МОБИЛЬНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ ТРАНСПОРТНЫЙ "МУСАТ"

Полезная модель относится к сварочному агрегату и к спецтехнике, а именно транспортным средствам, автотракторной и сельскохозяйственной технике, которая на ряду со своим функциональным назначением дополнительно позволяет в условиях отсутствия стационарного электроснабжения осуществлять ручную электросварку, резку и наплавку постоянным током.
Известен автомобильный сварочный агрегат (RU 2042484, МКИ6 В23К 9/10, опубл. 27.08.1995), содержащий бортовой генератор переменного тока с встроенным выпрямителем и внешним возбуждением от регулятора напряжения аккумулятора, который через переключатель режима бортовой сети связан с выходной клеммой генератора и токопроводом электрододержателя, и коммутатор выходного напряжения, агрегат снабжен симистором, резистором обратной связи, диодом нелинейного делителя напряжения генератора, зарядным резистором, сигнальной лампочкой, потенциометром, накопительной емкостью, пороговым элементом, разрядным резистором, защитным герконом и разделительным диодом, причем электронный коммутатор выходного напряжения сварочного агрегата выполнен в виде симисторного шунта, включенного между выходной клеммой генератора и входом регулятора напряжения аккумулятора, соединенного через резистор обратной связи с положительным полюсом аккумулятора и катодом диода нелинейного делителя напряжения генератора, состоящего из сигнальной лампочки и потенциометра, ползунок которого подключен через зарядный резистор к общей точке накопительной емкости электрододержателя и порогового элемента, например динистора, связанного через разрядный резистор с управляющим электродом симистора, а через закрепленный на токопроводе электрододержателя защитный геркон с катодом разделительного диода, подключенного своим анодом к положительному полюсу аккумулятора, подключенного своим отрицательным полюсом к соответствующей клемме генератора и зажиму "массы" сварочного агрегата.
Сварочный агрегат выполнен в виде приставки к штатному электрооборудованию, обеспечивает сварку электродами до 3-4 мм.
Недостатком известного агрегата является ограниченные возможности агрегата.
Известен преобразователь универсальный сварочный (RU, 48489, МКИ7 В23К 9/10, опубл. 27.10.2005 г.), включающий источник энергии вращательного
движения, преимущественно двигатель транспортного средства, кинетически связанный с двухобмоточным генератором переменного тока с выпрямителем, в виде электрической трехфазной машины, по меньшей мере, один автономный выпрямитель переменного тока в постоянный и электрически соединенный с ним блок управления с выводами для подключения нагрузок и аккумулятор, при этом преобразователь 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 по возбуждению генератора, причем регулятор тока 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.
Недостатком является сложность конструкции и управления.
Известен преобразователь универсальный сварочный (RU, 48849, МКИ 7 В23К 9/10, опубл. 10.11.2005 г.), выбранный за прототип, включающий источник энергии вращательного движения, преимущественно двигатель транспортного средства, кинетически связанный с двухобмоточным генератором переменного тока с выпрямителем переменного тока в постоянный и электрически соединенный с ним блок управления с выводами для подключения нагрузок и аккумулятор, при этом блок управления снабжен регулятором-стабилизатором, состоящим из функционально электрически связанных между собой инвертора напряжения, разделительного трансформатора, выпрямителя, фильтра, узла сравнения стабилизатора напряжения и короткого замыкания в цепи напряжения 110/220 В с задатчиком уровня токовой защиты генератора и задатчика уровня выходного напряжения и электрически связанных с генератором, блоком управления и аккумулятором.
Технический результат состоит в защите от повреждения обмотки возбуждения генератора.
Недостатком является сложность конструкции и управления, что затрудняет его практическое применение.
Задачей настоящей полезной модели является разработка более эффективного спецоборудования.
Технический результат полезной модели состоит в том, что специализированное оборудование, под коммерческим наименование «МУСАТ» позволяет уменьшить весогабаритные характеристики агрегата, снизить затраты при эксплуатации и
техническом обслуживании. Применение нового генератора обеспечивает повышенную частоту индуцирования, которая позволяет получить более мягкую дугу с малым разбрызгиванием, высокую надежность начального зажигания сварочной дуги, эластичность дуги и устойчивость процесса сварки. Применение в блоке управления микропроцессора на основе программируемых плат позволяет осуществлять автоматическое управление процессом сварки.
