專利名稱：初級(jí)感應(yīng)式電弧電焊機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及弧焊機(jī)次級(jí)空載電壓的防觸電裝置，屬于低壓保護(hù)電器領(lǐng)域。
弧焊機(jī)次級(jí)空載電壓的防觸電裝置需要得到啟動(dòng)信號(hào)，這里所說(shuō)的啟動(dòng)信號(hào)是指為使電弧焊機(jī)次級(jí)從空載電壓24伏升到正常工作電壓70-80伏時(shí)所需的信號(hào)。目前國(guó)內(nèi)外這類裝置用以下三種方法來(lái)得到啟動(dòng)信號(hào)第一種方法是在電弧焊機(jī)次級(jí)的焊鉗與地線端再引出兩根細(xì)信號(hào)線至放大電路。這種方法在早期的電弧焊機(jī)防觸電保護(hù)器中最為常見(jiàn)，但存在很多問(wèn)題1.這兩根細(xì)信號(hào)線在焊機(jī)輸出端與焊鉗線和地線并聯(lián)，很不方便，在工作現(xiàn)場(chǎng)或施工現(xiàn)場(chǎng)常常由于錯(cuò)接或斷線使保護(hù)器不能正常工作；2.反應(yīng)速度慢，由于這種取樣方法的電路切換繁瑣，信號(hào)線路徑長(zhǎng)，致使啟動(dòng)時(shí)間延遲，使保護(hù)器整機(jī)啟動(dòng)工作時(shí)間慢，不能使焊工自如的焊接而影響工作效率。所以這種取樣電路正在被逐漸淘汰。
第二種方法是在焊鉗處串入一個(gè)壓電陶瓷的電壓發(fā)器，焊工在準(zhǔn)備施焊時(shí)先用焊鉗上的小觸頭點(diǎn)一下地線或工件，在點(diǎn)觸的同時(shí)壓電陶瓷受力產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的高壓，并施加在焊機(jī)的二次回路中，這個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)交流弧焊機(jī)的變壓器，反饋到焊機(jī)的一次繞組上，然后將這個(gè)信號(hào)放大去啟動(dòng)接觸器或可控硅，使主電路接通焊機(jī)正常工作。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡(jiǎn)單，不用從二次端引入信號(hào)線，也不用將焊鉗線穿入互感器中，但它存在幾個(gè)致命的問(wèn)題1.電焊機(jī)上的點(diǎn)觸頭等附加裝置容易非正常損壞，更容易被污染，如進(jìn)水、進(jìn)土、進(jìn)油等，尤其在進(jìn)水進(jìn)土后焊工容易被電擊(正如陰雨天有些打火機(jī)電人一樣)發(fā)生二次事故。而且這個(gè)特制焊鉗是隨產(chǎn)品附帶的，損壞后不易配齊。2.這種電路在點(diǎn)觸啟動(dòng)后至焊工進(jìn)入焊接狀態(tài)之間加了延時(shí)電路，使電路啟動(dòng)后若不焊接可以等待十幾秒種，即空載時(shí)危險(xiǎn)電壓要持續(xù)十幾秒種，這同現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10235-88《弧焊變壓器防觸電裝置》中的重要技術(shù)指標(biāo)是相矛盾的也是不允許的，十幾秒種內(nèi)的危險(xiǎn)電壓同樣存在著焊工觸電的危險(xiǎn)。3.點(diǎn)觸啟動(dòng)不適用于頻繁點(diǎn)焊的工種，如鋼筋點(diǎn)焊、薄板點(diǎn)焊等，因?yàn)槊繂?dòng)一次焊工都要先試點(diǎn)一下再去用焊條點(diǎn)焊，很不方便。這種方法只適用于長(zhǎng)焊縫的施工。
第三種方法是發(fā)明人在ZL95206892.3專利中的方法，即在電焊機(jī)二次回路中加一個(gè)環(huán)形電磁傳感器來(lái)取樣放大。使用時(shí)還必須將環(huán)形電磁傳感器掛在焊機(jī)上(因?yàn)槎魏赴丫€要從保護(hù)器的互感器孔中穿過(guò)一匝)，所以存在著易丟失、使用時(shí)不方便等缺點(diǎn)。
為了把電焊機(jī)二次施焊處的空載危險(xiǎn)電壓降下來(lái)，必須將電焊機(jī)一次側(cè)的電壓降下五分之四，為達(dá)到這一目的，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)者采用以下三種方法1.電阻降壓；2.小變壓器降壓后輔助供電；3.調(diào)整主可控硅管的導(dǎo)通角。以上三種方法均存在一個(gè)共同的毛病即用一臺(tái)保護(hù)器分別在不同型號(hào)、不同規(guī)格的電焊機(jī)上使用時(shí)，二次端輸出的空載安全電壓不同，有時(shí)相差很多，這就使所謂的安全電壓不安全了，達(dá)不到防觸電的目的。其原因是因?yàn)椴煌吞?hào)、不同規(guī)格的電焊機(jī)，其一次線圈阻抗不同，當(dāng)對(duì)一次線圈輔助供電時(shí)，就發(fā)生了一次上的電壓隨阻抗不同而不同的問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)外這類裝置只能適用于交流單相380V或220V的普通焊機(jī)，對(duì)硅整流直流焊機(jī)卻無(wú)能為力，而此類焊機(jī)輸出的90伏直流電壓同樣是對(duì)焊工的嚴(yán)重威協(xié)。
