МОБИЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к сварочному агрегату и передвижной спецтехнике, а именно тракторам всех моделей и производителей, как колесным, так и гусеничным, которые, наряду со своим функциональным назначением, дополнительно позволяют в условиях отсутствия стационарного электроснабжения осуществлять ручную электросварку, резку и наплавку различных металлов и их сплавов импульсными токами высокой частоты.
Известен преобразователь универсальный сварочный [RU 48849 U1 (ЗИНАКОВА С.В.) 2005.11.10, весь документ], 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.
Недостатком является сложность конструкции и управления, что затрудняет его практическое применение.
В качестве прототипа мобильного сварочного агрегата принят мобильный универсальный сварочный агрегат транспортный [RU 73260 U1 (Усеня В.В., Овчинников А.Л., Шаньгин A.M., Ивлев В.А.) 2008.05.20, весь документ], включающий источник энергии вращательного движения, кинетически связанный с генератором переменного тока, аккумулятор и устройство управления генератором с выводами для подключения нагрузок, снабженное инвертором и выпрямителем, в котором 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, 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, при этом пульт управления выведен на лицевую панель устройства и содержит блок установки режимов работы, блок установки сварочного тока, блок установки режимов сварки.
Недостатком является ограниченные возможности агрегата.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала мобильных сварочных агрегатов.
Поставленная задача решается посредством того, что в мобильном сварочном агрегате, включающем источник энергии вращательного движения, кинетически связанный с генератором переменного тока, представляющим собой бесконтактную, индукторную, пяти- или семифазную, одноименно-полюсную машину с односторонним электромагнитным возбуждением, снабженную основным и дополнительным блоками выпрямителей, переносное устройство управления генератором, обеспечивающее прием команд, автоматическое формирование выходных характеристик, стабилизацию характеристик в процессе сварки и защиту агрегата от режима, нарушающего возможности агрегата, в качестве источника энергии использован коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, связанный с генератором 7 через вал отбора мощности трактора, на передней или задней части рамы трактора 2 стационарно установлена площадка 5, на которой закреплены по меньшей мере один генератор 7, предназначенный для выполнения электросварочных работ различных металлов и их сплавов в любом их сочетании штучным электродом с любым типом покрытия импульсными токами высокой частоты (15-30 кГц), и альтернатор (генератор самовозбуждающийся) 6, являющийся автономным источником питания мощностью от 3,5 кВт, 220/380 В, катушка возбуждения генератора соединена через блок управления и понижающий трансформатор 220/14 В либо 220/28 В с альтернатором, выходное напряжение генератора выведено непосредственно на силовые сварочные разъемы, мобильный сварочный агрегат тракторный укомплектован кабелем для осуществления ручной электросварки, резки и наплавки импульсным током высокой частоты (15-30 кГц), мобильный сварочный агрегат тракторный снабжен средством передачи крутящего момента от переднего или бокового или заднего вала отбора мощности трактора на передаточный узел (мультипликатор), а от передаточного узла (мультипликатора) - на генератор или генераторы и альтернатор.
Мобильный сварочный агрегат включает:
источник энергии вращательного движения, в качестве которого использован коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания трактора;
альтернатор (генератор самовозбуждающийся), являющийся автономным источником питания мощностью от 3,5 кВт, 220/380 В, при этом альтернатор закреплен на площадке, стационарно установленной на передней части рамы трактора;
генератор переменного тока, предназначенный для выполнения электросварочных работ различных металлов и их сплавов в любом их сочетании штучным электродом с любым типом покрытия импульсными токами высокой частоты (15-30 кГц), и представляющий собой бесконтактную, индукторную, семифазную, одноименно-полюсную машину с односторонним электромагнитным возбуждением, снабженную основным и дополнительным блоками выпрямителей, при этом генератор закреплен на площадке, стационарно установленной на передней части рамы трактора, генератор связан с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания трактора через передний вал отбора мощности трактора, катушка возбуждения генератора соединена через блок управления и понижающий трансформатор 220/28 В с альтернатором, выходное напряжение генератора выведено непосредственно на силовые сварочные разъемы;
переносное устройство управления генератором, обеспечивающее прием команд, автоматическое формирование выходных характеристик, стабилизацию характеристик в процессе сварки и защиту агрегата от режима, нарушающего возможности агрегата, которое соединено с генератором и альтернатором посредством штекерных разъемов.