Уменьшение габаритов агрегата позволяет стационарно установить «МУСАТ» на двигатель транспортного средства, предназначенного для работы в полевых и экстремальных условиях, что расширяет функциональные возможности, позволяет вести сварочные работы без дополнительных трудозатрат на монтаж спецоборудования.
Технический результат достигается тем, что мобильный универсальный сварочный агрегат транспортный, включающий источник энергии вращательного движения, кинетически связанный с генератором переменного тока, электрически связанные с ним аккумулятор и устройство управления генератором с выводами для подключения нагрузок, снабженное инвертором и выпрямителем, согласно полезной модели, генератор представляет собой бесконтактную, индукторную, пяти- или семифазную, одноименно-полюсную машину с односторонним электромагнитным возбуждением, снабженную основным и дополнительным блоками выпрямителей, при этом генератор закреплен на площадке, стационарно установленной на двигателе внутреннего сгорания транспортного средства, в качестве источника энергии использован коленчатый вал транспортного средства, который снабжен дополнительным шкивом взаимосвязанным со шкивом генератора посредством ременной передачи с натяжным механизмом, причем диаметры шкивов подобраны с учетом соотношения:
-1
D/d≈8500/N (мин), где
D - диаметр шкива коленчатого вала;
d - диаметр шкива индуктивного генератора;
N - номинальные обороты двигателя транспортного средства, устройство управления генератором выполнено переносным и снабжено встроенным специализированным микропроцессором, обеспечивающим прием команд с пульта управления, автоматическое формирование выходных характеристик при заданных режимах и параметрах, стабилизацию характеристик в процессе сварки, защиту агрегата от режима нарушающего возможности агрегата.
Пульт управления содержит блок установки режимов работы, блок установки сварочного тока, блок установки режимов сварки, выведенные на лицевую панель корпуса.
На лицевой панели корпуса также размещен визуальный блок контроля работы агрегата в виде индикаторов: тока сварки, включения устройства управления, режимов сварки, режимов выходного напряжения.
Кроме того, на корпусе размещены выключатель питания, автоматический и ручной выключатель устройства управления, сварочные разъемы, сальниковый зажим для ввода кабелей, клеммы выходного напряжения 14 В и 28 В.
Устройство соединено с генератором и аккумулятором посредством штекерного разъема.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена общая схема агрегата, на фиг.2 - устройство управления (лицевая панель).
Мобильный универсальный сварочный агрегат под коммерческим наименованием «МУСАТ» включает:
- переносное устройство управления генератором 1, заключенное в корпус, содержащее однотактный инвертор с дополнительной размагничивающей обмоткой трансформатора, построенный на полевом транзисторе, однополупериодный выходной выпрямитель, встроенный специализированный микропроцессор, обеспечивающий прием команд с пульта управления, автоматическое формирование выходных характеристик при заданных режимах и параметрах, стабилизацию характеристик в процессе сварки, защиту агрегата от режима нарушающего возможности агрегата, дополнительно, устройство управления содержит вентилятор охлаждения;
- пяти- или семифазный индукторный генератор 2 электрически связанный через контакты 7, 8, 9, 10 и штекерный разъем 3 с устройством управления 1, снабженный основным и дополнительным блоками выпрямителей, при этом генератор с помощью лап закреплен на площадке, стационарно установленной на двигателе внутреннего сгорания транспортного средства (на чертеже не показано);
- источник энергии в виде коленчатого вала транспортного средства, снабженный дополнительным шкивом взаимосвязанным со шкивом генератора посредством ременной передачи с натяжным механизмом (на чертеже не показано), причем диаметры шкивов подбирают с учетом соотношения:
-1
D/d≈8500/N (мин), где
D - диаметр шкива коленчатого вала;
d - диаметр шкива индуктивного генератора;
N - номинальные обороты двигателя транспортного средства;
- аккумуляторную батарею 4, электрически связанную через контакты 5, 6 и штекерный разъем 3 с устройством управления 1.
