Připojení svářečky a pokles napětí v síti
Při připojování svářečky je třeba dbát na kvalitu jak připojovacího ohebného drátu, tak drátu trvale uloženého elektrického vedení. Jejich průřez, celistvost izolace a přítomnost zemnícího vodiče musí splňovat požadované normy. Elektroinstalace ve starých bytech a domech se obvykle provádí nejtenčím hliníkovým drátem o průřezu 2,5 mm2. Při stavbě ji často nahodile vyskládali, mohla skončit pod dřevěnou podlahou nebo pod papírovou tapetou a kvalita spojů ponechává mnoho přání. Svářečka je schopna odebírat proudy 30-40A, což už je na takový drát moc a pokud jsou na něm praskliny, zkroucení nebo špatné spoje, pak může být výsledkem jeho zahřátí, roztavení izolace, zkrat nebo požár. Vzhledem k tomu, že kabeláž vede od zásuvky k zásuvce a nějak se spojuje na dvou koncích v každé zásuvce, existuje více než dost pochybných spojení po celé délce vedení. Proto při zapínání silné zátěže byste měli zvolit první zásuvku z elektrického panelu nebo elektroměru, takže nebudou v cestě žádné zkroucení nebo připojení přes jiné zásuvky. Elektrické panely musí být vybaveny automatickými spínači („jističe“).
Radikální možností pro připojení svařovacího stroje při absenci dobré elektrické sítě je mobilní generátor elektrické energie
Zemnící vodič chrání pouzdro před poškozením. Uzemnění však uvidíte jen zřídka. Ohebný měděný drát je dnes drahý s dlouhou délkou, šetří se na každém metru drátu a na každém čtverečním milimetru průřezu, takže třetí zemnící drát je už vnímán jako nadměrný luxus. Totéž platí pro celou naši republiku, protože domovní elektroinstalace rovněž nebyla opatřena třetím zemnícím vodičem. Ale stejně je lepší to uzemnit.
Také při připojování svářečky je potřeba odvinout všechny dráty (prodlužovací šňůry a svařovací dráty), aby nedocházelo k indukčnosti a dodatečnému odporu vedoucímu ke snížení napětí při zatížení a ohřevu drátů. Navíjením drátů se někdy upravuje svařovací proud.
Při navrhování a výpočtu svařovacích strojů se předpokládá, že pracují ze zdroje s určitým napětím, bez jakéhokoli dalšího, znatelného odporu v silovém obvodu. U svařovacích transformátorů je tato podmínka zvláště aktuální, neboť při zapalování a hoření oblouku se prudce mění jejich reaktance, v transformátoru probíhají složité procesy, vysoce závislé na vnějších podmínkách.
Stabilita napájecího zdroje svařovacího transformátoru, v tomto případě elektrické sítě s předpokládaným napětím 220V, bohužel ve většině případů z důvodů nezávislých na našem přání není vždy dodržena. Důvodem je špatná, nebo dokonce prostě hrozná kvalita elektrického vedení. Kvalita sítě má tendenci se zhoršovat se vzdáleností za hranicemi velkých měst a od transformoven, může také záviset na denní době, ročním období a dokonce i na povětrnostních podmínkách. Pro silné spotřebitele elektřiny, jako je svařovací stroj, je nekvalitní elektrická síť zvláště škodlivá. Kvůli ztrátě výkonu nastává okamžik, kdy se elektrody začnou beznadějně „lepit“ na kov a místo oblouku blikají jen slabé jiskřičky a oblouk tvrdošíjně odmítá zapálit i při použití tenkých elektrod. V takových případech dochází u elektrického svařování k úplnému kolapsu, ačkoli samotné zařízení je v naprostém pořádku. To je způsobeno poklesem napětí na vstupu svařovacího transformátoru.
Vlečete svou svářečku několik desítek kilometrů, s obtížemi ji vynesete z města, se smutkem vytáhnete hromadu drátů a pak vám to celé visí na krku jako mrtvé závaží. Když se pokusíte zapálit oblouk, svářečka přilepí elektrody, transformátor hučí ve zkratovém režimu a zároveň začnou slábnout žárovky sousedů. Při zapnutí výkonné zátěže dochází v místní síti k prudkému poklesu napětí.
Jak víte, elektrický proud protéká dráty, které mohou mít různé průřezy a různé délky. Kromě toho podél cesty toku elektřiny uvnitř samotného drátu existuje spousta překážek, které narušují jeho normální pohyb. Výchozím bodem v tomto systému je trafostanice, která je sama součástí rozsáhlé sítě ještě složitějšího systému.
Ale co jsou ty špatné překážky toku elektrického proudu, které tak kazí situaci konečnému spotřebiteli? Začněme skutečností, že každý vodič má odpor vlastní jeho materiálu. Rezistivita materiálu má za následek kvantitativní hodnotu odporu vedení: čím menší je průřez vodičů a čím delší je jejich délka, tím vyšší hodnotu odporu R bude mít vedení. V tomto případě je R určeno z výrazu:
kde ρ je měrný odpor materiálu drátu (Ohm•mm 2 /m), L je délka drátu (m); S – průřez drátu (mm 2). Pro měď ρ=0,0175; pro hliník ρ=0,028.
S výpočtovým vzorcem tedy můžete vypočítat hodnotu odporu drátu, kterým například prodloužíte vedení uvnitř dvora pro připojení svářečky. Čím tenčí je drát, tím větší je jeho odpor vůči elektrickému proudu. Takže pro vedení dlouhé 50 m (100 metrů dvou drátěných pramenů), sestávající z levného hliníkového drátu se společným průřezem 2,5 mm 2, bude hodnota odporu R = 1,12 Ohm. Typický průřez drátu nataženého na sloupech je 25 mm 2, stejný hliník. Vedení delší než kilometr v tomto případě poskytne odpor více než jeden ohm. Ale dráty na sloupech jsou snadno ovladatelné, takže se stále snaží dodržovat pravidla určením průřezu. Zcela jinou záležitostí jsou obrovské budovy podniků, kde je všechna tato elektrická zařízení ukryta ve výklencích, suterénech, uložena v potrubí a navždy zazděna ve skrytých rozvodech. Během mnoha generací měnících se energetiků a elektrikářů se zde mohlo zamotat cokoliv, pavučina kilometrů drátů posetá mnoha spoji uvnitř budovy může způsobit obrovské ztráty.
Ale odpor drátu není všechno. Linka nutně obsahuje spoje na svorkách s odlišnými kovy, které navíc mohou být již značně zoxidované. Zde musíme přidat tepelné články jističů, které mají svůj vlastní odpor; není úniku z nějakých, rychle vymyšlených „zvratů“, obalených elektrickou páskou a skrytých někde uvnitř panelových desek, nebo dokonce jen zvlhnutí v dešti na externích spojích; No plus další případné závady na instalaci a elektroinstalaci. Všechny tyto malé „radosti“ se na první pohled nenápadně podílejí na celkové odolnosti celé řady, což v součtu vede k poměrně znatelným hodnotám. Je jasné, že všechny tyto parazitní odpory jsou v obvodu zapojeny do série a čím více jich bude, tím více problémů bude v konkrétní elektrické síti.
Parazitní odpory (R1, R2) a zátěžový odpor (Rн) v elektrickém obvodu
Před dosažením jakékoli užitečné zátěže proud prochází vedením přes parazitní odpor drátu a šum. Na každém z nich je úbytek napětí rovný Up=Rп•I, kde Rп je parazitní odpor jednotlivých úseků vedení. U různých spotřebitelů budou celkové ztráty různé, především v závislosti na jejich vzdálenosti od trafostanice a kvalitě vedení. Každý spotřebitel tak obdrží pouze část zdrojového napětí mínus hodnotu ztracenou na lince. Na základě vzorce: druhým parametrem, na kterém závisí úbytek napětí na parazitním odporu, je proud. Čím větší je proud v obvodu, tím větší jsou ztráty ve vedení. Proud v obvodu vytvářejí všichni spotřebitelé, někteří více, někteří méně, ale berou vše. A čím více energie každý spotřebitel čerpá, tím více on sám, stejně jako všichni jeho sousedé, ztrácí právě tuto sílu. Ale i samotná trafostanice je zahrnuta do nějaké vlastní složité sítě se všemi z toho plynoucími důsledky.
Svařovací stroj spotřebuje poměrně hodně energie, v průměru asi 6 kW, což znamená, že sám o sobě může dost silně narušit špatnou síť a mnoho okolních spotřebitelů může práci s ní znemožnit.
