Электрооборудование установок дуговой сварки
Основным элементом, обеспечивающим дуговой сварочный процесс является источник питания сварочной дуги. Так как сварка возможна как на переменном, так и на постоянном токе, то необходимо иметь источники переменного, постоянного и выпрямленного тока.
Источники питания сварочной дуги переменного тока – это сварочные трансформаторы, одно- и трехфазные.
По количеству питаемых сварочных постов выполняются одно- и многопостовые.
По способу получения падающих внешних ВАХ и регулирования тока выделяются источники питания двух типов:
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и дроссельным регулятором тока (отдельным или встроенным).
Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием и катушечным, шунтовым или витковым ступенчатым регуляторами тока.
Источники питания постоянного тока.
Питание сварочной дуги постоянным током дороже, чем переменным. Однако применение постоянного тока целесообразно, когда к качеству сварных швов предъявляются особо высокие требования или применение переменного тока затруднительно (при сварке тонких изделий).
Источники питания постоянного тока делятся на 2 группы:
Машинные сварочные преобразователи.
Полупроводниковые сварочные выпрямители.
Б13. Высоковольтные электрические аппараты.
Высоковольтные выключатели предназначены для оперативных замыканий и размыканий цепей высокого напряжения при номинальных режимах работы и автоматического размыкания этих цепей при аварийных режимах (перегрузки, короткие замыкания и т. п.).
Автоматическое и достаточно быстрое отключение цепи при коротком замыкании является основной и наиболее ответственной операцией выключателя, предотвращающей повреждение и разрушение дорогостоящего электрооборудования от действия больших токов короткого замыкания, а также возможные нарушения нормальной работы энергосистемы.
Основным фактором, определяющим конструкцию выключателя, является способ гашения дуги. Исходя из этого выключатели могут быть разделены на следующие основные группы:
1) масляные выключатели - гашение дуги происходит в масле. В эту группу входят маломасляные выключатели с малым объемом масла, служащим только дугогасящей средой, и баковые выключатели, имеющие большой объем масла, которое служит еще и изоляцией токоведущих частей;
2) воздушные выключатели - гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха, получаемого от специального источника;
3) воздушные автопневматические выключатели - сжатый воздух, необходимый для гашения дуги, создается за счет энергии отключающей пружины;
4) автогазовые выключатели- гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камер под действием высокой температуры электрической дуги;
5) выключатели со сжатым элегазом - гашение дуги происходит в среде шестифтористой серы;
6) электромагнитные выключатели- гашение дуги осуществляется с помощью магнитного дутья в камерах различных конструкций;
7) вакуумные выключатели - гашение дуги происходит в вакууме.
Выключателям каждой из перечисленных групп свойственны свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.
Выключатели каждой группы подразделяются:
• по времени действия - на быстродействующие, ускоренного действия и небыстродействующие;
• по числу фаз - на однофазные и трехфазные;
• по числу мест разрыва цепи на фазу - на выключатели с одним разрывом, двумя разрывами и многократным разрывом;
• по конструктивной связи с приводом - на выключатели с отдельным приводом и со встроенным приводом. В обоих случаях привод может быть либо с ручным, либо с двигательным включением;
по роду установки - на выключатели для внутренней и наружной установок, а также для взрывоопасной среды;
по наличию автоматического повторного включения (АПВ) – на выключатели однократного, многократного, по фазного и быстродействующего повторного включения (БАПВ);
• по выполняемым функциям в схемах распределительных устройств - на генераторные и распределительные (последние подразделяются на фидерные и подстанционные).
Кроме номинальных напряжения и тока для характеристик высоковольтных выключателей используются следующие параметры:
• ток включения Iвкл - наибольшее амплитудное значение тока, который выключатель способен включить без последующего сваривания контактов током отключения;
• номинальный Iоткл.ном и предельный Iпред токи отключения, т. е. токи, которые выключатель способен отключить, не повреждаясь, соответственно при номинальном и пониженном напряжениях;
• номинальная
мощность отключения Роткл
,
определяемая при трехфазном отключении
по формуле Роткл
=
Uном
Iоткл.ном.
