Диссертация (1024714), страница 37
Текст из файла (страница 37)
В этом случае,даже при одновременном питании 4-х источников с потреблением по 12-15кВткаждый,линейноенапряжениепитающейсетивключениедополнительныхвозрастаетдонормальных 380 В.2.Периодическоенагрузокдляобеспечения сварочных работ (сушильных шкафов для электродов иэлектродной проволоки, шлифовальных машинок, устройств зачистки брызгэлектродного металла и пр.) снижает напряжение питающей сети. Поэтомусварочные работы должны быть организованы таким образом, чтобы этипотребители включались в сеть поочередно.
При этом переход от одной271нагрузки к другой необходимо обязательно выключать или снижатьмощность потребления предыдущей [252],.3. Для обеспечения одновременной устойчивой работы несколькихисточников с потреблением до 15 кВт от питающей сети [252, 253] можнопоследовательно включать в каждый сетевой провод дополнительнуюиндуктивность, либо увеличивать емкости имеющихся фильтров.4. Уменьшение высокочастотных гармоник и тем самым устранениеискажений напряжения питающей сети можно достичь в соответствии срекомендациями работ [254, 255], введением в схемы сварочных источниковрадио фильтров и сглаживающих конденсаторов.5. Использование в сварочных источниках LC-фильтра вместоемкостного улучшает их работу, так как практически полностью исключаетвозможные перенапряжения сети.Данные особенности устойчивой работы сварочных аппаратовдолжны учитываться при разработке технологических требований кпроцессам и оборудованию для сварки по узкому зазору корпусныхконструкций специальной техники.5.2.2.
Особенности параллельной работы сварочных аппаратов иминимизация их взаимного влияния при проведении сварочных работВо время выполнения двухдуговой сварки одновременно работаютсразу два сварочных аппарата. При этом каждый из них оказывает влияниене только на питающую сеть, но и на другой сварочный аппарат. При этоммогут изменяться рабочие характеристики оборудования, а, следовательно, икачествовыполняемогосварногошва.Такимобразом,необходимопринимать меры по понижению взаимного влияния сварочных инверторов.Основными проблемами при минимизации взаимного влиянияпараллельно работающих сварочных инверторных источников являетсяобеспечение их равномерной загрузки в установившихся и переходных272режимах, а также адаптация системы электроснабжения к изменяющимсяпараметрам нагрузки [256]. Критериями минимизации в этом случае будутвозможные потери электроэнергии или экономия ресурса регулирующихустройств.Повариантамвыравниваниямощностеймеждупараллельновключенными источниками все возможные схемотехнические решениясводятся к централизованному или и децентрализованному управлению.
Прицентрализованномуправлениисинхронизациюработыисточниковивыравнивание их токов потребления можно обеспечивать отдельным блоком,тогда как при децентрализованном управлении саморегулирование выходныхпараметров каждого источника должно осуществляется по индивидуальнымканалам управления. В этом случае каждый модуль обеспечивает контрольтолько своего тока или напряжения и при необходимости корректирует его.Критерием настройки может быть приращение выходной мощностиотносительно предыдущего измерения [257].Параллельная работа высокочастотных сварочных инверторов будетвозможна при обеспечении минимального различия их токов.
В идеальномслучае такого различия вообще не должно быть. Задаваемая величинапредельно допустимого отклонения токов определяется на основе анализафакторов, оказывающих влияние на различие токов.К этим факторам можно отнести:- различие в нагрузочных характеристиках аппаратов;- различие в тактовых частотах реализуемых процессов сварки;- различие в длительностях токовых импульсов (скважности);- различия в характере переходных процессов на этапе возбуждениядуги и ее горения.Еще одним фактором, который оказывает существенное влияние навеличину различия токов, является фазовый сдвиг между импульсами токапри импульсно-дуговой сварке [248].
В этом случае различия в длительностии характере переходных процессов в двух высокочастотных сварочных273инверторах могут приводить к кратковременным различиям тока сварки.Особенно заметно это будет проявляться, если на выходе инверторов небудет сглаживающих дросселей.Данные особенности параллельной работы сварочных источниковдолжнывобязательномпорядкеучитыватьсяприразработкетехнологических требований к процессам и оборудованию для сварки поузкому зазору корпусных конструкций специальной техники.5.2.3. Влияние возмущающих воздействий на работу механизмовподачи сварочной проволокиАнализ конструкций оборудования, которое находится в эксплуатации,в производстве и вновь разрабатываются, показывает, что его основнымиузлами, наряду с источником сварочного тока, являются электроприводы,которые наиболее подвержены совершенствованию вследствие особенностейего использования и элементной базы.Технические возможности электроприводов во многом определяютреализацию технологических возможностей и приёмов работы сварочногооборудования и оборудования для смежных технологий (наплавка, резка,напыление).Согласно результатам статистической обработки, 60-70% отказовсварочного оборудования обусловлены неисправностями в механическойчасти сварочного оборудования, тогда как на аппаратуру управленияприходится только 30-40% отказов [37, 258].Общие особенности использования электроприводов в сварочномоборудовании включают в себя следующее [258]:- электроприводы функциональных механизмов имеют ограниченныйдиапазон мощностей, 20 –300 Вт;- для регулируемых электроприводов сварочного оборудованиядиапазон регулирования должен составлять от 1:10 до 1:100;274- электроприводы должны быть защищены от воздействия факторов,сопровождающих горение сварочной дуги;- в электроприводах должна быть предусмотрена защищенность отэлектромагнитных помех, как следствия изменяющегося в широких пределахзначения тока в сварочной цепи;- электроприводы должны иметь малые массогабаритные показатели,приемлемые для установки в мобильное сварочное оборудование;- электроприводы должны обладать высокими динамическимисвойствами;- электроприводы должны обеспечивать решение специальных задач:раскладку валиков, модуляцию, импульсную подачу проволоки.Малая инерционность электродвигателей обеспечивается комплексоммер.
