Преобразователь универсальный мобильный сварочный

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ(71) Заявитель Зинакова Светлана Викторовна(72) Авторы Пикманов Петр Сергеевич Добрянский Александр Викторович Протасеня Виктор Тимофеевич(73) Патентообладатель Зинакова Светлана Викторовна(57) 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 блок управления снабжен регулятором-стабилизатором, состоящим из функционально электрически связанных между собой инвертора напряжения, разделительного трансформатора, выпрямителя, фильтра, узла сравнения стабилизатора напряжения и узла гальванической развязки, узла сравнения схемы токовой защиты от перегрузки 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 и аккумулятором.(56) 1.1814600 3, МПК В 23 К 9/00, 9/10 // БИ 17, 07.05.1993. 2.9961193, МПК В 23 К 9/00, 9/10, 02.12.1999. 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 возбуждением 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 ограничителю 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 постоянного тока. 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 заключается в недостаточной надежности работы, т.к. в случае выхода из строя (пробоя) регулирующего элемента блока питания происходит повреждение (перегорание) обмотки возбуждения генератора за счет подачи на нее выходного напряжения генератора 70 В и выхода генератора из строя. В основу полезной модели поставлена задача повышения надежности работы преобразователя путем защиты генератора от повреждения обмотки возбуждения. 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, блок управления снабжен регулятором-стабилизатором, состоящим из функционально электрически связанных между собой инвертора напряжения, разделительного трансформатора, выпрямителя, фильтра, узла сравнения стабилизатора напряжения и узла гальванической развязки, узла сравнения схемы токовой защиты от перегрузки 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. Изобретение поясняется чертежом, где 2 23942005.12.30 фигура - преобразователь снабжен модулем регулирования тока сварки. 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. Регулятор-стабилизатор 5 состоит из функционально электрически связанных между собой инвертора напряжения 7, разделительного трансформатора 8, выпрямителя 9,фильтра 10, узла 11 сравнения стабилизатора напряжения, узла 12 гальванической развязки (ГР), узла сравнения 13 схемы токовой защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи напряжения 110/220 В с задатчиком 14 уровня токовой защиты генератора 2 и задатчика 15 уровня выходного напряжения по цепи 110/220 В, датчика тока 16, переключателя режима работы 17 и коммутатора тока 18. 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 преобразователя режим только сварка режим сварка и получение напряжения питания для электроинструмента и т.п. напряжением 110/220 . Вышеуказанные режимы работы преобразователя выбираются в зависимости от назначения переключателем режима работы 17 и коммутатором тока 18. В режиме работы генератора 2 для получения напряжения 24-70 В для сварки переключателем режима работы 17 и коммутатором тока 18 отключается напряжение второй обмотки генератора 2, поступающее на выпрямитель 6, в результате чего происходит отключение обратной связи по напряжению и инвертор 7 переходит в режим стабилизатора напряжения для получения номинального тока возбуждения генератора 2. При этом генератор 2 вырабатывает номинальное напряжение 70 В по цепи питания, предназначенного для сварки. Защита генератора 2 при этом осуществляется за счет опрокидывания инвертора 7 при понижении напряжения в цепи питания инвертора 7 ниже заданного уровня в случае превышения тока сварки и, соответственно, падения напряжения в цепи сварки,например, при длительном контролируемом по времени замыкании цепи нагрузки в результате залипания электрода. В режиме работы генератора 2 для получения постоянного тока напряжением 110/220 В и напряжения для сварки 24-46 В регулятор-стабилизатор 5 выполняет функцию стабилизатора выходного напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению, а также защиту генератора 2 и выпрямителя 6 от токов перегрузки и короткого замыкания в цепи напряжения 110/220 . Стабилизацию тока сварки по цепи 24-70 В осуществляют опосредовано через магнитный поток генератора 2 за счет работы регулятора-стабилизатора 5 постоянного напряжения в цепи 110/220 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. Напряжение обратной связи с выхода выпрямителя 8 через узел 12 гальванической развязки поступает на узел 11 сравнения стабилизатора напряжения, сравнивается с на 3 23942005.12.30 пряжением задатчика 15 уровня выходного напряжения по цепи 110/220 В, в результате сравнения суммарный сигнал с выхода узла 11 сравнения поступает на инвертор 7, который через разделительный трансформатор 8, выпрямитель 9, фильтр 10 управляет током возбуждения и, соответственно, выходным напряжением генератора 2. Защита генератора 2 от токов перегрузки и короткого замыкания осуществляется посредством датчика тока 16,установленного в одной из фаз обмотки генератора 2, сигнал которого поступает на узел 13 сравнения схемы токовой защиты и сравнивается с сигналом задатчика 14, в результате сравнения суммарный сигнал поступает на инвертор 7, в результате чего инвертор 7 выключается и прекращается питание генератора 2 током возбуждения и, соответственно,генерированием напряжения генератором 2. Работа преобразователя при таком конструктиве характеризуется тем, что позволяет расширить возможности использования всего устройства преобразователя для широкого класса потребителей вообще. Генератор 2 двойного применения может состоять из трехфазного двухобмоточного генератора переменного тока. Первая обмотка используется для получения выпрямленного напряжения 12/24 В с помощью установленного в нем трехфазного мостового выпрямителя выходной мощностью 4 кВт, предназначенного для получения совместно с регулятором напряжения и аккумулятором 4 выпрямленного напряжения 24-70 В используемого для сварки. Вторая обмотка - высоковольтная, служит для получения посредством внешнего выпрямителя постоянного напряжения 110/220 В, предназначенного для питания электроинструмента, осветительного оборудования и т.п. потребителей с выходной мощностью до 4 кВт. Пример конкретного исполнения модификации преобразователя универсального, используемого в режиме сварки. Основные параметры преобразователя соответствуют указанным в табл. 1. Наименование параметра 1. Преобразователь универсальный в режиме сварки 1.1. Номинальный сварочный ток, А, не менее 1.2. Номинальное рабочее напряжение, В, не менее 1.3. Выходная мощность, кВт 1.4. Наименьший сварочный ток, А, не менее 1.5. Напряжение холостого хода, В, не более 1.6. Номинальная продолжительность цикла сварки, мин. 1.7. Номинальная относительная продолжительность нагрузки, ПН,2. Преобразователь универсальный в режиме работы электроинструмента и сварки 2.1. Выходная мощность всех потребителей, кВт 2.2. Выходное напряжение постоянного тока, В 2.3. Максимальный ток потребления, А, не более 2.4. Напряжение холостого хода сварки, В 2.5. Сварочный ток, А, не менее 2.6. Время выключения преобразователя при коротком замыкании на выходе, сек 3. Генератор 3.1. Мощность, кВт 3.2. Номинальное напряжение постоянного тока, В 3.3. Номинальная частота вращения, об/мин 23942005.12.30 Таким образом, заявленная полезная модель, 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 постоянного тока. 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.