Что такое пиковый ток

пиковый допустимый ток

2.5.28 пиковый допустимый ток : Значение пикового тока, который может выдерживать цепь или коммутационный аппарат в замкнутом положении в заданных условиях эксплуатации и поведения. МЭК 60050(441-17-18).

2.5.28 пиковый допустимый ток: Значение пикового тока, который может выдерживать цепь или коммутационный аппарат в замкнутом положении в заданных условиях эксплуатации и поведения.

Полезное

Смотреть что такое «пиковый допустимый ток» в других словарях:

пиковый допустимый ток — Значение пикового тока, который может выдерживать цепь или коммутационный аппарат в замкнутом положении в заданных условиях эксплуатации и поведения. МЭК 60050(441 17 18). [ГОСТ Р 50030.1 2000 (МЭК 60947 1 99)] EN peak withstand current the value … Справочник технического переводчика

ГОСТ Р 50030.1-2007: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования — Терминология ГОСТ Р 50030.1 2007: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования оригинал документа: 2.2.11 автоматический выключатель: Контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 50030.1-2000: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования и методы испытаний. — Терминология ГОСТ Р 50030.1 2000: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования и методы испытаний. оригинал документа: 2.2.11 автоматический выключатель : Контактный коммутационный аппарат, способный включать,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 25529-82: Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров — Терминология ГОСТ 25529 82: Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа: 87. Временная нестабильность напряжения стабилизации стабилитрона D. Zeitliche Instabilitat der Z Spannung der Z… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Литий-ионные батареи — Литий ионный аккумулятор, Varta, Museum Autovision, Altlußheim, Deutschland Литий ионный аккумулятор (Li ion) тип электрического аккумулятора, широко распространённый в современной бытовой электронной технике. В настоящее время это самый… … Википедия

Источник

Как выбрать пусковое устройство (Li-Po)

Начнём с азов, с информации, которая позволит понять, чем аппараты отличаются друг от друга, и какое пусковое устройство необходимо владельцу конкретной машины.

Джамп-стартер, в первую очередь ориентирован на запуск двигателя автомобиля. Дополнительная функция зарядки мобильной электроники, питания ноутбуков и авто аксессуаров безусловно большой плюс прибора, но приобретать аппарат на основе литий-полимерных батарей в качестве POWER BANK не имеет смысла, поскольку LI-Ion аналоги – стоят гораздо дешевле. В общем, мы рекомендуем АТОМ к приобретению, в большей степени автомобилистам, которые хотят быть уверены в пуске двигателя машины, не смотря на мороз или разрядку штатного АКБ.

Для того, чтобы завести машину с помощью пускового устройства, следует учесть три основных требования:

Первое: СИЛА ТОКА которую сможет выдать прибор.

Можно долго спорить о числе ампер, которые необходимы для пуска машины. Кто-то настаивает на токе холодной прокрутки штатного АКБ машины, кому-то кажется достаточным 30-40% значения стартового тока. Существует множество видео, на которых автомобилисты запускают машины с внушительным объёмом двигателя относительно небольшими пусковыми устройствами. Данные примеры, только подтверждают наше мнение, что при разных условиях пуска: температура воздуха, степень разрядки штатного аккумулятора и т.д. – сила тока необходимая для пуска одного и того же автомобиля может быть разной. В первую очередь, успех пуска машины будет зависеть от состояния штатного АКБ автомобиля.

Рекомендуется приобретать пусковое устройство, которое перекроет половину пускового тока заявленного на штатном АКБ автомобиля. То есть, если стартовый ток аккумулятора вашей машины составляет 570А, то рекомендуемый ток джамп-стартера будет 280-300А.

Второе требование к пусковому устройству – Напряжение, которое выдаёт пускач.

Стартеры советских и современных западных машин – значительно отличаются даже внешне, в чём Вы можете наглядно убедиться.

Для запуска двигателей старых отечественных машин, мы рекомендуем использовать пусковые устройства с высоким уровнем напряжения, вроде ATOM 24 или ATOM 28.

И последнее по порядку, но не по важности требование – соблюдение временных рамок действия нагрузки.

Для пуска мотора машины с помощью джамп-стартера, важным условием является время, в течение которого аппарат сможет поддерживать необходимый уровень тока и напряжения. Чем больше времени бортовая цепь машины находится в положении старта, тем ниже падает значение напряжения. Важно, чтобы после поворота ключа в замке зажигания пусковое устройство могло поддерживать баланс тока и напряжения не менее 2х секунд.

