RU48489U1 - Преобразователь универсальный мобильный сварочный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технологии малой энергетики к производству выработки электроэнергии от генератора переменного тока, преимущественно транспортного средства, с приводом от двигателя внутреннего сгорания или иного источника вращательного движения. Преобразователь универсальный мобильный сварочный работает источника 1 энергии вращательного движения, преимущественно двигателя транспортного средства (ДВС) кинематика движения передается двухобмоточному генератору 2 переменного тока с выпрямителем используемым для питания цепи сварки. Двухобмоточный генератор 2 представляет собой электрическую трехфазную машину переменного тока для выработки тока напряжением соответствующим 24-70В выпрямленного тока сварки до 150 А. Преобразователь содержит блок управления 3, аккумулятор 4, регулятор-стабилизатор 5. Другая обмотка генератора 2 через установленный в блоке управления 3 автономный выпрямитель 6 служит для получения выпрямленного тока напряжением 110/220 В, используемого для питания периферийного электроинструмента ручного пользования, осветительного оборудования и т.п.. Суммарная установленная мощность генератора составляет 4 кВт. В режиме работы генератора 2 для получения постоянного тока напряжением 110/220 В он выполняет функцию стабилизатора выходного напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению, а так же защиту генератора 2 и выпрямителя 6 от токов перегрузки и короткого замыкания в цепи напряжения 110/220 В. Стабилизацию тока сварки по цепи 70 В осуществляют опосредовано через магнитный поток генератора 2 за счет работы регулятора-стабилизатора 5 постоянного напряжения в цепи 110/220 В таким образом, чтобы изменение нагрузки в цепи напряжения соответствующего 24-70 В или в цепи напряжения 110/220 В приводит в действие систему отрицательной обратной связи.

Description

Полезная модель относится к технологии малой энергетики к производству выработки электроэнергии от генератора переменного тока, преимущественно транспортного средства, с приводом от двигателя внутреннего сгорания или иного источника вращательного движения.

Известен преобразователь универсальный мобильный сварочный в виде автомобильного сварочного агрегата, содержащего трехфазный генератор переменного тока с внешним возбуждение и диодным выпрямителем, который подключен через контакты коммутатора к регулятору напряжения заряда аккумулятора к клеммам электрододержателя и питания электроинструмента, при этом выпрямитель трехфазного генератора подключен к буферному конденсатору и ограничителя напряжения, состоящему из газоразрядного индикатора, который через конденсатор соединен с управляющим электродом полупроводникового ключа, включенного между выпрямителем генератора и аккумулятором, который через переменный резистор подключен к регулятору напряжения заряда и к обмотке возбуждения генератора, а через контакты коммутатора аккумулятор соединен с анодом диода, подключенного катодом к выпрямителю генератора, клемме электрододержателя и к другому контакту коммутатора. [1]

Известное устройство позволяет увеличить диапазон сварочных токов и время выполнения сварочных работ.

Недостаток известного устройства заключается в ограничении возможностей преобразователя сварочного при совмещении его работы в режиме сварки и работы с иным электроинструментом в режиме 220 В и/или 380 В.

Известен преобразователь универсальный мобильный сварочный, принятый в качестве прототипа, включающий источник энергии вращательного движения, преимущественно двигатель транспортного средства, кинематически связанный с двухобмоточным генератором переменного тока с выпрямителем, по меньшей мере, один автономный выпрямитель переменного тока в постоянный ток и электрически соединенный с

ними блок управления с выводами для подключения нагрузок и аккумулятор. [2]

Недостаток прототипа так же как и известного устройства заключается в ограничении возможностей преобразователя сварочного при совмещения его работы в режиме сварки и работы с иным электроинструментом в режиме 220 В и/или 380 В промышленной частоты 50/60 Гц. Кроме того, прототип имеет ограниченные возможности при использовании его для работы в качестве генератора двойного применения в режиме сварки, приводящее к глубокой разрядке аккумулятора транспортного средства при длительной работе, неконтролируемым напряжением в режиме зарядки аккумуляторов, приводящем к взрыву последних. Обязательная необходимость использования блока управления в активном режиме при использовании генератора в составе электрооборудования транспортного средства.

