УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ С ПИТАТЕЛЕМ ОТ БОРТОВОЙ СЕТИ АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1995 года по МПК B60L1/00 B23K9/06 

Изобретение относится к электрооборудованию автотранспортной техники и может быть использовано для электродуговой сварки и резки металлов от бортовой сети автомобиля, а также питания электроинструмента в полевых условиях.

Целью настоящего изобретения является увеличение мощности и КПД автомобильного электрооборудования при его использовании в альтернативном режиме питания электросварки и малогабаритного электроинструмента.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства электродуговой сварки; на фиг. 2 - вольт-амперные характеристики, поясняющие ее работу.

В состав предлагаемого устройства кроме штатного автомобильного генератора трехфазного тока 1 с обмоткой возбуждения 2, подключенной через регулятор напряжения 3 к аккумулятору 4 и шестиполупериодному выпрямителю на встроенных диодах 5, входит трехстержневой трансформатор 6, у которого трехфазные первичные обмотки 7 включены "звездой" и снабжены (n) свободными отводами промежуточных витков, соединенные (n+1) контактами коммутатора 8. Три ползунка, переключающие контакты коммутатора 8 подключены к фазным выводам обмоток генератора 1, а четвертый ползунок - коммутирует контакт (n-1) дополнительных резисторов 9 регулятора напряжения 3 и в 1, исходном состоянии соединяет выходной контакт встроенного выпрямителя (5) непосредственно с регулятором напряжения 3 и аккумулятора 4, который через контрольную лампу накаливания 10 связан с клеммой электродержателя 11, подключенный через баластный резистор 12 к выходному контакту встроенного выпрямителя 5 и через защитную емкость 13 - к аккумулятору 4. Кроме того эта клемма электродержателя 11 соединена с дополнительным диодным выпрямителем 14 тока вторичных понижающих обмоток 15 трансформатора 6, в стержнях которого расположены так же повышающие обмотки 16 со своими клеммами питания электроинструмента повышенной частоты 17. При питании электроинструмента с двигателями постоянного тока повышающие обмотки трансформатора 16 могут подключаться к своим клеммам 17 через дополнительные диоды, аналогичные диодам 14.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При нахождении ползунков переключателя режимов 8 в исходном, крайнем левом положении I - трехфазный трансформатор 7 отключается от генератора 1 и в бортовой сети автомобиля восстанавливается обычная схема электропитания, при которой выходная клемма встроенного выпрямителя 5 соединяется с аккумулятором 4 и резистором 3, так, что контрольная лампа накаливания 10 не горит, поскольку ее выводы закорочены переключателем режимов 8. После пуска двигателя переключатель режимов 8 может быть переведен в одно из рабочих положений, например, положение II, в котором первый ползунок переключателя 8 непосредственно подключает обмотку возбуждения 2 к аккумулятору 4, а остальные (три) соединяют все первичные обмотки 7 трехфазного трансформатора 6 со статорными обмотками генератора 1. При помощи привода топливоподачи двигателя внутреннего сгорания автомобиля число оборотов ротора генератора 1 увеличивается до загорания контрольной лампы 10, у которой номинальное напряжение при 12 В аккумулятора составляет 36 В, а при 24 В аккумулятора - 28 В. При этом частота переменного напряжения вырабатываемого генератора 1 составляет 200...400 Гц, что позволяет при помощи малогабаритного трансформатора 6 преобразовать его в повышенное напряжение переменного тока обмоток 16, которое прикладывается к клеммам питания 17 малогабаритного электроинструмента повышенной частоты. Аналогичным образом его номинальное напряжение генератора U_(x) порядка 50 В трансформируется понижающими обмотками 15 и выпрямительными диодами (14) в постоянное напряжение Ut = 25...30 В, которое прикладывается к клеммам электродержателя 11 параллельно - согласно первичному напряжению генератора 1. Поскольку напряжение генератора U_(x) прикладывается к электродержателю 11 через баластный резистор 12, то при возникновении тока дуги напряжение подпитки холостого хода быстро падает до выходного напряжения трансформатора U_т, которое соответствует начальному току горения дуги (о) на внешней характеристике устройства (b), фиг. 2. Благодаря параллельной нагрузке встроенного выпрямителя вторичных обмоток трансформатора 14 обеспечивается надежный поджиг дуги в точке 3 пересечения ее вольт-амперной характеристики (а) с характеристикой встроенного выпрямителя 5 и баластного резистора 12 при относительно высоком напряжении, близком к U_(x), и последующее экономичное горение с высоким КПД и большим сварочным током в точке (г) пересечения вышеуказанной характеристики дуги с характеристикой выпрямителя трансформатора 6. При этом скачки напряжения, образующиеся на электродержателе в переходных режимах сварки сглаживается на безопасном уровне дифференцирующей RC-цепочкой, образованной защитной емкостью 13 и собственными сопротивлениями баластного резистора 12 и контрольной лампы 10, ток через которую обеспечивает необходимый подзаряд аккумулятора 4 в паузах сварки. Для изменения сварочного тока и соответствующего тока короткого замыкания I_k переключатель режимов 8 может быть переведен в положение III или IY, при котором первый ползунок переключателя 8 включает в цепь обмотки возбуждения 2 дополнительные резисторы 9, а три других - изменяют коэффициент трансформации трансформатора 6 так, что уменьшение напряжения холостого хода генератора U_(x),вызванное уменьшение тока возбуждения, компенсировались изменением коэффициента трансформации. Благодаря этому выходное напряжение трансформатора U_т практически не меняется, а ток короткого замыкания I_кз, I_кч и внешние характеристики (с), (d) регулируются в широких пределах. При этом регулятор 3 никакого влияния на вышеуказанные процессы не оказывает, так как из-за пониженного напряжения на нем, вследствие падения напряжения на дополнительных резисторах, его внутренние контакты находятся все время в замкнутом состоянии, при котором клемма III радиатора оказывается соединенной с клеммой (+) , т.е. дополнительными резисторами 9.

