Універсальне джерело живлення зварювальної дуги

Універсальне джерело живлення зварювальної дуги, що містить асинхронний генератор з короткозамкненим ротором, в кожному з пазів статора якого укладено низьковольтну робочу обмотку (20  35 В), кінці фаз зазначеної обмотки підключено до мостового випрямляча, і високовольтну обмотку збудження, кінці фаз якої під'єднано до батареї конденсаторів збудження, яке відрізняється тим, що початки фаз низьковольтної робочої обмотки з'єднані в вузол, а кінці фаз цієї обмотки під'єднані до початків фаз обмотки збудження промислової напруги (210  240 В), виводи однієї з U 1 3 магнітних підсилювачів. Фази другої з обмоток, яка є робочою, з одного боку підключені до компаундуючих конденсаторів, а з іншого до шунтуючих конденсаторів і некерованого випрямляча, від вихідних клем якого живиться дуга. Послідовно з'єднані обмотки керування всіх трьох магнітних підсилювачів включені між зварювальним електродом і одним з виводів постійного струму, і утворюють разом з компаундуючими конденсаторами фактично параметричний регулятор зварювального струму. При зміні величини зварювального струму автоматично змінюються індуктивності магнітних підсилювачів, а отже і насичення генератора, що в свою чергу впливає на величину зварювального струму, тобто в джерелі реалізовано зворотній зв'язок за зварювальним струмом. До недоліків прототипу можна віднести: регулятор зварювального струму виконано на основі магнітних підсилювачів, доповнених компаундуючими конденсаторами, що приводить до завищеної ваги, схемні можливості джерела не дозволяють плавно регулювати кут нахилу зовнішніх характеристик, джерело призначено лише для ручного дугового зварювання, що є ознакою вузьких функціональних можливостей. Задачею корисної моделі є створення універсального джерела живлення зварювальної дуги для ручного дугового і напівавтоматичного зварювання, у якого за рахунок використання для регулювання струму дуги безтрансформаторного понижуючого прямоходового регулятора напруги досягається зменшення ваги і кут нахилу зовнішніх характеристик може плавно регулюватись, а за рахунок використання в складі джерела інверторного мостового регулятора напруги і ключового регулятора напруги джерело зроблено придатним для використання при напівавтоматичному зварюванні оскільки має канали живлення двигуна приводу подачі зварювального проводу і обмотки електромагнітного клапана подачі захисного газу, що приводить до нового технічного результату: розширення функціональних можливостей автономного джерела живлення зварювальної дуги і покращення масо-габаритних показників. Поставлена задача вирішується таким чином. Універсальне джерело живлення зварювальної дуги, що містить асинхронний генератор з короткозамкненим ротором, в кожному з пазів статора якого укладено низьковольтну робочу обмотку (20-35 В), кінці фаз зазначеної обмотки підключено до мостового випрямляча, і високовольтну обмотку збудження, кінці фаз якої під'єднано до батареї конденсаторів збудження, і додатково до цього початки фаз низьковольтної робочої обмотки з'єднані в вузол, а кінці фаз цієї обмотки під'єднані до початків фаз обмотки збудження промислової напруги (210-240 В), виводи однієї з фаз обмотки збудження під'єднані до клем для підключення споживачів однофазної напруги 220 В, зазначений мостовий випрямляч з ємнісним фільтром живить одночасно три напівпровідникові регулятори з єдиною системою керування, перший з яких, безтрансформаторний понижуючий прямоходовий регулятор напруги, має датчики вихідної напруги й струму і живить дугу, другий, інверторний мосто 58309 4 вий регулятор напруги, має датчик вихідної напруги і живить приводний двигун механізму подачі зварювальної проволоки, третій, ключовий регулятор напруги, має датчик вихідної напруги і живить обмотку електромагнітного клапана