В основу полезной модели поставлена задача расширения технологических возможностей преобразователя сварочного, за счет совмещения его работы в режиме сварки и работы с иным электроинструментом в режиме 220 В и/или 380 В промышленной частоты 50/60 Гц.

Поставленная задача достигается тем, что преобразователь универсальный мобильный сварочный, включающий источник энергии вращательного движения, преимущественно двигатель транспортного средства, кинематически связанный с двухобмоточным генератором переменного тока с выпрямителем, по меньшей мере, один автономный выпрямитель переменного тока в постоянный ток и электрически соединенный с ними блок управления с выводами для подключения нагрузок и аккумулятор, согласно полезной модели, преобразователь снабжен модулем 5 регулирования тока сварки, выполненным в виде двух регуляторов с общим задатчиком и переключателем выбора способа регулирования тока сварки, один из которых - регулятор тока по частоте, а другой - регулятор тока по возбуждению генератора, причем регулятор тока 8 по частоте дополнительно снабжен блоком для задания и поддержания величины сварочного тока путем воздействия на регулирующий орган частоты вращения двигателя транспортного средства посредством исполнительного электрического привода- электрического сервопривода.

Технологично, чтобы преобразователь был бы снабжен дополнительным преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В или трехфазного тока напряжением 380В.

Конструктивно, чтобы преобразователь был бы снабжен модулем для переключения рода работ генератора в режиме сварки или в режиме автономной работы транспортного средства, причем вход-выход упомянутого модуля электрически соединен с аккумулятором,

генератором, блоком управления и переключателем рода работ.

Желательно, чтобы преобразователь был бы снабжен дополнительным преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В или трехфазного тока напряжением 380 В.

Полезная модель поясняется чертежом, где

Фиг.1 - преобразователь снабжен модулем регулирования тока сварки;

Фиг.2 - преобразователь снабжен преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты;

Фиг.3 - преобразователь снабжен модулем для переключения рода работ генератора в режиме сварки или в режиме автономной работы транспортного средства;

Фиг.4 - преобразователь снабжен преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты.

Преобразователь универсальный мобильный сварочный работает на примере электросварки следующим путем. От источника 1 энергии вращательного движения, преимущественно двигателя транспортного средства (ДВС) кинематика движения передается двухобмоточному генератору 2 переменного тока с выпрямителем используемым для питания цепи сварки. Двухобмоточный генератор 2 представляет собой электрическую трехфазную машину переменного тока с выпрямителем, связанной с одной из обмоток служащей для выработки тока напряжением соответствующим 24-70 В выпрямленного тока сварки до 150 А. Преобразователь содержит блок управления 3, аккумулятор 4, регулятор-стабилизатор 5. Другая обмотка генератора 2 через установленный в блоке управления 3 автономный выпрямитель 6 служит для получения выпрямленного тока напряжением 110/220 В, используемого для питания периферийного электроинструмента ручного пользования, осветительного оборудования и т.п.. Суммарная установленная мощность генератора составляет 4 кВт. Возбуждение генератора осуществляют от регулятора-стабилизатора 5, входящего в блок управления 3, который осуществляет функцию активного управления работой генератора 2 во всех режимах работы генератора 2. В режиме работы генератора 2 для получения постоянного тока напряжением 110/220 В он выполняет функцию стабилизатора выходного напряжения за счет отрицательной обратной связи но напряжению, а так же защиту генератора 2 и выпрямителя 6 от токов перегрузки и короткого замыкания в цепи напряжения 110/220 В. Стабилизацию тока сварки по цепи 70 В осуществляют

опосредовано через магнитный поток генератора 2 за счет работы регулятора-стабилизатора 5 постоянного напряжения в цепи 110/220 В таким образом, чтобы изменение нагрузки в цепи напряжения соответствующего 24-70 В или в цепи напряжения 110/220 В приводит в действие систему отрицательной обратной связи. Регулятор-стабилизатор 5 снабжен гальванической развязкой, например, путем использования оптотранзистора в цепи напряжения 110/220 В и в цепи питания регулятора-стабилизатора 5 от цепи напряжения соответствующего 24-70 В путем использования разделительного трансформатора и цепей питаемых от аккумулятора 4.

