Розрахунок втрат напруги та пікових струмів в розгалуженій мережі живлення групи машин контактної зварки

Автор: К.А. Удовіченко, Н.М. Погрібняк, В.В. Мухін
Источник: Всеукраинская научно-техническая конференция студентов «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника»

Сучасне зварювальне обладнання відрізняється різноманітними способами зварювання. Найбільш поширеними є дугове електричне зварювання та контактне зварювання. В останні часи частка контактного зварювання поступово зростає по відношенню до інших видів. Це обумовлено високим рівнем продуктивності, який отримується через високий рівень механізації, роботизації та автоматизації.

Особливістю роботи машин контактного зварювання є невеликий час їх роботи та великі пікові струми, які створюють і значну втрату напруги, а якість виготовленої продукції залежить від рівня напруги на затискачах машини. Якщо мережа, що проектується не задовольняє вимогам за рівнем напруги, втрату напруги в ній зменшують шляхом вибору трансформатора більшої потужності та шинопроводу більшого перерізу, а це значно збільшує капітальні затрати. Оскільки метод, рекомендований діючими керівними Вказівками [1], істотно завищує розрахункові значення втрати напруги, доцільне підвищення його точності.

Запропоновані в [1, 2] методи граничних функцій розподілу (ГФР) і випадкового вибору (ВВ), забезпечують більшу точність розрахунку, але їх алгоритми розроблені тільки для нерозгалуженого шинопровода. Однак на практиці досить часто використовують розгалужений шинопровід.

Для розрахунку пікових струмів і втрат напруги у розгалуженому шинопроводі методами ГФР і ВВ виконуємо еквівалентний перехід до нерозгалуженого шинопроводу. Це зробить можливим застосування вже розроблених алгоритмів для нерозгалуженого шинопровода. Умовою перетворення схеми є збереження впливу кожної зварювальної машини (ЗМ) на формування пікового струму розрахункової ділянки або втрату напруги.

Щоб отримати «еквівалентний нерозгалужений шинопровід» (ЕНШ) для розрахунку втрати напруги на певній ділянці в розрахункову схему включається ця ділянка та усі ділянки шинопровода, що з’єднують її з шинами ТП. Перетини ділянок ЕНШ можуть бути різними. Місце підключення ЗМ до розрахункової схеми визначається виходячи з умови однакового їх впливу на втрати напруги у фактичній і розрахунковій схемах: усі ЗМ, підключені до розрахункової ділянки та ділянок, що з’єднують її з ТП, лишаться на своїх місцях. Місця підключення всіх ЗМ, що живляться від гілок шинопроводів, підключених до ЕНШ, що не увійшли в нього, змінюються на місце підключення гілки, від якої вони фактично живляться, до ЕНШ.

Для розрахунку пікових струмів кожного шинопровода ЕНШ включає розрахунковий шинопровід, до якого підключені усі ЗМ, що живляться від нього та усі ЗМ, що живляться від шинопроводів, що підключені до розрахункового. Місце підключення ЗМ до ЕНШ співпадає з місцем підключення до ЕНШ тих гілок, від яких вони живляться.

Розглянемо приклад застосування описаної вище методики для схеми, представленої на рис. 1, а.

Наприклад, при розрахунку втрати напруги для шинопровода №3 еквівалентна схема з нерозгалуженим шинопроводом має три ділянки шинопроводу (Ш1, Ш2, Ш3).

Всі МКЗ (ЗМ10, ЗМ11, ЗМ15, ЗМ16), що підключені до Ш1, за точкою підключення Ш2 до Ш1 (якщо дивитися від джерела живлення) та ті, що підключені до Ш4 (ЗМ12, ЗМ13, ЗМ14), в розрахунковій схемі будуть підключені до Ш1 на відстані підключення Ш2 до Ш1 LШ2. Машини (ЗМ1, ЗМ2), підключені до Ш1 до точки підключення Ш2 – на фактичних відстанях від джерела живлення (lM1, lM2). Машини (ЗМ3, ЗМ4), підключені до Ш2 до точки підключення Ш3 також будуть підключені на справжніх відстанях (lM3, lM4), а машини (ЗМ8, ЗМ9), підключені після точки підключення Ш3 – на відстань підключення Ш3 до Ш2 LШ3. Машини, підключені до Ш3 залишаться на своїх фактичних відстанях. Отримана еквівалентна схема представлена на рис. 1, б. Аналогічні перетворення виконуються для кожної ділянки мережі.

Рисунок 1 – Приклад схеми живлення МКЗ від розгалуженого шинопровода (а) та еквівалентна схема підключення ЗМ до ЕНШ при розрахунку втрат напруги у шинопроводі Ш3

Для розрахунку пікового струму шинопровода №3 враховуються лише ті машини, які приймають участь у формуванні цього струму, а саме машини, підключені до Ш3 (ЗМ5, ЗМ6, ЗМ7). Інші машини в розрахунок не включаються. Аналогічні перетворення виконуються для всіх ділянок шинопровода.

На підставі отриманих еквівалентних схем виконується розрахунок за алгоритмом для нерозгалуженого шинопровода та застосовуються алгоритми, розроблені у [1-3].

Перелік посилань

1. Воротніков С.О. Розрахунок напруг у електричній мережі, від якої живляться машини контактної зварки. Кваліфікаційна робота магістра – Донецьк, ДонНТУ, 2009. – 100 с.
2. Болотнов Д.В. Розрахунок максимальних струмів і втрат напруги в електричних мережах живлення машин контактної електричної зварки. Кваліфікаційна робота магістра – Донецьк, ДонНТУ, 2010. – 100 с.
3. Мухин В.В., Погребняк Н.Н., Болотнов Д.В. Методы расчета пиковых нагрузок и потерь напряжения в сети питания группы машин точечной контактной сварки // Вісник кафедри «Електротехніка» за підсумками наукової діяльності студентів. – Донецьк, ДонНТУ, 2011 – 181 с. – С. 84-85.