Instalatie pentru sudare cu influenta redusa asupra retelei

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

INSTALATIE PENTRU SUDARE CU INFLUENTA REDUSA ASUPRA
RETELEI
9
T! r§ u M. S, Zaitev D.A., Uzun M.N.
Institutul de Energetica al A§ M
Rezumat. in lucrarea data se propune o noua solutie tehnica de realizare a aparatelor de sudat cu arc electric. Aparatele de sudat cu arc electric existente in prezent au o influenta semnificativa asupra consumatorilor aflati in zona punctului de conectare a acestuia. Aceasta influenta este cu atat mai mare, cu cat lungime fiderului create. Daca aparatul de sudat este conectat la capatul fiderului, atunci consumatorii aflati in zona sunt afectati grav § i deseori are loc ie§ irea din functiune a aparatelor de uz casnic. Solutia tehnica propusa se bazeaza pe ideea utilizarii unui acumulator in calitate de tampon. Acest acumulator se calculeaza in a§ a mod ca capacitatea lui sa poata acoperi fluctuatiile de curent, ce apar in timpul functionarii aparatului. Totodata, in solutia tehnica propusa se mai utilizeaza un element inovativ — sursa impulsulara de curent. Inovatia acestui element consta in regimul special de functionare, care permite consumul energiei din retea in mod controlat § i fara variatii bru§ te.
Cuvinte-cheie: Arc electric, sudare, instalatie, sursa impulsulara
WELDING INSTALLATION WITH REDUCED IMPACT ON THE NETWORK Tirsu M.S., Zaitev D.A., Uzun M.N.
Institute of Power Engineering of Academy of Sciences of Moldova Abstract. This paper offers a new technical solution to implement arc welding installation. Existing electric arc welders have a significant impact on consumers that are connected near the connection point of it. This effect is greater the longer the feeder. If the installation is connected to the end of the feeder, the impact on neighboring consumers is so large that can be damaged appliances. The proposed technical solution is based on the idea of using the battery as a buffer. The battery is designed so that its capacity was sufficient to meet the instantaneous current peaks that occur during operation. Along with this, in the proposed technical solution, an innovative element is a current pulse source. The novelty lies in the special algorithm of this current source. The proposed algorithm allows the power consumption of the network in a controlled manner and without abrupt jumps.
Keywords: Welding, electric arc, installation, pulse current source.
СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ СО СНИЖЕННЫМ ВЛИЯНИЕМ НА СЕТЬ
Тыршу М. С., Зайцев Д. А., Узун М. Н.
Институт энергетики Академии Наук Молдовы Реферат. В статье предлагается новое техническое решение для реализации электродугового сварочного аппарата. Существующие электродуговые сварочные аппараты имеют существенное влияние на потребителей, подключенных вблизи точки его питания. Это влияние тем больше, чем длиннее фидер. Если сварочный аппарат подключен к концу фидера, то влияние на соседние потребители настолько велико, что могут выйти из строя бытовые приборы. Предложенное техническое решение основывается на идее использования аккумулятора в качестве буфера. Данный аккумулятор рассчитывается таким образом, чтобы его емкость была достаточна для покрытия мгновенных всплесков тока, которые появляются во время работы. Наряду с этим, в предложенное техническое решение, инновационным элементом является импульсный источник тока. Новизна состоит в специальном алгоритме работы данного источника тока. Предложенный алгоритм позволяет потребление электроэнергии из сети в контролируемом режиме и без резких скачков.
Ключевые слова: Электрическая дуга, сварка, установка, импульсный источник.
