Соединение источников на параллельную и последовательную работу

Если ток источника недостаточен для питания мощной дуги, то соединяют на параллельную работу два или более источников.

Общие правила параллельного соединения источников сформулируем на основе анализа схемы (рис. 7.6).

Сварочный ток I_д равен сумме токов источников:

, , , (7.5)

где E₁=U₀₁ и E₂=U₀₂ – ЭДС или напряжения холостого хода источников, соединяемых на параллельную работу, Z_И1 и Z_И2 – внутренние сопротивления источников (здесь и далее в комплексной форме).

Рис. 7.6. Схема параллельного соединения двух сварочных постов

Настройка режима одновременным изменением четырех параметров (U₀₁, U₀₂, Z_И1, Z_И2) затруднительна. Поэтому предпочтительно соединение одинаковых источников – с одинаковыми напряжениями холостого хода. Их равномерная загрузка (I₁=I₂) достигается при одинаковой установке их регуляторов, когда Z_И1=Z_И2. В этом случае

. (7.6)

Для настройки режима можно также воспользоваться внешней характеристикой, полученной графическим суммированием характеристик соединяемых источников (рис. 7.7). Видно, что в случае соединения неодинаковых источников (рис. 7.7, б) при малом сварочном токе работает в основном источник с высоким напряжением холостого хода U₀₁, но при больших токах нагрузка распределяется между источниками обратно пропорционально их внутреннему сопротивлению, т.е. прямо пропорционально номинальной мощности.

а) б)

Рис. 7.7. Внешние характеристики поста при параллельном соединении источников

Во внутреннем контуре источников возникает ток

. (7.7)

Этот внутриконтурный ток является вредным, поскольку вызывает расход энергии на внутренних сопротивлениях источников без полезного действия в дуге и существует даже при разорванной цепи дуги, т.е. при холостом ходе системы «источник – дуга». Для его уменьшения следует выравнивать напряжения холостого хода двух источников, т.к. I_ВК = 0 при Е₁ = Е₂. Особенно велик этот ток, если в сеть включен только один из источников, он близок к току короткого замыкания:

.

Такой режим можно предотвратить установкой ключа S, который замыкают только после подключения к сети обоих источников, а для источников постоянного тока – установкой вентилей V1 и V2.

Вышеизложенное позволяет сформулировать правила соединения источников на параллельную работу:

1. Рекомендуется соединять однотипные (лучше – одинаковые) источники.

2. Принимаются меры для ограничения внутриконтурных токов и загрузки источников пропорционально их мощности.

3. При монтаже соединяются одноименные клеммы источников (одинаковой полярности или фазы).

Особенности соединения источников на параллельную работу иллюстрирует рис. 7.8.

а) б)

Рис. 7.8. Схемы соединения на параллельную работу трансформаторов (а) и выпрямителей (б)

Первичные обмотки трансформаторов Т1 и Т2 с помощью рубильников или автоматических выключателей Q1 и Q2 подключают обязательно к одинаковым линейным проводам трехфазной питающей сети, с тем, чтобы фазы вторичных ЭДС совпадали (рис. 7.8, а). Со вторичной стороны необходимо попарно соединить зажимы одинаковой полярности. С этой целью произвольно соединяют пару зажимов, например, X1 и Х3, и на холостом ходу прибором РV проверяют напряжение между зажимами Х2 и Х4. Если напряжение близко к нулю, зажимы найдены верно. Если напряжение равно сумме U₀₁+U₀₂, следует поменять соединение зажимов. Во вторичной цепи устанавливают также рубильник Q3, с его помощью одна из пар зажимов (Х2 и Х4) соединяется уже после включения в сеть обоих трансформаторов, что предотвращает появление внутриконтурного тока большой величины.

Особенности соединения выпрямителей иллюстрирует рис. 7.8, б. Соединение диодных выпрямителей не вызывает особых трудностей. Внутриконтурные токи в таких схемах невозможны, поскольку к выпрямительному блоку они прикладываются в обратном направлении. Вполне допустимо даже соединение выпрямителей с сильно различающимися параметрами. Наиболее часто на параллельную работу соединяют многопостовые выпрямители. Они подключаются к общей магистрали тока по мере необходимости, причем некоторые из них могут находиться в резерве на случай выхода из строя работающего источника. Вентильные генераторы соединяются так же, как и диодные выпрямители. Выпрямители с тиристорными выпрямительными блоками соединять на параллельную работу не рекомендуется, поскольку у них даже при незначительном различии углов управления сильно отличается загрузка.

Соединение на параллельную работу коллекторных генераторов требует установки специальных уравнительных проводов и перекрестного питания параллельных обмоток у генераторов с самовозбуждением.

Последовательное соединение источников используется в том случае, когда необходимо повысить напряжение холостого хода и рабочее напряжение, например, при плазменных процессах. При этом плюсовой зажим одного источника соединяется с минусовым другого, а два оставшиеся соединяются с нагрузкой. Напряжение холостого хода в такой схеме , а ток

. (7.8)