подачі захисного газу в область зварювання, до мінусової вихідної клеми безтрансформаторного понижуючого прямоходового регулятора напруги підключено в режимі ручного дугового зварювання - електрод, в режимі напівавтоматичного зварювання - держак, до плюсової клеми зазначеного регулятора в обох режимах під'єднано зварювану деталь. За даними науково-технічної і патентної літератури авторам не відома заявлена сукупність ознак, направлена на досягнення поставленої задачі. Таким чином, всі заявлені ознаки технічного рішення асинхронного генератора з регулятором зварювального струму є суттєвими і в своїй сукупності є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, який забезпечується корисною моделлю, а саме - покращення масогабаритних показників і розширення функціональних можливостей автономного джерела живлення зварювальної дуги. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображено функціональну схему джерела в режимі ручного дугового, на фіг.2 - в режимі напівавтоматичного зварювання, що містить батарею конденсаторів збудження асинхронного генератора (АГ) 1, статорну обмотку збудження АГ 2, статорну робочу обмотку АГ 3, ротор АГ 4, трифазний мостовий випрямляч 5, ємнісний фільтр 6, інверторний мостовий регулятор напруги (ІМРН) 7, датчик напруги приводного двигуна механізму подачі зварювального проводу (МПЗП) 8, приводний двигун МПЗП 9, безтрансформаторний понижуючий прямоходовий регулятор напруги (БППРН) 10, датчик вихідної напруги БППРН 11, датчик струму дуги 12, електромагнітний клапан подачі захисного газу (ЕКПЗГ) 13, ключовий регулятор напруги 14, датчик напруги обмотки живлення ЕКПЗГ 15, зварювану деталь 16, систему керування 17, МПЗП 18, зварювальну проволоку 19, шланг подачі захисного газу 20, держак 21, зварювальний електрод 22, приводний двигун АГ 23, транзистор БППРН 24, транзистор ключового регулятора напруги 25, транзистори ІМРН 26, 27, 28, 29. Асинхронний генератор, що входить до складу джерела, містить в кожному з пазів статора обмотку збудження 2 промислової напруги (210-240 В) і послідовно з'єднану з нею низьковольтну робочу (20-35 В) обмотку 3. Ротор 4 генератора виконано короткозамкненим. Початки фаз робочої обмотки 3 з'єднані в вузол, а кінці фаз зазначеної обмотки підключені до початків відповідних фаз обмотки збудження 2 і трифазного мостового випрямляча 5 з ємнісним фільтром 6, який живить одночасно БППРН 10, ІМРН 7 приводного двигуна МПЗП 9 і ключовий регулятор напруги 14, що живить обмотку ЕКПЗГ 13, яким контролюється подача захисного газу в зону зварювання. Зазначений генератор збуджується від батареї конденсаторів 1, яка підключена на кінці фаз обмотки збудження 2. Рівень 5 58309 збільшення номінальної потужності генератора при зазначеному включенні обмоток статора й батареї конденсаторів збудження і допущенні про постійність напруги на робочій обмотці незалежно від величини навантаження орієнтовно визначається коефіцієнтом k ЗП  O  O 1 n 2  SOЗ   n1 n1 S 2 1  SОЗ 1  n 2 ОЗ  , де PРОЕ, PPO - номінальна потужність робочої обмотки при відповідно наявності і відсутності електричного зв'язку між обмотками, n - коефіцієнт трансформації між робочою обмоткою 3 і обмоткою збудження 2, SОЗ - відносна площа паза статора під обмоткою збудження. Наприклад, якщо n = 0.1, SO3=0.5, то kЗП=1,17, тобто досягається збільшення потужності робочої обмотки на 17%. Відповідно при однакових потужностях робочої обмотки генератор з електрично зв'язаними обмотками буде мати кращі масо-габаритні показники ніж генератор з електрично розв'язаними обмотками. В колі зварювального струму регулятора 10 встановлено датчик струму дуги (ДС) 12, а до вихідних клем зазначеного регулятора під'єднаний (через датчик струму 12) датчик вихідної напруги БППРН 11. Датчики напруги 8 і 15 відповідно встановлено на клемах двигуна 9, який