МЕТОДИ ЗА ПОВИШАВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА СЪВМЕСТИМОСТ НА ЗАВАРИЧНОТО ОБОРУДВАНЕ
В началото на 80-те и 90-те години на миналия век развитите страни по света са изправени пред проблема с нарастващото влошаване на качеството на електроенергията в електрическите мрежи, което се състои в изкривяване на синусоидалната форма на напрежението и тока на мрежата, което се отразява на увеличаването на загубите и намаляването на надеждността на работата на електрическото оборудване. Това е причинено от постоянно нарастващо потребление на електроенергия от оборудване с нелинейни товари, като токоизправители, инвертори, честотно управлявани електрически задвижвания, компютри, офис оборудване и друго оборудване.
В тази връзка проблемът с електромагнитната съвместимост на електрическото оборудване стана остър. Електромагнитната съвместимост (EMC) на електрическите приемници се разбира като способността им да функционират без влошаване на показателите за качество, когато се захранват съвместно от промишлена мрежа. Захранващата верига на приемниците на енергия трябва да бъде изградена по такъв начин, че съвместно захранваните приемници на енергия да не си влияят неблагоприятно.
Както е известно, електрозаваръчното оборудване е мощен източник на електромагнитни смущения и оказва значително влияние върху промяната на индикаторите за захранване [11].
Традиционно обаче в страните от ОНД се е развило така, че в заваръчното производство се обръща малко внимание на тези проблеми, въпреки че при производството на критични заварени конструкции са поставени изисквания за работа само на един източник на енергия, за да се изключи взаимното влияние на източниците на енергия един върху друг.
Нивото на изкривяване на мрежовото напрежение, съгласно [9, 11, 12], зависи от вида на заваръчното оборудване. Най-голямо влияние върху електрическата мрежа имат източниците от инверторен тип. В този случай в мрежата се генерира много широк спектър от хармонични компоненти на тока, което може да доведе до falseработа на непрекъсваеми източници на енергия.
За да се подобри качеството на електроенергията и да се намали нивото на висшите хармоници на тока и напрежението, генерирани от заваръчно оборудване, е препоръчително, а в някои случаи е необходимо да се използват филтри с по-високи токови хармоници [11, 12]. В същото време източниците на заваръчна енергия, в допълнение към осигуряването на необходимите технологични показатели, ще имат добра електромагнитна съвместимост, ще намалят допълнителните загуби в мрежовите проводници и оборудването, свързано към мрежата.
Нивото на по-високите токови хармоници, генерирани от заваръчното оборудване, може също да бъде намалено чрез така наречените активни и пасивни филтри. Активните филтри, които съдържат много елементи както на мощността, така и на микроелектрониката, са скъпи, сложни и не винаги надеждни при работа [1].
Един от обещаващите видове заваръчно оборудване са импулсните захранвания, които осигуряват заваряване в диапазона не повече от + 10% от мрежовото напрежение.
Редица работи [5, 8, 13] са посветени на изследване на ефекта от смущения, включително колебания в захранващото напрежение, върху стабилността на работата на импулсни заваръчни машини, както и на разработване на система за стабилизиране на параметрите под действието на смущаващи влияния.
Тъй като импулсното дъгово заваряване с консумативен електрод протича без късо съединение на дъговата междина, колебанията на входното напрежение в посока на намаляване на захранващото напрежение са опасни за него. Когато импулсните захранвания работят в номинален режим, разпръскването е 1..1.5%, а при работа при намалено мрежово напрежение до 340..350V се повишава до 7% [13].
За да се елиминира влиянието на колебанията в мрежовото напрежение, беше предложена двуконтурна стабилизираща система, която позволява поддържането на параметритепроцес на заваряване на зададеното ниво при излагане на смущения, както и за намаляване на разпръскването до "номинални" 1..1.5%.
Напоследък резонансните технологии се използват все по-често при създаването на източници на енергия за заваряване [6, 10]. Използването на резонансни LC вериги позволява да се намалят загубите, да се повиши ефективността на процеса и да се намали нивото на електромагнитни смущения с порядък. В същото време дизайнерите се опитват да преминат към по-високи честоти, което води до намаляване на нивото на радиосмущения и електромагнитен шум, както и намаляване на величината на пулсациите на напрежението [6].
Въз основа на очевидните предимства на използването на резонансни преобразуватели, STORM създаде редица заваръчни източници за ръчно електродъгово заваряване: Handy-190, Handy-200, X-350 VRD RU (Фигура 3b), серия MicorMIG (Фигура 3a), акумулаторна машина MicorStick 160 (Фигура 3c). Тези източници са проектирани на базата на резонансния метод с технологията за управление MICOR [7]. Системата за управление на тези заваръчни машини използва шест микропроцесора с тактова честота 25-96 MHz. По време на работа на тези източници контролът на тока и напрежението се извършва 1,5 милиона пъти в секунда, контролират се 27 аналогови и цифрови измервателни параметъра.
