專利名稱：節(jié)能型三相調(diào)相直流弧焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手工電弧焊接設(shè)備，特別是節(jié)能型三相調(diào)相直流弧焊機(jī)。
目前使用的直流弧焊機(jī)大致分為兩種類型，第一種是旋轉(zhuǎn)直流弧焊機(jī)，由三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)和與其同軸聯(lián)接的直流弧焊發(fā)電機(jī)組成的機(jī)組。這種直流弧焊機(jī)的起動(dòng)電流是其額定電流的5～8倍，空載損耗大，噪音大，技術(shù)工藝復(fù)雜，體重大，造價(jià)高，由于旋轉(zhuǎn)部件多(軸承、電刷、換向器等)，容易磨損，給維修造成麻煩，同時(shí)電弧電流飛濺大，有偏磁吹現(xiàn)象。
第二種是整流弧焊機(jī)，這種弧焊機(jī)又有幾種形式，都比上述弧焊機(jī)有進(jìn)步。一是動(dòng)鐵式，由主變壓器硅整流元件和電抗器組成。這種弧焊機(jī)能獲得下降特性，但仍有一系列缺點(diǎn)，例如漏磁嚴(yán)重，靠動(dòng)鐵調(diào)節(jié)焊接電流，因而損耗大，功率因素低(cosφ＜0.5)，造價(jià)高，電弧飛濺大，易產(chǎn)生磁偏吹，電弧電流不穩(wěn)定。
二是動(dòng)圈式由主變壓器、硅整流元件和電抗器所組成，這種焊機(jī)和動(dòng)鐵式焊機(jī)存在同樣的缺點(diǎn)。
三是磁放大器式由主變壓器、磁放大器、硅整流元件和電抗器組成，這種焊機(jī)能獲得較好的下降特性，焊接電流較穩(wěn)定，但在其他性能方面并無(wú)改進(jìn)。
四是可控硅式由主變壓器、可控硅整流元件、電抗器、觸發(fā)控制器件所組成，與動(dòng)鐵式、動(dòng)圈式焊機(jī)相比，這種焊機(jī)能獲得平特性，但其他性能改進(jìn)不大。
本發(fā)明的目的是提供一種由新型變流源制成的電弧穩(wěn)、易引弧、飛濺小、穿透力強(qiáng)、不存在磁偏吹、降落特性好、過(guò)載能力強(qiáng)、功率因數(shù)高、節(jié)能效果好的電焊機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是采用三相同步調(diào)整相位電氣角度的方法來(lái)調(diào)控弧焊電流，使焊機(jī)的電流穩(wěn)、幅度寬、故障率低、壽命長(zhǎng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是將無(wú)功補(bǔ)償裝置引進(jìn)直流弧焊機(jī)中，使焊機(jī)的節(jié)能效果好，電流穩(wěn)定。
本發(fā)明的最后一個(gè)目的是采用高導(dǎo)磁的固體節(jié)能磁性槽楔，以減少漏磁，降低激磁損耗，使用方便。
按照本發(fā)明的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)由調(diào)相弧焊變流源、主控系統(tǒng)和硅整流裝置所組成。該弧焊變流源由定鐵芯和動(dòng)鐵芯及相應(yīng)的繞組所組成，這兩種鐵芯均由施以沖槽的硅鋼片疊裝而成。動(dòng)鐵芯有同心軸，與定鐵芯端架軸孔滑動(dòng)配合，動(dòng)、定鐵芯之間設(shè)有氣隙，可使動(dòng)鐵芯作相對(duì)于定鐵芯的限位轉(zhuǎn)動(dòng)。
一次輸入的三相繞組以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)，使三相勵(lì)磁真正達(dá)到平衡，并按設(shè)計(jì)的速率產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。二次輸出的三相繞組由二部分組成，其中匹配的一部分三相繞組以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的動(dòng)鐵芯槽內(nèi);匹配的另一部分三相繞組亦互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)。輸入、輸出的三相繞組不直接發(fā)生電氣接觸，而是通過(guò)輸入的三相交流激勵(lì)對(duì)輸出三相繞組感應(yīng)出三相交流電勢(shì)，經(jīng)三相橋式整流器件而做功的。
