Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности - Сварочные трансформаторы и регуляторы

Подробности
Категория: Оборудование

Содержание материала

Страница 4 из 17

3. СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И РЕГУЛЯТОРЫ
Сварочные агрегаты применяются в различных отраслях отечественного производства, главным образом при строительстве и монтаже всевозможных объектов.
При электродуговой и электрошлаковой сварке основным потребителем электрической энергии является дуговой разряд, представляющий собой мощное сосредоточение источника тепла. Источником электрической энергии
при этом служит сварочный трансформатор, к которому подключаются электроды. Сварочные трансформаторы состоят из трансформатора и регулирующего устройства (реактора), служащего для регулирования тока на вторичной стороне трансформатора. Сварочный ток регулируется за счет изменения индуктивного сопротивления реактора (изменяется воздушный зазор магнитопровода). При увеличении воздушного зазора реактивное сопротивление уменьшается и растет сварочный ток.
Повышенное индуктивное сопротивление сварочного контура необходимо для получения крутопадающей внешней характеристики  вторичного контура трансформатора с целью стабилизации сварочного тока, обеспечения устойчивости сварочной дуги и улучшения формирования сварного шва. Рабочий режим сварочного трансформатора по току нагрузки близок к режиму короткого замыкания (КЗ), а именно: дуга каждый раз зажигается при кратковременном замыкании сварочной цепи, что, однако, не вызывает большого броска тока из-за повышенной индуктивности вторичного контура.
Кроме основного режима (КЗ), сварочный трансформатор имеет еще нагрузочный режим и режим холостого хода (XX). Сварочные трансформаторы выполняются с отдельным дросселем в двухкорпусном исполнении и без отдельного дросселя в однокорпусном исполнении.
Отечественные сварочные трансформаторы потребляют РМ в 1,5—1,7 раза больше, чем активную. Вследствие этого значение cos φ трансформатора весьма низко и не достигает уровня 0,7.
Однопостовые сварочные трансформаторы выполняются на напряжение XX 60 — 70 В при рабочем напряжении около 30 В и cos φ = 0,5+0,52, а многопостовые — на напряжение XX 60—80 В с cos φ<0,7. Наиболее высокий cos φ (около 0,64 — 0,68) имеет место у сварочных трансформаторов в однокорпусном исполнении типа ТСК. Это объясняется тем, что заводы-изготовители комплектуют их конденсаторами для повышения cos φ.

Таблица 1. Формулы для определения реактивной мощности, потребляемой электроприемниками и генерируемой источниками


Потребители и источники РМ

Формула по определению потребляемой (генерируемой) РМ

Обозначения и размерности

Асинхронные двигатели

Qp— РМ намагничивания, кВар;
Qr — РМ поля рассеяния, кВар;
Xp —индуктивное сопротивление ветви намагничивания АД, Ом;
X — индуктивное сопротивление АД, Ом; s и sKp—соответственно скольжение и критическое скольжение АД

Силовые трансформаторы

Qx—РМ, потребляемая на холостом ходу, кВар;
SНом — номинальная мощность трансформатора, кВА:
ix — ток XX трансформатора в процентах номинального тока;
Qr — РМ магнитных потоков рассеяния, потребляемая при номинальной нагрузке, кВар;
ик—напряжение КЗ в процентах номинального

Аппараты контактной электросварки

Q — РМ, потребляемая аппаратами контактной электросварки, кВар;
5 — полная мощность сварочных аппаратов, кВ. А;
R2, RТр и Rэ — активные сопротивления вторичного контура сварочного трансформатора,

 

 

токового контура и электродов соответственно, Ом;
Х2 и Хтр—реактивные сопротивления вторичного контура и сварочного трансформатора, Ом; F — площадь, охватываемая контуром, взятая по осям сечения сторон, см2

Реакторы

Q—РМ, потребляемая реактором из сети, кВар;
SH0M — номинальная мощность реактора, кВ'А; Uном — номинальное напряжение, кВ;
/ном — номинальный ток, кА;
Хр — индуктивное сопротивление реактора,%

Электропечные установки

Q — РМ, потребляемая печью, кВар;
Ii — ток в ь-м электроде, кА;
X'l — реактивное сопротивление фазы, кОм; QJ — РМ электропечных установок, потребляемая с батареей конденсаторов, кВар