Итак, с пуском машины все более-менее ясно. Главными параметрами будут достаточный уровень тока, который соответствует или превосходит параметры штатного аккумулятора машины. Напряжение на выходных клеммах пускача должно быть не менее 8В, время работы аппарата под нагрузкой должно быть не меньше 2х секунд.

Как выбрать джамп-стартер. Часть вторая: Особенности конфигурации джамп-стартеров.

Теперь нужно затронуть одну из важнейших характеристик аккумуляторов пускового устройства нового поколения, которая называется Токоотдачей и скрывается за маркировкой 30 или 60С – указанной на батареях пускача.

Поясним: Возьмём два АКБ с одинаковой ёмкостью 5 Ач, с токоотдачей 30 и 60С. Для первого аккумулятора приблизительный уровень пикового тока составит 5х30 = 150А, для второго 5х60 = 300А. Полученные токи – теоритические величины верные для очень кратковременных нагрузок (0.5сек) и не рабочего напряжения. Для того, чтобы получить примерные стартовые токи, которые реально смогут завести автомобиль, разделим полученные результаты на 2. Соответственно получим, что аккумуляторы одинаковой ёмкости, но с разной токоотдачей выдают разные пусковые токи: АКБ 30С – 75А, 60С – 150А.

Технологии производства АКБ постоянно усовершенствуются, число С – производители стараются увеличить, для того, чтобы повысить пусковые токи устройства. На сегодняшний день все пусковые устройства на основе литий-полимерных аккумуляторов выпускаются только в двух вариантах токоотдачи: 30 и 60С.

Следует поподробнее остановиться на разнице пикового и стартового токов устройств:

Стартовый ток – это параметр который сможет выдать аккумулятор при напряжении не менее 8В, и времени нагрузки не менее 2сек.

Пиковый ток – предельный ток, который может выдать батарея за очень короткий промежуток времени (0.5 сек), без риска разрушения АКБ.

Ориентироваться на пиковый ток покупателю не стоит, поскольку напряжение на данных значениях тока будет гораздо ниже уровня необходимого для пуска двигателя. Для примера возьмём график нагрузки для батареи ATOM 24. Из графика мы видим, что напряжение выдаваемое аппаратом при токе 1000 А, составляет всего 4.5-4.7В, что явно недостаточно для пуска двигателя.

В линейке АТОМов есть аппараты как с проверенными временем аккумуляторами 30С, так и батареями с повышенной токоотдачей – 60С. Это одна из фишек линейки АТОМ. Можем сказать, что на сегодняшний день аппараты АТОМ 5, 10 и 28 – эксклюзивны на отечественном рынке.

Число аккумуляторов в сборке

Напряжение, которое выдаёт полностью заряженное пусковое устройство состоящее из 4х банок, может достигать 16.8В. Кому-то это значение напряжения может показаться слишком высоким, знатоки скажут, что штатный генератор машины на средних оборотах выдаёт 14.7-14.9В. Нормой считается +/- 10% от данного значения, то есть бортовая электроника автомобиля рассчитана на работу при 16.4 В. Напряжение в 16.8В, которое выдаёт пускач вроде бы превышает допустимые значения, однако, исследования относительно поведения аппаратов, даже при минимальной нагрузке в 50А – показали, что напряжение падает до уровня 15В, что вполне укладывается в дельту допустимых значений.

В линейке АТОМ представлены три аппарата со сборкой из четырёх аккумуляторов. Это:

Атом 5, Атом 24 и Атом 28. Два последних аппарата в силу своих характеристик попадают в раздел профессиональных пускачей.

Рекомендации по выбору устройства линейки Атом будут просты. В описании к каждому джамп-стартеру указаны рекомендуемые к запуску объёмы двигателя. Эта информация позволяет автовладельцу подобрать аппарат сделав поправку на температуру воздуха в регионе эксплуатации машины, а так же на предполагаемый уровень разряда штатной батареи.

В модельном ряду пусковых устройств нового поколения представлены два бытовых и четыре профессиональных аппарата. Согласно классификации, профессиональным Джамп-стартером считаются пусковые устройства которые смогут обеспечить большое число пусков двигателя, т.е. аппараты с высокой ёмкостью аккумуляторов.

К линейке бытовых приборов относятся АТОМ 5 и 10, к профессиональным пускачам ATOM 18,24, 28 и 30.

