Источник: Электротехника, электроника и микропроцессорная техника — 2010 / Матеріали III науково-технічної конференції
молодих учених та студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2010, с. 77-78.
Контактная сварка является распространенным способом получения неразборных со-единений. В настоящее время свыше 30% всех сварных соединений производится этим способом. Графики электрических нагрузок машин контактной сварки характеризуются кратковременными большими импульсами тока, которые приводят к значительным потерям напряжения в сети. Снижение напряжения может стать причиной брака сварки. Для исключения брака сеть должна быть выбрана таким образом, чтобы потеря напряжения в ней не превышала 10% с вероятностью 0,999.
Действующая методика [1] расчета пиковых токов и потерь напряжения с целью умень-ния объемов вычислений опирается на приблизительный расчет потерь напряжения и пиковых токов и предусматривает применение двухступенчатым модели упорядоченной диаграммы нагрузок сварочных машин, что приводит к погрешности и создает определенный запас при выборе питающей сети, увеличивая капитальные затраты на нее.
Целью работы является уменьшение капитальных затрат на электрическую сеть пита-ния машин контактной сварки при обеспечении требований к уровню напряжения в сети, необходимого для гарантированного качества сварки путем повышения точности расчета пиковых токов и потерь напряжения.
Функции распределения пиковых токов и потерь напряжения, по которым могут быть определены максимальные расчетные значения этих величин с заданной предельной вероятностью, могут быть получены путем перебора всех возможных вариантов вклю-чения сварочных машин, для каждого из которых определяется вероятность и значение пиковых токов и потерь напряжения.
Предложено решение задачи для случая питания группы сварочных машин, подклю-ченных к неразветвленному шинопроводу. Для расчета функций распределения пико-вых токов и потерь напряжения необходимо обеспечить решение двух задач: расчет токов и напряжений во всех ветвях сети для любой группы сварочных машин и перебор всех вариантов включения сварочных машин с определением их вероятности.
Для вычисления токов и напряжений всех ветвей электрической сети применяемые законы Ома и Кирхгофа. Поскольку при расчете функции распределения пиковых токов и потерь напряжения определения токов и напряжений необходимо выполнять многократно для разных групп включенных сварочных машин, отличающихся количеством фаз, мощностью, расстоянием от источника питания, разработанный алгоритм автоматического формирования матриц соединений, контуров, сопротивлений, вектора ЭДС.
Точный расчет функций распределения потерь напряжения и пиковых токов по би-номиальним законом распределения возможен только при небольшом количестве сва-рочных машин из-за большого объема вычислений. Количество ступенек биномиального закона распределения для сварочных машин через число комбинаций включенных машин равно, , где .
Количество сварочных машин в цехе может составлять сотни. Так, например, для 100 сварочных машин получим более ступенек на функции распределения. Для уменьшения объема расчетов предлагается применение метода "Предельных функций распределения пиковых токов и потерь напряжения".
Идея метода состоит в том, что с целью уменьшения количества ступенек на функциях распределения все сварочные машины делятся на 7 групп (разрядов) в зависимости от количества фаз и к которым фаз подключена сварочная машина:
-Однофазные, подключенные к фазам АB; BC; CA - три группы;
- Двухфазные, подключенные к фазам AB, BC; BC, CA; CA, AB - три группы;
-Трехфазные ABC.
При расчете функции распределения дальнейшем рассматриваться не все возможные комбинации включения сварочных машин, а все возможные комбинации включения разного количества машин из групп, это обеспечивает уменьшение количества ступе-нек на функции распределения. При выполнении расчета для получения абсцисс пре-дельных (максимальной и минимальной) функций распределения пиковых токов и по-терь напряжения для каждой комбинации количества включенных машин из группы расчет выполняться дважды: для наиболее мощных сварочных машин из каждой груп-пы - получим максимальную функцию распределения и для сварочных машин малей-шей мощности - эта информация необходима для минимальной функции распределе-ния.
Алгоритм метода:
-Все МКС распределяются по фазам сети,которые их питают.
- Выполняется распределение МКС по группам в зависимости от количества фаз и от того, на которую линейное напряжение подключена сварочная машина;
- В каждой группе сварочные машины сортируются по возрастанию мощности;
- Рассчитывается функция распределения количества включенных машин и по ней определяется количество одновременно включенных машин, вероятность превышения которой не больше заданную предельную вероятность Ех=0.001 ;
- Рассчитываются пиковые токи и потери напряжения для всех возможных вариантов включения сварочных машин с сформированных групп при общем количестве машин от одной до . Причем пиковые токи и потери напряжения рассчитываются для двух предельных случаев: когда из группы включена определенное количество сварочных машин самых большей мощности и наименьшей (соответственно для максимальной и минимальной функции распределения. Результаты расчетов (пиковые токи, потери на-пряжения вместе с вероятностью их возникновения) хранятся в соответствующих мас-сивах;
- Выполняется благоустройство результатов расчетов по возрастанию пиковых токов и потерь напряжения и рассчитываются участки максимальных и минимальных функций распределения этих величин (для количества включенных сварочных машин от 1 до ) с учетом ступеньки функции распределения, что соответствует случае, когда все сварочные машины отключены;
- По полученным функциями распределения определяются максимальные расчетные (по минимальной и максимальной предельными функциями распределения) значение пиковых токов и потерь напряжения.
Таким образом, предложенный метод позволяет получить вполне достоверный диапа-зон максимальных расчетных значений пиковых токов и потерь напряжений в сети, питающей группу машинам контактной сварки с заданной предельной вероятностью.
.
Литература
- Теоретические основы аналитического метода максимальных токов и по-терь напряжения в сетях контактной электросварки. / Г.М. Каялов, В.П. Муха, А.А. Бадахян, Л.Б. Годгельф // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. – Москва.: ГПИ Тяжпромэлектропроект. - 1976. - №3. - С. 3-9.