2.3. Втрати електроенергії в електрозварювальних апаратах

Організаційно-технічні заходи по економії електроенергії в електрозварювальних апаратах можна умовно розділити на дві основні групи: технологічні та енергетичні. Найбільша можливість економії електроенергії є в технології зварювального виробництва, і тільки 20-30% дають енергетичні заходи. Основні заходи по зниженню витрат електроенергії на зварку:

- оптимальний вибір способу зварки;

- вдосконалення технології електрозварки;

- зниження електричних та теплових втрат;

- усунення холостого ходу зварювальних апаратів.

Оптимальний вибір способу зварки. Тут можливі наступні шляхи:

- заміна ручної дугової зварки на змінному струмі автоматичною під флюсом (дозволяє получити 5-7% економії електроенергії);

- перехід від ручного електрозварювання на постійному струмі до напівавтоматичного в середовищі вуглекислого газу (зменшує розхід електроенергії в 2-2,5 рази );

- заміна ручного дугового електрозварювання точковою контактною (зменшує w_удв 2-2,5 рази);

- заміна дугового електрозварювання на шовне контактне (знижує розхід електроенергії на 15%)

- перехід ручного дугового зварювання з постійного струму на змінний(зменшує розхід електроенергії в 2-3 рази).

При контактному зварюванні найбільш екомнішим є точкове, тому розширення застосування точкового зварювання дає велику економію електроенергії.

Вдосконалення технології електрозварювання можливе:

- за рахунок використання електродів з покриттям, в яке введено металевий порошок (дозволяє збільшити силу зварювального струму, підвищити продуктивність і знизити витрати електроенергії на 8-12%);

- використання присадки у вигляді металу в порошку (при зварці під флюсом w_удзнижується на 30-40%);

- використання електрошлакового зварювання при зварюванні металів великої товщини;

- введення контактного зварювання на жорстких режимах;

- правильного вибору режиму роботи.

Точкове, рельєфне і шовне зварювання виробів можна проводити на м`яких і жорстких режимах. Розрахунки показують (табл. 3.1), що при зварюванні на жорстких режимах (підвищений струм, але зменшений час зварювання) витрати електроенергії знижуються в 1,5-4,0 рази. Тому при виборі режимів зварювання потрібно орієнтуватися на жорсткі.

На втрати електроенергії в електрозварювальних апаратах значний вплив мають коефіцієнт завантаження k_з і активний опір зварювального контуруR₂. Оптимальний коефіцієнт завантаженняk_з.опт електрозварювального апарату, відповідний максимуму_э , рівний:

де Р_х,Р_кз - втрати холостого і короткого замикання.

Зниження витрат електроенергії при переході від зварювання на м’якому режимі до зварювання на жорсткому режимі

Таблиця 3.1

Товщина зварювального	М’який режим		Жорсткий режим		Відносне зниження витрат,
металу, мм	Iсв, кА	tсв, с	Iсв, кА	tсв, с	раз
0,8+0,8	7,0	0,3	9,5	0,08	2,03
1,0+1,0	7,5	0,4	10,5	0,08	2,55
1,2+1,2	8,0	0,4	11,5	0,1	1,94
1,5+1,5	8,5	0,4	13,5	0,14	1,13
2,0+2,0	7,0	2,0	9,0	0,25	4,84
2,5+2,5	9,0	2,0	12,0	0,4	2,81
3,0+3,0	10,0	2,0	16,0	0,6	1,31
4,0+4,0	12,0	2,0	18,0	0,8	1,11

Якщо враховувати тільки електричні втрати, то для всіх типів зварювальних апаратів k_з.опт=0,2-0,3. Робота електрозварювальних апаратів з вказанимиk_з.опт являється явно не оптимальною, тому при виборіk_з.опт необхідно враховувати і тепловий КПД. Встановлено, що оптимальний коефіцієнт завантаження залежить від відношенняR_д/Z_м і cos_кз, деR_д – активний опір зварювальних деталей,Z_м – повний опір зварювальної машини. Для зварювання виробів із сталі можна рекомендувати наступні k_з.опт : 0,5-0,8 – точкові підвісні; 0,65-1,5 – багато точкові; 0,7-0,8 – шовні.

Впровадження границь холостого ходу зварювальних перетворювачів і трансформаторів дає економію електроенергії в розмірі 15-20% на кожному апараті.

Поряд з перерахованими заходами можна також рекомендувати:

- заміну контактних однофазних машин змінного струму машинами постійного струму, яка дозволяє економити електроенергію за рахунок зменшення потужності машин і індуктивного опору вторинного контуру;

- періодичну перевірку опору вторинних опорів і стану їх контактів, особливо у підвісних зварювальних машинах;

- використання електрошлакового зварювання для з’єднання деталей товщиною більше 30-40 мм замість дугового зварювання.