CN1060421C

CN1060421C - 电焊机节电电路

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Publication number: CN1060421C
Application number: CN97126122A
Authority: CN
Inventors: 丛建敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2001-01-10
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: CN1220929A

Abstract

一种附加于电焊机变压器主电路的电焊机节电电路，具有原电焊机变压器B₁，焊枪BX的主电路，本发明的特征是在主电路上附加控制电路，采样焊接工作时的电流、电压变化，利用集成块7812、LM324、NE555、光电耦合器、二极管、三极管、变压器、电阻、电容的组合，实现电焊机空载节电，焊接时短路电流节电保护，以及计量焊接工作时耗电量的计量，具有节电效果明显，使用可靠，控制盒体积小，成本低的优点。

Description

电焊机节电电路

本发明是涉及电焊机主电路上附加一种电焊机节电的控制电路。

目前国内外使用的电焊机之电路由电焊机的初级和次级主电路组成，并由控制电源变压器和交流接触器、继电器、电流互感器、电阻、电容、二极管、三极管构成的控制电路，1991年8月机械工业出版社出版的《焊工手册》第三章手工电弧焊设备及工具第103页空载降压装置电器原理图，只是解决空载时节电的目的，但尚存在短路如何保护问题及焊接时实际耗能的节电计量问题。

本发明的目的是提供一种焊接发生短路时的节电保护电路，以及电焊机正常工作时的实际耗能节电计量电路。

本发明的目的通过以下措施来实施，以原有的电焊机(B₁)和焊枪(BX)、开关(K₁)为焊接主电路，附加于B₁初级绕组的开关(K₂)，控制变压器(B₂)，在初级绕组两端接入交流接触器(JC)和继电器常开触点(J)，K₂后接入熔断器(BX₁)，K₁后接交流接触器的常开触点(JC)，控制变压器(B₂)的次级绕组接入熔断器(BX₂)和整流器(D₃—D₆)，其特征是整流器正端输出接7812稳压集成块(IC₁)脚(1)，脚(2)接地，在IC₁脚(1)和脚(2)之间接入电解电容(C₃)，IC₁输出端脚(3)为+12伏，并与脚(2)之间接入电容(C₄)和(C₅)，在K₂和B₁初级绕组间串入电容(C₁)，在电焊机(B₁)初级绕组接入电压采样电路的电阻(R₁)、二极管(D₁)和光电耦合器(G₁)，G₁的光敏三极管输出端的发射极与NE555集成块(IC₇)脚(2)相接，并经电阻(R₁₅)接地。G₁发射极经电容(C₂)后与G₁集电极相接并接入LM324集成块(IC₃)脚(4)和IC₁的输出端脚(3)为+12伏，IC₃脚(11)接地．在B₁的初级绕组接入电流采样电路用的电流互感器(H₁)，H₁输出端接点(201)接二极管(D₂)、电阻(R₃)、LM324集成块(IC₃)的脚(3)，H₁输出端接点(201)经电阻(R₂)后与H₁另一输出端接点(202)相接并接地，在D₂和R₃的连接处与地之间并联电阻(R₈)和电容(C₆)，在IC₃的脚(3)与地之间接入稳压二极管(D₈)，IC₃的脚(2)和脚(1)相接并接入LM324集成块(IC₂)的脚(6)，IC₂的脚(5)经电阻(R₅)接地，并经电阻(R₄)接入IC₁输出端+12伏的脚(3)，IC₂输出端脚(7)经电阻(R₁₀)、电容(C₁₀)后接地，并经二极管(D₁₀)与电阻(R₁₀)并联后接入IC₇的脚(6)，IC₇的脚(8)接IC₁的脚(3)，IC₇的脚(1)接地，脚(5)经电阻(R₁₄)接地、脚(4)经电阻(R₁₁)接入IC₁的脚(3)并经电容(C₁₁)接地、脚(3)接并联的继电器(J)和二极管(D₁₁)后接地。