Линейка АТОМ включает 4 профессиональные модели, рассчитанные на частое использование и работу с серьёзными токами запуска.

Аппарат обладает внушительной ёмкостью аккумуляторов (18000 mAh), и стартовым током в 300А. Три элемента питания с токоотдачей 30С – могут обеспечить более десятка пусков для автомобиля, или запас заряда достаточный для полной зарядки мобильной электроники 5-8 раз. Классическая конфигурация устройства «3 по 30С» – проверена временем, и широким применением данной сборки в практике Карку. АТОМ 18 подойдёт для работы с бензиновыми двигателями объёмом 5-7л и для запуска дизельных моторов до 4л. Аппарат оснащён ярким диодным фонарём, силовым выходом на 12 (10А) и 19В (3.5А) для питания ноутбуков. Два гнезда USB (2А и 1А) – позволят зарядить телефон или планшет. Богатый набор переходников и соединительных кабелей упакован в удобный кофр.

Наиболее универсальный аппарат в линейке Атом. Батарея на 30000 mAh позволит запустить практически любой мотор. Главной особенностью аппарата является возможность работы с 24-вольтовыми аккумуляторами, то есть, аппарат подойдёт для запуска мощных грузовиков. Аккумулятор устройства состоит из 3-х элементов с токоотдачей 30С, что позволяет аппарату выдавать 600 и 300А тока, при работе с 12 и 24 вольтовыми АКБ – соответственно. Как показывает практика, тока в 300 ампер, достаточно для запуска практически любого мотора. Атом 30 оснащён ярким прожектором. 2 USB порта помогут зарядить мобильную электронику.

Новая линейка АТОМ по своим характеристикам и мобильности превосходит старые джамп-стартеры. Выбирайте аппарат, который устроит Вас по току, функционалу и цене.

Смотрите данную статью в видео:

Источник

Егорова Инна Викторовна

Электротехнический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий и городов

Специальность «Электротехнические системы электропотребления»

Расчёт пиковых токов и потерь напряжения при проектировании сети электроснабжения группы машин контактной сварки

Научный руководитель: к.т.н., доц. Погребняк Наталья Николаевна

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Контактная сварка широко используется в промышленности, и ее доля продолжает расти. Режим работы машин контактной сварки (МКС) характеризуется малым значением коэффициента включения и большими пиковыми токами. На качество свариваемых изделий сильно влияют потери напряжения, которые создаются в питающей сети. Для обеспечения качественных сварных соединений, выполняемых на МКС, требуется обеспечить необходимый уровень напряжения в сети их электроснабжения. Действующие указания по расчету пиковых токов и потери напряжения в сетях, питающих группу МКС [6, 7] завышают расчетные значения и для обеспечения требуемого уровня напряжения для наиболее удаленных от источника питания сварочных машин (отклонение напряжения должно не превышать 10%) необходимо примененять трансформаторы большей мощности, шинопроводы большего сечения. Это значительно удорожает схему электроснабжения.

Кроме того, для выбора защиты и проверки элементов сети на динамическую стойкость необходимо знать пиковые токи, возникающие в сети при одновременном включении нескольких МКС.

Для точного определения пиковых токов и потерь напряжения с требуемой для этой задачи граничной вероятностью необходимо найти их функции распределения, а при большом числе машин эта задача невыполнима из-за большого объёма расчётов. Поэтому разрабатываются приближённые методы 2.

Целью работы является обоснованное снижение затрат на сеть, питающую группу МКС при гарантированном уровне напряжения в сети, что будет обеспечено путем повышения точности расчета пиковых токов и потерь напряжения.

1. Временные руководящие Указания 1974 г. по расчету пиковых токов и потерь напряжения в сетях электроснабжения машин контактной сварки

В качестве исходных данных в [1, 2] используются технологические графики нагрузки сварочных машин или же потребляемые ими мощности и коэффициенты включения. Если же эти данные отсутствуют, то в качестве исходных принимаются паспортные данные сварочных машин и среднестатистические расчетные коэффициенты загрузки и включения, полученные по данным обследований действующих установок. Также необходимо знать планировку цеха, перечень сблокированных сварочных машин и их режим работы.

В [1, 2] предложен следующий расчёт:

1. Определяется ориентировочная эффективная мощность S (кВА) МКС:

где и – соответствующие величины для групп трёхфазных и однофазных машин;

– коэффициент включения (о. е.), отражающий длительность включения машины в полном цикле сварки.

