[发明专利]一种移动式交流钢轨焊机专用的发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通工程施工设备领域，特别涉及移动式交流钢轨焊机专用的发电机组。

背景技术

现有国内、国外的应用技术中，在轨道移动施工应用最广泛的是采用柴油发动机拖动恒压运行的三相交流电励磁同步发电机为轨道焊机提供可移动的焊接电源。焊接电源的供电回路通过大电流（1400～2000A）的双向晶闸管与焊接设备的单相变压器的初级绕组连接，焊接的输出电流按系统程序根据工艺要求控制双向晶闸管的导通角实现调压/变流。由于采用晶闸管进行移相调压，移相斩波导致电流产生大量的高次谐波，高次谐波分量抑制了变压器及发电机的输出功率，并导致相关部件、器件发热产生损耗。另外移相调压使发电机的功率因数大幅度下降，进一步导致能耗增加。另一方面，更大的技术缺陷是——焊接变压器是单相，对普通的三相电源，特别是采用的柴油机驱动的三相同步发电机，缺相运行应用，电机的最高利用率只有0.577，而单相不对称运行导致发电机产生大量的负序电流和零序电流，这些负序电流和零序电流会大大增加发电机的功率损耗及磁场不平衡导致的震动，进一步降低了发电机的效率与使用寿命（震动加速轴承磨损）。另外，通常的同步发电机均须采用自动电压调节器进行励磁/输出电压调节。当焊接在预闪、顶锻阶段（变压器输出近似被短路，瞬时将需求三倍以上的输入功率），发电机被突加超过100%负载，但由于励磁调节电流的滞后（检测到电压下降才增加励磁电流，按ISO8528及国标GB/T2820对发电机组的要求：瞬态响应允许恢复时间为≤4秒），发电机输出电压必然会产生较大的瞬态下跌偏差，几秒的恢复时间将导致闪光焊接质量下降。为了提高焊接的质量（改善瞬态响应），通常是选配为单相变压器3倍以上容量的发电机(例如：50%暂载率设计，250KVA的焊接变压器，多配置750KVA～1000KVA的发电机)。发电机的功率选大了，拖动的发动机也须同时相应加大匹配功率，当然系统的能耗、体积及造价也同时增大了不少。

因此，现有的移动式交流钢轨焊机专用的发电机组具有能耗大、造价高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效、综合造价低的移动式交流钢轨焊机专用的发电机组。

本发明的技术方案如下：

一种移动式交流钢轨焊机专用的发电机组，包括发动机、发电机、可编程控制器以及电流变送器，发电机由发动机驱动；其特征在于：发电机为大功率（250KVA以上）的电励磁单相同步发电机，内置数字电压调节器，由数字电压调节器调节励磁参数从而调整发电机的输出电压；电流变送器设置于发电机的输出回路中，电流变送器将发电机的输出回路中的电流信号送至可编程控制器，可编程控制器与数字电压调节器电连接。

进一步的，可编程控制器根据焊接工艺的要求对发电机的励磁参数进行程序化控制，焊接电流大则控制发电机的输出电压升高，焊接电流小则控制发电机的输出电压下降。

进一步的，数字电压调节器受可编程控制器的指令调节励磁参数。

进一步的，可编程控制器与数字电压调节器通过数字RS485或模拟电流/电压接口电连接。

进一步的，所述的发动机为柴油发动机或燃气发动机。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）发电机的输出电压并非自身独立调节，而是采用带计算机接口的数字电压调节器控制发电机，发电机输出高低由可编程控制器根据焊接工艺（与焊接工件的间隙调节配合）要求直接进行超前的快速调节（有效减少发电机的瞬态输出电压下跌），能进一步减小发电机的配套功率并同时提高焊接质量；

（2）采用单相同步发电机，比三相同步发电机体积更小、效率更高、设备寿命更长；

（3）取消了用于焊接电流调节的晶闸管，回路为纯正弦电流供电。由于降低了谐波的损耗，可再优化发电机与原焊接变压器的容量设计，进一步降低设备成套的成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是传统发电机组的结构示意图；

图3是本发明发电机组未接焊接负载（接近空载）的电压波形；

图4是本发明发电机组未接焊接负载（接近空载）电压的谐波分析；

图5是本发明发动机组输出200V、409A负载时的波形图；

图6是本发明的发电机组输出200V时电压的谐波分析；

图7本发明的发电机组负荷499A电流的谐波分析；

图8是采用晶闸管调压至200V（有效值）时的电压波形图；