專利名稱：交流弧焊機(jī)節(jié)電減材技術(shù)方案的制作方法
交流弧焊機(jī)節(jié)電減材技術(shù)方案背榮技術(shù) 交流弧焊變壓器是一種交流電弧焊接電源，交流弧焊變壓器增加:i:條輸 出焊接電線和一把焊鉗就構(gòu)成交流電弧焊機(jī)，習(xí)貫上也稱交流弧焊變壓器為交流電焊機(jī)，其 應(yīng)用極為廣泛。我國髙?！痘『鸽娫础方陶n書中將交流弧焊變壓器分為l、 BN型串聯(lián)電抗
式弧焊變壓器，2、 BX型和BX2型同體式弧焊變壓器。3、 BX1型動(dòng)鐵式弧焊變壓器。4、 BX3型動(dòng)豳式弧焊變壓器。5、 BX6型抽頭式弧焊變壓器。這些弧焊變壓器都是使用傳統(tǒng)方 法來設(shè)計(jì)制造的，也就是引弧電壓和弧焊電壓由同一個(gè)工頻變壓器提供，并且對(duì)交流弧焊變 壓器都要求保證弧引弧電壓不會(huì)太大變化的條件下來設(shè)計(jì)弧焊電流調(diào)節(jié)范圍的，而一般引弧 所要求的電壓都要比電弧電壓約髙一倍左右。近十年來世界各國應(yīng)用新技術(shù)和專利研制的工 頻弧焊變壓器雖有很多種，同一發(fā)明人在電抗調(diào)節(jié)電路其應(yīng)用發(fā)明專利中就有兩個(gè)同體式交 流弧焊機(jī)的發(fā)明，但都未釆用附加交流引弧電源來降低弧焊變壓器次級(jí)輸出電壓、提髙弧焊 變壓器的變壓比、功率因數(shù)和效率的，這也許是它存在著一定的技術(shù)實(shí)施難度，因?yàn)?，要?決焊接電流高達(dá)數(shù)百安，而引弧所霈的電流很小，兩個(gè)電流之間大小相差100多倍，要考慮
統(tǒng)的交流弧焊機(jī)，還是現(xiàn)代設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的專利產(chǎn)品中的工頻交流弧機(jī)都存在著功率因數(shù)低、 效率低、消耗銅和鐵多等問題。本發(fā)明是采用高頻磁芯材料做離頻引弧變壓器的鐵芯來解決 引弧和焊接兩種電流之間相互影響的問題而提出的技術(shù)方案。
本發(fā)明是使用現(xiàn)代電力電子技術(shù)產(chǎn)生高頻交流引弧電壓，通過繞在髙頻磁芯上的初級(jí)和 次級(jí)的商頻變壓器在次級(jí)獲得的高頻引弧電壓和工頻弧焊變壓器次級(jí)輸出的交流電壓相疊加 的技術(shù)方案來實(shí)施的，這樣工頻弧焊變壓器輸出電流的調(diào)節(jié)就可以不要再考慮引弧電壓的問 題，僅考慮弧焊電流調(diào)節(jié)的問題。因此，本發(fā)明提出采用離頻引弧來提髙上述各類工頻弧焊 變壓器的節(jié)能減材技術(shù)方案，不但可以降低工頻弧焊變壓器的輸出電壓來提離變壓比、功率 因數(shù)和效率，達(dá)到節(jié)能的目的，而且可以減少工頻交流弧焊變壓器的用銅量和用鐵量，達(dá)到 減材的目的，而制造成本與現(xiàn)有工頻交流弧焊變壓器相近甚至更低，符合國家提出節(jié)能減排 國策，很值得在國內(nèi)外廣泛推廣使用。
由于實(shí)施本發(fā)明可以利用制造傳統(tǒng)交流焊機(jī)設(shè)備和工藝。因此第一步可以先實(shí)施對(duì)現(xiàn)有 各類交流弧焊變壓器和交流電弧焊機(jī)的節(jié)能減材的改造，生產(chǎn)帶有高頻引弧電源的交流弧焊機(jī)。這是便于立即在國內(nèi)外選型推廣的最佳實(shí)施技術(shù)方案。它可以很快實(shí)現(xiàn)在國內(nèi)外大面積 推廣使用本發(fā)明的高頻引弧交流弧焊焊機(jī)。它們都可在原傳統(tǒng)焊機(jī)型號(hào)的名稱內(nèi)增加"J"字， 即節(jié)材、節(jié)電的意思。如BX1J、 BX2J、 BX3J、 BX6J型和手提式等高頻引弧交流弧焊機(jī)。 由于應(yīng)用本技術(shù)方案，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)弧焊電流時(shí)，可以完全不考慮引弧電壓高低的問題， 因此，它們都可以采用變壓器初級(jí)調(diào)壓、初級(jí)調(diào)節(jié)電抗來調(diào)節(jié)弧焊電流大小的方法，這有利 于降低變壓器的容量、體積和重量，并且可以采用靈活方便的電子調(diào)節(jié)電流的方法來替代存 舊傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)電流的方法，從而可以設(shè)計(jì)制造出性能更好的品牌交流弧焊機(jī)。