Останнім часом з'являється все більше автономних установок, обладнаних зварювальними постами. Це різні пересувні ремонтні майстерні, аварійні машини і т.п. У них на різні шасі встановлена коробка відбору потужності з генератором або дизель - генератор і різні споживачі, в тому числі - зварювальні пости. Нерідко віддавши перевагу-ня віддається інверторним зварювальних апаратів через їх порівняно високого ККД (10 - 15 кВт при струмі зварювання до 250 А) і невеликих габаритах і маси. На жаль, виробники подібних машин часто досить формально підходять до їх комплектації, обмежуючись підбором генератора і зварювальних джерел виходячи тільки з потужних характеристик. Часто це призводить до виходу з ладу зварювальних апаратів, а не рідко і самих генераторів.
При роботі зварювальних інверторів від автономних електромашинних джерел електроживлення необхідно враховувати особливості і тих і інших. Так, при індуктивному навантаженні (зварювальний трансформатор), зовнішня характеристика синхронного генератора має різко падає характер, причому зі зменшенням cos падіння напруги посилюється (рис.1, X> 0). При активно-ємнісний навантаження (зварювальний інвертор) cos випереджаюче і з ростом споживаного струму напруга зростає тим сильніше, чим менше cos (рис.1, X
Оскільки більшість споживачів мають активно-індуктивний характер споживаного струму, виробники генераторів вводять додаткову позитивний зворотний зв'язок по току для компенсації падіння напруги на навантаженні. Тобто з ростом струму в навантаженні генератор підвищує напругу.
Інверторні джерела, як споживачі, мають ємнісний характер, тому з ростом струму в навантаженні напруга зростає, а наявність позитивного зворотного зв'язку за струмом при-водить до ще більшого зростання напруги. Результатом може бути вихід з ладу інвертора або самого генератора через перенапруг.
Структурна схема типового инверторного зварювального джерела представлена на рис.2. Трифазну напругу випрямляється некерованим випрямлячем В і згладжується ємнісним фільтром CФ. Інвертор І перетворює постійну напругу в змінну підвищеної частоти, яке знижується трансформатором і випрямляється некерованим випрямлячем, а далі, через індуктивний фільтр Lф надходить в навантаження RН.
На рис.3. наведені осцилограми лінійної напруги на вході звичайного инверторного джерела (струм зварювання 150 А) при харчуванні від синхронного генератора АД-30 потужністю 30 кВт. Ємність конденсатора фільтра CФ дорівнює 40 мкФ. Як видно, крива лінійної напруги має значні спотворення, а амплітуда перевищує 700 В. Зменшення ємності фільтра в 4 рази знижує амплітуду лінійної напруги до 610 В, але в кривою споживаного струму з'являється високочастотна складова, яка дорівнює частоті инвертирования, що, звичайно, не бажано.
З ростом споживаного струму діюче значення напруги генератора зростає, причому збільшення напруги залежить від співвідношення споживаної і номінальної потужності генератора. Так при харчуванні 4-х звичайних зварювальних інверторів з сумарною споживаною потужністю 34 кВт від генератора БГ-100 воно склало 10 В, а при харчуванні такої ж кількості інверторів від генератора БГ-60 склало 40 В, при цьому амплітудне значення лінійної напруги зросла з 540 до 696 В. Генератор БГ-30 допускає нормальну роботу тільки одного звичайного инверторного джерела без прийняття додаткових заходів.
Саме з цієї причини багато виробників інверторних джерел вказують, що сумарна споживана потужність не повинна бути більше 50% номінальної потужності автономного генератора. Виникає практична потреба або замовляти генератори з коректорами напруги адаптованими для роботи з активно-ємнісний навантаженням, або використовувати серійно випускаються генератори з подвійним запасом потужності, або пристосовувати інвертори для забезпечення нормальної роботи. Перший шлях зажадає більш значного часу, другий веде до невиправданих витрат. Розглянемо деякі розумні варіанти вирішення цієї проблеми.
- Зниження напруги холостого ходу генератора з 380 до 350 - 360В і підвищення частоти до 52 Гц дозволяють забезпечити нормальну роботу джерел. Наприклад, при харчуванні 4-х джерел зі споживанням по 12-15 кВт від генератора БГ-60 лінійна напруга зростає до нормальних 380 В. Це рішення прийнятно для генераторів потужністю від 60 кВт, але не завжди працює на генераторах меншої потужності.
- Включення додаткового навантаження у вигляді сушильних шаф потужністю 4 кВт знижує збільшення напруги на 4В при харчуванні від генератора БГ-100, а при харчуванні від БГ-60 на 74В. При цьому краще мати на кожен зварювальний пост свою електропіч, а їх роботу організувати так, щоб вони споживали електроенергію від генератора безперервно відповідно до [2], коли вимикання терморегулятором однієї електропечі супроводжувалося б включенням іншого. Такий шлях дещо обмежений у застосуванні.
- Включення послідовно в кожен мережевий провід індуктивності і збільшення ємко-сти Сф дозволяє забезпечити роботу двох джерел зі споживанням 12-15 кВт від генератора потужністю 30 кВт. Такий варіант вирішення вимагає додаткових фільтрів і втручання в зварювальне джерело.
- Для усунення спотворень напруги генератора і зменшення високочастотних гармонік необхідне введення радіофільтра і згладжують конденсаторів відповідно до рекомендацій заводу виробника генератора і [3].
- У ряді випадків необхідно модернізувати регулятор напруги генератора (блок коректора напруги), так як при дугового зварювання можуть виникнути низькочастотні коливання напруги, при яких миттєві значення напруги генератора перевищать допустимі для даного типу инверторного джерела. Наприклад, замість позитивного зворотного зв'язку за струмом ввести негативну і змінити параметри коригувальних ланок регулятора. Це вимагає втручання в генератор і не завжди приводить до бажаного результату.
- Використання в инвертор LC-фільтра замість ємнісного сприятливо позначається на роботі генератора. Це дозволяє виключити перенапруження і повністю використовувати потужність генератора.
Інверторний джерело для зварювання покритими електродами ДС 250.33 призначений для роботи у важких трасових умовах, забезпечений вбудованими LC-фільтрами і адаптований для роботи від автономних генераторів . На рис.4. наведені осцилограми лінійної напруги генератора БГ-30 при харчуванні від нього 2-х джерел ДС 250.33. Видно, що перенапруги відсутня, і ДС 250.33 є виключно коректним споживачем.
література
1. Костенко М.П., Піотровський Л.М. Електричні машини. ч.2. М.-Л., Енергія, 1965 р 707с.
2. Лабунцов В.А., Обухів С.Г., Яров В.М. Спосіб регулювання напруги групи регу-ром. Авт.св-під СРСР №307899 БІ №15, 1972р.
3. Рекомендації за типовими схемами придушення індустріальних радіоперешкод від електропристроїв різного призначення. М., Зв'язок, 1979.
Мал. 1 Зовнішні характеристики синхронного генератора
Мал. 2 Структурна схема инверторного зварювального джерело
Мал. 3 Лінійна напруга генератора 30 кВт:
червона лінія - холостий хід, чорна лінія - при харчуванні звичайного інвертора
Мал. 4 Лінійна напруга генератора 30 кВт ::
червона лінія - холостий хід, чорна лінія - при харчуванні ДС 250.33
Інші статті про джерелах живлення.