Кроме того, мобильный сварочный агрегат укомплектован кабелем для осуществления ручной электросварки, резки и наплавки импульсным током высокой частоты (15-30 кГц), мобильный сварочный агрегат снабжен средством передачи крутящего момента от переднего вала отбора мощности трактора на передаточный узел (мультипликатор), а от передаточного узла (мультипликатора) - на генератор и альтернатор.
Применение в специализированном транспортном средстве индукторного генератора, имеющего шесть или восемь пар полюсов, позволяет автоматизировать управление сварочным процессом, получить более мягкую дугу с малым разбрызгиванием, высокую надежность начального зажигания сварочной дуги, эластичность дуги и устойчивость процесса сварки.
Семифазный генератор, 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 электродвижущая сила (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 (р), т.е. f=pn/60.
Генератор 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 также за счет уменьшения магнитного потока, пронизывающего катушки статора, при этом в последних при повышенных токах возрастает свой магнитный поток, направленный против магнитного поля ротора.
В специально изготовленном пятифазном генераторе ротор может вращаться с максимальной частотой до 8000 мин-1 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 - 3,7 кг. Смазку в подшипниках не меняют в течение всего срока службы, что позволяет снизить затраты при обслуживании и эксплуатации.
Полезная модель относится к специализированной технике, предназначенной для работы в полевых и экстремальных условиях, которая, наряду со своим функциональным назначением, дополнительно позволяет в условиях отсутствия стационарного электроснабжения осуществлять ручную электросварку, резку и наплавку различных металлов и их сплавов импульсными токами высокой частоты (15-30 кГц), а также подключать различные источники энергопотребления 220/380 В. Применение данной технологи высокочастотных токов посредством пяти- либо семифазных бесконтактных генераторов позволяет значительно (в разы) сократить вес и объем навесного сварочного оборудования.
Крутящий момент от переднего, бокового (через конический редуктор), либо заднего вала отбора мощности трактора передается через карданный вал на передаточный узел. Передаточный узел (мультипликатор) состоит из вала и двух или более шкивов, посаженых на этот вал посредством опорных подшипников. Далее крутящий момент от передаточного узла (мультипликатора) передается посредством ременных передач непосредственно на генератор или генераторы и альтернатор, установленные на площадке, размещенной на передней или задней части рамы трактора. При этом работа дополнительного оборудования (генератора либо генераторов и альтернатора) возможна при минимально допустимой частоте вращения коленчатого вала двигателя 1400-1600 об/мин, что существенно сэкономит расход топлива. Пульт управления токами генератора находится непосредственно у сварщика.
После передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания трактора через вал отбора мощности и мультипликатор на альтернатор (самовозбуждающийся генератор переменного тока 220/380 В), альтернатор начинает вырабатывать энергию. Далее, используя преобразователь напряжения 220/12 В либо 220/24 В напряжение передается на вход регулятора мощности (0-12 В либо 0-24 В, 0-30 А), который вмонтирован в переносной блок управления сварочными токами. Затем с выходных клемм регулятора мощности напряжение передается непосредственно на первичную обмотку сварочного генератора. Посредством изменения напряжения и силы тока сопротивлением в регуляторе мощности, изменяются выходные характеристики сварочного генератора.
На фигуре 1 чертежа изображена кинетическая схема установки сварочного генератора или сварочных генераторов и альтернатора на трактор (передняя навеска), на которой показаны: трактор 1, рама трактора 2, передаточный узел (мультипликатор) 3, раздаточная коробка трактора 4, площадка (передняя навеска) 5, альтернатор 6, генератор 7.
В целом, полезная модель позволяет расширить арсенал мобильных сварочных агрегатов, получить специализированное транспортное средство для выполнения сварочных работ в полевых условиях, обеспечивает компактность установленного спецоборудования, малогабаритность, сведение электропроводки к минимуму, что значительно упрощает эксплуатацию и обслуживание, при этом обеспечивается повышение качества сварки, автоматизация процесса, формирование выходных сварочных характеристик с мягким стартом, а так же возможность питания любых источников энергопотребления 220/380 В, что позволяет значительно увеличить функциональные возможности трактора и снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.