因此，第 二歩就是使用本發(fā)明研制出電子調(diào)節(jié)電流，性能更為優(yōu)越的更新一代，具有世界領(lǐng)先水平節(jié) 電減材的高頻引弧交流弧焊變壓器和交流弧掉機(jī)。目甜國內(nèi)外生產(chǎn)的交流弧輝機(jī)本來就有很 大市場(chǎng)，應(yīng)用本發(fā)明的新一代交流弧焊機(jī)很快就可替代傳統(tǒng)交流弧焊機(jī)，因此本發(fā)明一定能 產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和很大的社會(huì)效益。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明采用頻率比工頻高百倍的高頻引弧電源來解決數(shù)百安的焊接電 源對(duì)引弧電源的影響問題。這是一個(gè)集成創(chuàng)新的重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目，采用硅鋼片做工頻弧焊 變壓器鐵芯，采用高頻軟磁材料做引弧變壓器鐵芯，因此，高頻變壓器次級(jí)通過數(shù)百安，在 它的初級(jí)也不會(huì)感應(yīng)出很高的電壓而損壞高頻變換器。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是用高頻引弧電源來改造和提高現(xiàn)有各種交流弧焊機(jī)的變壓比、功 因數(shù)和效率，減少弧輝變壓器的用銅量、用鐵量、體積和重量。本發(fā)明的第二個(gè)目的是設(shè)計(jì) 制造出性能更優(yōu)越釆用電子調(diào)節(jié)弧焊電流的全球品牌交流弧弧焊機(jī)。
本發(fā)明的節(jié)電減材交流弧焊機(jī)，它由高頻引弧變壓器(3)和高頻變換器(2)組成的高 頻引弧電源(4)、和工頻交流弧焊變壓器(1)等組成，高頻變流電源(2)是使用電子元器件 將工頻變換成高頻的變換器，它可應(yīng)用公知的任何變換方法來獲取，其特征在于工頻交流 弧焊變壓器(1)的輸出兩端(15、 16)與高頻引弧變壓器的次級(jí)繞組(6)的兩端(17、 18) 相串聯(lián)，高頻變換器(2)的輸出兩端(19、 20)與高頻引弧變壓器(3)的初級(jí)繞組(5)相 連接，由高頻變換器(2)通過高頻引弧變壓器(3)的初級(jí)，就在次級(jí)獲得所需的交流引弧 電壓，由工頻交流弧煤變壓器(！)輸出弧焊所需的電、流和功率，高頻引弧變壓器鐵芯使用高 頻軟磁材料，工頻弧焊變壓器鐵芯使用硅鋼片。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過降低現(xiàn)有各類工頻交流弧煌變壓器的輸出次級(jí)電壓約 15~40%，再在它的輸出端串聯(lián)本發(fā)明中的高頻引弧電源(4)中的高頻引弧變壓器的次級(jí)繞 組(6)即可實(shí)現(xiàn)節(jié)電、節(jié)材、減小體積、減小重量、提髙功率因數(shù)和效率的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過改進(jìn)工頻交流弧輝變壓器、調(diào)節(jié)弧焊電流方式和高頻引 弧電源等的最佳選擇和設(shè)計(jì)才能園滿完成高品位的產(chǎn)品。例如同一發(fā)明人在發(fā)明專利ZL03108733， 7中有1個(gè)初級(jí)電子調(diào)節(jié)電抗壓降的同體式交流弧煌變壓器實(shí)施例。應(yīng)用此發(fā) 明技術(shù)方案，在那個(gè)專利實(shí)施附圖5中增加高頻引弧電源，同時(shí)除去提升丌路電壓的電容和 降低工頻變壓器的次級(jí)繞組匝數(shù)提高變壓比，就是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。
