. При слу­

 

 

 

 

чайном

увеличении,

 

например,

 

 

 

 

д. с. Еи1 =

£/01, в первом генера­

 

 

 

 

торе возрастает и ток 1и1 в соответ­

 

 

 

 

ствии с уравнением (261).

Увели­

 

 

 

 

чение

тока

в

последовательной

 

 

 

 

обмотке

первого

генератора

при

 

 

 

 

согласном включении

ее приведет

 

 

 

 

к дальнейшему

увеличению

воз­

 

 

 

 

буждения, и нагрузка

 

генератора

 

 

 

 

будет

продолжать возрастать

до

 

 

 

 

тех пор,

пока скорость

вращения

Фиг. 200. Схема

параллельного

вклю­

приводного двигателя,

а

следова-

чения сварочных генераторов с неза­

тельно,

и э. д. с. Еи1,

 

вследствие

висимым возбуждением и размагничи­

перегрузки не упадут

настолько,

вающей

последовательной обмоткой.

что процесс

нарастания

тока

/м1

с. и нагрузки

генератора

из-за

прекратится.

Увеличение э.

д.

подмагничивающего

действия последовательной

обмотки

может

прекратиться также вследствие насыщения

магнитной системы гене­

ратора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Во избежание таких случайных колебаний нагрузки и нарушения устойчивости параллельной работы миогопостовых генераторов и ге­ нераторов поперечного поля необходимо включить параллельно их последовательные обмотки при помощи уравнительного провода, соединяющего клеммы У этих генераторов (фиг. 199).

При наличии уравнительного соединения возрастание тока на­ грузки одного генератора не приводит к прогрессивному нарастанию

1 Обозначения на фиг. 199 в основном соответствуют обозначениям на фиг. 167 179.

его возбуждения, так как одновременно возрастает возбуждение и второго генератора, что приведет к уравниванию э. д. с. обоих генера­ тора, и, следовательно, перегрузка первого генератора будет ограни­ чена. Как видно из схемы на фиг. 199, одна пара клемм генераторов, имеющая одинаковую полярность, соединяется между собой только при замыкании рубильника ГР. Как и в случае параллельного включе­ ния трансформаторов, такое соединение предусмотрено с целью воз­ можности раздельного пуска приводных двигателей и осуществления

/

ф и г . 2 0 1 . С х е м ы п а р а л л е л ь н о г о в к л ю ч е н и я :

а — сварочных генераторов с намагничивающей параллельной и размагничивающей последова­ тельной обмотками возбуждения; б — генераторов с расщепленными полюсами.

предварительной настройки устройства, регулирующего напряжение холостого хода и режим работы каждого генератора в соответствии с принципом его действия (см. раздел третий).

Для контроля за работой параллельно работающих генераторов в схеме предусмотрены два вольтметра и два амперметра. Порядок включения генераторов следующий. Запускают порознь двигатели обоих генераторов, затем осуществляют предварительную настройку устройства, регулирующего режим, добиваясь, чтобы напряжения холостого хода были одинаковыми. После этих предварительных опе­ раций можно замкнуть однополюсный рубильник в цепи уравнитель­ ного соединения и рубильник ГР.

Сварочные генераторы с независимым возбуждением и размагни­ чивающей последовательной обмоткой включаются параллельно по схеме на фиг. 2001 без уравнительного соединения, так как при наличии

1 Обозначения на фиг. 200 в основном соответствуют обозначениям на фиг. 117.

размагничивающей последовательной обмотки такого соединения не требуется. Это объясняется тем, что в генераторах этой системы в случае увеличения э. д. с. в одном из генераторов увеличение тока нагрузки в нем не приведет к прогрессивному нарастанию его возбу­ ждения, а наоборот, вследствие размагничивающего действия после­ довательной обмотки возбуждение генератора несколько уменьшится. Поэтому параллельная работа генераторов этой системы вполне устойчива без применения уравнительного соединения.

Параллельное включение сварочных генераторов с намагничи­ вающей параллельной и размагничивающей последовательной об­ мотками возбуждения, а также генераторов с расщепленными полю­ сами производится по схемам, изображенным на фиг. 2011.

Особенностью этих схем является так называемое перекрестное питание намагничивающих обмоток возбуждения. Согласно схемам на фиг. 201, питание обмотки возбуждения одного генератора осуще­ ствляется от щеток другого генератора. Для переключения питания обмоток возбуждения проводники от этих обмоток, присоединенные

кдополнительной щетке с, отсоединяются и взаимно пересоединяются

кщетке с другого генератора. Перекрестное питание обмоток воз­ буждения увеличивает устойчивость параллельной работы генера­ торов, так как оно играет роль уравнительного соединения. В слу­ чае увеличения э. д. с. одного из генераторов, включенных по схеме на фиг. 201, одновременно увеличивается напряжение на щетках а—с этого генератора, от которых питается возбуждение второго генератора. Вследствие этого возбуждение второго генератора

также увеличивается

и э. д. с. обоих генераторов

уравняется.

В остальном схемы

на фиг. 201 соответствуют

принципиальной

схеме включения на фиг. 200. Порядок включения генераторов

этих систем

на параллельную работу также аналогичен описан­

ному

выше.

Во всех описанных выше схемах

параллельного

включения

источников питания двухполюсный

рубильник

ГР

может быть заменен однополюсным рубильником

или однополюс­

ным

контактором, размыкающим' одновременно

сварочную

цепь

и цепь, соединяющую одну пару клемм источников питания. Сечение проводов для параллельного соединения отдельных источников

питания

рассчитывается

по

их номинальному току, а сечение

проводов,

подводящих ток к

посту, и рубильник ГР в этой цепи

выбираются по суммарному току во всех источниках питания.

1 Обозначения на фиг. 201

в основном соответствуют обозначениям на фиг. 135

и 150.