Въз основа на анализа на взаимното влияние на заваръчното оборудване и електрическата мрежа е възможно да се формулират основните варианти за решаване на проблема със стабилната работа на заваръчните инвертори:
1 Намаляването на напрежението на отворена верига на генератора от 380V до 350 - 360V и увеличаването на честотата до 52 Hz осигуряват нормалната работа на източниците [3].
2 Включване последователно във всеки мрежов проводник на индуктивност и увеличаване на капацитета на филтъра. Подобно решение изисква допълнителни филтри и намеса в заваръчния източник.
3 Заза да се елиминира изкривяването на напрежението на генератора и да се намалят високочестотните хармоници, е необходимо да се въведат радиофилтър и изглаждащи кондензатори в съответствие с препоръките на [2, 4].
4 Използването на LC филтър в инвертора вместо капацитивен има положителен ефект върху работата на генератора. Това елиминира пренапреженията и напълно използва мощността на генератора.
1. Волков, И.В. Подобряване на качеството на електроенергията в мрежите на промишлените предприятия чрез филтри с по-високи токови хармоници / I.V. Волков, М.Н. Курилчук, И.В. Пенгетов, С.В. Римар // Висн. Приазов. холдинг техн. ун-ту: Зб. науки. Прац, Енергия. - Мариупол: PDTU. - 2005. - Част 2. - VIP. номер 3. – с. 15-19
2. Getskin O.B. Инверторен апарат DS 250.33 за заваряване с покрити електроди / O.B. Getskin, V.N. Яров, И.В. Кудров // Заваръчно производство. - 2004. - № 2. – С. 19-21
3. Getskin O.B. Разработване на алгоритъм за управление на преноса на електроден метал по време на заваряване в защитни газове и прилагането му в многофункционален заваръчен източник: дисертация за конкурса. уч. степен канд. техн. Науки, Чебоксари. - 2010. - 165 с.
4. Getskin, O.B. Създаване на блоково-модулна конструктивна машина за орбитално заваряване на главни тръбопроводи / O.B. Getskin // Заваряване и диагностика. - 2008. - № 6. – с. 19-23
5. Жерносеков, А.М. Влияние на колебанията на мрежовото напрежение върху процеса на импулсно-дъгово заваряване / A.M. Жерносеков // Автоматично заваряване. - 2008. - № 2. – с. 48-49
6. Зиновкин, А.А. Резонансни технологии в заваряването: етапи на развитие / A.A. Зиновкин, М.А. Шолохов, А.М. Fiveysky // Заваряване и диагностика. - 2013. - № 1. – с. 48-52
7. Мелников, А.Ю. Резонансни заваръчни източници на енергия за трасови работи по време на монтаж и ремонт на тръбопроводи / A.Yu. Мелников, A.M.Fivey // Територия NEFTEGAZ. - 2014. - № 9. – стр. 61
8. Патон B.E. Стабилизиране на процеса на импулсно дъгово заваряване с консумативен електрод / B.E. Патон, П.П. Шейко, А.М. Жерносеков, Ю.О. Шимановски // Автоматично заваряване. - 2003. - № 8. – стр. 3-6
9. Пенгетов, И.В. Електромагнитна съвместимост на източници на захранване със заваръчна дъга / I.V. Пенгетов, С.В. Rymar, A.M. Жерносеков, В.Н. Сидорец // Електротехника и електромеханика. - 2012. - № 3. – с. 34-40
10. Петров, С. Усъвършенствана схема на заваръчни инвертори (част 2) / С. Петров // Съвременна електроника. - 2009. - № 2. – с. 16-22
11. Римар, С.В. Влияние на еднофазни източници на захранване на заваръчната дъга върху електрическата мрежа / S.V. Rymar, A.M. Жерносеков, В.Н. Сидорец // Автоматично заваряване. - 2011. - № 12. – с. 9-15
12. Римар, С.В. Влияние на заваръчните източници на енергия върху трифазна електрическа мрежа / S.V. Rymar, A.M. Жерносеков, В.Н. Сидорец // Автоматично заваряване. - 2011. - № 10. – с. 49-55
13. Шейко, П.П. Импулсно дъгово заваряване с консумативен електрод с автоматично стабилизиране на параметрите на режима / P.P. Шейко, А.М. Жерносеков, Ю.О. Шимановски // Автоматично заваряване. - 2004. - № 1. – с. 8-11