本發(fā)明是一個(gè)有很大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的集成技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)方案的發(fā)明，它可能會(huì)改 變整個(gè)世界交流弧焊機(jī)和交流弧焊變壓器結(jié)構(gòu)，為世界弧焊電源教學(xué)中的交流弧焊變壓器章 節(jié)改寫提供原創(chuàng)新史料。通過


就可以進(jìn)一歩了解本發(fā)明的目的，以及本發(fā)明的特征 與優(yōu)點(diǎn)等。

附圖1是本發(fā)明節(jié)電減材交流弧焊機(jī)的技術(shù)方案圖。它由將市電工 頻變換成高頻交流的變換器(2)和高頻變壓器(3)共同組成高頻引弧電源(4)、和經(jīng)輸出 次級(jí)繞組降壓改造或新設(shè)計(jì)的工頻交流弧輝變壓器(1)組成，由高頻引弧電源(4)中的高 頻變壓器(3)的次級(jí)(6)的兩端(17、 18)提供引弧所需的引弧電壓，由工頻交流弧焊變壓 器(1)的兩端(15、 16)提俱弧焊電壓和電流，其特征在于高頻引弧變壓器(3)的次級(jí) 繞組(6)的兩端(17、 18)與工頻交流弧焊變壓器(！)的兩個(gè)輸出端(15、 16)相串聯(lián)。工 頻交流弧焊變壓器(1)中包括《弧焊電源》 一書中的BN、 BX1、 BX2、 BX3、 BX6等各種 型號(hào)的交流弧焊變壓器和現(xiàn)在研制、丌發(fā)和生產(chǎn)的所有工頻交流弧焊變壓器在內(nèi)。高頻變換 器(2)內(nèi)的變換電路可使用公知的單端、半橋、全橋等各種變換電路來輸出高頻交流電。
現(xiàn)有各種類型的工頻交流弧焊變壓器，由于必需要同時(shí)考慮引弧電壓、調(diào)節(jié)弧焊電壓和 電流的多個(gè)因數(shù)，因此它們的輸出丌路電壓都比較高。由此產(chǎn)生變壓比較小、輸入電流和 功率較大、制造焊節(jié)變壓器材料多、體積大、重量重和成本高等一系列的問題。由于本發(fā)明 的技術(shù)方案中采用附加高頻交流引弧電源(4)的方法來解決電焊引弧電壓的問題，因此對(duì)交 流弧焊變壓器的要求只要考慮調(diào)節(jié)弧焊電壓和電流大小的問題了。由于弧焊時(shí)引弧電壓要比 電弧電壓高得多，因此采用本方案高頻引弧電源(4)就可大大降低工頻弧焊變壓器(1)兩 端的輸出電壓，從而達(dá)到節(jié)電又減材的目的，它將會(huì)給整個(gè)世界交流弧焊機(jī)的革命性的大變 化，不久將來本發(fā)明的交流弧焊機(jī)在交流弧焊機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)將占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明的弧焊機(jī) 也可稱為高頻引弧交流弧焊變壓器，或龔氏交流弧燁機(jī)。
具體實(shí)施方式
附圖2是本發(fā)明高頻引弧動(dòng)鐵式交流弧煌機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。由橋 式犖流和半橋變換電路組成的高頻變換器(2),它將市電變換成比市電頻率至少高數(shù)十倍的 高頻電壓供給高頻變壓器(3)的初級(jí)繞(5)，在高頻變壓器(3)的次級(jí)繞組(6)中獲得高 頻引弧所需的電壓，它通過工頻弧焊變壓器(！)的次級(jí)繞組(7)加在兩個(gè)弧輝端(18、 16)， 提供引弧所需的電壓。由鐵芯(10)、動(dòng)鐵芯(9)、初級(jí)繞組(8)、次級(jí)繞組(7)共同構(gòu)成 動(dòng)鐵式交流弧焊變壓器(1)。它與通常公知的BX1型交流弧淳變壓器結(jié)構(gòu)相同，但次級(jí)電壓要低得多，因此具有功率因數(shù)高、輸入電流小、體積小、重量輕、節(jié)電節(jié)材等一系列優(yōu)點(diǎn)。 可稱為BX1J型新產(chǎn)品，可全面替代現(xiàn)有BX1型產(chǎn)品。
將附圖2中的動(dòng)鐵式交流弧焊變壓器(1)換成次級(jí)輸出電壓降低的BN、 BX2、 BX3、 BX6和手提式交流弧焊變壓器等，即成為節(jié)電節(jié)材高效的BNJ、 BX1J、 BX2J、 BX3J、 BX6J 手提式等各種類型的高頻引弧的交流弧焊電焊機(jī)。
