Паутов Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук
advertisement
АСИНХРОННЫЙ САМОВОЗБУЖДАЮЩИЙСЯ ГЕНЕРАТОР С ДВУМЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБМОТКАМИ НА СТАТОРЕ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ Паутов Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры “Электроэнергетика” 1 Задачи исследования: • Анализ сварочного оборудования, применяемого для ручной дуговой сварки. • Разработка новой конструкции автономного асинхронного самовозбуждающегося генератора (САСГ) с двумя распределенными обмотками на статоре для ручной дуговой сварки. • Разработка математической модели стационарных электромагнитных процессов в САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре в виде системы комплексных алгебраических уравнений, позволяющих получить решение в виде конечных формул. • Составление оригинальной схемы замещения САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре, обеспечивающей возможность разработки методики расчета. • Разработка алгоритма расчета стационарных электромагнитных процессов и рабочих характеристик САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре и исследование влияния параметров схемы генератора на его рабочие характеристики. • Разработка новых способов конструктивного выполнения САСГ, обеспечивающих снижение напряжения генератора и улучшающих его технические характеристики. 2 Оборудование для ручной дуговой электросварки штучным электродом Источники питания сварочной дуги при ручной дуговой сварке Сварочные трансформаторы Выпрямители Инверторы Машинные источники питания 3 Автономные источники питания сварочной дуги для ручной дуговой сварки Машинные источники питания Сварочные агрегаты Сварочные преобразователи Сварочные генераторы 4 Сравнение массогабаритных показателей вентильных и коллекторных генераторов с САСГ Тип генератора Номинальный Масса Номинальная Масса Удельная сварочный конденсаторов мощность, кВт генератора, кг масса, кг/кВт ток, А , кг ГД-312 (вентильный) 315 10,08 170 - 16,9 ГД-309 (коллекторный ) 315 10,08 228 - 22,6 САСГ (АИРМ 90L2) 120 3 20 7 9 5 Новая конструкция САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре 6 1 – обмотка возбуждения 2 – рабочая обмотка 3 – приводной двигатель 4 – конденсаторы возбуждения 5 – рабочая обмотка дроссельного магнитного усилителя. 6 – дроссельные магнитные усилители (ДМУ) 7 – рабочая обмотка ДМУ 8 – трехфазный мостовой выпрямитель 9 – сварочный электрод 10 – свариваемая деталь 11 – компаундирующие конденсаторы 12 – шунтирующие конденсаторы Рис.1. Схема САСГ со стабилизацией сварочного тока7 Рис. 2. Эквивалентная электрическая схема САСГ со стабилизацией сварочного тока. 8 Алгоритм расчета стационарных электромагнитных процессов и рабочих характеристик САСГ f ( err) 10 32 8 Rä Räóãè 2 Zá rñâ Räóãè k Eîï Eîï while err Iðîòï Eîï F I1ï s rðîò j Xr F s Eîï F r1 j X1 F I2ï Iîï Xc1 XL1 XL1 F Xc1 F Eîï F Xc3 rñâ Xc2 F r2 j X2 F F Xc3 rñâ j F I1ï I2ï Iðîòï Xc1 XL1 Uâï j Xc1 XL1 F I1ï F Uâ Uâï Xc3 Uñâï j F rñâ rñâ j Xc3 Uñâ Uñâï Uñââûïð 1.35 Uñâ F I2ï 9 Uâï j Xc1 XL1 F I1ï F Алгоритм расчета стационарных электромагнитных процессов и рабочих характеристик САСГ (продолжение) Uâ Uâï Xc3 F Uñâï j rñâ rñâ j Xc3 I2ï F Uñâ Uñâï Uñââûïð 1.35 Uñâ Iñââûïð IL1 Uñââûïð Räóãè Iñââûïð kòð 3 3 v root a XL1 IL1 b XL1 IL1 IL1 XL1 0 1000000 XL1 v I1ï Eîï F Xc1 XL1 r1 j X1 F Xc1 XL1 F F Iîï I1ï I2ï Iðîòï Iîï Iîï v root Eîï2 Eîï2 7 Iîï Eîï2 0 1000000 Eîï2 v Eîï2 Eîï Eîï Eîï2 Iðîòï I1ï I2ï Iîï Uâï Uâ Uñâï Y Uñâ Uñââûïð Iñââûïð IL1 XL1 Eîï return Y 10 Uсв, В 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Iсв, А 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Рис. 3. Оптимальная внешняя характеристика САСГ (АИРМ 90L2). 130 11 Экспериментальная установка по исследованию режимов работы САСГ 12 Экспериментальная установка по исследованию режимов работы САСГ 13 Новые способы конструктивного выполнения САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре 14 Новые способы конструктивного выполнения САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре 15 Основные выводы: • На основании проведенного анализа сварочного оборудования, применяемого для ручной дуговой сварки, для устранения недостатков существующих решений была разработана и запатентована новая конструкция автономного асинхронного самовозбуждающегося генератора (САСГ) с двумя распределенными обмотками на статоре для ручной дуговой сварки. • Для анализа режимов работы генератора была разработана математическая модель стационарных электромагнитных процессов в САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре в виде системы комплексных алгебраических уравнений, позволяющих получить оригинальное решение в виде конечных формул для расчета действующих значений токов и напряжений. • Составлена оригинальная схема замещения САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре, разработан алгоритм расчета стационарных электромагнитных процессов и рабочих характеристик САСГ с двумя распределенными обмотками на статоре. • Для реализации оптимальной внешней характеристики, соответствующей всем требованиям и ГОСТам, предъявляемым к сварочным генераторам для ручной дуговой сварки, был произведен анализ влияния параметров схемы САСГ на его рабочие характеристики и на основании этого подобраны все параметры генератора. • Разработаны и запатентованы новые способы конструктивного выполнения САСГ, обеспечивающие снижение напряжения генератора и улучшающие его технические характеристики. 16 Спасибо за внимание! 17