При этом двухфазные машины со схемой соединения открытым треугольником приводятся к трехфазным с помощью коэффициента приведения – 1,2, а при значительном числе двухфазных машин – 1,5.

2. Выбираются число и мощность сварочных трансформаторов, производится размещение цеховых подстанций, намечается схема внутрицехового распределения электроэнергии и решается вопрос о предельной компенсации реактивной мощности.

3. Производится равномерное распределение сварочных машин по фазам с учётом:

а) при значительно отличающихся распределение производится по эффективной среднеквадратичной мощности (кВ•А) машины ;

б) при незначительно отличающихся – по средней потребляемой мощности машины , где – мощность сварочных трансформаторов машин (кВ•А) при номинальной паспортной продолжительности включения, которая указывается в паспорте машины; – коэффициент загрузки данной машини,о. е.;

в) при отсутствии данных по фактическим мощностям сварочных трансформаторов в плечах двухфазных и трехфазных машин допускается принимать равномерное распределение по фазам общей установленной мощности трансформаторов двухфазной или трехфазной машины;

г) неравномерность загрузки не должна превышать 15%.

4. Определяются индивидуальные пиковые токи (А) каждой сварочной машины, учитывая:

а) если в качестве исходных данных приняты установленные мощности сварочных трансформаторов и среднестатистические , расчеты производятся по формулам:

для однофазных машин

для двухфазных машин, включенных по схеме открытого треугольника

– для общей фазы;

– для остальных фаз;

б) если в качестве исходных данных используются графики нагрузки машин или расчетные технологические данные, расчеты производятся по следующим формулам:

для однофазных машин

для двухфазных машин, включенных по схеме открытого треугольника

– для общей фазы;

– для остальных фаз;

для трехфазных машин

где — пиковая мощность машины, кВ•А.

Двух- и трехфазные многоточечные машины, плечи которых, присоединенные к разным фазам, включаются разновременно, следует рассматривать как группы однофазных сварочных машин соответствующей мощности.

5. Определяются средние нагрузки питающих линий как арифметическая сумма средних токов всех машин, подключенных к данной фазе:

где – средняя нагрузка отдельной сварочной машины; – ток, потребляемый этой машиной за время сварки.

Для многоточечной сварочной машины средняя нагрузка:

где – средняя нагрузка, создаваемая ступенью каждого пика нагрузочной диаграммы за один цикл сварки; – ток одной ступени; – относительная продолжительность сварки одной ступени; – длительность сварки одной ступени; – длительность одного цикла сварки многоточечной машины.

6. Уточняется эффективная нагрузка по группам сварочных машин по средней нагрузке, определенной по п. 5:

где – средняя нагрузка фазы; – дисперсия нагрузки фазы.

7. Определяется максимальный пик тока по суммарной нагрузке машин, совпавших по времени в работе (с определенной вероятностью). Если в группе имеются сблокированные машины, то число машин, участвующих в образовании пика тока, соответственно сокращается. Определение производится по методике, основанной на применении двухступенчатой упорядоченной диаграммы (УД) нагрузок, представленной на рис. 1.

Рисунок 1 – Упорядоченная диаграмма нагрузок машин (1) и ее двухступенчатая модель (2) для фазы А питающей линии

Ступени УД расположены в порядке убывания, начиная с наибольшего тока и заканчивая наименьшим . По двухступенчатой модели определяется приведенное число сварочных машин, участвующих в образовании максимального пика тока. При выполнении отдельных расчетов построения двухступенчатой модели УД не требуется.

а) определяется усредненное значение коэффициента включения всех п сварочных машин, входящих в группу по формуле , где – коэффициенты включения отдельных машин, причем для многоточечных сварочных машин принимается сумма всех ступеней сварки;

б) определяется площадь F УД нагрузок данной группы машин;

в) определяется условное число машин с максимальным пиком :

Значение определяется без учета машин, для которых соответствующая им доля площади не превышает 5%. Значение округляется до ближайшего целого числа;

г) рассчитывается усредненное значение коэффициента включения для наибольших машин данной группы:

д) по кривым рис.2 определяются:

• число одновременно включенных машин с максимальной нагрузкой в функции ;

Рисунок 2 – Расчетные графики для определения вероятного максимального числа одновременно включенных машин

е) определяется расчетный пик тока:

где 0,94 – поправочный коэффициент, учитывающий снижение суммарного тока в момент совпадения работы машин по времени, включенных на разные фазы.