同一發(fā)明人發(fā)明的電抗調(diào)節(jié)電路及其應(yīng)用的發(fā)明專利ZL03108733，7的實(shí)施例中有次 級(jí)調(diào)節(jié)電抗和次級(jí)調(diào)節(jié)電抗的兩種同體式交流弧焊機(jī)，同樣可以使用附圖1的技方案進(jìn)行節(jié) 電減材設(shè)計(jì)改造。附圖3所示的高頻引弧電子調(diào)節(jié)同體式交流弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖，就是將 上述專利實(shí)施例中初級(jí)電子調(diào)感調(diào)壓的交流弧焊變壓器，增加高頻引弧電源之后就是本發(fā)明 的一個(gè)最佳實(shí)施例。它由工頻交流弧焊變壓器(1)和高頻引弧電源(4)兩大部分組成，由 閂字鐵芯(10)、初級(jí)繞組(8)、次級(jí)繞組(7)、電抗繞組(12)、電抗調(diào)節(jié)繞組(9)和雙向 電子開關(guān)(11)及其控制電路組成本發(fā)明技術(shù)方案中的工頻交流弧焊變壓器(1)。由橋式整 流、半橋高頻逆變組成(2)和高頻引弧變壓器(3)組成本發(fā)明技術(shù)方案中的高頻引弧電源 (4)。由于電抗繞組(12)是和變壓器初級(jí)繞組(8)相串聯(lián)，因此調(diào)節(jié)電子開關(guān)的通斷比例 就能調(diào)節(jié)變壓器的輸入電壓，來調(diào)節(jié)變壓器次級(jí)繞組(7)輸出電壓和焊接電流大小，其特 征是高頻引弧變壓器的次級(jí)繞組(6)的兩端(17、 18)與工頻弧焊變壓器的次級(jí)輸出繞組(7) 的兩端(15、 16)相串聯(lián)，工頻變壓器鐵芯使用硅片，高頻變壓器鐵芯使用高頻軟磁材料。
附圖4是本發(fā)明高頻引弧可控硅調(diào)節(jié)式交流弧焊機(jī)電原理圖。它是將附圖2中同體式交 流弧焊變壓器的機(jī)械動(dòng)鐵芯調(diào)節(jié)電流方式，換成使用2個(gè)可控硅組成的雙向電子丌關(guān)通斷比 例調(diào)節(jié)變壓器輸出弧焊電流，它不但可減小變弧焊變壓器的鐵芯體積和重量，而且使用電子 調(diào)節(jié)替代傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)節(jié)，便于實(shí)現(xiàn)電路反饋提高弧焊性能。使用雙可控硅調(diào)節(jié)的弧焊機(jī)曾經(jīng) 有廠家生產(chǎn)過此類產(chǎn)品，可是由于它要同時(shí)滿足引弧電壓、弧焊電壓和電流調(diào)節(jié)的需要，在 焊接時(shí)功率因數(shù)低，輸入電流大等問題，現(xiàn)在已很小有此產(chǎn)品生產(chǎn)，本發(fā)明使用附加高頻引 弧電壓的技術(shù)方案，就能大大提高變壓比，提高效率和功率因數(shù)，減少體節(jié)和重量，降低成 本，并且可用電子反饋提高焊接性能，因此，可使此類產(chǎn)品起死回生，并且也很有發(fā)展前景。 附圖5是本發(fā)明手提高頻引弧式交流弧煤機(jī)的電路原理圖。附圖中在初級(jí)引三個(gè)抽頭，次 級(jí)引二個(gè)抽頭就能進(jìn)行六擋電流調(diào)節(jié)。如果只要二擋電禆,節(jié)，只要在變壓器次級(jí)或初級(jí)中 多引一個(gè)頭就可以。手提式弧焊機(jī)都要求體積小、重量輕和成本低，為盡量降低成本一般弧 焊電流的調(diào)節(jié)都釆用手工換接抽頭的方法。使用本發(fā)明的節(jié)電減材的技術(shù)方案，可進(jìn)一歩減 小弧焊機(jī)的體積和重量，提高功率因數(shù)和效率，減小進(jìn)線電流15-40% ，因此可以使用220 伏市電電源，因此有很大市場(chǎng)。
權(quán)利要求
1、一種交流弧焊機(jī)，它由高頻引弧變壓器(3)和高頻變換器(2)組成的高頻引弧電源(4)、和工頻交流弧焊變壓器(1)等組成，其特征在于工頻交流弧焊變壓器(1)的輸出兩端(15、16)與高頻引弧變壓器(3)的次級(jí)繞組(17、18)相串聯(lián)，高頻變換器(2)的輸出兩端與高頻引弧變壓器(3)的初級(jí)繞組(19、20)相連接，由高頻變換器(2)通過高頻引弧變壓器(3)的次級(jí)繞組(6)提供引弧所需的高頻交流電壓，由工頻交流弧焊變壓器(1)提供和調(diào)節(jié)弧焊所需的交流電流和功率，工頻變壓器用硅鋼片做鐵芯，引弧變壓器用高頻軟磁材料做鐵芯。
