專(zhuān)利名稱(chēng)：節(jié)能型、離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明
所屬的技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及到多種等離子焊機(jī)中的節(jié)能型、離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器。
背景技術(shù)：
等離子弧發(fā)生器是等離子焊機(jī)中引燃等離子焊槍中鎢極與噴嘴之間的維持電弧，提供相應(yīng)的維持弧電流，和對(duì)離子氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的裝置。
傳統(tǒng)的等離子弧發(fā)生器普遍使用平特性的降壓變壓器作為電源，經(jīng)過(guò)降壓限流電阻提供適當(dāng)?shù)木S持弧電流，一般在降壓電阻上白白消耗掉300～800W的功率，相當(dāng)于維持弧上消耗功率的二倍多，是一個(gè)很大的浪費(fèi)。同時(shí)，普通的等離子弧發(fā)生器的離子氣在焊接過(guò)程中是固定不變的，不能遞增和衰減，無(wú)法滿(mǎn)足封閉型焊縫收弧的要求。個(gè)別具有電氣比例閥離子氣衰減的裝置復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以普及。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的目的，一個(gè)是革除或減小維持弧電路中的降壓限流電阻及其功率消耗，節(jié)能；另一個(gè)是提供一種簡(jiǎn)捷的離子氣遞增和衰減的控制電路，提高技術(shù)性能。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成。
第一部分等離子弧發(fā)生器維持弧的電源變壓器，初、次級(jí)線(xiàn)圈其特征在于分別安裝在C形鐵心兩側(cè)的高阻抗降特性變壓器，取代了傳統(tǒng)的初、次級(jí)線(xiàn)圈安裝在同一鐵心柱上殼式鐵心的平特性變壓器，實(shí)現(xiàn)革除或減小維持弧電路中的降壓限流電阻及其功耗，節(jié)能。
第二部分提供一種簡(jiǎn)捷的離子氣遞增、衰減的控制電路，其特征在于在集成可調(diào)穩(wěn)壓器的控制端與地之間接入了晶體三極管，和電容器的充、放電回路；由電容器兩端充、放電按指數(shù)變化的電壓控制晶體管直至集成穩(wěn)壓器的輸出電壓和電流也按指數(shù)遞增、衰減；使接在集成穩(wěn)壓器輸出端上的電氣比例閥控制著離子氣的流量，也近似地按指數(shù)曲線(xiàn)遞增或衰減。由繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)分別控制遞增或衰減，分別由充、放電位器調(diào)節(jié)遞增、衰減的時(shí)間長(zhǎng)短。
實(shí)用新型與背景技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)(1)等離子弧發(fā)生器維持弧電源節(jié)能50～100％。
(2)離子氣遞增、衰減控制電路簡(jiǎn)捷經(jīng)濟(jì)。目前有電氣比例閥離子氣衰減的裝置，每套價(jià)格在萬(wàn)元以上，而本電路的成本每套僅一千多元，十分經(jīng)濟(jì)便于普及推廣。


圖1.等離子弧發(fā)生器維持弧的主電路圖2.高阻抗降特性變壓器的示意圖圖3.離子氣遞增、衰減的控制電路圖4.電容器兩端充、放電曲線(xiàn)圖5.電氣比例閥控制電流與流量的關(guān)系曲線(xiàn)具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的第一部分等離子弧發(fā)生器維持弧電源的高阻抗變壓器(T)。
節(jié)能型、離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器維持弧的主電路見(jiàn)圖1，其中高阻抗變壓器(T)，初級(jí)接輸入電壓U1，次級(jí)電壓U20接整流橋(Q)(對(duì)于交流維持弧不用)，整流橋(Q)負(fù)極(-)經(jīng)高頻引弧器(HF)接等離子焊槍的鎢極(W)，正極(+)通過(guò)開(kāi)關(guān)(K)、限流電阻(R)接焊槍噴嘴(Z)；開(kāi)關(guān)(K)合上時(shí)提供大檔維持弧電流，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電源經(jīng)限流電阻提供小擋維持弧電流。
等離子弧發(fā)生器維持弧電源的高阻抗變壓器(T)如圖2所示，初級(jí)線(xiàn)圈(1)，次級(jí)線(xiàn)圈(2)，其特征在于分別安裝在柱距較大的C形鐵心(3)的兩側(cè)；通過(guò)調(diào)整鐵心(3).的柱距δ，初級(jí)線(xiàn)圈(1)、次級(jí)線(xiàn)圈(2)的厚度b1、b2和高度h，來(lái)調(diào)整輸出阻抗XL，滿(mǎn)足維持弧電流IW；實(shí)現(xiàn)革除或減少限流電阻(R)及其功耗，達(dá)到節(jié)能的目的。
高阻抗變壓器(T)的主要設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下變壓器(T)的功率P＝U20IW10-3(KW)..............................(1)式中U20--次級(jí)空載電壓(V)，一般取110～120V；IW-維持弧電流(A)，一般大檔為11A，小檔為5A，其他根據(jù)需要確定。
鐵心(3)凈截面積S=(5~10)P2(cm2)························(2)]]>初級(jí)線(xiàn)圈(1)的匝數(shù)N1=45U1BS······················(3)]]>式中U1-輸入電壓(V)，220V或380V；B-鐵心(3)的許用磁通密度(T)。
次級(jí)線(xiàn)圈(2)的匝數(shù)N2=45U20BS······················(4)]]>輸出阻抗XL=395N22LP(δ+b1+b23)10-8h(Ω)·····················(5)]]>式中LP-初、次級(jí)線(xiàn)圈(1、2)的平均匝長(zhǎng)(cm)；δ-鐵心(3)的柱距(cm)；b1、b2-初、次級(jí)線(xiàn)圈(1、2)的厚度(cm)；h-初、次級(jí)線(xiàn)圈(1、2)的高度(cm)；維持弧的電壓UW平均取30V。
當(dāng)固定單一維持弧電流直接用其計(jì)算，當(dāng)分檔調(diào)節(jié)時(shí)，取大檔維持弧電流進(jìn)行計(jì)算，小檔電流串限流電阻(R)獲得。
高阻抗變壓器(T)的阻抗電壓UL=U202-UW2(Ω)·····················(6)]]>維持弧電流IW=ULXL=U202-UW2XL,(V)····················(7)]]>得XL,=U202-UW2IW(Ω)···················(8)]]>式中X’L-實(shí)際需要的輸出阻抗(Ω)。
考慮到漏磁場(chǎng)和制造偏差的影響，一般將維持弧電流加大10～15％進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，經(jīng)試制后再調(diào)準(zhǔn)。
將實(shí)際需要的輸出阻抗X’L與式(5)所設(shè)計(jì)計(jì)算的輸出阻抗XL相比較，調(diào)整高阻抗變壓器(T)的有關(guān)參數(shù)，來(lái)達(dá)到維持弧電流的要求。
此高漏抗變壓器(T)可以直接提供交流維持弧電流(這種情況下應(yīng)適當(dāng)提高空載電壓U20)，也可以通過(guò)整流器提供直流維持弧電流。
本實(shí)用新型的第二部分離子氣遞增、衰減的控制電路。
離子氣遞增、衰減的控制電路如圖3所示，由繼電器(J)及常開(kāi)觸點(diǎn)(J1)和常閉觸點(diǎn)(J2)，集成可調(diào)穩(wěn)壓器(IC)，分壓電阻(R1、R2)，三極管(BG)，電介電容器(C)，充電電位器(R3)，放電電位器(R4)，限壓二極管(D1、D2)，和電氣比例閥(DF)等組成。
穩(wěn)壓器(IC)輸出的額定電壓Ue=UKR2R1(V)··························(9)]]>式中UK-集成穩(wěn)壓器(IC)的基準(zhǔn)電壓(V)，一般為1.25V。
穩(wěn)壓器(IC)輸出的最低電壓Uemin=UK=1.25V.........................(10)限壓二極管(D1.D2)導(dǎo)通電壓應(yīng)大于2×0.7=1.4V，當(dāng)輸出最低1.25V時(shí)，(D1.D2)不導(dǎo)通，穩(wěn)壓器(IC)輸出電壓為0。
當(dāng)穩(wěn)壓器(IC)輸出電壓大于1.4V，二極管(D1.D2)導(dǎo)通向電氣比例閥(DF)提供電流，控制離子氣流量，按所提供的電流遞增或衰減。
離子氣遞增、衰減控制電路，其特征在于在可調(diào)集成穩(wěn)壓器(IC)的控制端①與地 之間接入三極管(BG)，在(BG)的基極 與 之間接上電介電容器(C)和繼電器(J)的常閉觸點(diǎn)(J2)串聯(lián)放電電位器(R4)；在(BG)的基極 與發(fā)射極點(diǎn)①之間接入繼電器(J)的常開(kāi)觸點(diǎn)(J1)串聯(lián)充電電位器(R3)當(dāng)繼電器(J)通電(或斷電)，常閉觸點(diǎn)(J2)斷開(kāi)(或閉合)，常開(kāi)觸點(diǎn)(J1)閉合(或斷開(kāi))，電路向電容器(C)充電(或放電)，電容器(C)上的電壓UC按指數(shù)曲線(xiàn)上升(或下降)，控制穩(wěn)壓器(IC)的輸出端③的電壓和通過(guò)電氣比例閥(DF)的電流以及離子氣的流量也按指數(shù)曲線(xiàn)上升(或下降)，達(dá)到控制離子氣遞增或衰減的目的；充、放電電位器(R3、R4)分為調(diào)節(jié)充、放電和離子氣遞增、衰減的時(shí)間，一般為0-10秒。
電路的工作曲線(xiàn)分別見(jiàn)圖4、5。
特別要說(shuō)明的是，需要離子氣衰減的離子氣流量由兩部分合成，一部分是基本離子氣流量，由一路電磁閥和流量計(jì)控制；另一部分是離子氣的增量部分，由本電路和電氣比例閥，及相應(yīng)的流量計(jì)控制；兩部分離子氣并聯(lián)合成工作。
離子氣遞增、衰減控制電路的工作過(guò)程如下
1．原始狀態(tài) 2．離子氣遞增 3．離子氣衰減
權(quán)利要求1.節(jié)能型、離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器，其中高阻抗變壓器(T)，初級(jí)接輸入電壓U1.次級(jí)電壓U20接整流橋(Q)，整流橋(Q)負(fù)極(-)經(jīng)高頻引弧器(HF)接等離子焊槍的鎢極(W)，正極通過(guò)開(kāi)關(guān)(K)、限流電阻(R)接焊槍噴咀(Z)，其特征在于高阻抗變壓器(T)，初級(jí)線(xiàn)圈(1)，次級(jí)線(xiàn)圈(2)，分別安裝在柱距較大的C型鐵心(3)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型、等離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器。其特征在于離子氣遞增、衰減的控制電路，在可調(diào)集成穩(wěn)壓器(IC)的控制端①與 之間接入三極管(BG)，在(BG)基極 與 之間接入電介電容器(C)和繼電器(J)的長(zhǎng)閉觸點(diǎn)(J2)串聯(lián)放電電位器(R4)；在(BG)基極 與發(fā)射極①之間接入繼電器(J)的長(zhǎng)開(kāi)觸點(diǎn)(J1)串聯(lián)充電電位器(R3)；(IC)輸出端③經(jīng)限壓二極管(D1、D2)接電氣比例閥(DF)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的節(jié)能型、離子氣衰減的等離子弧發(fā)生器，其特征在于高阻抗變壓器(T)次級(jí)電壓U20接整流橋(Q)，構(gòu)成直流等離子弧發(fā)生器；高阻抗變壓器(T)，次級(jí)電壓U20不接整流橋(Q)，構(gòu)成交流等離子弧發(fā)生器。
專(zhuān)利摘要一種涉及到多種等離子焊機(jī)中的節(jié)能型、離子氣衰減的等離子發(fā)生器，其包括兩個(gè)獨(dú)立的部分1.等離子發(fā)生器中維持弧的電源變壓器，由高阻抗變壓器取代了傳統(tǒng)平特性變壓器，革除或減小維持弧電路中的限流電阻及其功耗，節(jié)能；2.簡(jiǎn)捷的離子氣衰減控電路，在集成可調(diào)穩(wěn)壓器回路中接入了晶體管、電容器、繼電路的充放電電路，以及電氣比例閥，使離子氣流量按電容器上的充、放電壓指數(shù)曲線(xiàn)遞增或衰減。本實(shí)用新型廣泛適用于直流或交流等離子焊機(jī)。
文檔編號(hào)H05H1/26GK2901783SQ20052008324
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者沈茂堂 申請(qǐng)人:濟(jì)南海通焊接技術(shù)有限公司