8. Производится определение максимальной потери напряжения:

а) определяется полное сопротивление питающей сети:

где и – соответственно активное и индуктивное сопротивления цехового трансформатора; и – соответственно активное и индуктивное сопротивления питающей магистрали на единицу длины; расчетная величина коэффициента мощности для всех сварочных машин принимается равной 0,6;

б) определяется значение потери напряжения , вызываемое каждой машиной:

где а – коэффициент, учитывающий взаимное положение потерь напряжения в различных питающих линиях от нагрузок различных фаз машин (табл.1).

Таблица 1 – Значения коэффициента а

Суммарная потеря напряжения в каждый момент времени пропорциональна числу машин, совпавших по времени в работе, и их фиктивным нагрузкам. Поэтому определение усредненных потерь напряжения производится аналогично расчету максимальной нагрузки по следующим формулам:

— в линии к отдельной машине:

— в линии, питающей групу машин:

Среднее значение фиктивных нагрузок может быть принято одинаковым для всех междуфазных напряжений, так как оно определяется для всего числа машин, входящих в группу, независимо от распределения их по фазам и мощностям, т. е.:

Максимально допустимая величина потери может быть принята до 10%.

2. Расчёт пиков нагрузки электросварочных машин (1979 г.)

Пиковые нагрузки электросварочных машин ранее рассчитывались согласно временным руководствующим Указаниям на основе двухступенчатой упорядоченной диаграммы.

Для комплексной оценки влияния колебаний тока на элементы сети в [8] определяется зависимость пика нагрузки группы электросварочных машин от его продолжительности. Поэтому в статье [8] приведен метод расчёта, позволяющий построить функцию . Этот метод применяется к индивидуальным графикам электросварочных машин, имеющим периодические или циклические графики.

Суммарный график группы сварочных машин представляет собой чередование одно- (соответствует одной сварочной машине или одной группе сварочных трансформаторов) и многоступенчатых (образуется при наложении нескольких индивидуальных импульсов) импульсов. Продолжительность групповых ступеней импульсов составляет 0,2 – 0,4 с. Сварочные машины включаются независимо друг от друга. Для определения в статье [8] предлагается следующая формула:

где – средний ток группы сварочных машин;

– средний ток i-ой сварочной машины;

– дисперсия группового пика, которая находится из выражения:

где – интервал корреляции;

и – корреляционная функция и дисперсия индивидуального графика.

Поэтому, чтобы найти дисперсию группового графика, необходимо построить графики индивидуальных дисперсий. Чтобы сократить время расчётов, в статье [8] предлагаются следующие формулы для определения огибающих зависимостей стандартов индивидуальных графиков в относительных единицах:

где – фактическая продолжительность включения машины;

– относительная продолжительность пикового тока i-ой сварочной машины.

где – фактическая средняя продолжительность включения машины;

– средняя продолжительность пикового тока, которая находится по формуле:

где – продолжительность пикового тока;

– время цикла сварки.

Формулы (3), (4) применяются в том случае, когда необходимо рассчитать пики тока большого числа точечных, рельефных и роликовых сварочных машин, когда при проектировании нет полных данных и графиков нагрузки отдельных машин.

По кривой, приведенной на рис.3, можно найти коэффициент .

Рисунок 3 – Кривая для определения вероятностного коэффициента в функции при

Результаты примеров, приведенных в [8], показали, что с помощью формулы (1) с использованием кривой рис.3 можно производить расчёт максимальных пиков с большей точностью и за меньшее время, чем по двухступенчатой упорядоченной диаграмме.

Приведём порядок расчёта по методу, предложенному в статье [8]:

Исходные данные: тип, число, мощность сварочных машин и среднестатистические показатели режимов их работы.

Распределение сварочных машин по фазам производится по равенству паспортных мощностей или по принципу равенства среднего тока.

Зависимости стандартов индивидуальных графиков и строят по формулам (3) и (4). При использовании формулы (3) находят зависимости , а при использовании формулы (4) строят один график для машины со средним временем сварки. При этом .

Строят зависимости дисперсий тока от по формуле:

Определяют зависимость суммарной дисперсии от для расчётной фазы, например для фазы А:

Находят зависимость групповых пиковых токов от для расчётной фазы из выражения:

3. Расчёт пиковых токов и потерь напряжения в соответствии с действующими Руководящими указаниями

Метод [6, 7] может быть применён для любых электрических нагрузок, которые характеризуются большой частотой и малой продолжительностью включения.