2, 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧燥變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是采用BX1型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
3,根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧煤變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是釆用BX3型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧燥機(jī)。.
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是采用BX6型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是采用BX2型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是采用BN型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所雄的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)的弧焊電流 調(diào)節(jié)是采用BX6型調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)的弧焊電流調(diào)節(jié)是采用交流電子開關(guān)(11)通斷比調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，其特征在于工頻弧諢變壓器(1)的弧焊電流調(diào)節(jié)是采用變壓器抽頭調(diào)節(jié)方法的高頻引弧交流弧焊機(jī)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流弧焊機(jī)，它由同體式工頻弧焊變壓器(1)和高頻引弧電 源組成，其特征在于工頻弧焊變壓器(1)是1個(gè)R字鐵芯的同體式弧焊變壓器，電抗繞組(12)和弧焊變壓器初級(jí)繞組(9)相串聯(lián)，通過并聯(lián)在調(diào)節(jié)電抗的調(diào)節(jié)繞組(9)的兩端的 雙向電子開關(guān)(11)的通斷比例來調(diào)節(jié)電流大小，弧焊變壓器次級(jí)繞組(7)的兩端(15、 16) 與高頻引弧變壓器次級(jí)(6)的兩端(17、 18)相串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明屬于高頻引弧交流弧焊機(jī)，它是節(jié)電減材全新一代的交流弧焊機(jī)，由高頻變壓器和變換器組成的高頻引弧電源，和交流弧焊變壓器兩大部分組成，其特征在交流弧焊變壓器的輸出兩端與高頻引弧變壓器的次級(jí)繞組相串聯(lián)，變換器的輸出兩端與高頻引弧變壓器的初級(jí)繞組相連接。變換器通過高頻引弧變壓器提供引弧所需的交流電壓。交流弧焊變壓器提供和調(diào)節(jié)弧焊電流大小。高頻引弧的交流弧焊機(jī)具有成本低、節(jié)電、節(jié)材、功率因數(shù)高、輸入電流小、體積小和重量輕等眾多優(yōu)點(diǎn)，具有節(jié)電減材的雙重效果，是傳統(tǒng)BX1、BX2、BX3、BX6、BN和其它的工頻交流弧焊機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有很大的市場(chǎng)前景和很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B23K9/06GK101318249SQ200810096030
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者龔秋聲 申請(qǐng)人:龔秋聲