由R₁、D₁、G₁、R₁₅组成的光电耦合器采样电路，可以用变压器(B₃)，初级绕组接入电焊机(B₁)初级绕组两端接点(101)、(102)。变压器(B₃)的次级绕组输出端接二极管(D₁₄)后接入接点(103)与NE555集成块(IC₇)的脚(2)相接，该103接点再接并联的电容(C₈)和电阻(R₁₇)后接入B₃次级绕组另一输出端并接地的变压器式电压采样电路来代替。

接入电焊机(B₁)初级绕组的电流互感器(H₁)，也可以接入电焊机(B₁)的次级绕组。

在上述的图1之电路基础上，在电焊机(B₁)的次级绕组两端接点(301)处，再接入电阻(R₁₆)、二极管(D₁₃)和光电耦合器(G₂)后接到接点(302)处，G₂的光敏三极管之集电极接入IC₁的脚(3)，G₂的光敏三极管发射极接二极管(D₁₈)，并接并联的电阻(R₂₄)、电容(C₁₅)后接地，D₁₈接入IC₇的脚(4)，并经电容(C₁₁)接地，而电阻(R₁₁)原接IC₁脚(3)端断开后与C₁₁并联，从而组成增加的短路电流节电保护电路。

以上所述的短路电流节电保护电路，可以采用电流互感器式的电路来替代，具体电路为在电焊机(B₁)次级绕组接入电流互感器(H₃)，其输出低电平端接地，高电平端接二极管(D₁₆)、电阻(R₂₁)、二极管(D₁₇)和三极管(BG₃)的基极，BG₃的集电极接入NE555集成块(IC₇)的脚(4)，并经电阻(R₂₂)接入IC₁的脚(3)输出端+12伏，H₃的高电平输出端经电阻(R₁₉)后接地，二极管(D₁₆)接并联的电容(C₁₃)、电阻(R₂₀)后接地，三极管(BG₃)的集电极接并联的电容(C₁₄)，电阻(R₂₃)后接自身的发射极并接地而组成的短路电流节电保护电路，也可以用变压器式的电路来替代。具体电路为，在电焊机(B₁)次级绕组两端接点(301)、(302)处接入变压器(B₄)的初级绕组两端，B₄的次级绕组低电平端接地，高电平端接二极管(D₁₅)后经并联的电容(C₁₂)、电阻(R₁₆)后接地，并接入NE555集成块(IC₇)的脚(4)，所组成的短路电流节电保护电路。

在前面所述的图4之电路的基础上，增加耗电量计量电路，具体电路组成为在LM324的集成块(IC₄)的脚(10)与IC₃的输出端脚(1)相接，IC₄的脚(9)与LM324集成块(IC₂)的脚(5)相接，IC₄的输出脚(8)，经并联的电阻(R₆)、二极管(D₇)后接入NE555集成块(IC₆)的脚(4)，再接电容(C₇)后接地，IC₆脚(6)与脚(2)相接，并经电容(C₉)接地，IC₆脚(3)接电阻(R₁₃)、二极管(D₉)后接IC₆的脚(2)，并且与三极管(BG₁)集电极相接，IC₄的脚(10)接电位器(W₁)后接地，W₁的可调端接LM324集成块(IC₅)的脚(12)，IC₅脚(13)接三极管(BG₁)发射极，并经电阻(R₉)、电位器(W₂)后接地，W₂的可调端接地，IC₆的脚(1)接地、脚(5)经电阻(R₇)接地、脚(7)接入三极管(BG₂)的基极，并经电阻(R₁₂)后接入光电耦合器(G₂)的光敏三极管发射极，BG₂的发射极接地，BG₂的集电极接入电磁式计数器(M)后接IC₁的脚(3)输出+12伏端，二极管(D₁₂)与M并联，组成耗电量计量电路。