Пульт управления, размещенный на лицевой панели корпуса, содержит блок установки режимов работы 11 («сварка»; «14 В»; «28 В»), блок установки сварочного тока 12, блок установки режимов сварки 13, соответственно, первый режим - от 25 до 140 А; второй режим - от 140 до 200 А, третий режим - 200 - 315 А (для семифазного двигателя).
Визуальный блок контроля работы агрегата, также размещенные на лицевой панели корпуса, включает амперметр 14, снабженный шунтом для расширения пределов измерения тока сварки, индикатор включения устройства управления 15, индикаторы режимов сварки 16, индикаторы режимов выходного напряжения 17.
Кроме того, на корпусе устройства 1 размещены выключатель питания 18, сварочные разъемы 19, сальниковый зажим для ввода кабелей, клеммы выходного напряжения 14 вольт и 28 вольт, автоматический выключатель устройства управления.
Работа агрегата МУСАТ и его монтаж на транспортном средстве осуществляются следующим образом.
Семифазный генератор 2, представляющий собой бесконтактную, индукторную, одноименно-полюсную машину с односторонним электромагнитным возбуждением, устроен следующим образом. Статор генератора выполнен из пластин электротехнической стали, с внутренней стороны имеется четырнадцать зубцов, на которых закреплены катушки семифазной обмотки. Каждая катушка содержит 15 витков, выполненных двойным проводом ПЭТ - 200-1,4. Фазы соединены семиугольником, при этом в фазу включено последовательно две катушки. Начала семи фаз подведены к вентилям выпрямительного блока. Ротор имеет восемь пар полюсов, выполнен из пакета пластин и представляет собой восьмилучевую «звезду».
Катушка возбуждения представляет собой обмотку возбуждения на стальной втулке, закрепленную таким образом, чтобы лучи «звездочки» двигались у торца катушки возбуждения. Обмотка выполнена проводом ПЭТ-155 диаметром 1,25 мм, имеет 550 витков.
Выпрямительный блок представляет собой двухполупериодный выпрямитель семифазного тока на четырнадцати диодах. Диоды прямой и обратной полярности,
соединены попарно с фазными обмотками. Дополнительный выпрямитель выполнен на семи диодах и предназначен для питания обмотки возбуждения.
Пятифазный генератор, в отличие от семифазного, имеет пятифазную обмотку, при этом фазы соединены пятиугольником. Ротор имеет шесть пар полюсов в виде шестилучевой звездочки. Выпрямительный блок выполнен на десяти диодах, дополнительный выпрямитель - на пяти.
Магнитный поток в статорных обмотках изменяется по значению за счет перемещения ферромагнитной массы ротора, приводимого в движение от источника энергии. Переменная ЭДС индуктируется в витках, при этом изменение магнитного поля создается вращением «звездочки» ротора, намагничиваемой одноименными полюсами катушки возбуждения. Частота (f) наводимой в обмотках статора ЭДС пропорциональна частоте вращения ротора (n) и зависит от числа полюсов (p), т.е. f=pn/60.
Применение в сварочном агрегате бесконтактного индукторного пяти- или семифазного генератора, имеющего шесть или восемь пар полюсов, обеспечивает повышенную частоту индуцирования, которая позволяет получить более мягкую дугу с малым разбрызгиванием, высокую надежность начального зажигания сварочной дуги, эластичность дуги и устойчивость процесса сварки. Кроме того, генератор 2 обладает свойством самоограничения отдаваемого максимального тока. Самоограничение тока происходит за счет увеличения индуктивного сопротивления в специально подобранных обмотках статора при повышении частоты переменного тока, а так же за счет уменьшения магнитного потока, пронизывающего катушки статора, при этом, в последних при повышенных токах возрастает свой магнитный поток, направленный против магнитного поля ротора.
