книги из ГПНТБ / Глебов Л.В. Установка и эксплуатация машин контактной сварки

і и сети пли нет; какие требования предъявляются к качеству сварочного соединения; работает ли одна или одновременно несколько машин.

В табл. 3-1 приведены рекомендуемые падения напряжения в питающих сетях при работе контактных машин, а на рис. 3-7 даны допустимые падения

Рис. 3-7. Допустимые падения напряжения с учетом доброкачественности сварных соединений стальных конструкций

Правая шкала — при равных временах сварки, левая шкала — при разных временах сварки, цифры над кривыми — количе­ ство работающих машин

напряжения на каждую машину с учетом доброкачественных сварных соедине­ ний стальных конструкций при одновременной работе группы машин, имеющих примерно одинаковую мощность.

3-5. Расчет нагрузок, создаваемых машинами контактной сварки

По ГОСТ 297—61 на щитке машины должны быть приведены

50

д) максимальный темп сварки при номинальном режиме для номинального сечения ІѴМ;

е) внешние характеристики.

На основании приведенных данных могут быть найдены все параметры, необходимые для расчета нагрузок, создаваемых маши­ нами контактной сварки при работе.

В целях большей систематизации расчета выполним его для от­ дельных групп нагрузок согласно предложенной классификации.

Для первой группы нагрузок, создаваемых однофазными точеч­ ными, рельефными и стыковыми машинами для сварки методом сопротивления с асинхронным включением сварочного тока, экви­ валентный длительный ток или длительная мощность каждой ма­ шины, необходимые для выбора проводов и установленной мощности трансформатора, определяются для номинальной ступени по фор­

*$1дл = £ ін V П В Н.

Максимальные пики тока, которые могут быть при асинхронном включении сварочного тока и знание которых необходимо для про­ верки сети на падение напряжения: / 1ПИк = (2-г-З) І 1Н. Как пока­ зал ряд замеров, коэффициент в скобках можно принять равным 2. Как правило, все машины контактной сварки, выпускаемые в Со­ ветском Союзе, имеют еще максимальную ступень регулирования, используемую как резервная при единичных сварках на повышен­ ной мощности или при больших снижениях напряжения. Мощность и ток на максимальной ступени являются определяющими для вы­ бора пускорегулирующих устройств контактной машины. Если они не приведены в описании машины, то могут быть рассчитаны на основании имеющихся данных:

где К — коэффициент, лежащий в пределах 1,15—1,25 (при боль­ ших вылетах берутся меньшие значения).

Для расчета сетей S lM и І 1к м имеют вспомогательное значение, показывающее, какие пики тока могут быть при коротком замыка­ нии электродов машины на максимальной ступени. По максималь­ ной производительности, согласно паспортным данным или задан­ ному режиму сварки и ПВ, может быть рассчитана частота включе­ ний машины, а следовательно, и частота колебаний напряжения сети, которые происходят при ее работе. Частота включений доляша учитываться при расчете сети или подключении контактных машин к сети, питающей осветительные нагрузки, если создаваемое их работой падение напряжения будет превосходить 1,5%.

Для второй группы нагрузок, создаваемых теми же группами машин, но с синхронным включением сварочного тока, расчет

нагрузок производится по^ приведенным выше формулам. Однако пики токов включения благодаря синхронному включению отсут­ ствуют, и проверка сети на падение напряжения проводится по номи­ нальным токам.

Для третьей группы нагрузок, создаваемых однофазными сты­ ковыми машинами для сварки методом непрерывного оплавления, типовая циклограмма нагрузки приведена на рис. 3-4. Нагрузка наиболее точно может быть определена только по осциллограмме процесса сварки и технологическому режиму, заданному технологомсварщиком. Однако в ряде случаев бывает необходимо провести расчет сети до установления точной технологической загрузки ма­ шины. Это также можно сделать на основании паспортных данных и описания машины. Номинальный ток стыковой машины для сварки оплавлением, обозначенный на щитке в соответствии с ГОСТ 297—61, принимается равным / 2Н = 0,4 / 2к_„, где / 2К н — ток короткого замыкания на номинальной ступени.

По номинальному сварочному току, по формулам (3-1), может быть определен приближенный ток, необходимый для расчета сети по нагреву. Ток при осадке для расчета максимальных падений напряжения при работе машины может быть найден по номиналь­ ному току:

Коэффициент 2 берется для сварки металлов с большим сопро­ тивлением. Частота включений стыковой машины для сварки опла­ влением определяется по заданной производительности.