鑒于上述，本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種全新型的、使用方便、安裝簡(jiǎn)單、啟動(dòng)速度快、交直流弧焊機(jī)均可使用、工作穩(wěn)定可靠、成本低的弧焊機(jī)防觸電保護(hù)器。
為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案初級(jí)感應(yīng)式電弧電焊機(jī)保護(hù)器包括外殼、啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路、切換電路，其特征在于它還包括自控穩(wěn)壓電路和耦合電路，其中啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè)，其輸出經(jīng)耦合電路接切換電路的受控端；切換電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中；自控穩(wěn)壓電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中。
所述耦合電路是一個(gè)繼電器；所述檢測(cè)放大電路由電磁傳感器、漏電保護(hù)集成電路、可控硅組成，電磁傳感器的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè)，其輸出接漏電保護(hù)集成電路的輸入，漏電保護(hù)集成電路的輸出接該可控硅的控制端，該可控硅與所述耦合電路中的繼電器的線圈串接；所述自控穩(wěn)壓電路由雙向可控硅和基準(zhǔn)電壓電路組成，該基準(zhǔn)電壓電路接該雙向可控硅的控制極；所述切換電路由兩個(gè)反并聯(lián)單向可控硅組成，所述耦合電路中的繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串接在這兩個(gè)可控硅的控制極之間。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理方框圖；圖2是本實(shí)用新型的外形示意圖；圖3是本實(shí)用新型的實(shí)際接線圖；圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖。
請(qǐng)參閱
圖1，本實(shí)用新型的電路由啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路1、耦合電路2、總電源切換電路和自控穩(wěn)壓電路3組成，10為電弧焊機(jī)，12為焊鉗，13為工件。啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路1從電焊機(jī)10的初級(jí)側(cè)接出，其輸出經(jīng)耦合電路2接切換電路的受控端，切換電路串接在電焊機(jī)10的初級(jí)回路中，自控穩(wěn)壓電路串接在電焊機(jī)10的初級(jí)回路中。
在圖2所示的外殼中，4為本實(shí)用新型的保護(hù)器外殼，5為內(nèi)電路保險(xiǎn)管座，6為輸入接線柱，7為輸出接線柱，8為紅綠指示燈。
在圖3中，9為配電盤，10為電焊機(jī)，11為本實(shí)用新型保護(hù)器。
請(qǐng)參閱圖4。
圖1中的耦合電路由繼電器J1組成，
圖1中的啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路由用磁環(huán)HD和線圈L1構(gòu)成的環(huán)形電磁傳感器、集成電路AG1、單向小功率可控硅BG1、電容C1-C9、電阻R1-R4、電位器W1、整流二極管D1-D6組成。其中AG1為漏電保護(hù)專用集成電路，其型號(hào)為M54123；電磁傳感器的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè)，即電焊機(jī)一次側(cè)的總電源線穿入環(huán)形電磁傳感器的磁環(huán)HD中，電磁傳感器的輸出經(jīng)D1和D2限幅、經(jīng)C1和C2吸收，再接到集成電路AG1的輸入端1和2上，W1用于調(diào)節(jié)靈敏度；集成電路AG1的輸出端接可控硅BG1的控制極，可控硅BG1與耦合電路中的繼電器J1的線圈串接；D3～D6組成的整流橋?yàn)閱?dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路和繼電器J1提供直流電源。