按照本發(fā)明，調(diào)相弧焊變流源一次輸入三相繞組分別由兩個(gè)并聯(lián)支路組成，并聯(lián)支路的首端分別接入受控主回路三相系統(tǒng)的相線上;末端結(jié)為一點(diǎn)，形成一次繞組星形連接。弧焊變流源的二次輸出的三相繞組分別由兩個(gè)串并聯(lián)支路所組成，并聯(lián)支路的首端分別接入三相橋式整流電路輸入端的相線上，末端結(jié)為一點(diǎn)，從而亦形成二次繞組的星形接線，使三相交流激勵(lì)真正達(dá)到平衡，直流額定輸出穩(wěn)定。
按照本發(fā)明，此弧焊變流源中的動(dòng)鐵芯繞組可相對(duì)于定鐵芯繞組的三相同步調(diào)整相位電氣角度，從而達(dá)到調(diào)控弧焊電流的目的。
按照本發(fā)明的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其主控系統(tǒng)由匹配的三相組合開關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償裝置、受控組合開關(guān)等所組成。此無(wú)功補(bǔ)償裝置是由三個(gè)電容所組成的三角形接線，所采用的電容器為耐高壓干式電容，其體重為同容量油浸電容器的1/10。
按照本發(fā)明的直流弧焊機(jī)，其硅整流裝置和常規(guī)直流弧焊機(jī)的硅整流裝置相似，是由6個(gè)硅整流器件所組成的三相橋式電路。
按照本發(fā)明的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其動(dòng)鐵芯和定鐵芯槽楔采用高導(dǎo)磁的固體節(jié)能槽楔，能減少漏磁、降低激磁損耗，使用方便。這種槽楔是由高導(dǎo)磁粉經(jīng)加工成形并施以絕緣后制成的。
按照本發(fā)明的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，具有電弧穩(wěn)、易引弧而不斷弧，飛濺少，穿透力強(qiáng)，不存在磁偏吹現(xiàn)象，降落特性好，過(guò)載能力強(qiáng)，功率因數(shù)cosφ＞0.9，能比普通焊機(jī)節(jié)能25～30%。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的原理圖。
圖2為本發(fā)明的定鐵芯斷面圖。
圖3為本發(fā)明的動(dòng)鐵芯斷面圖。
如圖1所示，本發(fā)明的三相調(diào)相節(jié)能直流弧焊機(jī)由調(diào)相式弧焊變流源BL、主控系統(tǒng)和硅整流裝置GZ以及二次電流、電壓指示儀表所組成，弧焊變流源BL的一次輸入三相繞組分別由兩個(gè)并聯(lián)支路所組成，即A相為A1X1∥A2X2，B相為B1Y1∥B2Y2，C相為C1Z1∥C2Z2，此三相繞組并聯(lián)支路的首端A1∥A2，B1∥B2，C1∥C2分別接入受控主回路三相系統(tǒng)A、B、C的相線上，而其末端X1∥X2，Y1∥Y2，Z1∥Z2連接成一點(diǎn)，從而形成星形連接。
二次輸出的三相繞組分別由兩個(gè)串并聯(lián)支路組成，即a相為a1x1-a'1x'1∥a2x2-a'2x'2，b相為b1y1-b'1y'1∥b2y2-b'2y'2，c相為c1z1-c'1z'1∥c2z2-c'2z'2，并聯(lián)支路的首端a1∥a2、b1∥b2、c1∥c2分別接入三相橋式整流電路輸入端a、b、c的相線上，末端x'1x'2、y'1y'2、z'1z'2連接成一點(diǎn)，形成二次繞組的星形連接。
一次輸入的三相繞組以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)，這能使三相交流激勵(lì)達(dá)到真正的平衡;并能按設(shè)計(jì)的速率產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。二次輸出的三相繞組由兩個(gè)串聯(lián)支路并接而成，其中一個(gè)支路a1x1∥a2x2，b1y1∥b2y2，c1z1∥c2z2的三相繞組以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的動(dòng)鐵芯槽內(nèi)，另一支路a'1x'1∥a'2x'2，b'1y'1∥b'2y'2，c'1z'1∥c'2z'2的三相繞阻亦以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)。
由此所組成的變流源中的輸入、輸出三相繞組并不直接發(fā)生電的聯(lián)系，而是通過(guò)輸入的三相交流激勵(lì)對(duì)輸出的三相繞組感應(yīng)出三相交流平衡電勢(shì)，經(jīng)三相橋式硅整流裝置進(jìn)行做功的。
如圖1所示，本發(fā)明的弧焊機(jī)主控系統(tǒng)由匹配的接在一次輸入上的三相組合開關(guān)HK1、無(wú)功補(bǔ)償裝置CS、及其將無(wú)功補(bǔ)償裝置和一次輸入連接起來(lái)的受控開關(guān)HK2所組成。此無(wú)功補(bǔ)償裝置是由三個(gè)干式電容器CS1、CS2、CS3連接而成的三角形電路。
如圖1所示，硅整流裝置GZ是由六個(gè)硅整流器件GZ1～GZ6所組成的三相橋式電路。指示儀表有電流表A，電壓表V，指示燈HD，指示儀表都接在直流輸出端上。
如圖2所示，本發(fā)明的定鐵芯由環(huán)形硅鋼片落合壓制而成，在環(huán)形硅鋼片內(nèi)側(cè)沖出若干呈梯形的槽口與內(nèi)圓相通，槽口施以絕緣，用以鑲嵌一次輸入的三相繞組和二次輸出的三相繞組。全部槽口呈中心對(duì)稱排列，各槽口之間的間隔即中心線夾角α＝20～60°，環(huán)形硅鋼片的外徑φ1＝200～400mm，內(nèi)徑和動(dòng)鐵芯外圓之間有一間隙。
如圖3所示，本發(fā)明的動(dòng)鐵芯由圓形硅鋼片落合壓制而成，圓形硅鋼片外側(cè)沖出呈梯形的槽口與外圓相通，槽口施以絕緣，用以鑲嵌二次輸出的三相繞組。全部槽口呈中心對(duì)稱等距離排列，各槽口的中心線夾角和定鐵芯的槽口中心線夾角α相等，在20～60°的范圍內(nèi)，圓形硅鋼片的直徑φ2＝130～320mm，動(dòng)鐵芯插入定鐵芯中，和定鐵芯的內(nèi)徑之間有一間隙，使其可以作相對(duì)于定鐵芯的轉(zhuǎn)動(dòng)，在此受控的動(dòng)鐵芯上設(shè)有一轉(zhuǎn)動(dòng)手柄及其定位自鎖裝置和焊接電流值刻度盤(圖中未示出)。
在圖2、圖3中的定鐵芯、動(dòng)鐵芯固體磁性槽楔(未示出)是采用高導(dǎo)磁粉經(jīng)膠合模壓、烘干而成，施以絕緣后封裝鐵芯的槽口。
在使用本發(fā)明的弧焊機(jī)時(shí)，首先將組合開關(guān)HK1轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使其投入運(yùn)行，再將無(wú)功補(bǔ)償裝置受控組合開關(guān)HK2轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使其投入運(yùn)行。然后根據(jù)預(yù)選的焊接電流，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄刻度，即可施焊。施焊時(shí)能使電流表指針相對(duì)于預(yù)選的電流刻度示值。
停止工作時(shí)，首先將無(wú)功補(bǔ)償裝置受控開關(guān)HK2斷開，然后再切斷組合開關(guān)HK1，使焊機(jī)處于全部斷電狀態(tài)。
實(shí)際使用證明，本發(fā)明的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)性能優(yōu)良，機(jī)功率因數(shù)cosφ＞0.9，比普通焊機(jī)節(jié)電25～30%，實(shí)用性強(qiáng)，操作方便。
權(quán)利要求
1.一種三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于本焊機(jī)由調(diào)相式弧焊變流源BL、主控系統(tǒng)和硅整流裝置GZ以及二次電流、電壓指示儀表所組成，該弧焊變流源BL的特征為1)一次輸入三相繞組分別由兩個(gè)并聯(lián)支路所組成，即A相為A1X1//A2X2，B相為B1Y1//B2Y2，C相為C1Z1//C2Z2，此三相繞組并聯(lián)支路的首端A1//A2，B1//B2，C1//C2分別接入受控主回路三相系統(tǒng)A、B、C的相線上，而其末端X1//X2，Y1//Y2，Z1//Z2連接成一點(diǎn)，從而形成星形連接，2)二次輸出的三相繞組分別由兩個(gè)串并聯(lián)支路組成，即a相為a1x1-a’1x’1//a2x2-a’2x’2，b相為b1y1-b’1y’1//b2y2-b’2y’2，c相為c1z1-c’1z’1//c2z2-c’2z’2，并聯(lián)支路的首端a1//a2、b1//b2、c1//c2分別接入三相橋式整流電路輸入端a、b、c的相線上，末端x’1x’2、y’1y’2、z’1z’2連接成一點(diǎn)，形成二次繞組的星形連接，3)一次輸入的三相繞組以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)，4)二次輸出的另一個(gè)支路的三相繞阻a1x1//a2x2，b1y1//b2y2，c1z1//c2z2以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的動(dòng)鐵芯槽內(nèi)，另一支路的三相繞組a’1x’1//a’2x’2，b’1y’1//b’2y’2，c’1z’1//c’2z’2以互差120°的電氣角度鑲嵌在施以絕緣的定鐵芯槽內(nèi)，5)動(dòng)鐵芯有同心軸，與定鐵芯的端架軸孔滑動(dòng)配合，動(dòng)、定鐵芯間有氣隙，可使動(dòng)鐵芯作相對(duì)于定鐵芯的限位轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于所述的主控系統(tǒng)由匹配的接在一次輸入上的三相組合開關(guān)HK1無(wú)功補(bǔ)償裝置CS以及無(wú)功補(bǔ)償裝置和一次輸入連接起來(lái)的受控開關(guān)HK2所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于所述的無(wú)功補(bǔ)償裝置是由三個(gè)干式電容器CS1、CS2、CS3所組成的三角形電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于所說(shuō)的定鐵芯由環(huán)形硅鋼片落合壓制而成，該硅鋼片內(nèi)側(cè)沖出若干呈梯形的槽口與內(nèi)圓相通，槽內(nèi)施以絕緣用于鑲嵌一次和二次的三相繞組，全部槽口呈中心對(duì)稱排列，各槽口之間的中心線夾角α＝20～60°，環(huán)形硅鋼片的外圓φ1＝200～400mm，內(nèi)徑與動(dòng)鐵芯外圓φ2之間有一間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于所述的動(dòng)鐵芯由圓形硅鋼片落合壓制而成，該硅鋼片外側(cè)沖出呈梯形的槽口與外圓相通，槽內(nèi)施以絕緣用于鑲嵌二次輸出的三相繞組，全部槽口呈中心對(duì)稱等距離排列，各槽口的中心線夾角α和定鐵芯的槽口中心線夾角α相等，在20～60°的范圍內(nèi)，圓形硅鋼片的外徑φ2＝130～320mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相調(diào)相直流弧焊機(jī)，其特征在于定鐵芯、動(dòng)鐵芯的固體磁性槽楔，是采用一種高導(dǎo)磁粉經(jīng)膠合模壓、烘干而成，施以絕緣后封裝鐵芯的槽口。
全文摘要
常規(guī)直流弧焊機(jī)有多種形式和結(jié)構(gòu)，但調(diào)節(jié)焊接電流的方法均采用調(diào)壓法。本發(fā)明提供一種調(diào)相法直流弧焊機(jī)，由動(dòng)鐵芯和定鐵芯及相應(yīng)的一次輸入、二次輸出三相繞組組成調(diào)相式變流源，從而提高了電弧的穩(wěn)定性，具有易引弧，穿透力強(qiáng)，不存在磁偏吹、降落特性好、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用了無(wú)功補(bǔ)償裝置，以降低能耗。采用高導(dǎo)磁的固體磁性槽楔減少了漏磁，降低激磁損耗，功率因數(shù)高(cosφ＞0.9)，比普通焊機(jī)節(jié)能25～30％。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1060239SQ91109810
公開日1992年4月15日 申請(qǐng)日期1991年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月17日
發(fā)明者許德庫(kù) 申請(qǐng)人:鞍鋼民政企業(yè)公司電控廠