两个NE555集成块(IC₆)和(IC₇)，可以用一个NE556集成块(IC₈)来代替，具体管脚替代如下：IC₈的脚(7)代替IC₆和IC₇的脚(1)，IC₈的脚(14)代替IC₆和IC₇的脚(8)，IC₈的脚(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)分别代替IC₆的脚(7)、(6)、(5)、(4)、(3)、(2)，IC₈的脚(8)、(9)、(10)、(11)、(12)分别代替IC₇的脚(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。

本发明与已有技术相比较，具有节电效果明显，并能计量电焊机焊接耗电量，使用可靠，控制盒体积小，成本低的优点。

附图说明如下：

图1为电焊机节电电路线路图；

图2为变压器电压采样电路线路图；

图3为电流互感器(H₁)电流采样电路接入电焊机(B₁)次级绕组的线路图；

图4为图1节电电路上增加短路电流节电保护电路线路图；

图5为图4中短路电流节电保护电路的替代电路线路图；

图6为图4中短路电流节电电路的另一种替代电路线路图；

图7为图4节电电路上增加耗电量计量电路线路图。

本发明将结合附图作进一步描述，当需要进行电焊焊接时，合上开关(K₁)和(K₂)，控制电路电源变压器(B₂)的次级绕组输出端经整流器(D₃—D₆)整流后输出直流电，并经7812稳压集成块，IC₁和滤波电容(C₃)、(C₄)、(C₅)后获得稳定的直流电压为+12伏，从IC₁的脚(3)输出；电焊机变压器(B₁)的初级绕组上电流通过电容(C₁)后，初级绕组的电流很小，此时电阻(R₁)、二极管(D₁)和光电耦合器(G₁)的发光二极管形成回路，发光二极管的光激发光敏三极管，并在电阻(R₁₅)两端产生压降，使NE555集成块(IC₇)脚(2)处在高电平；电流互感(H₁)因B1初级绕组电流很小，故H₁输出电流几乎为零，R₂两端无电压，稳压的二极管(D₈)两端无电压，集成块(IC₃)的脚(3)处于低电平，IC₃脚(1)和IC₂脚(6)为低电平IC₂的脚(5)经R₄接+12伏，处在高电平，IC₂的脚(7)为高电平，IC₇的脚(6)经R₁₀接IC₂脚(7)，故处在高电平，IC₇脚(8)为高电平，IC₇脚(4)经R₁₁接+12伏为高电平，故IC₇的输出脚(3)处为低电平，此时继电器(J)不通电，接触器(JC)未通电，因此B₁初级绕组上的电路受电容(C₁)限制而电流很小，从而达到电焊机空载节电之目的。

当需要焊接时，焊枪(BX)击打工件，使B₁次级绕组瞬间短路，导致B₁初级绕组电流瞬时增大，电流互感器(H₁)输出产生较大电流，电阻(R₂)两端产生压降，经二极管(D₂)整流及C₆、R₈滤波，该直流电压通过R₃加至集成块(IC₃)的脚(3)和稳压二极管(D₈)的负端，D₈以保证IC₃的脚(3)不因过压被击穿，IC₃脚(3)处在高电平，IC₃输出脚(1)和IC₂脚(6)为高电平，IC₂输出脚(7)为低电平，由于IC₂脚(7)与IC₇脚(6)之间接入二极管(D₁₀)的箝位作用，使IC₇脚(6)处在低电平，同时由于瞬间短路，电源电压几乎全部降在电容(C₁)的两端，点(101)、(102)两处的电压为零，经R₁、D₁、G₁的两端电压也为零，使G₁迅速关断，R₁₅两端无压降，IC₇脚(2)为低电平，IC₇的脚(3)为高电平，继电器(J)通电吸合，其常开触点(J)闭合，接触器(JC)通电，其常开触点(JC)闭合，B₁初级绕组接通，电流增大，焊枪(BX)与工件间隙放电，电焊机处在正常焊接运行状态。