Introducere
Actualmente, aparatele de sudura cu arc electric sunt instalatii cu o aplicare foarte extinsa. Acestea sunt utilizate preponderent in industrie, constructie, dar au § i o foarte larga aplicare in gospodariile proprii. Functionarea masiva a aparatelor de sudura conduc la deformarea tensiunii § i curentului din retea, influentand negativ asupra echipamentelor electronice de calcul, aparaturii de masurare, automatizare § i legatura, care sunt sensibile la armonici de frecventa malta [1]. Exista o gama larga de diversificatii a aparatelor de sudura cu arc electric [2], pornind de la cele traditionale bazate pe transformator § i terminand cu cele bazate pe invertoarele de curent. Indiferent de tipul de realizare a acestora, influenta asupra retelei de tensiune este esentiala. Unele influenteaza mai pronuntat, iar altele mai slab. Deseori, functionarea acestor aparte scoate din functiune aparatele de uz casnic. Nivelul perturbatiilor induse in retea de ele depinde in mare masura de locul de conectare. De regula, nivelul de perturbatii este mai inalt la conectarea aparatelor de sudura la capatul fiderului. § i mai resimtite sunt perturbatiile, daca puterea fiderului este slaba (transformatorul de forta este de putere mica § i sarcina este la maximum).
Aparatele de sudura bazate pe invertor au o influenta mai mica asupra retelei in comparatie cu cele traditionale bazate pe transformator. Insa, pe langa avantajele care le au (masa redusa, curent reglabil, funtii de aprindere u§ oara a arcului electric, functii de evitare a lipirii electrodului etc.) au § i dezavantaje cum ar fi costul inalt, necesitatea de curatire de praf mai des, teama de schimbul brusc de temperatura.
Exista mai multe mcercari de reducere a influentei aparatelor de sudura asupra calitatii tensiunii. Printre acestea sunt compensatoarele de putere reactiva dirijate, conectarea la tensiune 380V etc. [3]. Pentru depa§ irea problemei date in lucrare se propune o solutie tehnica noua, care permite reducere substantiala a influentei aparatelor de sudura asupra calitatii tensiunii de alimentare. Solutia tehnica propusa a obtinut brevet de inventie.
Descrierea soliitiei tehnice
La baza realizarii solutiei tehnice propuse au stat 2 prototipuri. Primul este bazat pe o sursa de alimentare fara transformator a aparatului de sudura, ce contine un generator de tact inelar trifazat, trei comparatoare, element de setare a tensiunii § i alte blocuri [4]. Neajunsul major al acestei instalatii il constituie perturbatiile mari ce se induc in reteaua de tensiune de catre schimbarile prin salt a curentului de sudare (aprinderea § i stingerea arcului de sudare). Acest neajuns este legat de faptul, ca alimentarea arcului de sudare se face direct de la reteaua de distributie a energiei electrice.
Al doilea prototip prezinta o instalatie pentru sudura cu arc electric § i contact, ce contine redresor, invertor de frecventa majorata, baterie de acumulatoare § i circuitul de mcarcare a acumulatoarelor [5]. Neajunsul acestei instalatii tine, de asemenea, de perturbatii majore asupra retelei de tensiune cauzate de fluctuatiile curentului de sudare prin salt (aprinderea § i stingerea arcului electric).
Acest neajuns tine de faptul, ca alimentarea instalatiei de sudare se face 80% direct de la reteaua de tensiune § i 20% de la bateria de acumulatoare.
Deci, solutia tehnica propusa vine sa reduca semnificativ perturbatiile induse in reteaua de tensiune cauzate de fluctuatiile prin salt a curentului de sudare la aprinderea § i stingerea arcului electric.
Schema bloc a solutiei tehnice propuse este prezentata pe fig.1.
7
Fig.1. Schema structurala a aparatului de sudat prin arc electric cu impact redus asupra retelei de
tensiune
1 — redresor de tensiune- 2 — filtru- 3 — sursa impulsulara de incarcare- 4 — baterie de acumulatoare- 5 — convertor tensiune- 6 — ajustare curent sudare- 7 — controler incarcare baterie acumulatoare.
Solutia tehnica propusa a aparatului de sudura cu arc electric (fig. 1) consta din mai multe module: 1- redresorul de tensiune, care redreseaza tensiunea de intrare 220V, curent alternativ- 2 — filtru care netezecte curba de tensiune redresata- 3 — sursa impulsulara de incarcare, care asigura un consum de curent controlabil de la retea- 4 — baterie de acumulatoare, care functioneaza in regim de tampon § i asigura compensarea impulsurilor de curent de frecventa inalta, ce apar in momentul aprinderii § i stingerii arcului electric- 5 — convertor de tensiune, care convertecte tensiunea bateriei de acumulatoare in tensiunea necesara procesului de sudare- 6 — bloc de ajustare a curentului de sudare, ce permite reglarea curentului de sudare de la minimum la maximum- 7 — controler de incarcare a bateriei de acumulatoare, ce urmarecte procesul de incarcare a bateriei.