Исходными данными для расчета являются: планировка проектируемого цеха; паспортные данные сварочных машин; перечень сблокированных сварочных машин; режим работы сварочных машин.

При отсутствии расчетных технологических данных или графиков нагрузки машин за цикл сварки расчет нагрузок производится с помощью среднестатистических коэффициентов загрузки и включения. Используемые в расчетах среднестатистические коэффициенты загрузки и включения определенны в результате обследования сварочных установок значительного числа действующих производств. Коэффициент мощности сварочных машин на основании результатов экспериментальных обследований машиностроительных предприятий принимается равным 0,6.

3.1. Определение и обозначение основных величин

Однофазными считаются сварочные машины, включенные на линейное напряжение. Двухфазными считаются машины, имеющие два плеча, подключенные к трем фазам по схеме открытого треугольника, включаемые одновременно. Трехфазными считаются машины, имеющие три плеча, подключенные к трем фазам сети, и включаемые одновременно. Двухфазные и трехфазные машины при разновременном включении плеч рассматриваются как группы однофазных машин.

– установленная мощность сварочных трансформаторов машины при номинальной паспортной продолжительности включения, указывается в паспорте машины; кВ·А;

– коэффициент загрузки данной машины, выражающий отношение пиковой потребляемой мощности к установленной, о. е.;

– коэффициент включения, отражающий длительность включения машины в полном цикле сварки, о. е.

При пользовании среднестатистическими коэффициентами загрузки и включения потребляемые средняя , эффективная и пиковая мощности определяются соответственно по следующим формулам, кВ•А:

При использовании в качестве исходных данных установленной мощности сварочных трансформаторов и среднестатистических коэффициентов загрузки и включения индивидуальные пиковые токи машин определяются следующим образом, А:

для однофазных машин

для двухфазных машин, включенных по схеме открытого треугольника:

для трехфазных машин

3.2. Порядок расчёта

Расчёт выполняется в два этапа.

На первом этапе расчёта все сварочные машины считаются однофазными и равномерно распределёнными по фазам. Для каждой сварочной машины определяются средняя и квадрат эффективной мощности:

Далее определяется ориентировочная расчётная сварочная нагрузка:

по которой предварительно выбираются цеховые трансформаторы и питающая сеть 380 В.

Затем все сварочные машины необходимо распределить по фазам таким образом, чтобы обеспечить равномерную загрузку всех фаз питающей сети.

— в случае установки сварочных машин со значительно отличающимися коэффициентами включения следует равномерно по фазам распределять величины ;

— при установке в цехе сварочных машин с незначительно отличающимися коэффициентами включения допускается распределять по фазам пиковую мощность сварочных машин ;

— в случае отсутствия данных по фактическим мощностям сварочных трансформаторов плеч двухфазных и трехфазных машин допускается принимать равномерное распределение по фазам общей установленной мощности трансформаторов двухфазной или трехфазной машины.

Неравномерность загрузки фаз не должна превышать 15%.

Следующим шагом является определение средней, эффективной и пиковой нагрузки производится для одной наиболее загруженной фазы.

Средний ток питающей линии получается как арифметическая сумма средних токов всех машин, подключенных к этой фазе, А:

где – средняя нагрузка отдельной сварочной машины.

Для многоточечной сварочной машины средняя нагрузка, А:

где – средняя нагрузка, создаваемая ступенью каждого пика нагрузочной диаграммы за один цикл сварки.

Эффективная нагрузка группы сварочных машин

где – дисперсия нагрузки фазы, .

Из-за малых значений коэффициента включения для отдельных пиков нагрузки машины можно принять, что дисперсия тока отдельного пика практически равна квадрату его эффективного значения за цикл сварки. По этой же причине дисперсия суммарного тока линии с достаточной точностью может быть принята равной сумме квадратов эффективных токов отдельных машин.

Для группы сварочных машин

При

Пиковая нагрузка группы сварочных машин

где – вероятностный коэффициент, определяемый по рис.3.

Пиковая нагрузка определяется суммарной нагрузкой совпавших в работе сварочных машин. Вероятность превышения расчетной пиковой нагрузки принимается равной 0,001. Для группы машин с одинаковыми пиковыми токами каждой машины коэффициент определяется по рис.3 для фактических значений .