焊接停止时，B₁次级绕组电流为零，使B₁初级绕组电流减小，电流互感器(H₁)输出电流变为很小，电阻(R₂)两端压降接近为零，IC₃脚(3)处在低电平，IC₃脚(2)和脚(1)为低电平，IC₂脚(6)为低电平，IC₂脚(7)翻转为高电平并通过电阻(R₁₀)向电容(C₁₀)充电延时后，IC₇脚(6)处在高电平，IC₇输出脚(3)变为低电平，继电器(J)释放，其常开触点(J)复位，接触器(JC)断电释放，常开触点(JC)复位，B1的初级绕组上的电流因电容(C₁)的原因，其电流很小，电焊机处在空载节电状态。

当焊枪(BX)在焊接工作时，由于操作原因造成焊条粘在工件上，使B1次级绕组处在短路状态，其电流增大，导致B₁初级绕组的电流增大，此时，从B₁次级绕组接点(301)、(302)处的电压突降接近为零，此时光电耦合器(G₂)中的发光二极管关断，光敏三极管的发射极无输出，二极管(D₁₈)隔断，电容(C₁₁)两端的电压，经R₁₁放电延时后使IC₇脚(4)处在低电平，IC₇输出脚(3)翻转为低电平，继电器(J)断电，常开触点(J)复位，接触器(JC)断电，常开触点(JC)复位，B₁初级绕组切断，仅靠电容(C₁)维持很小电流，达到切断短路引起的巨大短路电流，实现短路电流节电保护，然后再消除短路，即焊枪(BX)与工件脱离。

在正常焊接工作状态时，B₁次级绕组接点(301)处到电阻(R₁₆)、二极管(D₁₃)和光电耦合器(G₂)的发光二极管到接点(302)形成回路，发光二极管激发光敏三极管，使其发射极输出电流，并在电阻(R₂₄)产生压降，使接点(304)电位升高，并向电容(C₁₅)充电，随着电容(C₁₅)两端的电压升高，二极管(D₁₈)导通，并通过电阻(R₁₁)产生压降，同时向电容(C₁₁)充电，使IC₇的脚(4)处在高电平，维持IC₇脚(3)的高电平，处于正常工作状态。

当电焊机处在正常工作状态时，电流互感器H₁输出端产生一个随焊接电流变化成正比的电流，并在电阻(R₂)的两端产生压降，经二极管(D₂)整流和电容(C₆)滤波后，产生随焊接电流变化成正比的脉动直流电压，该电压经电阻(R₃)加至IC₃的输入脚(3)，IC₃脚(3)处在高电平，IC₃的脚(1)为高电平，IC₄脚(10)为高电平，IC₅脚(12)随电位器(W₁)可调端的调整而处在合适的工作电压，IC₄脚(8)为高电平，并经电阻(R₆)加至IC₆的脚(4)，IC₆脚(4)处在高电平，IC₅的脚(14)为高电平，并加至三极管(BG₁)的基极，使BG₁饱和导通，使电容(C₉)通过BG₁、电阻(R₉)、电位器(W₂)对地放电延时后，IC₆的脚(2)处在低电平，IC₆的脚(3)为高电平，并通过电阻(R₁₃)和二极管(D₉)向电容(C₉)充电，使C₉两端电压升高，IC₆的脚(2)变为高电平，IC₆的脚(3)变为低电平，C₉又将通过BG₁、R₉、W₂对地放电，此时D₉两端因加反向电压而处于反向截止状态，这样周而复始产生一个频率随焊接电流变化成正比的电脉冲于IC₆脚(7)，输出并加至三极管(BG₂)的基极，这样BG₂基极由电阻(R₁₂)加至BG₂基极的电压和脉冲电压相叠加后，由BG₂集电极输出到电磁式计数器(M)进行计数，则M随焊接电流变化记录其所耗电量，并可反映出电焊条的耗用量，二极管(D₁₂)防止M线圈断开时的反向过压，调节电位器(W₂)，可调整M的工作频率，获得准确的计量数据。

