專利名稱：節(jié)能電弧焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
該焊機(jī)是系列節(jié)能電弧焊機(jī)。它們可以設(shè)計(jì)成各種容量的交流電弧焊機(jī)BXJ7系列及直流電弧焊機(jī)ZXJ7系列，焊機(jī)可采用單相供電，大容量直流焊機(jī)可設(shè)計(jì)成三相供電。它適用于各種手工電弧焊接及各種自動(dòng)電弧焊接。使用條件為海撥不超過(guò)1000米；冷卻空氣允許溫度為40℃；無(wú)有害氣體污染；50周波；220伏、380伏單相或三相交流電。
目前生產(chǎn)的電弧焊機(jī)，從結(jié)構(gòu)原理來(lái)分約有兩種類型一種為電磁結(jié)構(gòu)型如BX系列等交流弧焊機(jī)；一種為電子結(jié)構(gòu)型如ZX系列等可控硅直流弧焊機(jī)。前者空載電流大、效率低、功率因數(shù)低、電能損耗大而且體積大、重量重。后者雖然上述指標(biāo)都有提高，但還不能令人滿意，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修費(fèi)用高，運(yùn)行可靠性差。近些年來(lái)國(guó)外利用高技術(shù)(如大容量晶體管等)試制成功的電弧焊機(jī)，雖然技術(shù)性能指標(biāo)都很先進(jìn)，但造價(jià)昂貴、工藝難度大、不能普及推廣、不適用。
鑒于上述現(xiàn)有焊機(jī)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于利用電磁與電子的實(shí)用構(gòu)件研試出一種節(jié)能電弧焊機(jī)。關(guān)鍵是研試成功了“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”及起弧裝置。
一、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)它主要由變壓器、“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”起弧裝置及穩(wěn)流焊接控制裝置等組成。
1、變壓器變壓器TM(見(jiàn)


圖1)的作用是為焊弧提供所需電壓及適宜的焊接電流。由于焊機(jī)的輸出特性由“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”作閉環(huán)調(diào)節(jié)，所以該變壓器的漏抗值較小(UK＝4～6％)，具有較硬的輸出特性。它有兩個(gè)繞組，其初級(jí)繞組TM1和“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”串接在電源回路，其次級(jí)繞組(TM2)電壓稍高于弧柱電壓。(見(jiàn)圖2)。
2、“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”由一個(gè)雙繞組電抗器和控制裝置組成。(見(jiàn)圖2)(1)雙繞組電抗器的工作繞組L1與變壓器的一次繞組TM1串接在電源回路；其控制繞組L2和可控硅V1－2相聯(lián)結(jié)。
(2)控制裝置由下列各組件組成采樣電流信號(hào)組件SI，由電流互感器TA電阻器R1、R22，電容器C2，整流橋VC1、VC2，穩(wěn)壓管W2組成；可調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)組件SC，由電阻器R5－11、穩(wěn)壓管W1、電容器C1和晶體管V4組成；電壓比較器組件VD由電阻器R13－18、晶體管V5－6組成；可控硅移相放大組件AD由晶體管VC4－15、V1－2、V8－14，電阻器R23－33、電容器C3－7、穩(wěn)壓管W4－5組成(見(jiàn)
圖1及圖2)。上述各組件還可由集成元件代用。
3、起弧裝置由雙繞組電抗器的控制繞組L2和電容器C組成(見(jiàn)
圖1)。
4、穩(wěn)流控制裝置由電流負(fù)反饋信號(hào)SIFB構(gòu)成(見(jiàn)
圖1)它由電阻器R2－4、R19－21及晶體管V7組成(見(jiàn)圖2)。
對(duì)于ZXJ7系列直流電弧焊機(jī)(見(jiàn)圖3)其主回路由控制開(kāi)關(guān)FU、三相雙繞組電抗器L、三相變壓器TM及整流二極管V1、雙向可控硅V2組成；其控制裝置就是把上述單相交流控制裝置改成三相的即可；其起弧裝置由三相雙繞組電抗器和整流管V3組成。
二、工作原理(見(jiàn)圖2)1、起弧原理空載時(shí)可控硅V1－2處于阻斷狀態(tài)，控制繞組L2的開(kāi)路電壓為70V，通過(guò)限流電容器C和變壓器的次級(jí)繞組同極性并接在一起，可為正常焊接前的起弧，提供70伏×5A的功率。當(dāng)可控硅V1－2按照已經(jīng)調(diào)節(jié)好的基準(zhǔn)信號(hào)導(dǎo)通后，控制繞組L2內(nèi)將有較大的電流通過(guò)(這個(gè)電流的大小取決于可控硅導(dǎo)通角的大小)即減小了L1的電抗值，使變壓器獲得較高電壓，為焊接提供了較大的焊接功率。這樣就由起弧過(guò)渡到焊接過(guò)程。