-1
В специально изготовленном пятифазном генераторе (паспорт ФЭГТ.2000.000-36ПС) ротор может вращаться с максимальной частотой до 8500 мин в закрытых подшипниках, установленных в крышках генератора. Направление вращения со стороны привода - правое. Номинальное напряжение - 14 в, номинальный ток - 140 А, номинальный ток возбуждения - 5 А, масса без шкива - 10 кг. Смазку в подшипниках не меняют в течение всего срока службы, что позволяет снизить затраты при обслуживании и эксплуатации.
Малые габариты и вес генератора позволяют установить его на любом транспортном средстве.
-1
Генератор 2 монтируют на транспортном средстве, непосредственно на двигателе внутреннего сгорания. Для этого используют установочную площадку, которую фиксируют на двигателе. На корпусе генератора 2 выполнены лапы, посредством которых с помощью соединения генератор крепят к установленной площадке. Для регулировки натяжения приводного ремня дополнительно устанавливают натяжной механизм, например в виде натяжного рычага, соединенного с корпусом генератора. Стационарная установка (монтаж) генератора на двигателе внутреннего сгорания, использование специально подобранных шкивов генератора и коленчатого вала позволяют осуществить номинальный отбор мощности от двигателя внутреннего сгорания, обеспечить скорость вращения ротора до 8500 мин, спектр сварочных работ в диапазоне: 25-315 А.
Применение в сварочном агрегате индукторного генератора позволяет автоматизировать управление сварочным процессом посредством встроенного в устройство управления 1 микропроцессора. Специализированный микропроцессор, принимает команды с пульта управления и формирует выходные характеристики с математической точностью.
Например, при выполнении сварочных работ включают двигатель и выводят генератор на номинальный режим работы. С блока 11 пульта управления задают режим работы «сварка», с блока 13 устанавливают пределы регулирования сварочного тока, например, «25 - 140 А», с блока 12 задают параметр тока сварки током возбуждения, например - 3А. При установлении режимов и параметров автоматически срабатывают визуальные индикаторы контроля 14, 15, 16, 17. Принимая заданные режимы и параметры, микропроцессор автоматически формирует выходные характеристики, поддерживает стабильность заданного режима посредством управления током возбуждения, обеспечивает автоматизированную защиту в заданных пределах регулирования. При необходимости, задают иные параметры сварки с помощью блоков 12, 13. При работе в режиме «сварка» с пределами регулирования 140-200 А и 200-315 А (для семифазного генератора) может происходить повышенный нагрев обмоток генератора, при достижении критической температуры индикатор 16 начинает мигать и происходит автоматический переход на пониженный режим работы. Микропроцессором также предусмотрена защита от режима, нарушающего возможности агрегата посредством автоматического выключения устройства управления. Габаритные размеры опытного образца БУГ-01 составляют, мм 270х290х140; масса БУГ-01 без сварочных кабелей - не более кг 6.
Устройство управления с применением микропроцессора позволяет повысить качество сварки, автоматизировать процесс, оперативно переключаться на разные режимы работы, формировать выходные сварочные характеристики с мягким стартом и не зависеть от колебаний напряжения, кроме того, дополнительно, обеспечивается компактность, малогабаритность, сведение электропроводки к минимуму, что значительно упрощает эксплуатацию и обслуживание.
В целом полезная модель позволяет получить специализированное транспортное средство для выполнения сварочных работ в полевых условиях с бесперебойной выработкой электроэнергии большой мощности.
Технические характеристики одного из вариантов сварочного агрегата, позволяющего вести ручную дуговую сварку покрытыми электродами приведены ниже.
Режим сварки
Тип сварочного тока -
постоянный
Пределы регулирования сварочного тока. А:
- режим 1 -
25-140
-режим 2 -
140-200
Номинальный сварочный ток, А -
160, не менее
Номинальное рабочее напряжение, В -
26,4, не менее
Номинальная выходная мощность, кВА -
4,2, не менее
Режим электропитания 14 В
Вид тока -
постоянный
Выходное напряжение, В -
14
Номинальный ток, А -
160
Номинальная выходная мощность, кВА -
2,5
Режим электропитания 28 В
Вид тока -
постоянный
Выходное напряжение, В -
28
Номинальный ток, А -
130
Номинальная выходная мощность, кВА -
4,0