Испытание опытного образца заявленного устройства, изготовленного в виде приставки размером (160 х 60 х 240) мм к штатному электрооборудованию автомобиля, показали практическую возможность дуговой сварки электродами до 3 мм на легковых автомобилях с 14-вольтовым генераторами, и до 4 мм на грузовых с генераторами 28В. При этом появляется возможность питания от бортовой сети автомобиля различного электроинструмента с коллекторными двигателями и малогабаритными электродвигателями повышенной частоты нормалей N 707.0602225.004; N 707.0602120.040; N 707.0602433.104 и т.п., которые выпускаются ПТО "АвтоВАЗа" по лицензии фирмы "Бош". По сравнению с прототипом и его базовым вариантом установкой "Mobie pawer" производства АМ Рrodukte GmbH" ФРГ, заявленное устройство не нуждается в замене штатного генератора автомобиля специальным трехкиловатным генератором с распределительным щитком, так как необходимая выходная мощность достигается оптимальным согласованием при помощи трансформатора внутреннего сопротивления штатного генератора автомобиля с вольт-амперной характеристикой дуги, что обеспечивает повышение КПД всего устройства, и расширением диапазона сварочных токов, за счет синхронного изменения тока возбуждения генератора и коэффициента трансформации его напряжения. При этом ток контрольной лампы рабочего режима обеспечивает достаточно интенсивную подзарядку аккумулятора, необходимую для питания обмотки возбуждения и электрических цепей ДВС, что практически не ограничивает время проведения сварочных работ в полевых условиях.

Использование: электрооборудование автотранспортной техники, электродуговая сварка и резка металлов, питание электроинструмента в полевых условиях. Сущность: оптимальное согласование собственного сопротивления генератора с характеристиками дуги и электроинструмента. Новизна заключается в подключении к статорным обмоткам штатного генератора автомобиля малогабаритного трехфазного трансформатора и дополнительных резисторов в цепь обмотки возбуждения генератора, которые коммутируются синхронно с витками первичной обмотки трансформатора при помощи четырехполюсного переключателя режимов. При этом контроль рабочего режима сварки обеспечивается контрольной лампой накаливания, включенной между баластным резистором генератора и аккумулятором, который в процессе сварки подзаряжается протекающим по ней током, достаточным для питания обмотки возбуждения и электрических цепей ДВС автомобиля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ С ПИТАТЕЛЕМ ОТ БОРТОВОЙ СЕТИ АВТОМОБИЛЯ, содержащее трехфазный генератор напряжения, обмотка возбуждения которого подключена к выходу регулятора напряжения, а статорные обмотки - к входу трехфазного встроенного выпрямителя, соединенного первым выходным выводом с минусовым выводом аккумулятора, общим выводом регулятора напряжения и массой автомобиля, переключатель, балластный резистор, контрольную лампу, вывод для подключения электрододержателя, выводы для подключения электроинструмента, отличающееся тем, что в него введены трехфазный трансформатор с первичными обмотками, соединенными в звезду и снабженными n свободными выводами, понижающими и повышающими вторичными обмотками, вспомогательный выпрямитель и n - 1 дополнительных резисторов, а переключатель выполнен четырехполюсным (n + 1)-позиционным, при этом выводы статорных обмоток генератора через первый, второй и третий полюса переключателя подключены к свободным выводам первичных обмоток трансформатора, второй выходной вывод встроенного выпрямителя через балластный резистор соединен с выводом для подключения электрододержателя, а через четвертый полюс переключателя - с входным и выходным выводами регулятора напряжения и с одними из выводов дополнительных резисторов, подключенных другими выводами к входному выводу регулятора напряжения, контрольная лампа включена между выводом для подключения электрододержателя и плюсовым выводом аккумулятора, соединенным с подвижным элементом четвертого полюса переключателя, нейтрали включенных в звезду понижающих и повышающих вторичных обмоток трансформатора подключены к массе автомобиля, фазные выводы понижающих вторичных обмоток трансформатора через вспомогательный выпрямитель соединены с выводом для подключения электрододержателя, а объединенные и фазные выводы повышающих вторичных обмоток - с выводами для подключения электроинструмента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фазные выводы повышающих вторичных обмоток трансформатора соединены с соответствующим выводом для подключения электроинструмента через дополнительный выпрямитель.