2、焊接電流調(diào)節(jié)原理(見(jiàn)圖2)從電流互感器TA取來(lái)電流信號(hào)，經(jīng)VC1整流，R6、R7組成的分壓器把信號(hào)的一部分送給V4，只要起弧焊接在變壓器一次側(cè)有電流通過(guò)V4即飽和導(dǎo)通。調(diào)節(jié)電阻器R10使V8得到0－6伏的移相觸發(fā)信號(hào)電壓，通過(guò)V11、V12兩個(gè)單結(jié)晶體管，在兩個(gè)不同半波內(nèi)產(chǎn)生移相脈沖，再通過(guò)V13、C6、VC8、VC9、VC12及T2(V14、C7、VC10、VC11、VC13)及T3組成的脈沖放大環(huán)節(jié)使V1(V2)可控硅觸發(fā)?？煽毓鑼?dǎo)通角度的大小即改變了電抗值，不同的阻抗值就限制了不同的焊接電流。
3、穩(wěn)流焊接原理(見(jiàn)圖2)由R2和R3組成的分壓器將電流信號(hào)的一部分送給V7，按照所取信號(hào)的大小使流過(guò)電阻器R19的電流發(fā)生相應(yīng)的變化。調(diào)節(jié)R19取出這個(gè)信號(hào)的一部分使V6相應(yīng)的在R17上產(chǎn)生電壓降，這個(gè)電壓與已經(jīng)給定的在R15上的電壓進(jìn)行比較，比較后的電壓再送至V8作移相觸發(fā)信號(hào)，如果由于某種原因使焊接電流突然大于調(diào)節(jié)電流，則在R17上產(chǎn)生的電壓也較大，比較后送至V8的信號(hào)即變小，使可控硅導(dǎo)通角減小，電抗值增大，焊接電流下降恢復(fù)原來(lái)值，反之則電流增大仍恢復(fù)原來(lái)值，達(dá)到穩(wěn)流焊接的目的。
空載時(shí)，由于無(wú)焊接電流信號(hào)，可控硅處于阻斷狀態(tài)，電抗器呈現(xiàn)最大阻抗值，加之變壓器此時(shí)是低壓空載運(yùn)行，也處于最大阻抗值，所以該焊機(jī)的空載電流及空載損耗是很小的。在額定焊接時(shí)，由于可控硅已最大導(dǎo)通，電抗器阻抗值最小，所以此時(shí)電抗器的損耗也很小，這就是該焊機(jī)功率因數(shù)高，效率高，輸入功率小的原因所在。
本節(jié)能電弧焊機(jī)的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)新穎、工藝簡(jiǎn)單、焊接性能優(yōu)良、空載電流小、效率及功率因數(shù)高、消耗功率少，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用電的目的。
圖1 節(jié)能電弧焊機(jī)工作原理方框圖L－雙繞組電抗器；TM－變壓器；B－焊接鉗；ST－起弧電壓裝置；SI－采樣信號(hào)組件；SC－可調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)組件；VD－電壓比較器組件；AD－可控硅移相放大組件；SIFB－穩(wěn)流控制組件。
圖2 BXJ7交流電弧焊機(jī)原理接線圖圖3 ZXJ7直流電弧焊機(jī)主回路原理圖
權(quán)利要求1.一種節(jié)能電弧焊機(jī)，是在電磁式焊機(jī)上，加上控制裝置而成的，其特征在于它是由變壓器、“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”、起弧裝置及穩(wěn)流焊接控制裝置組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的節(jié)能電弧焊機(jī)，其特征在于“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”是由一個(gè)雙繞組電抗器和控制裝置組成。
3.按照權(quán)利要求2所述的節(jié)能電弧焊機(jī)，其特征在于“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”的控制裝置，是由采樣電流信號(hào)組件SI、可調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)組件SC、電壓比較器組件VD及可控硅移相放大組件AD組成。
4.按照權(quán)利要求3所述的節(jié)能電弧焊機(jī)，其特征在于采樣電流信號(hào)組件SI由TA、R1、R22、C2、VC1、VC2、W2組成；可調(diào)基準(zhǔn)信號(hào)組件SC由R5－11、W1、C1、V4組成；電壓比較器組件VD由R13－18、V5－6組成；可控硅移相放大組件AD由VC4－15、V1－2、V8－14、R23－33、C3－7、W4－5組成。
5.按照權(quán)利要求1所述的節(jié)能電弧焊機(jī)，其特征在于起弧裝置是由電抗器的控制繞組L2及電容器C組成。
6.按照權(quán)利要求1所述的節(jié)能電弧焊機(jī)，其特征在于穩(wěn)流焊接控制裝置是由電流負(fù)反饋信號(hào)SIFB組件的R2－4及R19－21及V7組成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種節(jié)能電弧焊機(jī)。它由變壓器、“感抗動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置”、起弧裝置及穩(wěn)流控制裝置組成。該焊機(jī)易起弧、空載損耗小、功率因數(shù)高、效率高、輸入功率小，并具有電流調(diào)節(jié)及電流負(fù)反饋裝置，可以做到不同電流的穩(wěn)流焊接，可適用于各種手工及自動(dòng)焊接。
文檔編號(hào)B23K9/10GK2080010SQ90209739
公開(kāi)日1991年7月3日 申請(qǐng)日期1990年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月3日
發(fā)明者和慶華 申請(qǐng)人:和慶華, 李佩芝