Для группы машин с разными индивидуальными пиковыми токами коэффициент определяется по рис.3 для значений

где – эффективное число машин с одинаковым индивидуальным пиковым током , создающих те же самые значения средней нагрузки , эффективной нагрузки и дисперсии , что и фактическое количество машин с разными индивидуальными пиковыми токами.

При рассчитанных ранее значениях и расчет упрощается:

При

где – усредненное значение коэффициента включения всех сварочных машин

Определение максимальной потери напряжения основано на методе «фиктивных нагрузок», в соответствии с которым суммарная потеря напряжения в сети в любой момент времени обуславливается числом совпавших в работе машин и величинами потерь напряжения, создаваемых работой каждой из машин. Поскольку потеря напряжения в сети от работы одной машины пропорциональна ее токовой нагрузке, ее можно рассматривать как «фиктивную нагрузку» этой машины. Это позволяет вести расчет суммарной максимальной потери напряжения аналогично расчету пиковой токовой нагрузке.

Потеря напряжения, вызываемая каждой отдельной машиной, В,

где а – коэффициент, учитывающий взаимное наложение потерь напряжения в различных питающих линиях от нагрузок различных фаз машин; его значения принимаются согласно табл.1.

– удельная потеря напряжения в питающей сети, включая цеховый трансформатор, отнесенная к 1 А тока нагрузки данной машины, при длине магистрали от машины до подстанции:

Усредненная потеря напряжения от отдельной сварочной машины, В:

Усредненная потеря напряжения в питающей сети от группы машин, В:

Средний коэффициент включения фиктивных нагрузок равен для всех междуфазных напряжений, поскольку он определяется для всех машин группы независимо от их распределения по фазам (и мощности):

Усредненная дисперсия потери напряжения в питающей сети от группы машин, :

при

Максимальная потеря напряжения рассчитывается аналогично пиковой нагрузке:

при

Допустимая кратковременная максимальная потеря напряжения при совпадении пиков нагрузки двух и более машин – 10%.

4. Другие методы расчёта пиковых токов и потерь напряжения в сети питания машин контактной сварки

Методы расчёта, положенные в основу действующих Руководящих указаний [1] и их предыдущей редакции [2, 3], как показали результаты расчётов для примеров с небольшим количеством n сварочных машин (до 16), завышают расчётные значения пиковых токов и потерь напряжения. Метод «Граничных функций распределения» (ГФР)[4] даёт только границы фактических значений потерь напряжения и пиковых токов, поэтому при проектировании сети электроснабжения МКС им воспользоваться нельзя. Проверка метода «Случайного выбора» (СВ) [4] показывает, что он при многократном его применении даёт значительный разброс функций распределения и расчётных значений искомых величин, а метод «Многократного случайного выбора» (МСВ) [4] в своём алгоритме содержит расчёт нескольких (около 10) функций распределения и последующее их осреднение, что приводит к соответствующему увеличению объема и продолжительности расчета.

В методах ГФР, СВ и МСВ для уменьшения объёма расчётов используется деление сварочных машин на 7 групп в зависимости от числа фаз сварочных машин и от того, к каким фазам они подключены. В результате в одной группе могут оказаться машины, мощность которых сильно отличается, а для машин одинаковой мощности за счёт разного расстояния от источника питания различными будут потери напряжения, создаваемые этими машинами. Кроме того, если в группе присутствуют, например, только однофазные машины, все машины будут распределены всего на 3 группы. Это неизбежно влияет на точность расчёта.

Для устранения указанных недостатков в «Комплексном дифференцированном» (КД) методе функции распределения пикового тока каждой фазы и потери каждого линейного напряжения рассчитываются по отдельности. Первым, общим этапом этого расчёта является определение токов и падений линейных напряжений, возникающих при подключении каждой машины в отдельности. Расчёт ведётся в комплексном виде по законам Ома и Кирхгофа.

Для определения функции распределения пикового тока фазы все машины делятся на 7 групп: в одну группу определяются машины, не подключённые к рассматриваемой фазе, дальше машины делятся на две группы в зависимости от фазы их пикового тока. Полученные группы в последующем делятся на группы в зависимости от величины модуля пикового тока. Этот процесс идёт до тех пор, пока общее количество групп, на которые разделены сварочные машины, не окажется равным 7 или в каждой из групп пиковые токи машин будут одинаковы. Таким образом, в результате такого разделения машин на группы, в одной группе оказываются машины, влияние которых на искомую величину отличаются незначительно и ток от каждой из машин может быть заменен средним током машин в группе. Аналогичное распределение машин по группам выполняется и при расчёте функций распределения потерь напряжения.