Прежде всего, это особые конструкции электродвигателей, способныеобеспечивать высокий крутящий момент при относительно малом числеоборотов, что позволяет исключить понижающий редуктор и повыситьточность отработки задающего воздействия. Для этого все разработкиэлектроприводов предполагают наличие датчика частоты вращения валавентильного электродвигателя, в том числе со встраиванием системпервичной обработки сигнала непосредственно в сам электродвигатель(интегрированная или частично интегрированная система). Такое решениепозволяет снизить количество проводных связей и повысить устойчивостьсистемы по каналу измерения [259].При разработке электроприводов на основе электродвигателейпостоянного тока для систем сварочного оборудования основные тенденции,как правило, сводятся: в части управления – к применению цифровых системрегулирования на основе микропроцессорной техники, в части силовойэлектроники – к применению полевых структур транзисторов [260].
Вчастности цифровые системы регулирования находят применение там, гдеуже используются общие системы управления на основе компьютеров.Проведенный анализ разработок в этом направлении показывает, что275структуры регуляторов достаточно просты и, как правило, базируются наприменении П-или ПИ-регуляторов с различными вариантами обработкисигналовипостроенияэлектродвигателя,обратныхпараметрамсвязейпосварочногопараметрампроцессасамоголибопокомбинированными структурами обратных связей.Дляобеспеченияширокогодиапазонарегулированиячастотывращения и точности ее поддержания в электроприводах введена обратнаясвязь от датчика частоты вращения.
Для повышения помехозащищенности инадежности работы электроприводов в непосредственной близости отпроведения сварочных работ, характеризующихся высоким уровнем помех, вкачестве датчика частоты вращения (ДС) использован инкрементальныймагнитный энкодер. Обратная связь по частоте вращения поступает на входПИ-регулятора, на выходе которого формируется сигнал задания тока изадание на направление вращения ротора электродвигателя функциональногомеханизма. Очевидно, что изменяющаяся нагрузка приводит к завышениюмощности электродвигателя, увеличивает расход энергии в нем вследствиевозникновения пульсации якоря.Значительным источником периодических возмущений с частотами,равнымииликратнымичастотамвращениявалаприводногоэлектродвигателя, являются импульсные механизмы: подачи электроднойпроволоки, колебаний горелки, АРНД [261, 262].Применительнообслуживаниякреальногоусловиямэксплуатациипроизводствавитехническогополуавтоматахстремятсяиспользовать электроприводы простых конструкций.
При этом необходимообеспечить достаточно широкий диапазон регулирования (1:10, …, 1:20) инеобходимую жесткость характеристик. Все это определяет специфичностьэлектроприводов для сварочного оборудования, так как для обеспечениястабильности в структуры электропривода вводят различного вида обратныесвязи.Анализ применяемых в современном сварочном оборудовании276обратныхсвязей,позволяетихклассифицировать.Классификациюцелесообразно проводить по двум характерным параметрам: по параметрамэлектродвигателя и по технологическим параметрам реализуемого процессасварки.Нарис.5.10приведенаклассификацияобратныхсвязей,используемых в электроприводах сварочного оборудования [262].Рис.
5.10. Классификация обратных связей, используемых вэлектроприводах сварочного оборудования [262]Очевидно, что при сварке по узкому зазору наиболее эффективнысистемы,обеспечивающиестабильностьработымеханизмовподачисварочной проволоки с использованием обратных связей по технологическимпараметрам и параметрам устойчивой работы электродвигателя.Данные условия стабильной работы механизмов подачи сварочнойпроволоки должны учитываться при разработке технологических требованийк процессам и оборудованию для сварки по узкому зазору корпусныхконструкций специальной техники.2775.3.Оценка вероятности возникновения дефектов формирования шваи расчет допусков на параметры процесса дуговой сварки по узкомузазоруСварка в защитных газах плавящимся электродом в зауженные(щелевые)разделкиобеспечиваетсущественноеповышениепроизводительности труда за счет уменьшения объема наплавляемогометалла, что особенно важно при сварке узлов и деталей большой толщины[263].
Однако при использовании подобных разделок возникают проблемыобеспечения качества формирования шва, в частности возможностипоявления несплавлений у кромок и межслойных непроваров в зонесопряжения металла кромок с наплавляемым металлом, а также пустот(полостей) на боковых поверхностях шва [97]. Известно, что основнымипричинами их возникновения является блуждание дуги в разделке, а такжеслучайные отклонениями параметров процесса сварки от номинальногозначения, ухудшающие тепломассоперенос к основному металлу [264, 265].Решениеосновныхзадачуправлениякачествомоснованынастатистических методах, так как возникновение дефектов сварки в реальныхусловиях производства - случайное событие, вызванное непредвиденнымиотклонениямисвойствматериалов,характеристикоборудованияипараметров процесса от нормы [266, 267].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