当电焊机空载状态时，H₁输出无电流，IC₄的脚(10)为低电平，IC₄的脚(9)为高电平，IC₄的脚(8)输出低电平，又因电阻(R₆)、二极管(D₇)并联后接至IC₆的脚(4)，并通过电容(C₇)入地，使IC₆的脚(4)处在低电平，IC₆的脚(3)输出低电平，IC₆的脚(7)无电脉冲输出，M不工作。

若焊机处在点焊或引弧状态时，将在IC₄的脚(8)出现瞬时高电平，并经电阻(R₆)向电容(C₇)充电，若IC₄的脚(8)输出高电平的持续时间远小于R₆向C₇充电时间，则IC₆脚(4)仍处于较低电平，IC₆的脚(7)输出无电脉冲，M仍不工作，起到短信号切除作用。若焊接处于短路状态时，光电耦合器(G₂)关断，使接点(304)处的电位突降为零，则通过电阻(R₁₂)加至IC₆脚(7)的电压为零，IC₆脚(7)输出无电脉冲，三极管(BG₂)处在截止状态，M不工作，从而达到短路巨大电流的切除作用。使计数器(M)只记录电焊机焊接正常工作状态时的耗电量，反映出正常焊接时所消耗的电焊条。

Claims

一种附加于电焊机变压器主电路而组成的电焊机节电电路，具有电焊机(B₁)、焊枪(BX)，开关K₁附加于B₁初级绕组的开关(K₂)、控制电源变压器(B₂)在初级绕组两端接入交流接触器(JC)和继电器常开触点(J)，K₂后接入熔断器(BX₁)，后接接触器常开触点(JC)，B₂次级绕组接入熔断器(BX₂)和整流器(D₃—D₆)，其特征在于整流器正端接稳压集成块(IC₁)的脚(1)，在IC₁的脚(1)和脚(2)之间接入电容(C₃)并接地，IC₁输出端脚(3)与地之间接入两个并联电容(C₄)和(C₅)，在K₂和B₁初级绕组间串入电容(C₁)，在电焊机(B₁)初级绕组接入电压采样电路用的电阻(R₁)、二极管(D₁)和光电耦合器(G₁)，G₁输出端光敏三极管发射极与集成块(IC₇)的脚(2)相接，并经电阻(R₁₅)接地，G₁发射极经电容(C₂)后与G₁集电极相接并接入集成块(IC₃)的脚(4)和IC₁的脚(3)相接，IC₃的脚(11)接地，在B₁的初级绕组接入电流采样电路用的电流互感器(H₁)，H₁输出端接二极管(D₂)、电阻(R₃)、集成块(IC₃)的脚(3)，H₁输出端经电阻(R₂)后与H₁、另一输出端相接并接地，在D₂和R₃的接点与地之间并联电阻(R₈)和电容(C₆)，在IC₃的脚(3)与地之间接入稳压二极管(D₈)，IC₃的脚(2)和脚(1)相接并接入集成块(IC₂)的脚(6)，IC₂的脚(5)经电阻(R₅)接地，并经电阻(R₄)接入IC₁输出端脚(3)，IC₂输出端脚(7)经电阻(R₁₀)、电容(C₁₀)后接地，并经二极管(D₁₀)与电阻(R₁₀)并联后接入IC₇的脚(6)，IC₇的脚(8)接IC₁的脚(3)，IC₇的脚(1)接地、脚(5)经电阻(R₁₄)接地、脚(4)经电阻(R₁₁)接入IC₁的脚(3)并经电容(C₁₁)接地、脚(3)接并联的继电器(J)和二极管(D₁₁)后接地。
2、根据权利要求1所述的电焊机节电电路，其特征在于所说的光电耦合器采样电路可以用变压器(B₃)的初级绕组接入接点(101)和(102)，B₃的次级绕组一端经二极管(D₁₄)后接入接点(103)，该接点与并联的电容(C₈)和电阻(R₁₇)连接后接地，B₃次级绕组另一端接地之变压器采样电路来代替。