механічно зв'язаний з механізмом подачі зварювального проводу 18 (наприклад, барабан з катушкою), і клемах обмотки живлення ЕКПЗГ 13. Виводи однієї з фаз обмотки збудження 2 виведено на клеми 1, 2 для підключення освітлювального обладнання і ручного електроінструмента (для дотримання правил безпеки обов'язкове захисне заземлення корпусу пристроїв, що підключені до цих клем) напругою 220 В. Сигнали з датчиків 8, 11, 12, 15 надходять до системи керування 17, яка виробляє імпульси керування для транзисторів 24, 25, 26, 27, 28, 29 регуляторів 7, 10, 14 з використанням зворотних зв'язків (не показано) по струму дуги і вихідним напругам зазначених регуляторів. Зазначені регулятори в сукупності, особливо при примусовому охолодженні, мають кращі масо-габаритні показники в порівнянні з магнітними підсилюючими і компандуючими конденсаторами відповідної потужності, що покращує масо-габаритні показники джерела порівняно з прототипом. Джерело живлення працює наступним чином. Після запуску приводного двигуна 23, вал якого жорстко зв'язаний з валом ротора 4, АГ самозбуджується. На клемах 1, 2 фази X обмотки збудження 2 встановлюється напруга 210-240 В, від якої живиться однофазне навантаження (не показано), якщо таке підключено. Трифазна напруга з робочої обмотки випрямляється некерованим мостовим випрямлячем і згладжується ємнісним філь 6 тром 6. Далі джерело працює в залежності від режиму зварювання. Режим 1 - ручне дугове зварювання (фіг. 1). Зварювана деталь 16 підключена до плюсової вихідної клеми регулятора 10, а зварювальний електрод 22 - до мінусової вихідної клеми зазначеного регулятора. Система керування 17 стабілізує струм дуги (при малих навантаженнях напругу дуги) шляхом широтно-імпульсної модуляції імпульсів керування транзистора 24 з використанням зворотних зв'язків по струму (напрузі). Транзистори 26, 27, 28, 29 регулятора 7 і транзистор 25 регулятора 14 постійно закриті. Режим 2 - напівавтоматичне зварювання в середовищі захисного газу (фіг. 2). Плюсова вихідна клема регулятора 10 підключена до зварюваної деталі 16, а мінусова вихідна клема зазначеного регулятора - до держака 21 (його токопроводу), в який заведено також зварювальну проволоку 19 і шланг подачі захисного газу 20. Регулятори 7, 10, 14 починають працювати в режимі стабілізації вихідної напруги після вмикання тумблера (не показано) на держаку 21, запалюється дуга, двигун 9 приводить в рух МПЗП 18, провід 19 починає надходити в держак, одночасно відкривається ЕКПЗГ 13, захисний газ починає надходити через шланг 20 в зону зварювання. При вимиканні зазначеного тумблера транзистори регуляторів 7, 10, 14 переводяться системою керування 17 в закритий стан, дуга знеструмлюється, подача зварювальної проволоки 19 і захисного газу в зону зварювання припиняється. Завдяки тому, що регуляторами 7, 10, 14 потужність відбирається від робочої обмотки 3 через некерований випрямляч 5, тобто споживається переважно активна потужність, на фазах обмотки збудження 2 достатньо висока стабільність напруги. Таким чином у порівнянні із прототипом досягається зменшення ваги джерела, воно має канали живлення двигуна приводу подачі зварювального проводу і обмотки електромагнітного клапана подачі захисного газу, кут нахилу його зовнішніх характеристик може плавно регулюватись, що дозволяє застосовувати його як багатофункціональне джерело зварювального струму для ручного електрозварювання і напівавтоматичного електрозварювання в середовищі захисного газу. При цьому джерело також придатне для живлення споживачів однофазної напруги 220 В. Література 1. Патент Российской Федерации RU 2356709 С1, кл. В23К 9/10, 19.11.2007. 2. Патент Российской Федерации RU 2315420 С1, кл. Н02Р 9/38, 08.06.2006. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 58309 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601