В режиме работы генератора 2 для получения постоянного тока сварки 24-70 В регулятор-стабилизатор 5 осуществляет питание обмотки возбуждения генератора 2 стабилизированным напряжением устанавливаемым задатчиком 7 сварочного тока. Для защиты генератора 2 от тока по цепи сварки регулятором-стабилизатором 5 осуществляют отключение преобразователя при понижении сварочного напряжения в цепи сварки ниже установленного значения, вызванного длительным током короткого замыкания в случае (залипания) сварочного электрода. Преобразователь универсальный мобильный сварочный снабжен модулем 8 регулирования тока сварки, выполненным в виде двух регуляторов с общим задатчиком 7 и переключателем 9 выбора способа регулирования тока сварки, один из которых - регулятор тока 10 по частоте, а другой - регулятор тока 11 по возбуждению генератора. Регулятор тока 10 по частоте подключен через гальванически развязывающее устройство, например, оптопару с двумя фазами высоковольтной обмотки генератора 2, напряжение которой выполняет функцию датчика частоты вращения генератора 2, а его выход соединен с исполнительным электрическим сервоприводом 12, который воздействует заданным образом на регулирующий орган частоты вращения двигателя 1 транспортного средства и связанного с ним генератора 2, образуя таким образом систему автоматического регулирования сварочною тока. который используется в случае, когда мощность источника энергии 1 вращательного движения сравнима или ненамного превышает мощность связанного с ним генератора 2. Такой конструктив позволяет оптимизировать работу источника энергии 1 вращательного движения - ДВС.

Регулятор тока 11 сварки возбуждением генератора предпочтителен в случаях, когда мощность источника энергии 1 вращательного движения превышает в 10 и более раз мощность генератора 2, изменение нагрузки которого от холостого хода да номинальной вызывает незначительно изменение частоты вращения ДВС и соответственно тока сварки. Регулятор тока 11 сварки возбуждением генератора 2 соединен с регулятором-стабилизатором 5 и за счет изменения тока возбуждения генератора 2 осуществляют регулирование тока сварки посредством задатчика тока 7.

Выбор способа регулирования тока сварки осуществляют посредством подключения задатчика 7 через переключатель 9 к одному или другому регулятору тока 10, 11.

Преобразователь по фиг.2 может быть снабжен дополнительным преобразователем постоянного тока 13 в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В и\или преобразователем постоянного тока 14 в переменный ток промышленной частоты трехфазного тока напряжением 380 В.

Работа преобразователя 13 при таком конструктиве характеризуется чем, что преобразователь 13 постоянного напряжения в переменное напряжение содержит однофазный транзисторный инвертор, выходной фильтр и схему управления. Форма входного напряжения при этом синусоидальная, частотой 50/60 Гц. Коэффициент гармоник не более 5%. Выходная мощность 3,7 кВт. Данный конструктив используется преимущественно для потребителей электрической энергии различного рода электроинструмента, телеаппаратуры, осветительной араматуры и др.

Трехфазный преобразователь 14 постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение содержит трехфазный транзисторный инвертор, выходной фильтр и схему управления. Форма входного напряжения преобразователя синусоидальная с коэффициентом гармоник не более 5%, частотой 50/60 Гц. Выходная мощность 3,7 кВт. Данный конструктив используют преимущественно для питания симметричных нагрузок трехфазного переменного тока, например, электродвигательных установок, деревообрабатывающих станков и т.п.

Работа преобразователя при таком конструктиве характеризуется тем, что позволяет расширить возможности использования всего устройства преобразователя для широкою класса потребителей вообще.