3、根据权利要求1所述的电焊机节电电路，其特征在于所说的电流互感器(H₁)可以接入电焊机(B₁)的次级绕组。
4、一种附加于电焊机变压器主电路而组成的电焊机节电电路，具有权利要求1所述的节电电路，其特征在于电焊机(B₁)的次级绕组接点(301)处接入电阻(R₁₆)、二极管(D₁₃)和光电耦合器(G₂)后接至接点(302)处，G₂的光敏三极管之集电极接入IC₁的脚(3)，G₂的光敏三极管发射极接二极管(D₁₈)，并接并联的电阻(R₂₄)、电容(C₁₅)后接地，D₁₈接入IC₇的脚(4)，并经电容(C₁₁)接地，而电阻(R₁₁)原接IC₁脚(3)端断开后与C₁₁并联，组成短路电流节电保护电路。
5、根据权利要求4所述的电焊机节电电路，其特征在于所说的短路电流节电保护电路，可以由B₁的次级绕组接入电流互感器(H₃)，其输出低电平端接地，高电平端接二极管(D₁₆)、电阻(R₂₁)、二极管(D₁₇)和三极管(BG₃)基极，BG₃的集电极接入IC₇的脚(4)，并经电阻(R₂₂)接入IC₁的脚(3)，H₃的高电平端经电阻(R₁₉)后接地，D₁₆接并联的电容(C₁₃)、电阻(R₂₀)后接地，BG₃的集电极接入并联的电容(C₁₄)、电阻(R₂₃)后接发射极并接地的短路电流节电保护电路来代替。
6、根据权利要求4所述的电焊机节电电路，其特征在于所说的短路电流节电保护电路，也可以由B₁次级绕组接入变压器(B₄)，B₄的次级绕组低电平端接地、高电平端接二极管(D₁₅)后经并联的电容(C₁₂)、电阻(R₁₈)后接地，并且接入IC₇的脚(4)之短路电流节电保护电路来代替。
7、一种附加于电焊机变压器主电路而组成的电焊机节电电路，具有权利要求4所述的节电电路，其特征在于集成块(IC₄)的脚(10)于IC₃的输出脚(1)相接，IC₄的脚(9)与IC₂的脚(5)相接，IC₄的输出脚(8)经并联的电阻(R₆)、二极管(D₇)后接入IC₆的脚(4)，再接电容(C₇)后接地，IC₆脚(6)与其脚(2)相接，并经电容(C₉)接地，IC₆脚(3)接电阻(R₁₃)、二极管(D₉)后接IC₆脚(2)，并且与三极管(BG₁)集电极相接，IC₄的脚(10)接电位器(W₁)后接地，W₁的可调端接IC₅的脚(12)，IC₅脚(13)接BG₁发射极，并经电阻(R₉)、电位器(W₂)后接地，W₂得可调端接地，IC₆的脚(1)接地、脚(5)经电阻(R₇)接地、脚(7)接入三极管(BG₂)的基极，并经电阻(R₁₂)后接入G₂的光敏三极管发射极，BG₂的发射极接地，BG₂的集电极接入电磁式计数器(M)后接IC₁的脚(3)，二极管(D₁₂)与M并联，组成耗电量计量电路。
8、根据权利要求7所述的电焊机节电电路，其特征在于所说的集成块(IC₆)和(IC₇)，可以用集成块(IC₈)的脚(7)代替IC₆和IC₇的脚(1)，IC₈的脚(14)代替IC₆和IC₇的脚(8)，IC₈的脚(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)分别代替IC₆的脚(7)、(6)、(5)、(4)、(3)、(2)，IC₈的脚(8)、(9)、(10)、(11)、(12)分别代替IC₇的脚(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。