Выбор допустимой мощности сварочных трансформаторов.

Согласно ГОСТ 13109-67 для осветительных установок и радиоприборов допустимые колебания напряжения составляют:

(12)

где n – число колебаний напряжений за 1 час.

При использовании сварочных аппаратов n ≥ 1 1/сек, т.е. несколько тысяч колебаний в течение одного часа.

При таких частотах значение колебаний напряжения не должно превышать 1% (по выражению 12).

При раздельном питании силовой и осветительной нагрузок величина V_t% может быть значительно больше 1%. Двигатели будут работать устойчиво, если напряжение на их зажимах [3]:

(13)

где К_з – коэффициент загрузки двигателя;

в_н – кратность максимального момента двигателя.

Допустим, что все потребителя, кроме сварочного трансформатора, имеют неизменную нагрузку, тогда колебания фазного напряжения:

V_t = Δ I_ф(r_внcosφ _T + x_внsinφ _T), (13 а)

где Δ I_ф – бросок фазного тока в линии, питающей сварочный трансформатор;

r_вн = r₀ l + r_T; x_вн = x₀ l + x_T – активное и индуктивное сопротивления фазы между источником питания и узлом нагрузки;

r₀, x₀ – удельное активное и индуктивное сопротивления линии Ом/км;

l – длина линии, км;

r_T, x_T - активное и индуктивное сопротивления силовых трансформаторов;

φ _Т – угол между векторами тока Δ I_ф и напряжением U_ф.

При работе одно-, двух- и трёхфазного сварочных трансформаторов:

Соответственно при раздельном питании силовой и осветительной нагрузок полная номинальная мощность сварочных трансформаторов при

С учетом этого подставим (13б) в (13а) и решив их относительно Sт получим:

где cosφ _T – коэффициент мощности сварочного трансформатора.

Когда питание нагрузок совместное, приведённые формулы упрощаются, так как V_t = 1%.

Если известна мощность короткого замыкания S_к, то индуктивное сопротивление можно определить по выражению:

С учётом этого допустимые мощности сварочных трансформаторов:

(14)     (15)     (16)

Резкие колебания тока дуговой печисварочного трансформатора (дуговой печи) обусловлены в основном изменением длины дуги. При этом её активное сопротивление равно [8]:

R_q = 1000· l _q / I_q,

где l q – длина дуги, м;

Iq – действующее значение тока дуги, А.

Максимальный переменный ток при электросварке не превышает 600 А, а при резке металла достигает 1200 А и более [9]. Длина дуги при ручной сварке составляет 2-5 мм [10], тогда R_g ≈ 0, 004÷ 0, 01 Ом. Поскольку активное сопротивление дуги мало, броски тока имеют индуктивный характер и угол φ _Т между векторами Δ I_ф и U_ф близок к 90⁰, а cosφ _Т = 0 тогда V_t = Δ I_ф х_фн.

В этом случае предельная мощность сварочных трансформаторов:

(17) (18) (19)

Для агрегатов системы асинхронный двигатель – сварочный генератор предельную мощность следует выбирать по формулам (16) и (19), поскольку в этом случае бросок тока будет одинаков во всех трёх фазах.

Из отношений (17)-(19) видно, что при V_t = 1% (что имеет место при совместном питании силовой и осветительной нагрузок) мощность одно-, двух- и трёхфазных трансформаторов соответственно составляет не более 0, 33, 0, 58 и 1% мощности короткого замыкания в узле нагрузки.

Изложенная методика может быть использована также при выборе предельно-допустимой мощности дуговых электропечей.