CN1159738C - 用于焊接的弧焊电源系统 - Google Patents

Abstract

一种用于焊接的弧焊电源系统，属于焊接技术领域。它由铁芯及一次绕组和二次绕组组成的变压器构成。变压器的一次绕组上还连接着一个自耦式补偿变压器。自耦式补偿变压器的二次绕组串联在变压器的一次绕组一端，其一次绕组则与其二次绕组串联，然后再与双向可控硅串联，最后连接在变压器的一次绕组的另一端上。自耦式补偿变压器的一次绕组和二次绕组的串联端抽头接电源。变压器和自耦式补偿变压器可以是单相，也可以是三相。其铁芯为口字形或日字形。变压器的铁芯的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。它功率因数高，电弧稳定，无电源污染，制造成本低，节能。可广泛应用于变压调流或各种金属材料的交直流焊接中。

Description

用于焊接的弧焊电源系统

                           技术领域

本发明属于变压调流及焊接技术领域，更明确地说是一种涉及焊接设备的用于焊接的弧焊电源系统。

                           背景技术

已有的用于焊接的直流弧焊电源系统，其变压器利用公式V＝4.44FNBS设计匝数。变压器通电后，运行于额定电压下，固定于磁感应强度B的高值状态。即取一个近似于其饱和值下端来充分利用铁芯的磁传递能力。但弧焊变压器都是由小电流调大，很少用于满输出状态，空载电流较大，功率因数较小。ZL94110608。X号发明专利利用移动磁场并波原理，使弧焊变压器运行于较高的磁感应强度下而不饱和。其空载电流有较大降低。

已有的交流、直流弧焊电源，如需调节负载电流，可用调节动铁、动圈等方法。这种调节方法既浪费能源，又比较麻烦。也可用改变可控硅二次绕组导通角的方法，这种调节方法功率因数低，制造成本高，对电源电压的适应范围窄，不稳定，有电源污染。这是上述固定方式的必然缺点。

本发明的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种具有更为合理的功率输入输出方式，可以无级调节的，调节简单，功率因数高，电弧稳定，焊接质量高，制造成本低，节约能源的用于焊接的弧焊电源系统。

                           发明内容

为了达到上述目的，本发明由铁芯以及绕制在铁芯上的一次绕组和二次绕组组成的变压器构成。变压器的一次绕组上还连接着一个自耦式补偿变压器。自耦式补偿变压器的二次绕组串联在变压器的一次绕组一端，自耦式补偿变压器的一次绕组则与其二次绕组串联，然后再与双向可控硅调压及触发电路串联，最后连接在变压器的一次绕组的另一端上。自耦式补偿变压器的二次绕组和一次绕组的串联端抽头接电源。

变压器和自耦式补偿变压器可以为单相，其铁芯为口字形或日字形之一种。变压器和自耦式补偿变压器也可以为三相，其铁芯为口字形或日字形之一种。日字形铁芯变压器的一次绕组和二次绕组均绕在日字形铁芯的中间芯柱上。

变压器的铁芯的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。本发明提供了一种合理的功率输入输出的无级调节方式。设计时，首先确定变压器的最小输出值，用变压器增加的绕组匝数和自耦式补偿变压器未通电补偿状态，限制电压值配合，使变压器输出的每伏匝数下降，磁感应强度B运行于设定低值状态，得到小电流。调大电流时，调节自耦式补偿变压器的双向可控硅的导通角，使变压器的一次绕组的输入电压上升，磁感应强度B值增大，亦即调节补偿线圈的电压高低，就达到了调节电流的目的。用安匝数的匝数增加稳定电弧。未通电时，补偿线圈部分为电抗器降压，通电后为根据设定升压。由此可见，只有变压器在最大输出功率时，B值才被调节到已有的常规设计的数值范围内。因此，上述方案可大大提高功率因数，降低功耗，消除噪音，基本消除电源污染。本发明提高了设备的焊接性能，扩大了其对电源的适用范围。可从额定值的30％直到大于其90％。

本发明将焊接变压器增加匝数后与补偿变压器串联组合为调流弧焊电源系统，将变压器的工作磁感应强度B取较小值。根据公式V＝4.44FNBS，其B值很小，空载电流较小。感应到焊接变压器的二次功率也小，因之输出电流也小。电弧因匝数的增多而稳定。此时变压器的功率因数高，无电源污染。当需调大输出电流时，改变双向可控硅的导通角，使自耦式补偿变压器升高电压，输入到变压器上，其磁感应强度上升，输出功率随之增大。也可用其它方式调大输出电流。变压器还是高功率因数运行。其电源污染指标远低于将可控硅元件串联在电路中。运行在最大输出时，变压器B值才接近于硅钢片的饱和值，可控硅的导通角180度。无电源污染，功率因数高。本发明取合适的B值运行，电弧稳定，功率因数高，得到较好的焊接特性。它还可消除50HZ等频段交变磁场NS极变换产生的电磁噪音，消除奇次谐波，减少铁损。还可以移出高于设计值B1.3倍以上的磁场进行退磁工作。