Преобразователь по фиг.3 может быть снабжен модулем 15 для переключения рода работ генератора 2 в режиме сварки или в режиме автономной работы транспортного средства, причем вход-выход упомянутого модуля 15 электрически соединен с аккумулятором 4, генератором 2, блоком управления 3 и перключателем 16 рода работ. Работа преобразователя при таком конструктиве характеризуется тем, что применение модуля 15 позволяет использовать генератор 2 вместо штатного генератора транспортного средства. Модуль 15 состоит из коммутирующего устройства, первого стабилизатора напряжения и второго стабилизатора напряжения, выполняющего функцию зарядного устройства. Работа модуля 15 заключается в отключении генератора 2 от аккумулятора 4 при работе в режиме сварки. При этом, с целью компенсации затрат электрической энергии аккумулятора 4 он подключается через второй стабилизатор к генератору 2 и в свою очередь первый стабилизатор напряжения отключается. Возбуждение генератора 2 осуществляют от регулятора-стабилизатора 5. Управление коммутирующим устройством осуществляют переключателем 16 рода работ блока управления 3,

при этом в отключенном положении переключателя 16 модуль 15 переключает генератор 2 для работ в составе электрооборудования транспортного средства. В данном режиме предоставляется возможность контролируемой зарядки аккумуляторов сторонних потребителей напряжением бортовой сети током до 150 А, например, для заводки автомобиля, питания других нагрузок подключенных к гнездам сварка-зарядка блока управления. Возможно отключение и снятие блока управления 3 в случаях, если генератор 2 не используют для проведения сварочных работ и выработки электроэнергии для автономного потребителя.

Преобразователь в конструктиве по фиг.3, 4 может быть снабжен дополнительными преобразователями 13, 14 постоянного тока в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В или трехфазного тока напряжением 380 В.

Работа преобразователя 13 при таком конструктиве характеризуется тем, что преобразователь 13 постоянного напряжения в переменное напряжение содержит однофазный транзисторный инвертор, фильтр и схему управления. Форма входного напряжения при этом синусоидальная, частотой 50/60 Гц. Коэффициент гармоник не более 5%. Выходная мощность 3,7 кВт. Данный конструктив используется преимущественно для потребителей электрической энергии различного рода электроинструмента, телеаппаратуры, осветительной араматуры и др.

Трехфазный преобразователь 14 постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение содержит трехфазный транзисторный инвертор, входной фильтр и схему управления. Форма входного напряжения преобразователя 14 синусоидальная с коэффициентом гармоник не более 5%, частотой 50/60 Гц. Выходная мощность 3,7 кВт. Данный конструктив используют преимущественно для питания симметричных нагрузок трехфазного переменною тока, например, электродвигательный установок, деревообрабатывающих станков и т.п.

Генератор 2 двойного применения по фиг.3, 4 может состоять из трехфазною двухобмоточного генератора переменного тока. Первая обмотка используется для получения выпрямленного напряжения 12/24 В с помощью установленного в нем трехфазного мостовою выпрямителя выходной мощностью 4 кВт, предназначенного для получения совместно с регулятором напряжения и аккумулятором 4 выпрямленного стабилизированного напряжения 12/24 В при использовании для зарядки сторонних аккумуляторов, питания бортовой сети транспортного средства, внешних потребителей электроэнергии, а так же получения выпрямленного постоянного напряжения 26-70 В, используемого для сварки.

Вторая обмотка - высоковольтная служит для получения переменного трехфазною напряжения, которое используется совместно с внешним мостовым выпрямителем для получения постоянного напряжения 110/220 В предназначенного для питания электроинструмента, осветительного оборудования и т.п. потребителей с выходной мощностью в пределах 4 кВт.