Aceasta combinatie de caracteristici asigura alimentarea arcului electric de la bateria de acumulatoare, care se incarca de la sursa slaba de energie electrica disponibila. Anume introducerea blocului de ajustare a curentului de sudare § i introducerea controlerului de incarcare a bateriei de acumulatoare, inclusiv acumulatoarele permite asigurarea varierii monotone a valorii curentului consumat in momentul de aprindere § i de stingere a arcului electric.
Descrierea principiului de functionare
Instalatia de sudura cu arc electric bazata pe solutia tehnica propusa functioneaza in modul urmator.
Tensiunea alternativa 220V, 50Hz se aplica la redresorul 1, dupa care se aplica la filtrul 2 pentru a obtine tensiune continua. Aceasta tensiune continua se aplica la sursa impulsulara de incarcare 3, care lucreaza dupa un regim special. Regimul acesta este dependent de curentul de sudare § i capacitatea bateriei de acumulatoare 4 § i este explicat pe fig.2.
Fig.2. Principiul de functionare a SII
Deci, la conectarea aparatului de sudura sursa impulsulara de incarcare majoreaza liniar pe parcursul duratei de timp to-ti curentul in bateria de acumulatoare pana la nivelul I4. Daca nu are loc procesul de sudare, atunci curentul I4, care are valoarea egala cu cea maxima admisibila de incarcare a acumulatoarelor utilizate, se mentine constant pana la momentul de timp t4, cand tensiunea pe bateria de acumulatoare devine egala cu cea maximum admisibila. In intervalul t4-t5 are loc descrecterea curentului de incarcare cu 30% fata de cel initial (I4), care se mentine constant (I3) pana cand valoarea tensiunii de pe bateria de acumulatoare devine iara§ i egala cu cea maximum admisibila. In intervalul de timp t6-t7 curentul de incarcare se mic§ oreaza cu inca cu 30% fata de valoarea initiala I4 § i pe perioada de timp t7-t9 se mentine constant (I2) pana iara§ i valoarea tensiunii de pe bateria de acumulatoare devine egala cu cea maximum admisibila. In
intervalul de timp t9-t10 curentul de incarcare se reduce pana la valoare I1s care depinde de parametrii bateriei de acumulatoare. Adica, din momentul t10 se va mentine deja constanta tensiunea pe bateria de acumulatoare. Valoarea tensiunii va fi egala cu cea maxima admisibila de incarcare a bateriei de acumulatoare. Curentul I1 va fi mai mic de 10% din valoarea lui I4 § i cu timpul va tinde spre zero, ceea ce mseamna ca din momentul t10 bateria de acumulatoare se considera total mcarcata. Selectarea curentilor I, I2, I3 sau I4 se face cu ajutorul controlerului de mcarcare a bateriei de acumulatoare 7. Daca in momentul de timp t2 se incepe procesul de sudare, atunci sursa impulsulara de mcarcare crecte monoton (liniar) curentul in intervalul de timp t2-t3 pana la o valoare I care are valori cuprinse intre I5& lt-I<-I6, unde I5 este curentul corespunzator celui minimal de sudare, iar I6 este corespunzator curentului maximal de sudare, care se stabilere de catre blocul de ajustare a curentului de sudare 6. Daca in intervalul de timp t3-t8 se intrerupe procesul de sudare pe timp scurt (5−10 secunde), atunci curentul I se mentine la valoarea initiala. Daca pauza dureaza mai mult de 10 secunde, atunci curentul I in intervalul de timp t8-t11 descreste pana la valoarea I4 § i repeta in continuare procesul pentru regimul de mers in gol. Daca in momentul t12 reincepe procesul de sudare curentul I revine la valoarea stabilita § i procesul se repeta. Aceste regimuri descrise au ca scop mentinerea unui nivel mediu constant de energie in bateria de acumulatoare. Bateria de acumulatoare servente ca compensator a fluctuatiilor de sarcina care au loc in timpul sudarii § i mai ales