Преобразовательные установки (ртутная выпрямительная установка с сеточным регулированием)

SHOM — номинальная мощность питающего трансформатора, кВ-А;
/х и ик — ток XX и напряжение КЗ трансформатора, %;
а — угол регулирования; v — угол коммутации

Линии электропередачи

Q — реактивная емкостная мощность, генерируемая линией, вар;

Продолж. табл. 1


Потребители и источники РМ

 

Формула по определению потребляемой (Генерируемой) РМ

Обозначения и размерности

 

Ьо — удельная реактивная проводимость кабеля, См/км;
1 — длина линии, км;
Ср—удельная рабочая емкость кабеля, Ф/км

Синхронные двигатели

Qmax — максимальная компенсирующая способность СД, %;
gi—коэффициент загрузки СД;
Qmax — максимальная реактивная мощность, которую может генерировать СД, кВар;
атах — наибольшая допустимая перегрузка СД по реактивной мощности [1];
Рном. tg<р и v)H0M — номинальные: мощность, тангенс и КПД СД

Конденсаторные установки

QK — РМ, генерируемая КУ, кВар;
Ск — емкость конденсатора, Ф;
QKy — необходимая мощность КУ, кВар;
Рср — среднегодовая активная нагрузка, кВт; tg ipj — тангенс угла у, существующего до компенсации реактивной мощности;
tgy2 — тангенс угла у, требуемый после компенсации реактивной мощности; со — угловая частота, рад/с

Конденсаторные установки

Qk»—на ивы годнейшая мощность КУ до 1000 В, кВар;
QH — суммарная реактивная нагрузка на стороне до 1000 В, кВар;
гэк — эквивалентное активное сопротивление силовых трансформаторов, питающих сет низкого напряжения, Ом;
X — коэффициент, зависящий от типа подстанции (встроенная или отдельно стоящая) и о вида питания токоприемников!(кабель или шинопровод); его значения равны от 0,4 до 0,8;
М — расчетный параметр;
К — разница в стоимости 1 кВар конденсаторов низкого и высокого напряжения, руб/кВар;-
Зэ — стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб.;
Т — число часов работы КУ в год

Синхронные компенсаторы

 

QC£ — РМ, отдаваемая синхронным компенсатором, кВар;
Еа — расчетная ЭДС синхронного компенсатора;
Хс—сопротивление сети, Ом;
Хаг — сопротивленце замещения СК (расчетное), Ом

Таблица 2. Методы определения реактивной мощности, потребляемой АД, по каталожным данным


Определяемая величина

Формула

Обозначения и размерности

РМ намагничивания

/х — ток XX, А;
/ном — номинальный ток АД, А;
Р ном — номинальная мощность на валу АД, кВт;

РМ поля рассеяния

g — коэффициент нагрузки АД;
Qhom — номинальная реактивная мощность асинхронного двигателя, кВар;
cos φ Ном>  ном номинальные cos φ и КПД двигателя;

РМ при работе АД на холостом ходу

Ктах — коэффициент максимума по активной мощности;
Рт и Qcm — средняя групповая активная и реактивная мощность электроприемников за наиболее загруженную сме

РМ группы АД

ну, кВар;
К'max — коэффициент максимума по реактивной нагрузке

Если сварка производится источниками постоянного тока, то применяются специальные сварочные генераторы с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Большое распространение в сварочном производстве получили преобразователи, состоящие из сварочного генератора и приводного электродвигателя. В качестве источников постоянного тока при сварке применяются также сварочные селеновые выпрямители, состоящие из понижающего трехфазного трансформатора, выпрямительного блока и пускорегулирующего устройства. Сварочные выпрямители также являются потребителями реактивной мощности, и значение их cos φ находится в пределах 0,64 — 0,94.
В промышленности широкое применение получила электросварка на переменном токе, поэтому вопросы повышения экономичности работы данных сварочных электроагрегатов являются важными.
В табл. 1 приведены формулы для определения реактивной мощности, потребляемой промышленными электроприемниками и генерируемой источниками, а в табл. 2 — формулы для определения реактивной мощности, потребляемой АД, по каталожным данным.

Еще по теме: