CC BY
47
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «IN SITU» №4/2015 ISSN 2411-7161_
УДК 621.31
Мартынов Николай Олегович
магистрант ФГБОУ ВПО ТГУ, г. Тольятти, РФ e-mail: elektrik@tltsu.ru
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТАНОВОК ДУГОВОЙ СВАРКИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация
В работе описываются особенности технологических процессов и характеристик нагрузки установок дуговой сварки, а также влияние дуговой нагрузки на питающую систему электроснабжения и качество электрической энергии.
Ключевые слова
Электрическая дуга, установка дуговой сварки, дуговая нагрузка, система электроснабжения, высшие
гармоники
Широкое применение на промышленных предприятиях получили установки электродуговой сварки. Мощность машин автоматической сварки однофазным током промышленной частоты достигает 1,5 МВА, а сварки трехфазной дугой - нескольких мегавольт-ампер [1].
При сварке трехфазной дугой два электрода включаются в две фазы, а деталь в третью фазу. В этом случае горят три дуги: две дуги между электродами и деталью, а третья дуга между электродами. Непрерывное горение трехфазной дуги позволяет снизить напряжение источника тока, а также повышается значение коэффициента мощности от 0,3 до 0,75. Сварка трехфазной дугой имеет ряд технологических преимуществ по сравнению со сваркой однофазной дугой. Производительность сварки повышается в 2 -3 раза за счет двух электродов и дополнительной присадки, укладываемой в разделку шва, на 10-15% повышается коэффициент наплавки, снижается расход электроэнергии на 5 -40% [2].
Установки дуговой сварки также являются источниками высших гармоник тока и напряжения, и хотя единичная мощность сварочных машин невелика, их доля в нагрузке некоторых цехов автомобильных и других машиностроительных предприятий может достигать 80% всей нагрузки цеха [1].
В установках дуговой сварки нелинейным элементом, оказывающим наиболее негативное влияние на систему электроснабжения, является электрическая дуга [3]. Поэтому, по степени влияния на систему электроснабжения установки дуговой сварки можно рассматривать как резкопеременную нелинейную дуговую нагрузку.
Задача изучения влияния дуговой нагрузки на питающую систему электроснабжения должна опираться на изучение технологических особенностей установок плавки металла, процессов происходящих при горении дуги и выявления помех, возникающих в системе электроснабжения, оценку их влияния и поиск средств их уменьшения [4]. Являясь крупным потребителем электрической энергии, дуговая нагрузка оказывает существенное влияние на качество электрической энергии, вызывая при этом следующие виды помех:
1. Колебания напряжения, определяемые воздействием на электрический режим большого количества возмущающих факторов: изменением длины дугового промежутка, эксплуатационными короткими замыканиями и обрывами дуг, взаимодействием дуговых разрядов и окружающих электромагнитных полей, движением газов в зонах горения дуг и др.;
2. Установившиеся отклонения напряжения, определяемые общей мощностью дуговой нагрузки;
3. Несимметрию напряжения, вызванную широким диапазоном изменения токов дуг трех фаз и особенностями короткой сети [5], тем более что большая часть сварочных трансформаторов в настоящее время выполняются однофазными;
4. Несинусоидальность напряжения, связанную с наличием в электрическом контуре дуговой нагрузки нелинейных элементов: электрических дуг сварочного трансформатора.
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «IN SITU» №4/2015 ISSN 2411-7161_
Колебания напряжения вызывают мерцание ламп освещения, нарушение нормальной работы средств связи, телевидения, а также силовых статических преобразователей. Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе большинства электроустановок. Также колебания напряжения через осветительные установки воздействует на зрение человека, вызывая физиологическую усталость от мерцания вплоть до галлюцинаций и потери ориентации [6]. Колебания напряжения могут быть снижены за счет схемных решений и мероприятий: разделение дуговой нагрузки со спокойной общепромышленной нагрузкой, применение установок продольной компенсации и быстродействующих статических компенсаторов реактивной мощности прямой и косвенной компенсации [7].
При несимметрии напряжения в трехфазных сетях уменьшается пропускная способность электросети, появляются дополнительные потери в элементах электросетей, повышается нагрев электрических машин, снижается надежность и экономичность производства, передачи и потребления электроэнергии. Однако, в настоящее время усилиями отечественных и зарубежных ученых [6,7] разработаны методы и способы уменьшения несимметрии.
В настоящее время установлено, что наиболее распространенным видом искажений в электрических сетях с дуговой нагрузкой являются высшие гармоники [1,8,10,11]. Основными источниками искажений кривой тока и напряжения на промышленных предприятиях является выпрямительно-инверторная нагрузка преобразователей, но в последнее время приходится считаться и с высшими гармониками, генерируемыми дуговой нагрузкой переменного тока, так как все шире для создания неразъемных соединений используется дуговая сварка.
Для определения количественного состава и уровня высших гармоник проводятся экспериментальные исследования кривых тока и напряжения дуговой нагрузки [1,7-11]. В настоящее время большое распространение получили средства измерения показателей качества электроэнергии (СИ ПКЭ), без которых невозможна достаточная оценка ПКЭ в сети и разработка эффективных мероприятий по обеспечению качества электроэнергии [8]. Однако в настоящее время не существует достоверных расчетных методов, позволяющих определять высшие гармоники в кривой тока и напряжения от дуговой нагрузки.
Дальнейшее расширение сварочного производства, в котором доля ручной дуговой сварки достигает 20-25%,ставит вопрос о необходимости дальнейшего развития методов расчета и снижения уровня высших гармоник в промышленных сетях. К применению специального электрооборудования (СТК, ФКУ) [1,8-11], требуемого дополнительных затрат, следует прибегать лишь после того, как будут исчерпаны схемные решения и мероприятия. Необходимо провести работу, направленную на разработку динамической модели электрической дуги для расчета значений высших гармоник тока и напряжения в системах электроснабжения дуговой сварки.
Список использованной литературы
1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 358 с.
2. Овчинников В.В. Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов. - М.: Кно-Рус, 2010. -304 с.
3. Шевцов М.С. Развитие электротермической техники / М.С.Шевцов, А.С.Бородачев. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 208 с.
4. Кручинин А.М. Автоматическое управление электромеханическими установками / А.М.Кручинин, К.М.Махмудов, Ю.М.Миронов и др.; Под ред. А.Д. Свенчанского. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 416 с.
5. Вагин Г.Я. Экономия энергии в промышленности: учебное пособие / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов. -Нижегород.гос.ун-т., НИЦЭ.: Н.Новгород, 1998. - 220 с.
6. Карташев И.И. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев, В.Н.Тульский, Р.Г. Шамонов и др.; Под ред. Ю.В. Шарова. - М.: Изд. дом МЭИ, 2006. - 320 с.
7. Жежеленко И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко. - М.: Энергоатомиздат, 2005. - 261 с.
8. Жежеленко И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, М.Л. Рабинович, В.М. Божко. - Киев: Техника, 1981. - 160 с.
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «IN SITU» №4/2015 ISSN 2411-7161_
9. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения. - М: Энергоатомиздат, 2004. - 358 с.
10. Вахнина В.В. Расчет высших гармоник тока и напряжения при работе дуговой сталеплавильной печи / В.В.Вахнина, А.Н.Черненко//Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2006. - № 11-12. - с. 16-19.
11. Черненко А.Н. Содержание высших гармоник в низковольтных сетях // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии». - Н.Новгород: НГТУ, 2006 -с.24-25.
©Мартынов Н.О., 2015
Мачульский Евгений Вадимович
канд. техн. наук, профессор, РЭУ им. Г.В. Плеханова, г. Москва, РФ E-mail: Matchulskiy.EV@rea.ru
ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СЕТЯХ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ
Аннотация
Рассматриваются задачи обеспечения информационной безопасности в современных гетерогенных системах хранения данных и совершенствования политики информационной безопасности применительно к системам хранения данных. Обоснована совокупность наиболее эффективных мер для решения задачи обеспечения информационной безопасности в гетерогенных системах хранения данных.
Ключевые слова
Информационная безопасность, гетерогенные системы хранения данных, политика информационной
безопасности.
В настоящее время широкое распространение получили системы хранения данных (СХД), которые используются в центрах обработки данных (ЦОД), кластерных системах и т.д. Аналитики предсказывают 100%-ный ежегодный прирост хранилищ данных, а в связи с увеличивающейся их разнородностью сложность управления ими будет возрастать экспоненциально. Сегодня объем СХД составляет примерно 1 Тб, а через 5 лет их объем будет составлять 32 Тб и больше [1].
При этом возникает cерьёзная проблема, связанная с обеспечением целостности, достоверности и защищенности данных в СХД. Для обеспечения хранения больших объемов данных, функционирования территориально распределенных корпоративных информационных систем используется сетевое хранение данных (сложные гетерогенные среды хранения данных), а также различные методы виртуализации. Виртуализация позволяет агрегировать множество маленьких накопителей данных в один большой виртуальный диск, таким образом целью виртуализации является обеспечение консолидации ресурсов хранилищ и более эффективного управления ими.
Виртуализация данных ориентируется на одну из важнейших современных тенденций - уход от ориентации на устройство к ориентации на данные: от мобильных устройств до корпоративных хранилищ. Виртуализация данных тесно взаимосвязана с такими понятиями, как интеграция данных и федерация данных. Любая виртуализация подразумевает сбор ресурсов в общий пул и их дальнейшее распределение между потребителями. В общем случае данные могут храниться в гетерогенных источниках данных.
Одной из возможных форм организации данных в гетерогенных хранилищах является федерация данных, предусматривающая единообразный доступ к ним. Виртуализация не обязательно предполагает федерацию, но результатом федерации всегда является виртуализация.