• ток динамической устойчивости Iдин. - максимальное значение тока, который способен пропустить выключатель, не повреждаясь, и без отбрасывания контактов;
• ток термической стойкости Iтерм., действующий определенное время (односекундный, пятисекундный)- ток, который выключатель способен пропустить, не повреждаясь;
• время включения, собственное время отключения и полное время отключения.
Б14-1. Эксплуатация оборудования подстанций и распределительных устройств.
Б14-2. Пуск в ход и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Основными показателями, характеризующими пусковые свойства асинхронного двигателя, являются начальный пусковой момент и начальный пусковой ток. Для того, чтобы ротор двигателя при пуске пришел во вращение, необходимо, чтобы момент при пуске был больше нагрузочного момента сопротивления.
Прямой пуск благодаря своей простоте является основным способом пуска короткозамкнутых трехфазных асинхронных двигателей. При прямом пуске обмотка статора непосредственно подключается к сети. Пусковой ток в асинхронных двигателях превышает номинальный в 5-7 раз. Прямой пуск протекает быстро и составляет от долей секунды у двигателей небольшой мощности до нескольких секунд у двигателей большой мощности. Пуск закончится, когда скорость ротора и токи достигнут установившихся значений, определяемых нагрузочным статическим моментом на валу двигателя. Ограничение для применения прямого пуска обычно накладывает сеть. Если в сети от пусковых токов включаемого двигателя возникают большие падении я напряжения, превышающие 10-15%, то этот двигатель прямым пуском в данную сеть включать не рекомендуется. Необходимо принять меры, уменьшающие пусковой ток.
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором для уменьшения пускового тока применяют подключение двигателя в первый момент пуска на пониженное напряжение. Недостатком такого пуска является снижение начального пускового момента пропорционального квадрату напряжения. Применяется в том случае , когда отсутствует нагрузочный момент на валу или когда этот момент невелик. Для снижения подводимого к статору двигателя напряжения используются следующие способы: пуск через реактор; пуск через автотрансформатор; переключение со звезды на треугольник.
В асинхронных двигателях с фазным ротором для уменьшения пускового тока включается добавочное активное сопротивление – пусковой реостат, который имеет несколько ступеней и рассчитывается на кратковременное протекание тока. При включении активного сопротивления в цепь ротора уменьшается начальный пусковой ток и увеличивается начальный пусковой момент. По мере разгона двигателя сопротивление пускового реостата уменьшают, переходя с одной его ступени на другую. Этот переход осуществляется как вручную, так и автоматически путем закорачивания части сопротивления с помощью контактов. Ступени пускового сопротивления рассчитываются так, чтобы при переключениях вращающий момент двигателя менялся в выбранных пределах от максимального вращающего момента до минимального.
Оценивать способы регулирования угловой частоты асинхронных двигателей проводят по следующим показателям: возможному диапазону регулирования; плавности регулирования; изменению КПД привода при регулировании.
Возможны следующие способы регулирования угловой скорости: изменением частоты питающей сети; изменением числа пар полюсов; изменением подводимого напряжения и регулирование включением в цепь ротора добавочного резистора.
Из всех возможных способах регулирование угловой скорости изменением частоты питающей сети этот способ позволяет плавно изменять угловую частоту в наиболее широком диапазоне. Для его осуществления требуется, чтобы двигатель получал питание от отдельного источника питания – преобразователя частоты ( чаще полупроводникового). При частотном регулировании асинхронных двигателей их энергетические характеристики остаются практически неизменными. Поэтому этот способ является экономичным. Недостатком является громоздкость и высокая стоимость источника питания.
Регулирование угловой скорости изменением числа пар полюсов осуществляется ступенчато. При одной паре полюсов частота вращения магнитного поля равна 3000 об/мин, при двух пар полюсов- 1500 об/мин, при 3 – 1000 об/мин и т.д. Асинхронные двигатели с переключением числа пар полюсов называются многоскоростными.
Для регулирования угловой скорости асинхронного двигателя подводимое напряжение к обмотке статора по сравнению с номинальным уменьшается. Этот способ имеет существенный недостаток : увеличиваются потери и снижается КПД. Применяется для машин малой мощности.
Регулирование угловой скорости включением в цепь ротора добавочного сопротивления используется в двигателях с фазным ротором. Этот способ позволяет плавно, в широких пределах регулировать угловую скорость. Однако практически он применяется для регулирования скорости в сравнительно узких пределах, так как при увеличении активного сопротивления возрастают электрические потери в цепи ротора и происходит снижение КПД. Однако потери возрастают в регулировочном реостате , а сточки зрения двигателя этот способ регулирования является более благоприятным.
Б14-3. Конструктивное исполнение электрических сетей. Воздушные линии
Электрические воздушные линии (ВЛ) предназначены для передачи и распределения ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам, стойкам на зданиях и инженерных сооружениях ( мостах, путепроводах и т.д.).
ВЛ электропередачи широко распространены в России (и в странах с большими территориями) и для них характерны:
незначительный объем земляных работ при постройке, простота эксплуатации и ремонта;
возможность использования опор воздушных линий с напряжением до 1 кВ для крепления наружного освещения, сигнализации и т.д.;
более низкая стоимость сооружения 1 км (примерно на 25…30%) по сравнению со стоимостью сооружения кабельной линии).
К основным элементам ВЛ относятся: опоры, провода, изоляторы, арматура для крепления проводов, грозозащитные тросы.
Опоры различного типа - служат для подвески проводов и грозащитных тросов.
ВЛ прокладываются на одноцепных или двухцепных деревянных, металлических и железобетонных опорах, с тросом для защиты от перенапряжения и без троса.
Для ВЛ применяют следующие типы опор:
Промежуточные, установленные на прямых участках трассы ВЛ. .
Анкерные, установленные для ограничения анкерного пролета, а также в местах изменения числа, марок и сечений проводов ВЛ.
Угловые, устанавливаемые в местах изменения направления трассы ВЛ.
Концевые опоры, установленные в начале и конце ВЛ, а также в местах, ограничивающих кабельные вставки.
Ответвленные опоры, на которых выполняются ответвления от ВЛ.
Перекрестные опоры, на которых выполняется пересечение ВЛ разных направлений или пересечение ВЛ с инженерными сооружениями.
Конструкции опор должны обеспечивать возможность установки:светильников уличного освещения всех типов; концевых кабельных муфт; защитных аппаратов; секционных и коммутационных аппаратов;шкафов и щитков для подключения электроприемников.
Провода являются одним из основных элементов ЛЭП. От правильного выбора материала, сечения и конструкции проводов и тросов зависят технико-экономические показатели электропередачи и стоимость сооружения линии.
К проводам и тросам предъявляются следующие требования:
- материал проводов должен иметь хорошую электрическую проводимость;
- материал проводов должен иметь малое электрическое сопротивление, что обеспечивает меньшие потери напряжения;
- провода и тросы должны обладать высокой механической прочностью, обеспечивая допуск больших тяжений по ним, что в свою очередь позволяет снижать высоту опор или увеличивать длину пролетов, уменьшая стоимость сооружения линий;
- материал проводов и тросов должен быть устойчивым к коррозии, особенно для линий, проходящих вблизи морских побережий и промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу.
В качестве грозозащитных тросов на ВЛ применяются стальные канаты. Наиболее употребительными на ВЛ являются канаты диаметром 8; 9,2; 10; 11; 12; 13; 14; 15 мм.
Линейные изоляторы предназначаются для подвески проводов и грозозащитных тросов к опорам ЛЭП. В зависимости от напряжения ЛЭП применяются штыревые или подвесные изоляторы, изготовленные из стекла, фарфора или полимеров.