圖1中的切換電路由兩個(gè)反并聯(lián)單向可控硅BG3和BG4組成，耦合電路中的繼電器J1的常開(kāi)觸點(diǎn)串接在這兩個(gè)可控硅的控制極之間。切換電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中。
圖1中的自控穩(wěn)壓電路由小功率雙向可控硅BG2、雙向二極管D11～D13、電容C10、電位器W2、電阻R6～R8組成。D11和D12串聯(lián)的導(dǎo)通壓降作為基準(zhǔn)電壓電路，該基準(zhǔn)電壓電路經(jīng)C10和D13接該雙向可控硅BG2的控制極。自控穩(wěn)壓電路通過(guò)可控硅BG3和BG4的控制極串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中。
圖中D16和D14即為圖2所示的紅綠指示燈，右下角的M為散熱風(fēng)機(jī)。
下面說(shuō)明其工作原理按圖4將虛線內(nèi)電焊機(jī)接入，并接通380V電源。
當(dāng)電焊機(jī)不工作時(shí)，磁環(huán)HD中只有很弱的磁場(chǎng)產(chǎn)生，線圈L1中無(wú)電壓，集成電路AG1無(wú)輸出，可控硅BG1無(wú)觸發(fā)信號(hào)，處于關(guān)斷狀態(tài)，故繼電器J1不吸合，兩個(gè)反并聯(lián)單向可控硅BG3和BG4不導(dǎo)通，電焊機(jī)的供電部分處于關(guān)斷狀態(tài)。但自控穩(wěn)壓電路的雙向可控硅BG2在小角度狀態(tài)下導(dǎo)通工作，向電焊機(jī)的初級(jí)線圈提供輔助電源，由于有基準(zhǔn)電壓的存在，當(dāng)初級(jí)線圈的阻抗不同時(shí)，可控硅BG2會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通角度，使一次電壓保持不變，同時(shí)電焊機(jī)二次側(cè)也是一個(gè)穩(wěn)定的安全電壓20±2V。這里可控硅BG2自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通角度的原理是當(dāng)電焊機(jī)初級(jí)線圈阻抗較大時(shí)，流過(guò)D11和D12的電流較小，則D11和D12串聯(lián)的導(dǎo)通壓降較大，即基準(zhǔn)電壓大，于是BG2將以較小的導(dǎo)通角導(dǎo)通，這樣流過(guò)電焊機(jī)初級(jí)線圈的電流較小。而當(dāng)電焊機(jī)初級(jí)線圈阻抗較小時(shí)，流過(guò)D11和D12的電流較大，其導(dǎo)通壓降也較小，即基準(zhǔn)電壓小，于是BG2的導(dǎo)通角增大，使得流過(guò)電焊機(jī)初級(jí)線圈的電流變大。這樣無(wú)論電焊機(jī)初級(jí)線圈的阻抗如何，自控穩(wěn)壓電路均可保持一次電壓不變，從而在電焊機(jī)的次級(jí)輸出穩(wěn)定的安全電壓。
當(dāng)電焊工開(kāi)始焊接，將焊條觸及工件的一瞬間，上述的20V空載安全電壓被短路而產(chǎn)生電流，同時(shí)電焊機(jī)一次電流也加大數(shù)倍。這一瞬變被環(huán)形電磁傳感器上的線圈L1檢測(cè)并送到集成電路AG1去放大，AG1的輸出端7產(chǎn)生高電平，觸發(fā)BG1導(dǎo)通，使繼電器J1吸合動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)使切換電路中的可控硅BG3和BG4導(dǎo)通，將電焊機(jī)的主電路電源接通，電焊機(jī)的初級(jí)線圈獲得380V電壓，次級(jí)輸出70-80V電壓，電焊工開(kāi)始正常焊接工作。
當(dāng)焊接工作停止，焊條離開(kāi)工件時(shí)，電焊機(jī)次級(jí)電流突然變?yōu)榱?，此時(shí)電焊機(jī)一次電流也變小，使環(huán)形電磁傳感器中的感應(yīng)磁場(chǎng)變小，于是集成電路AG1輸出低電平，可控硅BG1關(guān)斷，繼電器J1釋放，使可控硅BG3和BG4關(guān)斷， 主電源被切斷。而自控穩(wěn)壓電路還通過(guò)可控硅BG2向電焊機(jī)的初級(jí)線圈提供一個(gè)低電壓的輔助電源，使電焊機(jī)的次級(jí)端有一個(gè)安全電壓，為下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備，電路又開(kāi)始重復(fù)上述工作過(guò)程。
圖4為單相380V/220V電路圖，若為三相電路時(shí)，只需再加一套切換電路和自控穩(wěn)壓電路來(lái)控制第二組初級(jí)線圈即可，第三組初級(jí)線圈直通電源，不加切換電路和自控穩(wěn)壓電路。
直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)的主要區(qū)別是，直流電焊機(jī)的次級(jí)接有整流電路，其初級(jí)仍是交流。本保護(hù)器因裝在電焊機(jī)初級(jí)，故可交直流通用。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.可減少因交流、直流弧焊機(jī)次級(jí)電壓的觸電傷亡，保證安全生產(chǎn)和電焊工人的人身安全；2.節(jié)約電能，加入本保護(hù)器后，弧焊機(jī)的節(jié)電率可達(dá)75％；3.啟動(dòng)速度快、交直流弧焊機(jī)均可使用、工作穩(wěn)定可靠；4.使用方便、安裝簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)，便于推廣普及。
權(quán)利要求1.一種初級(jí)感應(yīng)式電弧電焊機(jī)保護(hù)器，它包括外殼、啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路、切換電路，其特征在于它還包括自控穩(wěn)壓電路和耦合電路，其中啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè)，其輸出經(jīng)耦合電路接切換電路的受控端；切換電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中；自控穩(wěn)壓電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中。
2.如權(quán)利要求1所述的初級(jí)感應(yīng)式電弧電焊機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述耦合電路是一個(gè)繼電器；所述檢測(cè)放大電路由電磁傳感器、漏電保護(hù)集成電路、可控硅組成，電磁傳感器的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè)，其輸出接漏電保護(hù)集成電路的輸入，漏電保護(hù)集成電路的輸出接該可控硅的控制端，該可控硅與所述耦合電路中的繼電器的線圈串接；所述切換電路由兩個(gè)反并聯(lián)單向可控硅組成，所述耦合電路中的繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串接在這兩個(gè)可控硅的控制極之間；所述自控穩(wěn)壓電路由雙向可控硅和基準(zhǔn)電壓電路組成，該基準(zhǔn)電壓電路接該雙向可控硅的控制極。
專利摘要本保護(hù)器用于感應(yīng)式電弧電焊機(jī),它由外殼、啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路、切換電路、自控穩(wěn)壓電路和耦合電路組成,其中:啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)放大電路的輸入接電焊機(jī)的初級(jí)側(cè),其輸出經(jīng)耦合電路接切換電路的受控端;切換電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中;自控穩(wěn)壓電路串接在電焊機(jī)的初級(jí)回路中。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不安全、使用不方便、不能用于直流焊機(jī)等缺點(diǎn),可減少因交、直流弧焊機(jī)次級(jí)電壓的觸電傷亡,保證安全生產(chǎn),具有啟動(dòng)速度快、交直流弧焊機(jī)均可使用、工作穩(wěn)定可靠、節(jié)約電能、使用方便、安裝簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/10GK2283541SQ97201468
公開(kāi)日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1997年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月18日
發(fā)明者胡少英 申請(qǐng)人:胡少英