Для четвертой группы нагрузок, создаваемых однофазными сты­ ковыми машинами для сварки оплавлением с предварительным подо­ гревом, циклограмма нагрузки приведена на рис. 3-4. Отличие от третьей группы заключается в пиках подогрева, предшествующих процессу оплавления и осадки. Здесь также нагрузка точно может быть рассчитана только по осциллограмме и заданной технологии сварки. Но имеющиеся на щитке и в описании машины данные поз­ воляют получить необходимые для расчета сети величины.

В соответствии с ГОСТ 297—61 номинальный сварочный ток стыковой машины для сварки непрерывным оплавлением с предва­

Частота включений (количество пиков) определяется по произ­ водительности с учетом количества циклов предварительного подо­ грева.

Для пятой группы нагрузок, создаваемых однофазными шовными машинами при сварке методом прерывистого включения тока и точеч­ ными машинами при импульсной сварке с синхронным включением

52

сварочного тока, нагрузки могут быть рассчитаны по формулам (3-1) и (3-2). Частота включений определяется по количеству им­ пульсов сварки.

Для шестой группы нагрузок, создаваемых трехфазными маши­ нами для всех видов контактной сварки, в том числе и многоэлект­ родными (машины этих типов по своей конструкции предусматри­ вают равномерную нагрузку трехфазной сети), нагрузка на сеть определяется в зависимости от вида машин. Для машин точечной и шовной сварки — импульсом постоянного тока:

где S lu — номинальная мощность, потребляемая машиной из трех­

Для конденсаторных машин (подключаемых к трехфазной сети)

продолжительность включения зарядного устройства в относитель­ ных единицах.

Для многоэлектродных машин (при соединении трансформаторов

гДе /ін, т — номинальный первичный ток сварочного трансформа­ тора, а; / св — сварочный ток трансформатора (при наличии в транс­ форматоре параллельных вторичных витков сварочный ток равен сумме токов в параллельных ветвях), а; т — количество одновре­ менно включаемых трансформаторов на каждую фазу.

Рассчитанные по формулам токи дают номинальную фазную нагрузку на сеть при работе одной машины. При подключении

53

к трехфазной сети нескольких однофазных машин необходимо стремиться нагрузку распределить равномерно на все три фазы сети. Если одновременно включается несколько машин, то надо учитывать неодновременность их работы, степень загрузки и дру­ гие факторы. Эти особенности работы учитываются при числе машин больше трех. До трех машин суммарная нагрузка определяется как арифметическая сумма токов машины.

Расчет нагрузки сети, создаваемой несколькими машинами кон­ тактной сварки, производится различными методами. Наиболее распространенными являются: метод расчетных коэффициентов, найденных теоретическим или опытным путем для различного вида нагрузок и производств, метод упорядоченных диаграмм, метод теории массового обслуживания, использование графиков нагрузки для определения среднеквадратичного тока нагрузки и другие методы с применением теории вероятности [9, 24].

Для расчета длительного тока нагрузки, обусловливающего нагрев проводов, необходимо учитывать реальную нагрузку и длительность работы каждой машины контактной сварки. Этот учет можно выполнить с помощью коэффициентов загрузки К 3 и продол­ жительности включения і£пв) представляющих собой отношения фактических значений тока нагрузки и ПВ к их номинальным зна­

Сравнивая полученные значения / 1дл Ав, І 1дл вс и / 1дл АС, выби­ рают наибольшее и, если небаланс фаз не превосходит 10%, прини­

54

Фактическая нагрузка и ПВ каждой контактной машины могут быть установлены по технологическим картам или при их отсутствии взяты из табл. 3-2.

Если к сети, имеющей однофазные машины контактной сварки, подсоединены контактные машины с трехфазным питанием, их линей­ ные токи, рассчитанные по формулам (3-5) — (3-9), с учетом коэф­ фициентов нагрузки и ПВ добавляются к общему линейному току, найденному по формулам (3-14), (3-15). Некоторые авторы рекомен­ дуют определять длительный ток нескольких машин, имеющих одинаковые ПВ, по формуле

І 1ДЛ = 1/Г(ПВ - ПВ») ( 1 І 1 + І І 2 + Д з + • • • + -Г|п) + ПВ2 ( /,, Л - І 1г + I t 3 + . . . + І 1П)2.