Функции распределения рассчитываются путём перебора всех возможных комбинаций одновременного включения разного числа машин из групп. При этом считается, что коэффициенты включения всех сварочных машин одинаковы и равны среднему . Ступенька функции распределения, соответствующая отключенному состоянию всех сварочных машин, имеет вероятность . Общее количество включённых машин возрастает по одной и расчёт прекращается при достижении функции распределения значения . Вероятность каждой комбинации включения сварочных машин рассчитывается по формуле:

где i – порядковый номер группы; k – количество групп; mi – количество машин, отнесенных к i-ой группе; qi – количество включенных машин в i-ой группе.

Пиковый ток для рассматриваемой комбинации включенных сварочных машин рассчитывается как геометрическая сумма токов включенных сварочных машин (ток сварочной машины принимается равным среднему току машин в её группе). При построении функции распределения используется модуль суммарного тока.

Функция распределения потерь напряжения получается по сходному алгоритму за исключением того, что для каждой комбинации одновременно включенных машин рассчитывается суммарное падение напряжения путем геометрического суммирования падений напряжений, создаваемых каждой из включенных МКС. Напряжение в конце шинопровода равно разности напряжения на источнике питания и падения напряжения в сети. Потеря же напряжения, необходимая для построения функции распределения, рассчитывается как разность модулей напряжения в начале и в конце шинопровода.

Полученные значения вероятностей включения сварочных машин, пиковых токов и потерь напряжения в этих режимах и являются исходными данными для построения участков соответствующих функций распределения до достижения ими значения

Заключительным этапом расчёта является нахождение максимального расчётного значения соответствующей величины, которое является абсциссой точки пересечения функции распределения и значения вероятности 1- ех. Для нахождения максимальных расчётных значений всех необходимых токов и потерь напряжения этот подход выполняется шесть раз.

Для оценки точности разработанного метода используем теоретические функции распределения пиковых токов и потерь напряжения, получаемые путем перебора всех возможных комбинаций одновременного включения сварочных машин с использованием алгоритма точного расчета токов и напряжений всех ветвей цепи при произвольном наборе сварочных машин [5]. Для группы 16 МКС мощностью от 16 до 495 кВА, работающих с коэффициентом включения 0,05 при питании их от неразветвленного шинопровода типа ШМА-4 с номинальным током 1250 А, подключенного к трансформатора типа ТМЗ-1000/10. На рис.4 и 5 представлены теоретические функции распределения (кривые 1) пикового тока одной из фаз и потери одного линейного напряжения, их расчетные значения (точки 3, 4) и функции распределения этих величин, полученные согласно КД метода (кривые 2). На этом же рисунке показаны расчетные значения соответствующего пикового тока и потери напряжения, рассчитанные в соответствии с действующими Руководящими Указаниями (точка 5) и по их предыдущей редакции (точка 6). Этот пример и другие (всего было рассмотрено 24 примера, в которых точность рассматриваемых методов оценивалась относительно решения, полученного по теоретической функции распределения) свидетельствует о достаточно высокой точности КД метода, поскольку его погрешность не вышла за пределы 10%, в то время, как погрешность действующих Указаний превысила это значение. Завышение действующими Указаниями результатов расчета потери напряжения приводит к необходимости увеличивать мощность трансформатора и сечение шинопровода, поскольку для обеспечения качества сварных соединений потеря напряжения не должна превышать 10 %.

Таким образом, применение разработанного КД метода позволит обоснованно снизить затраты на сети электроснабжения МКС, обеспечивая требуемый уровень напряжения в них.

Рисунок 4 – Функции распределения пикового тока одной из фаз
(анимация: 7 кадров, 5 циклов повторения, 43 килобайт)

Рисунок 5 – Функции распределения потери одного линейного напряжения
(анимация: 7 кадров, 5 циклов повторения, 39,5 килобайт)

Выводы

Общим недостатком всех выше приведенных методов расчета пиковых токов и потерь напряжения в сетях электроснабжения группы машин контактной сварки является то, что при расчётах функций распределения используется средний коэффициент включения вместо коэффициентов включения каждой сварочной машины. Это приводит, как показали результаты расчетов, к увеличению погрешности до 40%.

Потому в дальнейшем планируется усовершенствовать «Комплексный дифференцированный метод», в котором в расчётах будут учитываться коэффициенты каждой сварочной машины.

Источник