in faza de aprindere § i stingere a arcului electric. Bateria de acumulatoare la randul sau este conectata la un convertor de tensiune 5, care transforma tensiunea de la bornele bateriei de acumulatoare in tensiune continua de 50V-60V, utilizata, ca regula, pentru sudarea cu arc electric. Convertorul de tensiune este realizat pe principiul de frecventa malta, ce permite reducerea masei § i gabaritelor acestuia, precum § i a instalatiei in intregime. Totodata, cu ajutorul blocului de ajustare a curentului de sudare se regleaza curentul de sarcina al convertorului de tensiune pentru a obtine calitatea sudurii solicitate. Capacitatea bateriei de acumulatoare depinde de mai multi factori: frecventa (intensitate) de sudare (FS), diferenta de sarcina compensata (DC), diferenta curentilor I6-I4 § i puterea maxima de sudare (PS). La selectarea acesteia, trebuie luat in calcul posibilitatea asigurarii procesului de sudare pe perioade scurte de timp numai de la bateria de acumulatoare. Totodata, trebuie asigurata balanta energiei consumate in timp in procesul de sudare § i cea asigurata de sursa impulsulara de mcarcare, cu considerarea tuturor pierderilor lantului de convertizare Pe (in %). Astfel, energia consumata in procesul de sudare intr-o durata t de timp va fi:
E=PsFst.
Atunci energia totala (Et) asigurata de SII trebuie sa fie:
Et=E*Pe/100.
In general, cu cat capacitatea bateriei de acumulatoare este mai mare, cu atat fluctuatiile de sarcina de la retea vor fi mai mici, iar ca rezultat va fi mai mica influenta aparatului de sudat cu arc electric asupra retelei de tensiune.
Concluzii
Solutia tehnica propusa permite reducerea semnificativa a perturbatiilor induse in retea de catre
aparatele de sudura cu arc electric in baza includerii in circuitul instalatiei a bateriei de
acumulatoare § i sursei impulsulare de curent, care functioneaza dupa un algoritm specializat.
Bibliografie
[1] Шевцов Александр Александрович. Электрическое сопротивление в сварочном
оборудовании и компенсация влияния его неактивных составляющих на эффективность эксплуатации питающей сети. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Тольятти 2000, 152 с. http: //www. dissercat. com/content/elektricheskoe-soprotivlenie-v-svarochnom-oborudovanii-i-kompensatsiva-vlivaniva-ego-neaktiv
[2] http: //ro. wikipedia. org/wiki/Sudare
[3] Способы подавления гармоник тока в системах электропитания.
http: //www. tensv. ru/article02. html
[4] Патент Р Ф № 2. 371. 287, МПК 9 В 23 К 9/00
[5] Патент Р Ф № 2. 056. 242, МПК 9 В 23 К 11/24
Despre autori:
Tircu Mihai Ctefan 27. 02. 1972. A absolvit Universitatea Tehnica a Moldovei in 1994 la specialitatea «Automatizarea ci comanda in sistemele tehnice». Din 1994 pana in prezent activeaza la Institutul de Energetica al A§ M. In 2003 sustine teza de disertatie la grad de doctor in tehnica. In prezent este director adjunct pe probleme de ctiinta la IE A§ M. Domeniile principale de activitate sunt in domeniul dirijarii cu fluxurile de putere in retelele de transport a energiei electrice, producerea ci distribuirea energiei electrice, surse regenerabile de energie, electronica de putere, sisteme de conversie a energiei etc.
Zaitev Dmitrii Alexandrovici nascut la 10. 04. 1963. A absolvit Institutul Politehnic din Chicinau (Moldova) in 1985. Sustine in 2000 teza de doctor in tehnica in cadrul Institutului de Energetica al A§ M. Domeniul de activitate tine de cercetarea regimurilor de sistem a sistemului electroenergetic, ce include interconexiuni sistemice flexibile. Este cef laborator «Echipament electroenergetic ci electronica de putere».

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой