Effects of current waveform parameters during droplet transfer on spatter in high speed waveform controlled Short-circuiting GMAW

Aim at improving the stability of the Short-circuiting Gas Metal Arc Welding （GMAW-S） process for the enhanced speed usage, effects of current waveform parameters during short-term on the welding stability have been investigated by experimental method. The welding power source used for the research is an inverter with a special current waveform control. It is shown that the spatter decreases at first then increases with each increase of the low current period, current increase rate and the maximum current limit. The test results are provided for welding of 1 mm and 3 mm mild steel at speed of 1.2 m/min. The stable GMA W-S process under high speed welding condition has been achieved by optimizing the parameters.

基于“边端协同”架构的台区短路故障定位技术

针对新型电力系统低压台区故障准确定位要求,开发了一种基于“边端协同”架构的低压台区短路故障定位技术。提出多层级短路故障定位的台区物联网架构体系,研究采用二阶最小二乘拟合算法的台区各层级物联终端短路故障检测方法;设计基于高速电力线宽带载波通信的故障定位通信协议,面向智能配变终端,提出基于台区拓扑结构的短路故障定位策略,并开展边缘计算及其硬件化技术实现。在此基础上,通过真型低压交流系统短路故障测试实验,验证了“边端协同”物联台区短路故障定位技术的有效性。

系统外部短路条件下机车车辆适应性试验研究

近年来中国铁路高速发展,但对于车辆系统外部短路时车网之间的暂态过程尚未开展相关研究,系统短路阻抗特征尚不明确。针对以上问题,以国家铁道试验中心环行试验线为基础,建立环行试验线接触网对地短路的数学模型,研究短路点距离对接触网短路电流的影响,并通过构建基于DDRTS仿真平台的接触网短路试验半实物仿真模型对其进行验证,检验牵引变电所馈线保护单元参数设置和动作逻辑的正确性。在国家铁道试验中心环行试验线开展关于系统外部短路条件下机车车辆适应性试验,结果表明,接触网短路瞬间大电流不流经列车,接触网短路电流不会对列车造成不利影响。

基于涡流驱动的变压器限流装置研究

为有效解决中低压侧短路电流冲击损毁主变压器的问题,研究了基于涡流驱动的变压器限流装置。该装置将限流电抗器和快速开关并联后接入变压器高压侧母线,通过限流特性和接入系统前后短路电流计算可以看出该装置降低了短路电流,解决了主变压器中低压侧出现短路引起的故障,避免了传统限流技术引发的电压降低,损耗大等问题,抑制了短路电流对其他设备的冲击。

柔性限流控制技术研究与现场应用

针对电网短路电流超标的问题,结合天一变220 kV正母分段改造的工程实际提出了一种柔性限流控制技术。该技术主要基于高速开断技术,实现动态调整系统拓扑,达到降低短路电流的目的。阐述了构成柔性限流控制技术的快速保护装置和快速开关的原理,给出了工程现场的应用及组网方式,并通过两次人工短路试验测试快速开关与常规开关动作的时序和对短路电流的抑制效果,论证了柔性限流控制技术在工程上应用的可行性。

脉冲磁场作用下GMAW电弧动态过程分析

针对熔化极气体保护焊短路过渡焊接过程不均匀、电弧稳定性差、飞溅较大且焊缝成形欠佳的缺点,建立了横向脉冲辅助磁场,使其作用于短路过渡焊接过程的熔滴短路时刻,根据短路过渡周期Tc及变异系数CV,优化了辅助磁场MIG/MAG焊接工艺参数.实验表明:当脉冲磁场持续时间ton取值为特定焊接参数下短路时间T1的统计平均值时,短路过渡周期趋于均匀,电弧短路过渡周期Tc及变异系数CV降低,短路过渡液桥加速断开,短路峰值焊接电流降低,从而使短路过渡末期能量积累以及电爆炸飞溅几率降低,并且使熔滴过渡过程稳定.

CO_2焊短路过渡过程的同步多信息分析及试验

采用高速摄像技术记录CO2 焊的高速变化的短路过渡物理过程 ,利用计算机数据采集系统通过传感器采集多路信息 ,成功的实现了焊接电弧及熔滴过渡影像与电弧电压和焊接电流波形的同步控制 ,通过对照分析高速摄像所拍的影像和电信号检测法所得的波形关系 ,获得了所反映的焊接短路过渡过程信息 ,分析了CO2 焊短路过渡过程的物理特征 ,提出了CO2 焊短路过渡过程的不同阶段的合理控制方案 ,依此方案进行波控实验。实验结果显示 ,飞溅减少 ,焊缝成形改善。

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.

高速CO_2焊短路过渡过程的分析

分析了高速CO2焊接过程中短路过渡参数对焊缝成形质量的影响。采用汉诺威焊接质量分析仪,研究了在高速焊接的情况下,燃弧时间与短路过渡周期的变化规律。通过对不同电流波形的实验研究,结果表明采用电流波形控制可以有效地改善焊缝成形。

基于高速CCD摄像的短路过渡焊接熔滴检测与分析

建立了基于高速CCD摄像的熔滴图像检测和焊接电流、电弧电压同步采集系统，在给出短路过渡模式下的熔滴尺寸定义并简述基于MATLAB平台的熔滴尺寸与电弧信号分析系统的基础上，对平特性电源短路过渡CO2焊接熔滴尺寸变化特征及其与工艺性能间的关系进行了试验研究。结果表明，熔滴尺寸呈分散性较大的止态分布（1～2倍焊丝直径），过大或过小的熔滴尺寸均不利于短路过渡焊接过程的稳定性。根据熔滴的形成和过渡过程，初步分析了影响熔滴尺寸的主要凼素及控制熔滴尺寸的途径，即短路过程结束后焊丝端部的残余液态金属量和燃弧能量的随机性导致丁熔滴尺寸的不确定性，对其进行有效控制将提高熔滴尺寸和短路过渡过程的一致性，进而改善短路过渡CO2焊接的工艺性能和焊接质量。

接触器短路分断特性的动力学仿真及实验研究

通过设计带有涡流斥力机构的接触器使之具有短路电流分断性能,利用动力学仿真软件ADAMS并结合有限元仿真软件ANSYS的仿真数据,建立了接触器在高速涡流斥力机构作用下的分断特性模型,得出动铁心和动触头的瞬态位移仿真曲线。利用高速摄像机,拍摄接触器的动铁心和动触头的实时位移变化。从ADAMS仿真数据和高速摄像机拍摄的数据验证了仿真模型和实物模型的准确性。最后通过50kA的短路电流实验验证所设计装置的短路电流分断特性。

高速焊短路过渡过程对焊缝成形影响分析

采用汉诺威质量分析仪,三种弧焊电源对比,研究了CO2气体保护焊在高速焊接情况下,焊接速度对焊接短路过渡周期和焊缝外形的影响。结果表明,当焊接速度提高时,短路过渡周期增加,但增加幅度不规律,同时,焊缝驼峰起伏加剧。分析表明,焊接速度提高,保护气体周围空气流动速度增大,电弧温度降低,焊丝能量输入减小,短路过渡周期增大,焊缝成形变差。

CO_2焊接短路过渡过程的动态分析─短路液桥的动态变化与力学测算

ＣＯ＿２气体保护焊接是一种高效、节能和低成本的焊接方法，在钢结构焊接生产中得到了广泛的应用。但也存在着诸如：金属飞溅、焊缝成形较差等问题，要解决这些问题，必须首先对ＣＯ＿２焊接过程的电弧形态以及熔滴变化情况从理论上深入分析研究。本文以高速摄影与光线示波器同步进行拍摄，记录了ＣＯ＿２悍接短路过渡中熔滴的长大、缩颈、脱落的全过程以及相对应的电流电压波形。利用影片数据分析处理系统对所得影片及记录波形进行了分析处理，得到了熔滴过渡形成金属液桥爆断瞬间的最大电流值及所受合力的大小。从理论上更进一步研究了短路过渡的机理，建立了短路过渡的模型，这对正确调节焊接工艺规范，保证焊接质量具有重大的指导意义，研究结果表明：在常规短路过渡ＣＯ＿２焊接中，抑制飞溅是提高ＣＯ＿２焊接质量的关键，利用焊接规范来调节短路频率和短路峰值电流是抑制飞溅的主要途径。

煤矿下井电缆短路故障限流方法研究

介绍了大容量高速开关FSR的工作原理及结构,论述了将FSR并联在电抗器两端串接于煤矿下井电缆线路中的限流方法。通过分析其动作时序与EMTP/ATP仿真模型,对煤矿供电系统正常及短路时线路电流、电压变化过程进行了深入研究。EMTP/ATP仿真结果表明,采用该方法既可有效限制短路电流水平,又能减小限流电抗器在线路正常工作情况下的能耗损失。

一体化集成变阻抗节能变压器的研究

随着电网规模的发展、电力负荷水平的持续攀升,短路电流不断增大,严重影响电力变压器的安全运行。为此,提出了一种新型的变阻抗节能变压器技术,该技术将高阻抗变压器和限流电抗器这2种常用的限制电力变压器短路电流方法的优点结合起来。首先介绍了变阻抗变压器的工作原理,然后对限流电抗器的设计、快速开关开断技术、变压器短路电流的限流效果、暂态过电压分析和变阻抗变压器的继电保护方案等实现变阻抗节能变压器的关键技术进行了详细阐述。研究结果表明,所提出的变阻抗变压器实现了快速开关型限流装置与变压器的一体化设计以及阻抗的自主调节,降低了短路电流对变压器的冲击及损耗。

基于阻抗特征的高速铁路供电臂联跳保护方案

为了快速有选择性的实现高速铁路全并联AT供电牵引网的保护,提出了一种基于阻抗特征的联跳保护方案.应用回路电压方程和基尔霍夫电流定律推导了发生故障时变电所、AT所、分区所处的短路阻抗表达式,分析了各处阻抗与故障位置的关系,在变电所、AT所、分区所配置距离Ⅰ段保护,并用联跳命令将同一供电臂的保护构成一个整体的保护方案.当任一供电臂的保护检出故障时,跳开对应的所内断路器,并向同一供电臂的其它保护发送联跳命令,实现供电臂的快速保护.仿真结果表明,所提方案能在故障后100 ms内隔离故障供电臂,同时不中断并联供电臂的供电,实现了保护的选择性和速动性.

激光增强GMAW熔滴短路过渡行为分析

高能量密度的激光照射熔滴,使熔滴局部产生强烈蒸发,利用蒸发反力驱动熔滴受迫短路,促进熔滴脱离焊丝.以低碳钢为研究对象,搭建激光增强GMAW短路过渡焊接试验系统,对比研究了激光增强GMAW短路过渡焊接过程中激光入射位置、电弧高度对熔滴短路过渡行为的影响规律.结果表明,在焊接过程中施加一定功率的激光对熔滴短路过渡行为有明显的改善作用,可以通过激光改变熔滴的受力状态,控制过渡熔滴的尺寸,熔滴短路时间减小,燃弧时间增加,增加过渡频率,提高了焊接过程中的稳定性,激光增强后,焊缝表面成形均匀饱满,焊缝成形良好.

混合型限流熔断器爆炸活塞式高速开断装置炸药腔室结构分析及优化

爆炸活塞式高速开断装置的炸药腔室结构直接影响混合型限流熔断器的动力、电气性能,不合理的结构会使动子获得的动能降低,导致分断能力下降甚至分断失败。针对此问题,以LS-DYNA为仿真平台建立了非线性动力学模型,对炸药腔室的结构进行了研究,得到了冲击波在炸药腔室内的传播规律,并分别分析了炸药与活塞距离、活塞半径、药腔半径对开断性能的影响,结果表明炸药腔室结构参数存在最优值。最后设计了额定900 V/1 000 A的装置样机进行了分断特性和短路开断试验,试验中开断器动子位移与仿真一致,样机成功分断了预期峰值40 k A、电流上升率12 A/μs的短路电流,机械刚分时间为84μs,短路电流峰值被限制在22.7 k A,表明仿真模型与相关研究结论可用于指导爆炸活塞式高速开断器的结构优化设计。

高铁牵引变电所馈线保护配置与整定分析

结合石武客运专线牵引变电所馈线保护运行现状和故障案例,对牵引变电所馈线保护的设置及整定计算进行了分析和探讨,并提出了整定建议,对高铁相间短路进行了分析并提出了相间保护整定设想。

高速铁路负序与供电电源容量关系

对高速铁路采用不同接线牵引变压器情况下产生的负序电流进行了计算,探讨了高速铁路负荷与电力系统供电电源容量之间的关系。