Использование генератора 2 в качестве источника тока для бортовой сети транспортного

средства или для нужд сварки осуществляют посредством смонтированного в модуле 15 коммутирующего устройства, посредством которого производят необходимое соединение электрических цепей, подключение цепи возбуждения генератора 2 для управления блоком управления 3 в режиме сварки и зарядного устройства для подзарядки аккумулятора 4 с целью компенсации затрат электрической энергии аккумулятора 4 во избежание его глубокой разрядки при продолжительной работе в режиме сварки.

В качестве источника тока для бортовой сети транспортного средства генератор 2 используют согласно схемы электрического питания транспортного средства и питания внешних потребителей.

Пример конкретного исполнения модификации преобразователя универсального, используемого в режиме сварки.

Основные параметры преобразователя соответствуют указанным в таблице 1.

Таблица 1
Наименование параметра	Норма
1	2
1 Преобразователь универсальный в режиме сварки
1.1 Номинальный сварочный ток, А, не менее	150
1.2 Номинальное рабочее напряжение, В, не менее	28
1.3 Выходная мощность, кВт	4
1.4 Наименьший сварочный ток, А, не менее	50
1.5 Напряжение холостого хода, В, не более	76
1.6 Номинальная продолжительность цикла сварки, мин.	5
1.7 Номинальная относительная продолжительность нагрузки, ПН, %	100
2 Преобразователь универсальный в режиме работы электроинструмента и сварки
2.1 Выходная мощность всех потребителей, кВт
2.2 Выходное напряжение постоянного тока, В	4
2.3 Максимальный ток потребления, А, не более	110/220
2.4 Напряжение холостого хода сварки, В	18
2.5 Сварочный ток, А, не менее	43÷46
2.6 Время выключения преобразователя при коротком замыкании на выходе, сек	150
2.7Напряжение подзарядки аккумуляторных батарей, В	0,5÷3
3 Генератор
3.1 Мощность, кВт	12/24
3.2 Номинальное напряжение постоянного тока, В
3.3 Номинальная частота вращения, об/мин	4
	220±10%
	7500

Таким образом заявленный объект, что подтверждает таблица 1 конкретного его исполнения, решает задачу расширения технологических возможностей преобразователя сварочного по сравнению с известными аналогами, за счет совмещения его работы в режиме сварки и работы с иным электроинструментом в режиме 220 В и/или 380 В промышленной частоты 50/60 Гц.

Полезная модель проходит промышленную апробацию на предприятиях использующих автотранспортную технику в качестве мобильных источников электроэнергии для сварочных работ и питания переносного электроинструмента и других потребителей согласно технических характеристик данного преобразователя в Беларуси и СНГ.

Источник информации.

1. SU 1814600 A3 В 23 К 9/00, 9/10 БИ №17, 07.05.93

2. W99/61193, В 23 К 9/00, 9/10, 02.12.1999

Claims (4)

1. Преобразователь универсальный мобильный сварочный, включающий источник энергии вращательного движения, преимущественно двигатель транспортного средства, кинематически связанный с двухобмоточным генератором переменного тока с выпрямителем, по меньшей мере, один автономный выпрямитель переменного тока в постоянный ток и электрически соединенный с ними блок управления с выводами для подключения нагрузок и аккумулятор, отличающийся тем, что он снабжен модулем регулирования тока сварки, выполненным в виде двух регуляторов с общим задатчиком и переключателем выбора способа регулирования тока сварки, один из которых - регулятор тока по частоте, а другой - регулятор тока но возбуждению генератора, причем регулятор тока по частоте дополнительно снабжен блоком для задания и поддержания величины сварочного тока путем воздействия па регулирующий орган частоты вращения двигателя транспортного средства посредством исполнительного электрического привода.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он снабжен преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В или трехфазного тока напряжением 380 В.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он снабжен модулем для переключения рода работ генератора в режиме сварки или в режиме автономной работы транспортного средства, причем вход-выход упомянутого модуля электрически соединен с аккумулятором, генератором, блоком управления и переключателем рода работ.

4. Преобразователь по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным преобразователем постоянного тока в переменный ток промышленной частоты 50/60 Гц однофазного тока напряжением 110/220 В или трехфазного тока напряжением 380 В.