(3-16)

Если ПВ не равны, то формула принимает вид:

Г1ДЛ= іАі1 (ПВ1-ПВ?) + /Ь (ПВ2-ПВР + . . .+ (і11пв1+ / 12пв2+ . • .+ І1гаПВп)2,

(3-17)

где / 1Х, / 12, . . ., І 1п — фактические первичные токи машин; ПВХ, ПВ2, . . ., ПВ„ — фактические ПВ в относительных единицах.

Длительная мощность, необходимая для выбора трансформатор­ ной подстанции и защитных устройств, находится по формуле

55

Определение пиковых нагрузок. Расчет сети на падение напря­ жения ведется по пиковому току нагрузки. При одновременной работе не более трех машин, если их мощности незначительно отли­ чаются друг от друга, пиковый ток нагрузки принимается равным суммарному номинальному току машин. Если суммарный номиналь­ ный ток будет меньше максимальных пиков тока, создаваемых самой мощной машиной группы, то расчет выполняется по макси­

данной вероятностью падение напряжения в сети может быть выше допустимого, обусловливающего требуемое качество сварки. Сле­ довательно, вероятность одновременного включения машин является

количества одновременно включенных машин при вероятности включения р = 0,0001. Аналогичные кривые могут быть построены для других вероятностей включения.

56

Пиковая нагрузка рассчитывается для наиболее нагруженной фазы, найденной при определении длительных нагрузок.

Максимальное значение тока нагрузки пары фаз

П

При небольшом количестве машин (до 16—20) при расчете при­ нимают, что одновременно включаются машины с максимальными значениями номинальных токов, при большем количестве машин берут среднее значение тока

т

1

Если мощности или токи нагрузки и ПВ машин практически (в пределах до 20%) одинаковы, то среднее значение ПВСр ф при­ нимается равным

‘ СВ . ф

п — количество одновременно работающих и включенных машин.

3-6. Расчет электрической сети, выбор плавких вставок, автоматов, силовых трансформаторов и сетей заземления

Зная величину нагрузки, создаваемую машинами, можно рас­ считать электрические сети, питающие их.

Сечения проводов коротких ответвлений длиной до 25 м (к одной машине) выбираются по допустимому нагреву.

*В соответствии с ПУЭ при повторно-кратковременных режимах

собщей продолжительностью цикла до 10 мин и продолжительностью

57

рабочего периода не более 4 мин в качестве расчетной токовой на­ грузки следует принимать нагрузку, приведенную к длительному режиму. При этом для медных проводов сечением до 6 мм2 и алюми­ ниевых сечением до 10 мм2 токовые нагрузки принимаются, как для установок с длительным режимом. Другими словами, для сварочных установок с токами до 50—60 а пересчет сварочного тока на длитель­ ный допустимый ток с учетом ПВ не производится.

При токовых нагрузках более 50—60 а (для медных проводов сечением более 10 мм2 и алюминиевых сечением более 16 мм2) токовые нагрузки с учетом ПВ определяются умножением допусти­ мого тока в проводе при длительном режиме на коэффициент К кр —

Iдоп — допустимый ток в проводе по нагреву.

В табл. 3-3 приведены данные для выбора сечений медных про­ водов с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией в зависимости от ПВ, а на рис. 3-9 — график зависимости Ккр от ПВ. Плавкие вставки для такого короткого ответвления выбираются по току, определяемому по формуле

проводов. При других температурах окружающего воздуха и прокладке про­ водов в трубах вносятся поправки:

58

При защите отдельных ответвлений автоматами с электромагнит­ ным расцепителем без выдержки времени типа АЗІЮ и других типов с разбросом по току срабатывания ±30% уставка тока электромагнитного расцепителя определяется по формуле

для автоматов типа А3120; А3130 и А3140 и других типов с разбро­ сом по току срабатывания ±15% — но формуле

Здесь Іу а — ток уставки авто­ мата; / пик — пиковое значение тока машины контактной сварки (при синхронном включении / пик = = / н пв, при асинхронном/пик =

в электроснабжении, равномерности нагрузки трансформаторных подстанций и снижения установленной мощности трансформаторов.

При расчете разомкнутых сетей на потерю напряжения (при длине линии более 25 м) можно пользоваться следующими форму­ лами:

для сетей однофазного тока

где ДU — потеря напряжения, %; / пик — пиковый ток, а; L — дли­ на линии, км; R — активное сопротивление линии переменному току, ом/км; X — реактивное сопротивление линии переменному току, омікм; cos cp — коэффициент мощности при пиковом токе.

Расчет сечений проводов производится по соответствующим формулам. Независимо от результатов расчета сечения, определен­ ные по потере напряжения, обязательно проверяются по допусти­ мому нагреву.

59