Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов

Методика расчета сварочных нагрузок для выбора элементов распределительных и питающих сетей по нагреву.

Представлена методика расчета нагрузок для выбора элементов распределительных и питающих сетей по нагреву для случая независимой работы сварочных машин и установок.

В зависимости от типа исходных данных расчет эффективной нагрузки можно производить по полной мощности или по полному току. Если известны графики тока отдельных машин, то расчет удобнее производить по полному току, а если машины задаются паспортной мощностью в киловольт-амперах, то по полной мощности.

На первом этапе расчет нагрузок по нагреву производится по полной мощности. Для расчета необходимо знание S_пасп, К_з, ПВ_ф и числа машин n. Значения S_пасп и n задаются технологами, K_з и ПВ_ф принимаются. После распределения машин по парам фаз определяется небаланс мощности по парам фаз. При небалансе мощностей не более 15% определяется нагрузка наиболее загруженной пары фаз, например А и В:

. (46)

При ПВ_ф ≤ 5% можно S_эф,АВопределять по приближенной формуле:

, (47)

где S_ср– средняя мощность одной сварочной машины, кВА;

S_эф– эффективная мощность одной сварочной машины, кВА;

n_AB — число машин, подключенных к данной паре фаз, %.

Средняя и эффективная мощности одной одноточечной, шовной и рельефной сварочных машин определяются по формулам:

(48)

Среднее и эффективное значения мощности одной сварочной машины при сварке оплавлением с подогревом определяются по формулам:

(49)

Среднее и эффективное значение мощности одной стыковой сварочной машины при сварке оплавлением или сопротивлением определяются по формулам:

(50)

где К_з,опл, К_з,под, К_з,ос – коэффициенты загрузки на стадии подогрева, оплавления и осадки, определяются из приложения 5; ПВ_под, ПВ_опл, ПВ_ос – продолжительности подогрева, оплавления и осадки, определяются из приложения 5.

Эквивалентная трехфазная эффективная нагрузка при небалансе по фазам не более 15% определяется по формуле:

. (51)

При небалансе мощностей по фазам более 15% S (3) _эфопределяется по выражению:

, (52)

где S_эф,АВ, S_эф,АС– эффективная нагрузка наиболее загруженных пар фаз АВ и СА.

По S (3) _эф выбирается число и мощность цеховых подстанций.

На втором этапе проектирования вся сварочная нагрузка разбивается по выбранным подстанциям и производится уточненный расчет нагрузок по подстанциям, шинопроводам и т.д. На данном этапе расчет нагрузок по нагреву следует производить по полному току. Порядок расчета аналогичен первому этапу.

Выбор элементов распределительных и питающих сетей по нагреву для случая независимой работы сварочных машин и установок на втором этапе расчета производится по эффективной нагрузке наиболее загруженного провода, например фазы В:

, (53)

где I_эф, I_ср– эффективный и средний токи одной сварочной машины, определяются:

(54)

Сформулировать выводы по проделанной работе.

Практическое задание №5

«Определение сварочных нагрузок по нагреву»

Паспортные параметры машины: стационарные одноточечные – 65 по 75 кВА, 19 по 200 кВА, 23 по 150 кВА, 21 по 80 кВА; подвесные одноточечные – 64 по 75 кВА.

Задание: Определить эффективную нагрузку от 192 одноточечных машин. Рассчитать максимальный пик нагрузки.

Произвести распределение сварочных машин по парам фаз:

АВ – 21 по 75+6 по 200+9 по 150+21 по 75 кВА;

ВС – 22 по 75+6 по 200+8 по 150+7 по 86+21 по 75 кВА;

АС – 22 по 75+7 по 200+6 по 150+8 по 86+22 по 75 кВА;

По приложению 5 принимаются средние статистические значения К_з,с и ПФ_ф,с: для стационарных К_з,с =0,6 ПФ_ф,с=5 %, для подвесных К_з,с= 1,8 ПФ_ф,с=5 %.

Определяем S_ср и S_эф отдельных машин:

75 кВА (подвесная) – S_ср=6,7 кВА, S_эф=30,2 кВА.

Определяем эффективную трехфазную нагрузку:

,

где n_AC– число машин, подключенных к данной паре фаз.

По S_эфвыбирается число и мощность цеховых подстанций.

Определяем средние и эффективные токи отдельных систем:

.

75 кВА (подвесная) – I_ср=17,76 А, I_эф=79,58 А;

Максимальный пик определяется для фазы С следующим образом:

,

где β определяется по приложению 4 для nПВ_ф=129·0,05=6,45, β=3,7; 0,865 – коэффициент, учитывающий, что токи в линейном проводе складываются геометрически; n_С– число машин, подключенных к линейному проводу С.

По току I_max,n,С производится выбор сетей по нагреву.

В данной задаче была дана методика расчета нагрузок для выбора элементов распределительных и питающих сетей по нагреву для случая независимой работы сварочных машин и установок.

В первой части задания рассчитали эквивалентную трехфазную эффективную нагрузку S (3) _эф и по ней выбирается число и мощность цеховых подстанций.

Во второй части производится расчет сетей по нагреву и выбор кабельной линии.

Рассчитываем необходимую мощность сварочного агрегата — формулы, последовательность, коэффициенты

Объем мощности инверторного аппарата бывает разный. На показатели влияет мощность самого механизма, а также объем входящего тока. Невзирая на существующие моменты, расход возможно измерить и рассчитать, используя простую формулу.

Учитывайте, что результат может быть неточным, с малой погрешностью. Формула скорее будет полезна во время бытовых действий. Вы сможете не так переживать о квитанциях за электричество.

В нашей статье хотим рассказать, от чего зависит мощность работы инвертора. Вам станет известно, как провести расчет показателя мощности оборудования для сварки при работе дома.

Мы научим вас пониманию того, как экономить при использовании сварочного аппарата.

• Введение
• Особенности и нюансы
• Потребительский расчет
• Подведем итоги

Введение

А вы задумывались над тем, от чего зависит потребление электричества? Речь идет именно о сварке. Вы удивитесь, но объем зависит не только от того, какую мощность определил производитель.

Да, этот момент играет роль, но он – далеко не основной и не единый. Формула расчета мощности сварочного аппарата зависит от нескольких переменных.

Вот факторы влияния на потребление электричества:

• мощность агрегата;
• диапазон входящего напряжения;
• импульс, который выдает механизм;
• напряжение арки;
• коэффициент полезного действия агрегата;
• период работы механизма.

Базовые факторы, что влияют на конечную цифру расчета, именно такие.

Непрямые причины влияют меньше, но они также присутствуют:

• состояние электрической сети;
• условия работы сварщика;
• характеристики используемого кабеля.

Особенности и нюансы

Нужно помнить о том, что бытовая электрическая сеть далеко не всегда обеспечивает 220В. В 8 случаях из 10 эти показатели снижаются до 180-200 Вольт. Это приводит к тому, что при подключении инвертора снижается напряжение, которое нужно для работы.

Становится труднее произвести необходимые расчеты. Особенно этот момент относится к мощным агрегатам. Цифра будет точной, когда механизм рассчитан на 150-250 Вольт. Чаще всего мощность машины будет сравнима с обычной электрической сетью.

Мы сказали, что на ток влияет не один фактор. Важный из них – это длительность сварочных работ. От нее зависит то, как долго аппарат способен работать непрерывно. Как правило, инверторы имеют одинаковое время и работы, и отдыха.

Например, вы проводите сварочные работы на протяжении 5 минут, и аппарату после этого нужно отдохнуть столько же. Важно не забывать об этой характеристике и учитывать ее во время работы. Она пригодится, когда мы будем проводить расчет данных по формуле.

Еще один значимый момент: чем шире разница между трудом и перерывом в сторону труда, тем больше будут показатели потребления. Давайте разберемся в этом вопросе детальнее.

Потребительский расчет

Для получения информации о потреблении вашего агрегата для сварки и расчета мощности, прочитайте инструкцию к инверторному механизму. Если ее нет – нужно поискать информацию, которая есть в открытом доступе.

Для этого понадобится знать модель агрегата. Но обычно к аппарату дают печатные технические характеристики.

Чтобы провести расчет мощности сварочного инвертора, необходима такая информация об аппарате:

1. Коэффициент мощности
2. Максимальные показатели силы тока
3. Наивысшее напряжение сварочной арки
4. Коэффициент полезного действия аппарата
5. Период работы агрегата

Формула для расчета мощности сварочного аппарата будет такой:

Максимальное значение тока*максимальные показатели напряжения / КПД = мощность аппарата (в период сварочных работ)

Коэффициент мощности обычно он одинаков для всех бытовых машин и равен 0,6. Запомните эту цифру. Максимальные показатели силы тока равны 160 А (например). Это значение возьмите из технической информации о вашем аппарате.

Допустим, наивысшим напряжением арки будет 25 В. Но вы должны указать свои данные.

Коэффициент полезного действия равен 0,90. Упоминая время работы, то оно соответствует 60% от всего объема. Эти показатели верны, если мы занимаемся сваркой 3 минуты, и затем отдыхаем 120 секунд.

Можно просчитать объем электрической энергии, которую выдает инвертор. 160 А*25 В / 0.90 – 4445 Ватт. Приблизительно речь идет о 4.4 кВт. Мы говорим только о мощности аппарата, которая используется при работе.

Но сварочные труды не всегда проходят без пауз. Иногда случается так, что вам потребуется поменять электроды, силу тока либо подготовить аксессуары. И наш расчет становится не совсем точным.

Ранее мы упоминали, что эту проблему решают путем вычисления периода работы машины. Определено, допустим, что он равен 60%. Сделайте умножение 4.4 на 0.6 и у вас получится точный результат.

Для нашего аппарата он равен 2.7 кВт. Итоговая цифра говорит о средней мощности сварочного агрегата, которую он использует в период работ, учитывая отдых.

Оговоримся, что мы предложили свои расчеты. Вам нужно подставлять цифры, которые соответствуют вашему аппарату.

На этом процесс можно считать завершенным. Минутный расчет позволяет без труда узнать, какой же объем киловатт необходимо для сварочных работ.

У вас получится создать комфортные для себя условия. Отметим, что на полуавтомате все цифры при расчете будут примерно на 20% выше описанных нами. Но это уже дело случая и аппарата.

Подведем итоги

Это вся информация, которая будет актуальной при расчетах. Вы знаете обо всех процессах и этапах работы. Предлагаем самому рассчитать, получится ли варить дома без ущерба для кошелька.

Бывает так, что вы не уверены в цифрах – тогда купите агрегат невысокой мощности. Он станет спутником в проведении простых домашних работ и при этом сэкономит электроэнергию. У вас получится соорудить теплицу или произвести ремонт мелкого металла.

Может, вы знаете другие способы расчетов – просим оставить комментарий к нашей статье. Давайте поделимся опытом друг с другом!

Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервис-мануалы
▪ Электронные справочники
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Голосования
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине

БЕСПЛАТНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА

В нашей Бесплатной технической библиотеке Вы можете бесплатно и без регистрации скачать статью Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов.

Воспользуйтесь поиском по Архиву, чтобы узнать, в каком журнале опубликована статья Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов. В результатах поиска запишите название журнала, год и номер. Затем нажмите на ссылку «скачать в Бесплатной технической библиотеке» и бесплатно скачайте архив с нужным Вам номером.

Для быстрого бесплатного скачивания можно сразу перейти в нужный раздел Библиотеки.

Поиск по книгам, журналам и сборникам:

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

Расчет электрических нагрузок сварочных машин и установок

Сварочные машины и установки имеют повторно-кратковременный режим работы (ПКР). Причем, все машины и установки характеризуются малыми временами импульсов и циклов сварки. В связи с этим при выборе сечей по нагреву в качестве расчетной нагрузки принимается эффективная S_эф (средняя квадратичная) нагрузка. Основными показателями режимов работы электросварочных машин, необходимыми для расчета электрических нагрузок, являются коэффициент загрузки К_з и фактическая продолжительность включения ПВ_ф, являющиеся справочными величинами.

При проектировании сварочные установки равномерно распределяют по фазам, так как большинство из них являются однофазными потребителями. Если ПВ_ф и К_з у сварочных установок отличаются незначительно, то распределение по парам фаз проводят по принципу равенства паспортных мощностей:

, (3.31)

где S_пасп – паспортная мощность установок, подключенных на линейное напряжение;

n_ab, n_bc, n_ac – количество установок, подключенных соответственно к фазам А и В, В и С, А и С.

При резко отличных ПВ_ф и К_з распределение установок по парам фаз следует производить по принципу равенства эффективных мощностей:

. (3.32)

При небалансе мощностей не более 15 % условная трехфазная нагрузка определяется по формуле:

, (3.33)

где S_ср.i – средняя мощность одной сварочной машины;

S_эф.i – эффективная мощность одной сварочной машины;

n – общее количество сварочных машин, подключенных ко всем парам фаз.

При небалансе мощностей по фазам более 15 % условная трехфазная нагрузка определяется по формуле:

(3.34)

где S_эф,ав, S_эф,аС – эффективные нагрузки наиболее загруженных пар фаз АВ и АС.

Средняя и эффективная мощности определяются в зависимости от типа машины.

Машины одноточечной, шовной и рельефной сварки:

(3.35)

Машины стыковой сварки при сварке оплавлением с подогревом:

(3.36)

где ПВ_под, ПВ_опл, ПВ_ос – фактическая продолжительность включения соответственно на стадиях подогрева, оплавления и осадки;

К_з.под, K_з.oпл, К_з.ос – коэффициенты загрузки на стадиях подогрева, оплавления и осадки.

У дуговых сварочных аппаратов ПВ_ф = ПВ_пас

(3.37)

Примечание: коэффициент загрузки К_з для электросварочных машин может быть как меньше, так и больше единицы, причем К_з > 1 не является аварийным, а вполне допустим, так как большинство электросварочных машин работает с ПВ_ф много меньшей паспортного значения.

Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов

Возникло желание сделать активную нагрузку для сварочных инверторов, для диагностики их выходных характеристик. Наткнулся в интернете на данную статью. Поскольку, нагрузка будет использоваться исключительно на аппаратах с постоянным выходным напряжением и со строгим соблюдением полярности, поэтому схему, представленную в данной статье слегка упростил :

Как вы считаете, будет ли корректно работать данная схема с внесёнными упрощениями? Подойдет ли транзистор IRLS3036-7PPbF? Вроде бы по току и напряжению подходит. Плюс в статье ничего не сказано о мощности резисторов R1 и R2. Какова она должна быть? или вообще нихромовая спираль должна использоваться. И еще каковы требования к ОУ, по мимо однополярного питания на 12В.

Добавлено (06.10.2016, 15:35)
———————————————
В общем с резисторами разобрался. Это должны быть нихромовые спирали, с указанными сопротивлениями и мощностями — первая 3,6 кВт, вторая 4,5 кВт. Через них будет течь максимальный ток 300 А.
Остался только один вопрос, будет ли переделанная схема корректно стабилизировать напряжение в точке соединения спиралей R1 и R2 на уровне 20 В.

Да я тоже вначале так хотел сделать. Токовый шунт, амперметр и вольтметр имеются, все приобретено. Начал искать в интернете что можно использовать в качестве балластной нагрузки, и наткнулся на эту статью.

Подскажите, где можно взять такую спираль как на фото и какого сопротивления она должна быть?

Для каждого электрода есть такой параметр как напряжение на дуге .
Делим его на диапазон рабочих токов (сварка — резка) для данного электрода . получаем диапазон сопротивления спирали .
Принимаем большее . на меньшее можно сдвинуть потом крокодил массы .
Только не забываем мощность при токе резки посчитать. то есть сечение проводника спирали определить чтоб при резке не перегорела .
Для нихрома плотность тока 10 А/мм2 принимают .

Да хоть от телевизора . если в нём применён мощный асинхронник с фазным ротором и требуется разгонная станция !
Бывают они и плашмя намотанные на диаметре около 45 мм .
Так вот они не перегорают .
Вот моё долго отработавшее сопротивление для сварки !

Расчет универсальной нагрузки для диагностики сварочных аппаратов

Появление малогабаритных сварочных аппаратов(СА)инверторного типа значительно расширило парк СА. Увеличилось и количество обращений в ремонтные мастерские, связанные с ремонтом сварочных аппаратов. После ремонта любой сварочный аппарат требует испытания на соответствие своим техническим параметрам, заявленным в паспорте. К таким параметрам, прежде всего, относятся:

— напряжение холостого хода;

— минимальный сварочный ток;

— максимальный сварочный ток;

— продолжительность нагрузки ПН%;

Для определения последних трех параметров требуется мощная универсальная нагрузка, позволяющая имитировать работу СА на электрическую дугу. В качестве такой нагрузки зачастую используется балластный реостат типа РБ-315 (1) или генератор статической нагрузки фирмы TEL-WIN (2). Как известно из теории и практики электродуговой сварки (3), напряжение дуги при ручной сварке покрытыми электродами определяется формулой:

где U_d — напряжение на дуге в Вольтах, I_d — ток дуги в Амперах;

В соответствии с этой формулой составляется таблица зависимости напряжений U_d от тока l_d. Ручкой регулировки тока на СА выставляют требуемую минимальную или максимальную величину тока. Диагностируемый СА нагружают на балластный реостат, который с помощью имеющихся у него переключателей позволяет задавать различные сопротивления нагрузки. С помощью переключателей балластного реостата подбирают такое сопротивление нагрузки, при котором измеряемое напряжение на выходе СА и измеряемый ток нагрузки соответствовали бы имеющимся табличным значениям сварочной дуги. Таким способом можно определить реальный ток на выходе испытуемого СА. Этот процесс измерения сварочного тока требует определенных трудозатрат, так как подобрать сразу необходимое сопротивление балластного реостата, как правило, не удается.

Для упрощения процесса измерения параметров СА автор предлагает следующий универсальный имитатор нагрузки для сварочных аппаратов (далее — ИНСА).

ИНСА представляет активную нагрузку, состоящую из проволочной спирали R сопротивлением 0,04 Ом, включенной последовательно со стабилизатором напряжения (J1 20 В.

Рис. 1 Эквивалентная схема ИНСА

Как видно из эквивалентной схемы (рис.1), напряжение U_d, приложенное к зажимам этой схемы, будет соответствовать вышеприведенной формуле при произвольных значениях тока l_d. Таким образом имитатор нагрузки СА будет являться эквивалентом сварочной дуги и с его помощью можно имитировать сварочный процесс без получения электродугового разряда с температурой 5000. 7000 °С и без необходимости использовать все сварочные аксессуары (защитная маска, электрод, электрододержатель).

Максимально допустимый ток стабилизатора напряжения U1 должен быть не менее максимального тока диагностируемых СА .

Рис.2. Функциональная схема ИНСА

На рис. 2 показана функциональная схема предлагаемогоимитатора нагрузки, рассчитанного на максимальный ток 300 А.

Выходные кабели испытуемого СА подключаются к зажимам IN1, IN2 имитатора нагрузки. Напряжение с выхода СА подается на диодный мост VD1 и на схему выделения напряжения А1. Диодный мост VD1, рассчитанный на максимальный ток диагностируемых сварочных аппаратов, необходим для того, чтобы имитатор нагрузки можно было использовать для испытаний СА постоянного и переменного токов. На выходе схемы выделения напряжения А1 вырабатывается напряжение 2U_vd, равное напряжению падения на двух диодах выпрямительного моста VD1. Это напряжение поступает на вход сумматора АЗ и вычитается из опорного напряжения 20 В, поступающего на второй вход сумматора. С выхода сумматора АЗ напряжение, равное (20-2U_vd), поступает на инверсный вход стабилизатора напряжения U1 (обведен пунктиром). Стабилизатор работает с последовательно включенным резистором R2. Принцип работы стабилизатора напряжения U1 аналогичен работе микросхемы TL431 — трехвыводного регулируемого параллельного стабилизатора [4]. На прямой вход стабилизатора поступает напряжение с преобразователя А2, который преобразует действующее (среднеквадратичное)значение напряжения, снимаемого с точки соединения проволочных резисторов R1 (0,04 Ом) и R2, в постоянное напряжение [5]. Посредством операционного усилителя DA1, силового транзистора VT1 и проволочного резистора R2 в точке соединения резисторов R1 и R2 поддерживается стабилизированное напряжение, равное величине (20-2U_vd) В. Номинал резистора R2 определяется максимальным значением тока l_{d_max} из выражения: l_{d_max}=(20-2U_vd)/(R2+R_sd), где R_sd — сопротивление открытого состояния силового MOSFET-транзистора VT1. Для l_{d_max}=300 А значение R2=0,05 Ом.

Резистор R0 используется в качестве шунта для измерения величины тока l_d. При токе величиной 300 А падение напряжения на нем равно 75 мВ. Напряжение с этого шунта подается на схему выделения действующего значения тока А4 и, далее, на регистратор тока А. Входное напряжение U_d на входе ИНСА определяется по формуле:

Поскольку величина падения напряжения на резисторе R0 не превышает 75 мВ, то последним слагаемым l_dxR0 можно пренебречь. Таким образом, получаем:

То есть, напряжение U_d на входе имитатора нагрузки будет соответствовать необходимому напряжению дуги при ручной сварке.

Кроме этих узлов функциональная схема имеет блок питания А5 (DC/DC-преобразователь), формирующий напряжение питания и опорное напряжение вышеперечисленных узлов, и вентилятор FEN для охлаждения диодного моста VD1 и транзистора VT1. Таким образом, вышеописанный ИНСА будет представлять из себя конструкцию, на передней панели которой размещаются амперметр (регистратор тока) и две клеммы для подключения кабелей от диагностируемого СА. Подключение к внешнему источнику питания ИНСА не требуется — все электронные узлы, включая вентилятор охлаждения, питаются от диагностируемого сварочного аппарата. Измерение выходного тока СА будет предельно просто — нужно подключить сварочные кабели к клеммам имитатора и снять показания регистратора тока.

Основной вопрос при разработке данного имитатора — это правильное определение теплового режима элементов конструкции. Для этого в первую очередь необходимо определить максимальную мощность, выделяемую на диодном мосте VD1 и силовом транзисторе VT1.

Мощность, выделяемая на диодном мосте VD1, вычисляется по формуле:

Максимальная мощность будет выделяться при максимальном токе I_{d_max.}

Для l_{d_mах}=300 А И U_vd= 1,5 В (падение напряжения на одном диоде) получим P_{vd_max}=900 Вт.

При условии, что ток, потребляемый блоком питания А5, много меньше тока l_d, мощность, выделяемая на силовом транзисторе VT1, равна

Максимальная мощность Р_{vt_max} будет выделяться при токе l_d=(20-2U_vd)/2R2=17/0,1 = 170 А и составит Р_{vt_mах}=170х(20-2х1,5 -170×0,05)= 1445 Вт. Исходя из этих значений мощностей: P_{vd_max}=900BT И P_{vt_max}=1445 Вт Необходимо рассчитывать эффективную площадь радиатора охлаждения, на котором будут устанавливаться диоды моста VD1 и силовой транзистор VT1.

Можно отказаться от диодного моста VD1 и заменить его вторым стабилизатором напряжения U2 противоположной полярности, включенным последовательно со стабилизатором U1, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема ИНСА без диодного моста

Когда напряжение, поступающее из сварочного аппарата, имеет полярность «плюс» на клемме IN1 и «минус» на клемме IN2, то работает стабилизатор U1. Второй стабилизатор блокируется диодом VD2, являющимся составной частью силового транзисторного модуля VT2. При противоположной полярности приложенного напряжения («плюс» на клемме IN2, а «минус» на клемме IN 1) работает второй (верхний на рис. 3) стабилизатор напряжения U2, а стабилизатор U1 блокируется диодом VD1. При такой функциональной схеме количество тепла, выделяемое на активных элементах схемы при l_{d_mах}=300 А, уменьшается, поскольку в каждый полу-период тепло выделяется только на одном диоде транзисторного модуля, а не на двух диодах моста, как имело место в первой функциональной схеме с диодным мостом. Однако, максимальная мощность P_{vt_max}, выделяемая на силовом MOSFET-транзисторе, будет больше, чем в схеме с диодным мостом.

Если же заменить линейный стабилизатор напряжения импульсным, то можно существенно снизить рассеиваемую мощность на силовом MOSFET-транзисторе, поскольку он будет работать в ключевом режиме.

В настоящее время автором отрабатывается схема конструкции вышеописанного универсального имитатора нагрузки сварочного аппарата.

1. В.Я. Володин. Как отремонтировать сварочные аппараты своими руками. Наука и Техника,Санкт-Петербург, 2011, стр. 33, 291-293.

2. http://valvolodin.narod.ru/schems/Tecnica_141-161.pdf. Инструкция по ремонту инверторного сварочного аппарата Tecnica 141-161, стр. 10 Static load generator

3. ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004, п. 11.2.1.

4. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. ДОДЭКА, изд. второе, 1998 г., стр. 219.

5. Пейтон, Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. БИНОМ, Москва,

Автор: Александр Бегиев ( г. Волжский, Волгоградская обл.)

Мнения читателей

• Эдуард Орлов / 19.10.2020 — 00:20

Приветствую. Хочу внести и свои пять копеек, совсем недавно собрал нагрузку для сварочных аппаратов постоянного тока, ознакомиться с конструкцией можно тут https://hommad.ru/samodelnaya-nagruzka-dlya-svarochnogo-apparata.html

Kabayan / 28.06.2015 — 14:10

Super inoramftive writing; keep it up.

Avo / 10.08.2014 — 07:33

Всё уже давно умными людьми написано. Многократно печаталось и «сдиралось»перепечатав. Но как у многих руки росли из мест на чём сидят , так всё и продолжается. К сожалению. Может даже и хуже ! Настоящие специалисты как всегда «на вес золота » !

боря / 25.07.2014 — 22:00

хорошими руками и головой сварщику не до того, ему работы всегда сильно много. на игрушки в рабочее время его не хватает. причём люди они технически продвинутые , это я без трёпа постоянно общаюсь с ними в обычной жизни и по работе.

Сергей / 09.05.2014 — 06:35

Человек даже с небольшим опытом, сразу определит качество сварочного аппарата . Проблема в том, что все больше человеков у которых руки из места на котором сидят ростут .

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Power Electronics

Часовой пояс: UTC + 4 часа

Как сделать балластное сопротивление для проверки сварки

Это тот же кусок проволоки.
Возьми строительную «арматурину»

согни буквой U, привари к ней два (или больше) болта с гайками это и будет то что ты называешь «нагрузочным сопротивлением».

Шерлок Холмс сказал бы — «Это элементарно, Ватссон». Формулу Р=U*I пока нихто не отменял. А посему, Ваш балласт должОн рассеивать максимальную мощу (Р=20,5*130=2665Вт) при этом шибко не меняя своё сопротивление. Исходя из ряда значений перечисленного тока и напряжения выбираете ряд сопротивлений. При выборе учтите, что есть последовательное и параллельное соединение резисторов (это к размышлению об уменьшению их к-ва при большом к-ве ступеней и гибкости регулирования). Насчёт приведённого Вами ПВ. Это «голые» цифры. Проценты указаны относительно чего (какого времени)? Способ охлаждения резисторов может быть воздушный, вода в ванне, банке, стакане, напёрстке и проточной водой. Это я к тому, что никто из форумчан не знает (нет данных) какая температура и объём воды для охлаждения, сколько Вы ея собираетесь греть.

ЗЫ. Лично я сделал из 16-ти отрезков нихрома диаметром 2мм (0,16 Ом) скрученных в спираль и изолированных друг от друга. Соединяя отрезки последовательно, параллельно можно получить разные значения сопротивления, рассеиваемой мощи. Вся «прибамбаса» размещается в ванне с проточной водой.
Можно пойти другим путём, предложенным С.Петров (arcweld) Взять асбоцементную трубу диаметром 10-15см. Разместить отрезки спирали внутри трубы. Болты, выступающие с наружной поверхности трубы, используются для изменения сопротивления и мощи. Охлаждение «прибамбасы» — мощный вентилятор в торце трубы.
И третий вариант. На тролейбусах/трамваях, ИМХО, используются спирали (диаметр до 10см) из пластинчатого нихрома (примерно 1х15мм). Сии спиральки самый лучший вариант, но их трудно достать (по крайней мере, мне)
Удачи

— В принципе кусок стального провода тоже может быть балластом, но уж очень трудно выбрать его реальную геометрию.

— Чаще тут это кусок толстого нихрома,

А на сколько нужно «делить тебя» с учетом твоих комментариев?
— Так в «принципе», или «может быть»?
Или может быть никогда не сталкивался с нагрузками имитирующими большие мощности?
— А нихром в этом случае какие имеет отличия и чем показано его применение?
— Форма «баллласта» чем не устраивает и какое это имеет значение для тебя или автора?
Или вы оба собираетесь фотографироваться на фоне «балласта»?

Забыл добавить красить арматурину не нужно!

Можно купить пару нагревательных спиралей на 2 кВт, пару длинных болтов или шпилек + гайки и шайбы, и параллельно соединить несколько участков спиралей, переместив её рабочее напряжение с 220В на меншее при той же мощности:

Фотки не мои, но подобную конструкцию я делал, с обдувом вентилятором — получался тот же тепловентилятор, только с питанием через сварочник
Затем всё же купил «троллейбусный» балласт на 0,3 Ома, это намного удобнее (у меня он немного другой, без среднего вывода).

Часовой пояс: UTC + 4 часа

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

ПН и ПВ сварочных аппаратов

Часто спрашивают: что такое ПВ или ПН сварочного аппарата? Заглавные буквы ПН обозначают продолжительность нагрузки, а ПВ — продолжительность включения соответственно. Режим работы инверторного аппарата не менее важная характеристика, чем величина максимального сварочного тока. Про режим работы часто забывают начинающие сварщики. Этого делать нельзя.

Параметр ПН/ПВ всегда указан в процентах и показывает время работы инвертора при десятиминутном цикле. Например, если ПН/ПВ равен 40% — это означает, что после 4 минут работы аппарату нужно будет передохнуть, охладиться в течении 6 минут до повторного запуска. Таким образом, цифра позволяет приблизительно оценить, сколько раз инвертор будет отключаться по перегреву при бесперебойной работе в течение длительного времени.

Нагрузка источника питания (далее по тексту ИП) для дуговой сварки имеет, как правило, переменный характер. Процесс сварки состоит из повторяющихся циклов в которых рабочий период чередуется с паузами необходимыми для замены электродов, подготовки к наложению следующего шва, подгонки деталей и т.д. Согласно стандартам различают три типовых режима работы:

• Длительный при неизменной нагрузке;

Так работают ИП для автоматической сварки и многопостовые источники.

Рабочие периоды прерываются режимами работы на ХХ. В данном случае применяется понятие продолжительности нагрузки (ПН)

• Повторно-кратковременный

Рабочие периоды чередуются с периодами полного отключения силовых цепей ИП от сети.

В данном случае рабочий режим положено именовать как продолжительность включения (ПВ)

ПН/ПВ равно отношению времени работы аппарата к времени всего цикла. Длительность цикла принимается за 10 мин. Формула выглядит так:

ПН/ПВ =tраб./tцикла *100%

Для большинства сварщиков-профессионалов, не говоря уже о любителях, понятие режима работы сварочного аппарата является не очень понятным. Данная характеристика должна показать, как поведет себя сварочный аппарат при работе на максимальном токе и температуре +40 градусов. Сварщики профессионалы, выбирая аппарат для работы, смотрят на ток длительной нагрузки, который обозначен на шильде аппарата в графе ПН 100%. Опираясь на цифры в данной графе, эксперт в сварке может представить, будет ли достаточно заявленного производителем тока для решения тех задач, которые стоят перед сварщиком. Если токовые режимы, указанные в графе 100% совпадают или превосходят предполагаемые токи необходимые для выполнения конкретных задач, значит аппарат в процессе работы не будет перегреваться и уходить в защиту.

Для бытового использования высокие значения ПН не столь важны, поскольку для работы по дому аппарат редко используется на пределе своих возможностей, да и нагрузки носят скорее кратковременный характер. Заявленные данные по режиму работы инвертора являются результатами изысканий разработчиков оборудования. Необходимый ПН или ПВ закладывается в расчете при проектировании. В соответствии с поставленной задачей по продолжительности нагрузки инженеры подбирают компоненты сварочного аппарата. В расчет принимается множество нюансов. Например, теплостойкость изоляции проводов, размеры и число охлаждающих радиаторов, номиналы температурных датчиков, места их установки. Инженеры просчитывают наиболее теплонагруженные узлы и проверяют, как они будут влиять на режим работы инвертора в процессе длительной эксплуатации.

Как проверяют ПН/ПВ?

Рассчитать ПН инвертора могут только инженеры на этапе проектирования источника. В условиях лаборатории можно только подтвердить исходные данные, заявленные производителем, либо опровергнуть их. Посчитать ПН конкретного аппарата, опираясь на данные, полученные во время испытаний, можно только условно и очень приблизительно. Существует метод проверки работы ИП. Он обозначен в ГОСТ Р МЭК 60974-1-2012 и подразумевает нагружение источника максимальным током заявленным производителем. Данный способ позволяет подтвердить или опровергнуть заявленные значения режима работы достаточно быстро. Однако он связан с привлечением дополнительных калиброванных приспособлений для имитации работы аппарата под нагрузкой, приборов контроля температуры в определенных точках и т.д. Среди важных параметров данной проверки следует отметить время испытания, которое согласно стандарту должно составлять 10 мин, а также температуру внутри термокамеры в 40 о С. Два этих параметра позволяют получить данные с едиными исходными условиями.

Стоит сказать пару слов о том, почему единый стандарт времени и температуры так важен. Некоторые производители в маркетинговых целях стремятся увеличить значение ПН/ПВ и указывают данные для пятиминутного цикла. Например, аппарат с циклом испытаний 5 минут заявляется как инвертор с ПН 40%. По факту, если перевести данное значение в систему координат, регламентированную ГОСТ Р МЭК 60974-1-2012 ПН составит 20% (при цикле 10 мин). Та же история с температурой. В ГОСТе значение данного параметра испытания обозначено в 40 о С. Если температуру в термокамере понизить до (20 -25) о С , то ПН вырастет в 2 раза и составит 80%. То есть инвертор с реальным ПН 40% при температуре 20 о С сможет простоять под нагрузкой более 8 мин. И при этом не перегреться. Этим «финтом» , кстати, часто пользуются недобросовестные производители сварочного оборудования. Указывая ПН при 20 о С или для 5-минутного цикла испытания можно получить гораздо более красивые цифры никак не меняя при этом реальный режим работы инвертора. Поэтому при покупке аппарата нужно уточнять, насколько данные, указанные на инверторе соответствуют требованиям ГОСТ.

На просторах интернета есть множество роликов, где их авторы пытаются продемонстрировать высокую продолжительность нагрузки сварочного оборудования. Аппараты нагружают максимальным током и на протяжении 10 – 20 мин. жгут четырехмиллиметровые электроды. Блогеры доказывают, что испытуемые аппараты вместо ПН 60% ( 6 мин непрерывной работы) могут работать 10 -15мин и более. Значит, по их мнению, аппарат, который они испытывают, обладает ПН100%. Это не так хотя бы потому, что испытания проводятся при комнатной температуре. А иногда и попросту в снегу.

При проверках мы сталкивались с инверторами фактический ПН которых был выше заявленного. Например, вместо заявленных производителем 6-ти минут инвертор в термокамере проводит под нагрузкой 10 мин, что для обывателя будет неоспоримым доказательством, что у этого инвертора ПН 100%. Однако режим работы, заявленный разработчиком, следует соблюдать, поскольку инженеры проверяют теплонагруженность всех элементов конструкции, а не только дорогих узлов, защищенных термозащитой. При длительном режиме испытаний или реальной работе периодическое превышение не рекомендованного ПН может привести к выходу инвертора из строя. В аппарате может обгореть какой-то контакт или просто оплавиться изоляция.

Расчет сварочной нагрузки методом эффективных мощностей

Для расчета методом эффективных нагрузок предварительно распределим машины дуговой сварки по фазам АВ, ВС, СА таким образом, чтобы получить наиболее равномерную нагрузку. Считается, что нагрузка распределена равномерно, если ΣР_ном, остающееся не распределённой, не превышает 15 % общей нагрузки узла системы.

Распределяем сварочные установки по парам фаз по принципу равенства

паспортных мощностей показано на рисунке 5.1:

Рисунок 5.1 — Распределение по фазам

кВА

Определяем коэффициент не баланса:

Пара фаз АС незагружена по сравнению с парами ВС, АВ.

Определяю эквивалентную среднюю и эффективную нагрузки сварочной машины:

кВА (5.1)

кВА (5.2)

где: К_з.i – коэффициент загрузки машин дуговой сварки, К_з.i=0,7;

ПВ_ф.i – продолжительность включения машин дуговой сварки, ПВ_ф.i=16 %;

S_пасп.i – паспортное значение мощности машины дуговой сварки, S_пасп.i=124 кВА.

кВА;

кВА.

Для наиболее загруженной пары фаз определяю эффективную мощность:

кВА. (5.3)

Определяем эквивалентную трехфазную нагрузку:

кВА. (5.4)

Определяем эффективный трехфазный ток:

А. (5.5)

Находим активную и реактивную нагрузки:

кВт; (5.6)

кВар; (5.7)

где cos(φ) = 0,6, а tg(φ) = 1,33 для машин дуговой сварки.

Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Разбиваем все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определим активную нагрузку по формулам:

	(5.8)
(5.9)

где n – число электроприёмников в группе;

К – число групп электроприемников;

К_и.i – коэффициент использования электроприемников;

Р_{ном i} – номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

tgφ_i – коэффициент мощности электроприемников.

Для приёмников, работающих в ПКР:

,

(5.10)

Результаты расчётов приведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Расчёт средней нагрузки за максимально загруженную смену

№ поз.	Наименование	Кол шт	PНОМ, кВт	КИ, о.е.		Средняя нагрузка
Pсм, кВт	Qсм, квар
Станок токарный	22,0	0,14	0,5/1,73	36,96	63,94
Станок фрезерный	11,0	0,14	0,5/1,73	10,78	18,65
Автоматическая линия	45,0	0,4	0,75/0,48	25,92
Вентилятор	15,0	0,65	0,8/0,75	87,75	65,81
Насос	11,0	0,7	0,85/0,62	61,6	38,19
Автоматическая линия	30,0	0,4	0,75/0,48	5,76
Индукционная печь	60,8	0,8	0,95/0,33	145,92	48,15
Электропечь сопротивления	0,8	0,95/0,33	36,96
Мостовой кран (15 т)	31,0	0,05	0,5/1,73	39,21	67,83
Транспортер	11,0	0,4	0,75/0,88	8,8	7,74
Итого	1135,4	569,02	378,95

Находим групповой коэффициент использования:

.

(5.11)

где n – число всех электроприёмников;

Эффективное число электроприёмников:

≈33 шт.

(5.12)

так как n_эф>10, то коэффициент максимума

.

(5.13)

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки: