CN102259230B - 总线式斩波气保焊接系统及其电源处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种总线式斩波气保焊接系统，包括有依次逐一导通连接的大功率逆变焊接电源、大电流接线盒、远程数字送丝机、焊接配套设备，以及与远程数字送丝机连接的焊接保护性气体供给装置，大电流接线盒主要用于将大功率逆变焊接电源输出的大功率直流电分配输送给多台设有大电流斩波控制电路的远程数字送丝机，这样只需简单地将远程数字送丝机连接到焊接区域附近的大电流接线盒上，就能同时进行焊接操作、互不干扰，又节省了费用；而且输入电流经斩波处理即可轻松连接多种焊接配套设备，极大地增加了远程焊接的灵活性，且保证了焊接输出的稳定性和焊接工人的人身安全。
Description
【技术领域】
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种总线式斩波气保焊接系统，以及一种采用DC-DC大电流斩波技术的电源处理方法。
【背景技术】
目前，在现代造船行业中，实施焊接的工作量非常巨大，为了提高焊接工作效率、缩短任务工期，造船行业普遍采用低电压大功率焊接电源，即大电流低电压的焊接电源，与此同时就不可避免地会引入中压工频交流三相380V的网电到焊接电源上，考虑到在这种情况下很容易出现因焊接电源供电线缆的绝缘保护异常而对在船上工作的焊接工人造成很大的安全隐患，或是焊接电源不方便移到焊接区域内工作等客观因素的存在，现有的解决办法就是使焊接电源远离焊接工作地点；然而，在这种应用状况下只能选择很长的逆变焊机输出电源传输线缆(一般可达50米)，造成送丝机移动灵活性差和逆变焊机输出电源传输线缆上很高的能量的损耗，同时焊接输出很容易受到网电电压波动的影响而严重地影响焊接效率和质量变差，而且长时间线缆损耗会导致线缆老化加速，使得焊接系统的维护成本很高。
另外，在焊接工作，每一台远距离送丝机机都要单独配置一台大功率焊接电源，这种状况下每一台远距离送丝机也必须单独连接到焊接电源输出的线缆。这样，企业将需要一大笔资金购买大功率焊接电源和焊接电源输出线缆，带来很大的运营压力，而且维护成本也很高。
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种采用一台大功率焊接电源输出较高电压较低电流的、同时提供多台送丝机同时工作的、且安全性和稳定性高的总线式斩波气保焊接系统。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：
一种总线式斩波气保焊接系统，包括有依次逐一导通连接的大功率逆变焊接电源、大电流接线盒、远程数字送丝机、焊接配套设备，以及与所述远程数字送丝机连接的焊接保护性气体供给装置，所述大电流接线盒主要用于将所述大功率逆变焊接电源输出的大功率直流电分配输送给一台以上所述远程数字送丝机，且所述远程数字送丝机设有大电流斩波控制电路；
所述大电流斩波控制电路与所述接线盒导通连接，包括有滤波器、浪涌电流抑制电路、高频驱动器、高频开关元件、电感器、供电系统和微控制器，其中，所述滤波器和浪涌电流抑制电路主要用于完成对从所述接线盒输入电流的长线连接的电感效应，所述高频驱动器用于驱动所述高频开关元件进行斩波处理，所述电感器处理后输出所述可供焊接配套设备进行焊接的电流，所述供电系统主要用于通过输入电源总线为所述微控制器提供电能，所述微控制器用于控制该电路中所有电子元器件的运作；
所述大功率逆变焊接电源的输出端与所述大电流接线盒输入端之间以电源连接线缆导通连接，所述大电流接线盒还设有输出端，包括一个以上正极输出端口和负极输出端口，且每个所述正极输出端口均以连接线缆导通连接有所述远程数字送丝机，所述负极输出端口也以所述连接线缆与焊接工件导通连接；
所述大功率逆变焊接电源远离焊接区域，所述大电流接线盒设置于焊接区域附近，且连接所述大功率逆变焊接电源与所述大电流接线盒的电源连接线缆长度为150～200米。
本发明的通过上述技术方案，即可在远离大功率逆变焊接电源的条件下，只需简单地将远程数字送丝机连接到距离船体焊接区域较近的大电流接线盒上，就能同时进行焊接操作、互不干扰，而且使用一台大功率逆变焊接电源同时提供多台送丝机同时工作的情况下，大大节省了大功率焊接电源和焊接电源输出线缆等材料的费用。另外，本系统通过大电流接线盒与内置于远程数字送丝机内的数字控制电路完成对大功率逆变焊接电源直流输出电压的斩波处理，在保证低于焊接区域安全电压采用大功率焊接电源输出较高电压较低电流焊接电源，大大降低了单个电源连接线缆的截面积，即可使用较轻线缆，其长度亦大大增长，使得远程数字送丝机可以在远离焊接电源而就近连接在焊接区域附近的大电流接线盒上，极大地增加了远程焊接的灵活性，且又采用大电流斩波技术，实现了多台远程数字送丝机可得到适合于焊接的安全电压和电流，保证了焊接输出的稳定性，同时也保证了焊接区域内低电压分布，焊接工人的人身安全得到了保障。
【附图说明】
图1是本发明所述总线式斩波气保焊接系统的结构原理图；
图2是本发明所述总线式斩波气保焊接系统的结构示意图；
图3是本发明所述总线式斩波气保焊接系统的局部结构示意图；
图4是本发明所述总线式斩波气保焊接系统的数字远程送丝机所设的斩波控制电路的结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。
请参阅说明书附图图1-4。图中大功率逆变焊接电源1、大电流接线盒2、远程数字送丝机3、送丝电机31、焊接配套设备4、焊接保护性气体供给装置5、电源连接线缆1’、大电流斩波控制电路6、滤波器61、浪涌电流抑制电路62、高频驱动器63、高频开关元件64、电感器65、供电系统66、微控制器67、气体流量传感器68、电流霍尔传感器69和人机操作界面60。
如图1中所示：
本发明提供了一种总线式斩波气保焊接系统，包括有依次逐一导通连接的大功率逆变焊接电源1、大电流接线盒2、远程数字送丝机3、焊接配套设备4，以及与远程数字送丝机3连接的焊接保护性气体供给装置5。其中，大功率逆变焊接电源1主要用于向该系统的各组成设备供给工作电能；大电流接线盒3主要用于将大功率逆变焊接电源1输出的大功率直流电分配输送给一台以上远程数字送丝机3；远程数字送丝机3将大功率直流电经斩波处理后传送给焊接配套设备4，以完成焊接工作。
如图2、图3中所示：
本发明所述的总线式斩波气保焊接系统包括有大功率逆变焊接电源1、大电流接线盒2、远程数字送丝机3、焊接配套设备4。其中，大功率逆变焊接电源1是一个设置于远离焊接区域的具有平特性的电源，其输出的直流电能可以满足多个远程数字送丝机3同时独立进行焊接工作，而且大功率逆变焊接电源1的输出端与大电流接线盒2输入端(即输入端口21)之间以电源连接线缆1’(最长可达150～200米)导通连接；大电流接线盒2设置于焊接区域附近，其设有一个以上正极输出端口22和负极输出端口23，且每个正极输出端口22均以连接线缆2’导通连接有远程数字送丝机3，负极输出端口23也以连接线缆2’与距离较近的焊接工件(图中未表示出来)导通连接；大电流远程数字送丝机3通过连接线缆、气管和水管等与焊接配套设备4连接；所述焊接配套设备4可以至少是气保焊枪中MAG、MIG、TIG、MMA中的一种。这样，即可在远离大功率逆变焊接电源1的条件下，只需简单地将远程数字送丝机3连接到距离船体焊接区域较近的大电流接线盒2上，就能同时进行焊接操作、互不干扰，而且使用一台大功率逆变焊接电源1同时提供多台送丝机同时工作的情况下，大大节省了大功率焊接电源和焊接电源输出线缆等材料的费用。另外，本系统还包括有设置于焊接区的焊接保护性气体供给装置5，所述焊接保护性气体供给装置5与远程数字送丝机3进行连接，实现焊接保护。远程数字送丝机3还设有大电流斩波控制电路6，与大电流接线盒2配合完成DC-DC大电流斩波处理，该电源处理方法为：
所述大功率逆变焊接电源1输出的较高电压较低电流的电能经所述大电流接线盒2分配至与其连接的多台远程数字送丝机3，再由远程数字送丝机3设有的大电流斩波控制电路6进行斩波处理，最后输出低电压大电流的电能。
如图4中所示：
本发明所述的总线式斩波气保焊接系统的远程数字送丝机3内置有与焊接区域的接线盒2(即正极输出端口22)导通连接的大电流斩波控制电路6，包括有滤波器61、浪涌电流抑制电路62、高频驱动器63、高频开关元件64、电感器65、供电系统66和微控制器67。工作时，从接线盒2输入的电流通过滤波器61和浪涌电流抑制电路62完成对输入电流的长线连接的电感效应，然后通过一个由高频驱动器63驱动的高频开关元件64进行斩波处理，再经电感器65处理后输出可供焊接配套设备(电焊机)4进行焊接的电流；供电系统66通过输入电源总线为微控制器67提供电能，微控制器67用于控制该电路中所有电子元器件的运作。同时，本发明所述的大电流斩波控制电路6还包括有气体流量传感器68、电流霍尔传感器69，分别用于检测并控制供气流量和输出焊接电流。当然，微控制器67也可以直接用于驱动远程数字送丝机3内设的送丝电机31。
例如：一台800A90V的大功率逆变焊接电源1以本发明的焊接系统配置6台远程数字送丝机同时以300A25V进行工作，且大功率逆变焊接电源1的功率匹配，那么，其焊接电源的输出功率Pi＝U2×I2＝90V×800A＝72KW，6台远程数字送丝机需的功率P1＝U1×I1×6＝25V×300A×6＝45KW；由此可以看出此800A90V的焊接电源完全满足6台送丝机同时以300A25V进行工作。
而且，以一台800A90V的大功率逆变焊接电源以最大电流工作，并且以相同长度的焊接输出线缆为例则有：P＝I2×R，其中R为焊接输出线缆总电阻，I为焊接输出电流；以传统方式连接的线缆损耗为Pc＝(6×300A)2×R，但以本发明焊接系统方式连接的线缆损耗则Pf＝(800A)2×R；即表明在相同长度线缆的条件下，本发明的焊接电源输出线缆中的能量损耗为采用传统方式损耗的800/1800＝44％，显著减小大功率焊接电源输出采用长线连接时输出线缆上的电能损耗，大大提高了整个焊接系统的可靠性，且节能效果更佳。
这样，通过大电流接线盒2与内置于远程数字送丝机3内的数字控制电路完成对大功率逆变焊接电源1直流输出电压的斩波处理，在保证低于焊接区域安全电压采用大功率逆变焊接电源1输出较高电压较低电流焊接电源，大大降低了单个电源连接线缆1’的截面积，即可使用较轻线缆，其长度亦大大增长，使得远程数字送丝机3可以在远离焊接电源而就近连接在焊接区域附近的大电流接线盒2上，极大地增加了远程焊接的灵活性，且又采用大电流斩波技术，实现了多台远程数字送丝机3可得到适合于焊接的安全电压和电流，保证了焊接输出的稳定性，同时也保证了焊接区域内低电压分布，焊接工人的人身安全得到了保障。
另外，本发明的远程数字送丝机3还设有一个供给焊接工人进行人机操作界面60，该操作界面60与内设的微控制器67连接，即可方便焊接工人根据实际焊接过程实时观察和调节所需要焊接电流、电压或焊接功能(如：手工焊、气保焊、氩弧焊)，方便灵活，更具人性化，还可有效提高焊接效率和焊接质量。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：包括有依次逐一导通连接的大功率逆变焊接电源(1)、大电流接线盒(2)、远程数字送丝机(3)、焊接配套设备(4)，以及与所述远程数字送丝机(3)连接的焊接保护性气体供给装置(5)，所述大电流接线盒(2)主要用于将所述大功率逆变焊接电源(1)输出的大功率直流电分配输送给一台以上所述远程数字送丝机(3)，且所述远程数字送丝机(3)设有大电流斩波控制电路(6)。
2.根据权利要求1所述的总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：所述大电流斩波控制电路(6)与所述接线盒(2)导通连接，包括有滤波器(61)、浪涌电流抑制电路(62)、高频驱动器(63)、高频开关元件(64)、电感器(65)、供电系统(66)和微控制器(67)，其中，所述滤波器(61)和浪涌电流抑制电路(62)主要用于完成对从所述接线盒(2)输入电流的长线连接的电感效应，所述高频驱动器(63)用于驱动所述高频开关元件(64)进行斩波处理，所述电感器(65)处理后输出所述可供焊接配套设备(4)进行焊接的电流，所述供电系统(66)主要用于通过输入电源总线为所述微控制器(67)提供电能，所述微控制器(67)用于控制该电路中所有电子元器件的运作。
3.根据权利要求2所述的总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：所述大电流斩波控制电路还包括有气体流量传感器(68)、电流霍尔传感器(69)，分别用于检测并控制供气流量和输出焊接电流。
4.根据权利要求2所述的总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：所述大功率逆变焊接电源(1)的输出端与所述大电流接线盒(2)输入端(21)之间以电源连接线缆(1’)导通连接，所述大电流接线盒(2)还设有输出端，包括一个以上正极输出端口(22)和负极输出端口(23)，且每个所述正极输出端口(22)均以连接线缆(2’)导通连接有所述远程数字送丝机(3)，所述负极输出端口(23)也以所述连接线缆(2’)与焊接工件导通连接。
5.根据权利要求1或4所述的总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：所述大功率逆变焊接电源(1)远离焊接区域，所述大电流接线盒(2)设置于焊接区域附近，且连接所述大功率逆变焊接电源(1)与所述大电流接线盒(2)的电源连接线缆(1’)长度为150～200米。
6.根据权利要求2所述的总线式斩波气保焊接系统，其特征在于：所述远程数字送丝机(3)还设有一个供给焊接工人在焊接过程中进行实时观察和调节所需要焊接电流、电压或焊接功能的人机操作界面(60)，所述操作界面(60)与所述微控制器(67)连接。
7.一种以权利要求1所述的总线式斩波气保焊接系统的电源处理方法，其特征在于：该焊接系统采用了DC-DC大电流斩波处理技术，即所述大功率逆变焊接电源(1)输出的高电压低电流经所述大电流接线盒(2)和远程数字送丝机(3)设有的大电流斩波控制电路(6)处理后输出低电压大电流。
8.根据权利要求7所述的总线式斩波气保焊接系统的电源处理方法，其特征在于：所述大电流接线盒(2)将输入的高电压低电流分配至与其连接的多台远程数字送丝机(3)上，再由所述远程数字送丝机(3)的大电流斩波控制电路(6)进行斩波处理。
9.根据权利要求8所述的总线式斩波气保焊接系统的电源处理方法，其特征在于：所述高电压低电流通过所述大电流斩波控制电路(6)的滤波器(61)和浪涌电流抑制电路(62)完成长线连接的电感效应后，然后通过一个由高频驱动器(63)驱动的高频开关元件(64)进行斩波处理，再经电感器(65)处理后输出低电压大电流供给焊接配套设备(4)。
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