本发明改变了已往不论负载大小均输入近似额定值电压，建立较高磁感应强度B运行的传统，功率因数高；电弧稳定，无电源污染，抑制偏弧飞溅，焊接性能优良；制造成本低，节能，适用电源电压范围大；可人为设计对电源电压的适应范围，可方便地降低空载二次电压，可人为补偿线路电压的不足；无噪音，空载损耗小。它可广泛应用于变压调流及各种金属材料的交直流焊接中。

                           附图说明

图1为本发明电源系统单相时的电气原理图。

图2为本电源系统三相下特性时的电气原理图。

图3为本电源系统三相平特性时的电气原理图。

图1所示，本发明由铁芯1以及绕制在铁芯1上的一次绕组2和二次绕组3组成的变压器4构成。变压器4的一次绕组2上还连接着一个自耦式补偿变压器5。自耦式补偿变压器5的二次绕组6串联在变压器4的一次绕组2一端，其一次绕组7则与其二次绕组6串联，然后再与双向可控硅调压及触发电路8串联，最后连接在变压器4的一次绕组2的另一端上。自耦式补偿变压器5的二次绕组6和一次绕组7的串联端抽头9接电源。变压器4和自耦式补偿变压器5均为单相，其铁芯1为口字形。这是一种单相交流弧焊电源。变压器4的铁芯1的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

图2所示，变压器4和自耦式补偿变压器5均为三相，其铁芯1为日字形。变压器4的一次绕组2和二次绕组3均绕在日字形铁芯1的中间芯柱上。这是一种三相直流弧焊电源下特性的情况。变压器4的铁芯1的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

图3所示是一种三相直流弧焊电源平特性的情况。变压器4的铁芯1的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

                          具体实施方式

本发明的实施例如下：

实施例1.如图1所示，这是一种用于焊接的弧焊电源系统，是单相交流电源。它由铁芯及一次绕组和二次绕组组成的变压器构成。变压器的一次绕组上还连接着一个自耦式补偿变压器。自耦式补偿变压器的二次绕组串联在变压器的一次绕组一端，其一次绕组则与其二次绕组串联，然后再与双向可控硅串联，最后连接在变压器的一次绕组的另一端上。自耦式补偿变压器的一次绕组和二次绕组的串联端抽头接电源。变压器的铁芯的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

实施例2.如图2所示。一种用于焊接的弧焊电源系统，是三相直流电源下特性的情况。变压器和自耦式补偿变压器均为三相，其铁芯为日字形。变压器的一次绕组和二次绕组均绕在日字形铁芯的中间芯柱上。变压器的铁芯的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

实施例3.如图3所示。一种用于焊接的弧焊电源系统，是三相直流电源平特性的情况。变压器和自耦式补偿变压器均为三相，其铁芯为日字形。变压器的一次绕组和二次绕组均绕在日字形铁芯的中间芯柱上。变压器的铁芯的磁感应强度运行设计值远小于其饱和磁感应强度。

实施例1～3功率因数高，电弧稳定，无电源污染，制造成本低，节能。它可广泛应用于各种金属材料的交直流焊接中。

Claims (3)

1.一种用于焊接的弧焊电源系统，它由铁芯以及绕制在铁芯上的一次绕组和二次绕组组成的变压器构成，其特征在于所说的变压器的一次绕组上还连接着一个自耦式补偿变压器，自耦式补偿变压器的二次绕组串联在变压器的一次绕组一端，自耦式补偿变压器的一次绕组则与其二次绕组串联，然后再与双向可控硅调压及触发电路串联，最后连接在变压器的一次绕组的另一端上，自耦式补偿变压器的二次绕组和一次绕组的串联端抽头接电源。

2.按照权利要求1所述的用于焊接的弧焊电源系统，其特征在于所说的变压器和自耦式补偿变压器均为单相，其铁芯为口字形。

3.按照权利要求1所述的用于焊接的弧焊电源系统，其特征在于所说的变压器和自耦式补偿变压器均为三相，其铁芯为日字形，日字形铁芯变压器的一次绕组和二次绕组均绕在日字形铁芯的中间芯柱上。

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