Jak lze v praxi poněkud zlepšit provoz svařovacího transformátoru z elektrické sítě s nepřijatelně pokleslým napětím? Již dlouhou dobu se praktikuje řada východisek z této situace. Za prvé, čím nižší je pokles napětí, tím méně překážek je na vedení. Ve většině případů však není třeba vybírat místo výkonu práce, takže tato metoda je neúčinná. Zde je třeba jen dbát na to, aby poslední úsek proudové přenosové cesty, ohebný drát spojující svařovací transformátor s napájecím bodem, sám o sobě neměl velký vnitřní odpor. Ostatně velmi často se musí svařovat dost daleko od místa, kam se dá svářečka připojit, a slušný ohebný měděný drát je dnes drahý, takže ho táhnou desítky i stovky metrů se spoustou věcí: často s staré, tenké a zoxidované dráty pospojované z malých kousků, všechny druhy prodlužovacích kabelů, včetně mnoha nespolehlivých spojů a „zkroucení“. Takové „prodloužení“ má přirozeně značný vlastní odpor a představuje znatelnou ztrátu výkonu jakéhokoli svařovacího stroje. Nejúčinnějším a často jediným způsobem, jak udržet výkon svářečky, je racionálně zvolit načasování svářečských prací. Úbytek napětí na odporu vedení je úměrný proudu protékajícím tímto vedením, což znamená, že se zvyšuje s počtem připojených spotřebičů. Na špatných linkách je proto třeba se vyhnout svařovacím pracím v denních dobách, kdy je spotřeba elektrické energie obzvláště vysoká. Výkonná svářečka nebude sama o sobě dobře fungovat a ještě více zatíží síť a způsobí problémy nejen sobě, ale i sousedům. Silné napěťové rázy z provozu svařovacího transformátoru mohou způsobit poruchy v provozu domácího vybavení, počítače a kompresory ledniček se nemusí spustit kvůli nízkému napětí, nemluvě o tom, že indikátorem někoho, kdo provádí svářečské práce, bude blikající jas žárovek po celé ploše. Kvalita napětí v síti bude nejlepší při zapojení nejmenšího počtu spotřebičů, to jsou hodiny, které by měly být pokud možno voleny pro připojení výkonné a napěťově náročné zátěže.
Další otázka: jak můžete předem posoudit kvalitu konkrétní linky před dodáním svářečky na místo. Ostatně při měření napětí na nezatíženém vedení může voltmetr ukazovat celkem přijatelné hodnoty. Když tam však připojíte svařovací transformátor, ukáže se, že pouze „lepí“ elektrody a nefunguje normálně, při provozu svařovacího stroje dochází k prudkým poklesům napětí. Pokles napětí se projeví pouze tehdy, když jsou k síti připojeni spotřebiče s značnou spotřebou energie. A před tím voltmetr se svým obrovským odporem a zanedbatelným proudem prostě necítí vnitřní odpor vedení a ukazuje nafouknuté hodnoty. Může se ukázat, že jedinou zátěží schopnou odříznout síť bude vaše svářečka, která na sebe shodí napětí. Pro kontrolu kvality linky před dodávkou a připojením svářečky je vhodná aktivní zátěž úměrná výkonu provozního svařovacího transformátoru, minimálně 1,5-3 kW, např. hořák elektrického sporáku. Měření voltmetrem by se mělo provádět před a po připojení zátěže a pokud po připojení dojde k výraznému poklesu síťového napětí, lze to zaznamenat i změnou jasu žárovky, pak to znamená, že elektrické vedení je nekvalitní a má značný vnitřní odpor.
Příkon pro aktivní zátěž je určen výrazem P=U 2 /R. S klesajícím napětím tedy již budeme mít kvadratický pokles vyvinutého výkonu. Takže když se napětí sníží o 10 %, výkon klesne o 19 %. Odpor transformátoru je jalový, vyznačuje se složitějšími procesy přeměny elektrické energie: odpor vinutí svařovacího transformátoru se mění v závislosti na provozním režimu, napájecím napětí a je určen množstvím spotřebovaného proudu. V tomto případě můžeme uvést příklad z praktické zkušenosti: svařovací transformátor, vyvíjející proud 220-240A při napájecím napětí 180-200V v blízkosti rozvodny, již při napájecím napětí vyrobí proud přibližně 180-100A klesne na 120V. Proto mají transformátory s výkonovými rezervami výhodu na špatných vedeních, pokud od nich není vyžadován maximální výkon. Kromě výkonu je zde důležitým parametrem výstupní napětí transformátoru naprázdno, protože při poklesu vstupního napětí se odpovídajícím způsobem sníží výstupní napětí transformátoru a pokud jeho hodnota klesne pod určitou hodnotu (pravděpodobně 36V pro střídavý proud), pak bude velmi obtížné zapálit oblouk. Tomuto problému se lze vyhnout, pokud je výstupní napětí naprázdno transformátoru alespoň 50 V při normálním síťovém napětí. Svařovací transformátory, původně určené pro určitý výkon, pro konkrétní průměr elektrody, který je pro ně maximální, mohou při poklesu napětí zcela ztratit funkčnost.
Při výrobě domácích svařovacích transformátorů je nejlepší při navíjení primárního vinutí provést kohoutky ve směru klesajících závitů. Pak v extrémních případech při poklesu výkonu bude možné přepnout transformátor na méně závitů primárního vinutí a tím zvýšit jeho výkon a dorovnat ztráty.
Při používání obsahu tohoto webu musíte na tento web umístit aktivní odkazy, které budou viditelné pro uživatele a vyhledávací roboty.