CN201744774U - 电焊机节电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的电焊机节电控制器，有降压电路[V]、直流电源电路[E]连接在电焊机的一电源相线上，有一常开触点[J1]连接在所说相线上，该常开触点所在继电器的线包[J]和一电子开关[T]连接在直流电源电路的直流电源输出端上，有信号处理装置的信号输出端连接在电子开关的触发端上，联系信号处理装置[P]与降压电路的低压输出导线及相线的电焊机工作信号采集装置是直接以降压电路输出导线和相线上的一段所绕制的线圈，和连接在信号处理装置的信号输入端与直流电源电路的直流电源输出端之间的开关所组成，所说开关经磁感应装置与线圈上产生的磁场连接。与现有技术相比，本实用新型电子元件更少使结构简单，不受电网污染及电焊机产生的谐波的影响运行可靠，使用寿命更长。

Description

电焊机节电控制器

技术领域

本实用新型涉及的是一种电焊机节电控制器，尤其是涉及其中电焊机焊接信号的采集装置，属于作业中电焊所用其他电路技术领域。

背景技术

由于在焊接操作时，往往有许多时间要对工件进行准备、调整高度、角度、距离，或临时改做其他工作等，这许多因素都要使电焊机经常处于空载状态。而电焊机在空载状态时的功率因数大大低于电焊机的标准功率因数(0.6～0.85以上)，仅在0.3以下，这样就大大降低了有功电能的利用率，给企业电网造成大量的无功损耗。另外，电焊机空载时即使再好再新的电焊机仍然有5～15A的电流流过，这样一台额定工作电压为380V的电焊机空载1小时平均耗电2～5度，但这部分电能是没有做任何有效功而白白浪费掉了，给企业增加额外电费，加大了生产成本。为了减少电能浪费，彻底关机在操作期间显然是不现实的，因此人们提出了一种节电型电焊机，所说节电型电焊机是在电焊机的电源线上附加了一个节电控制器形成的，所说节电控制器包括电焊机电源线的一个相线上的常开触点，在该常开触点前引出一个电源线连接一直流电源电路，有一继电器的线包和电子开关连接在该直流电源电路上，所说相线上的常开触点是该继电器中触点之一；另有一降压电路和该常开触点并联，在降压电路输出导线上和有常开触点的相线上各有一检测导线中有电流通过的信号传感器；还有一信号处理装置，信号处理装置的信号输入端连接在两个信号传感器上，信号输出端连接在电子开关的触发端上。其工作原理是当焊枪上的电焊条与电焊机工作回路中的工件接触时，降压电路输出导线上通过电流，该导线上的传感器向信号处理装置发出电焊机工作信号，信号处理装置向电子开关发出指令使继电器线包通电，继电器吸合使相线上的常开触点闭合，电焊工作所需要的大电流通过相线供电，同时降压电路两端等电位而停止工作。相线通过电流时相线上的传感器向信号处理装置输出信号，接续了降压电路输出导线上传感器所输出的信号，继续使继电器处于吸合状态，电焊机维持正常工作状态。焊接操作结束后，相线上无电流通过则信号处理电路无信号输入，使继电器释放，常开触点回复开路状态，降压电路工作，由于加载在电焊机上的电压低于工作电压而使电焊机处于节电待机状态。上述现有技术中的信号传感器是电流互感器，还有一个以电流互感器产生的交流电流为输入电源的直流电源电路，这一直流电源电路的输出的电流作为信号处理装置的输入信号，即现有技术中采集电焊机工作信号的是由传感器和一个直流电源电路构成的信号采集装置进行的。但这一信号采集装置在工作中存在一些不足，如直流电源电路包括了变压整流滤波等一系列电路，使节电控制器所用的电子元件增加，同时为了使从相线和降压电路输出导线上所感应得到的电流有相同的电压，感应线圈所用的导线较多。而最主要的是由于在配备有许多电焊机及其他大型用电设备的厂区往往电网污染严重，作为传感器互感器的次级线圈及磁芯非常容易磁化失效，参数变化较大，同时电焊机工作时产生的谐波也随着该次级线圈进入了控制器，使电焊机节电控制器故障率很高，给生产带来了很多的不方便。

发明内容

针对上述不足，本实用新型就是要提供一种可靠的、信号采集装置不易损坏的电焊机节电控制器。

本实用新型提供的电焊机节电控制器，有一常开触点连接在电焊机的一电源相线上，所说相线上有一检测导线中是否有电流通过的信号传感器，为负载信号传感器；有一降压电路，在降压电路的低压输出导线上有一检测导线中是否有电流通过的信号传感器，为空载信号传感器；降压电路和空载信号传感器、常开触点和负载信号传感器分别串联后并联；有一直流电源电路的交流电源输入端连接在所说相线上，直流电源电路的直流电源输出端上串联有一继电器的线包和一电子开关，所说常开触点是所说继电器上触点之一；还有一信号处理装置，信号处理装置的信号输入端连接在两个信号传感器上，信号处理装置的信号输出端连接在电子开关的触发端上；其中，所说信号传感器是直接以降压电路输出导线和有常开触点的相线上的一段所绕制的线圈，另外有开关连接在信号处理装置的信号输入端与直流电源电路的直流电源输出端之间，所说开关经磁感应装置与线圈上产生的磁场连接。

本实用新型提供的电焊机节电控制器，利用线圈上通过电流可产生磁场的原理，用导线直接绕制线圈并经磁感应装置连接直流电源的开关，而此受开关控制的直流电源连接的是信号处理装置信号输入端。因此，当开关导通时信号处理装置就会收到一个直流信号，使电子开关导通而吸合继电器衔铁。这一结构使控制器内部电路与电焊机工作电路有了隔离，即电焊机产生的各种谐波不会进入控制器中，彻底避免了电焊机工作时产生的谐波对电焊机节电控制器的影响。另外，信号处理装置收到的是稳定的直流电源电路所输出的直流电源信号，该装置的结构得到简化而其工作稳定性则得到提高。同时，没有了作为传感器的互感器次级线圈，又减少了一个经常产生故障甚至发生安全事故的易损的隐患部件。总之，与现有技术相比，本实用新型电子元件更少使结构简单，不受电网污染及电焊机产生的谐波的影响运行可靠，使用寿命更长。

本实用新型提供的电焊机节电控制器，所说降压电路的输出电压经过电焊机变压后，使电焊机待机时焊枪与连接在电焊机工作回路中的工件之间的电压在36V以下。以所用电源为380V交流电源的电焊机讲，所说降压电路的输出电压为110V以下，使电焊机待机时焊枪与连接在电焊机工作回路中的工件之间的电压在24V以下。通常，电焊机空载时输出的空载电压为60～80V，这个电压超过了公认的安全电压，给操作工人带来较大的安全隐患，容易造成人员伤亡事故。据粗略统计，近年来，仅中国大陆地区每年由电焊机发生的触电伤亡事故有6000多起，这对企业经济财产和人民生命安全造成严重的威胁。而本实用新型的空载电压则低于安全电压24V，因此本实用新型还具备避免人员触电的特点。

在所说信号处理装置中有延时装置，延时装置使信号处理装置信号输入端所输入的信号终止时电子开关仍维持导通状态一个设定时间，使信号切换时继电器受电不间断。

所说连接在信号处理装置信号输入端上的开关和其所对应的磁感应装置是干簧管，干簧管内的触片为常开，所说降压电路输出导线和有常开触点的相线上绕制的线圈是套在干簧管外的螺旋线管。也就是说，本实用新型提供的电焊机节电控制器，用降压电路输出导线和有常开触点的相线中的一段直接绕制成螺旋线管，即把导线作螺旋状缠绕成的管状结构，在螺旋线管内套有一个干簧管作为信号采集装置。通常，分为两个螺旋线管，即降压电路输出导线上的螺旋线管为空载螺旋线管，相线上的螺旋线管为负载螺旋线管，两个螺旋线管各套一个干簧管，空载螺旋线管内的为空载干簧管，负载螺旋线管内的为负载干簧管；两支干簧管并联连接在直流电源电路的直流电源输出端和信号处理装置信号输入端之间。

本实用新型的这一结构，电焊机电源给可控硅空载降压电路供电，当电焊机处于空载状态时，可控硅空载降压电路输出导线的电流很小，不足以驱动空载干簧管动作。而当电焊机开始工作时，可控硅空载降压电路输出导线的电流瞬间增大，空载螺旋线管上产生足够大的磁场驱动空载干簧管闭合导通，导通信号传递给信号处理装置，信号处理装置发送电信号驱动电子开关使继电器闭合，电焊机电源接有常开触点的相线被导通。同时空载螺旋线管和可控硅空载降压电路处于等电位(被短接)而停止工作。于是电焊机电源直接向电焊机供电，电源相线上通过的工作电流也同时驱动负载干簧管闭合导通。由于负载干簧管和空载干簧管呈并联接线，因此继电器继续维持吸合状态。当电焊机停止工作时，负载干簧管断开，信号处理器信号输入端失去输入信号，信号处理器通过电子开关使继电器断开，完成对焊机供电线的切断，同时空载干簧管和可控硅空载降压电路又进入待机准备状态。

本设计的电焊机节电控制器寿命时间长，安全可靠，弥补了现有电焊机节电控制器可靠性差及易烧坏的不足之处，把电焊机的工作状态信号由经互感器感应到的不稳定的交流电流信号变换成经开关控制的稳定的直流电流信号，彻底避免电焊机工作时产生的谐波对电焊机节电控制器的不良影响。

所说空载螺旋线管的匝数使其上加载的电流为1.6A以上时，所说空载干簧管动作。

所说负载螺旋线管的匝数使其上加载的电流为16A以上时，所说负载干簧管动作。

所说降压电路为可控硅降压电路，因为降压电路只在空载时才起作用，也称为可控硅空载降压电路。

附图说明

图1是本实用新型电焊机节电控制器的原理示意图，图中：E-直流电源电路，J-继电器线包，J1-J的常开触点，K1-空载干簧管，K2-负载干簧管，P-信号处理装置，T-电子开关，U-电焊机电源(输入端)，V-降压电路；

图2是本实用新型电焊机节电控制器的电路图，图中：C-信号处理电路，C1-电容器，D-稳压二极管，E-直流电源电路，F-电焊枪，G-工件，J-继电器线包，J1-J的常开触点，K-电源开关，K1-空载干簧管，K2-负载干簧管，R-电阻器，S-电焊机节电控制器，T1-三极管，T2-电子开关，图示为开关三极管，V-降压电路，图示为可控硅空载降压电路，W-电焊机。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步的说明。

一电焊机节电控制器，安装在电焊机电源U与电焊机之间的一根相线上。其结构原理如图1所示，在该相线上安装了一个继电器的常开触点J1-J，而该继电器的线包J则与一电子开关T串联连接在一直流电源电路E的直流电源输出端正负两极之间。该直流电源电路的交流电源输入端正极连接在所说相线上，连接点在所说常开触点与电源之间。所说电子开关的触发端连接一信号处理装置P的触发指令输出端。有两个内部触片为常开的干簧管，分别是空载干簧管K1和负载干簧管K2并联后连接在直流电源电路的直流电源输出端正极和信号处理装置信号输入端之间。两个干簧管外都套有螺旋线管，其中空载干簧管外的空载螺旋线管在一降压电路V的低压输出端与电焊机之间，具体讲，降压电路以电焊机电源为输入电源，而输出的低压电源经空载螺旋线管后供给电焊机待机电源；负载干簧管外的负载螺旋线管在所说相线上，即常开触点闭合使相线通过电流时可使负载干簧管动作。空载螺旋线管和降压电路串联，负载螺旋线管和常开触点串联，前后两个串联后又并联连接在所说相线上。在此，螺旋线管是检测降压电路的低压输出导线上或相线上是否有电流通过的传感器，是利用线圈导电会产生磁场的原理的一种装置，而干簧管是感应这种磁场并驱使所连接的开关动作的一种装置，从而组成了一种因导线上通过电流而动作的开关，而开关的动作则可使信号处理装置信号输入端得到通电信号或不通电信号。即，螺旋线管及其配套的干簧管构成了电焊机工作信号采集装置。

工作原理：当电焊机处于空载状态时，空载螺旋线管上产生的磁场不足以驱动空载干簧管。而当电焊机工作回路导通时，空载螺旋线管产生的磁场增大而驱动空载干簧管。该空载干簧管动作使信号处理装置信号输入端加载直流电源电路所输出的直流信号，随之信号处理装置向电子开关发出触发指令，继电器吸合而使相线导通给电焊机供电。同时负载螺旋线管驱动负载干簧管，(此时空载干簧管和降压电路被短接而停止工作)，维持信号处理装置信号输入端的信号不变，电焊机处于工作状态。当电焊机停止工作时，负载螺旋线管掉电，信号处理装置信号输入端无信号，则使电子开关断路、继电器释放、常开触点回复原状，切断对电焊机供电。同时空载干簧管和降压电路也恢复工作。

实际应用中，电焊机节电控制器的比较具体的电路如图2所示，电焊机节电控制器S安装在电焊机W的一根电源相线上。有直流电源电路E的交流电源输入端连接在所说相线上，其输出的直流电源为24V直接向继电器线包J供电和经电阻器R分压后为7.5V向信号处理装置供电并同时作为信号处理装置的信号源。有以可控硅为降压元件的降压电路V(又由于该降压电路仅在空载时工作，则称可控硅空载降压电路)的电源输入端正极连接在所说相线上。可控硅空载降压电路的低压输出导线有一段被绕制出一个空载螺旋线管，而该相线也有一段被绕制出一个负载螺旋线管，可控硅空载降压电路的低压输出导线经空载螺旋线管后与所说相线连接，连接点在负载螺旋线管与电焊机之间。两个螺旋线管内都插入一个干簧管，插在空载螺旋线管内的是空载干簧管K1，插在负载螺旋线管内的是负载干簧管K2。两支干簧管并联后一端经分压电阻连接在直流电源电路的直流电源输出端正极上，另一端经一稳压二极管D后连接在信号处理装置的信号输入端上。该信号处理装置包括一信号处理电路C，信号处理电路包括一触发器和一延时装置，触发器的输入端连接一三极管T1的集电极，该三极管的发射极连接在直流电源电路的直流电源输出端负极上，基极即为信号处理装置的信号输入端。所说延时装置安装在反向触发器的信号流上。触发器的的输出端连接电子开关T2的触发端，电子开关与继电器线包串联在直流电源电路的直流电源输出端正负极之间。继电器的一个常开触点J1-J安装在所说相线上降压电路及直流电源电路的电源输入端连接点和空载螺旋线管连接点之间，即降压电路和空载螺旋线管、常开触点和负载螺旋线管分别串联后并联在所说的那根电焊机电源相线上。本例中所说电子开关是开关三极管，信号处理电路是连接成施密特触发器的555芯片，芯片的3号脚连接在开关三极管的基极上，2、6号脚同时连接在另一三极管的集电极上。该芯片的2、6号脚与直流电源电路输出负端之间安装一个电容器C1作为外接延时装置，延时量为1秒，使两个干簧管传过来信号交替连续，让电焊机从启动到工作时达到正确可靠的切换。

所说信号处理装置的信号输入端上安装有稳压二极管，稳压二极管的反向击穿电压为3V，以使进入信号处理装置的电压稳定在3V，避免控制器内部电路受到大电流冲击。在干簧管规格确定后，其外螺旋线管的匝数确定了驱动电流的大小，通常负载螺旋线管的匝数是使其上通过16A的电流时负载干簧管动作，空负载螺旋线管的匝数是使其上通过1.6A的电流时空载干簧管动作。

本例电焊机电源为380V交流电，工作时合上电源开关K，节电控制器工作。电源向直流电源电路和可控硅空载降压电路供电，可控硅空载降压电路为空载螺旋线管提供空载时的低电压，电源向直流电源电路向信号处理装置供电的同时还作为信号处理装置的信号源。前述信号源由空载干簧管和负载干簧管受空载螺旋线管和负载螺旋线管上的感应磁场控制。可控硅空载降压电路的输出电压为110V，即在空载时电焊机输入电压为110V，而电焊枪F与电焊机工作回路上的工件G之间的电压为24V。

由于信号处理装置的信号源是由干簧管作为开关控制通断的直流电流，向干簧管提供动作信号的低压输出导线上的电焊机启动信号传感器和相线上的电焊机工作信号传感器是直接用此两导线绕制的螺旋线管，所以本实用新型的电焊机节电控制器主体电路与电焊机工作电路是隔离的，安全可靠性高。

Claims (8)

1.一种电焊机节电控制器，有一常开触点连接在电焊机的一电源相线上，所说相线上有一检测导线中是否有电流通过的信号传感器，为负载信号传感器；有一降压电路，在降压电路的低压输出导线上有一检测导线中是否有电流通过的信号传感器，为空载信号传感器；降压电路和空载信号传感器、常开触点和负载信号传感器分别串联后并联；有一直流电源电路的交流电源输入端连接在所说相线上，直流电源电路的直流电源输出端上串联有一继电器的线包和一电子开关，所说常开触点是所说继电器上触点之一；还有一信号处理装置，信号处理装置的信号输入端连接在两个信号传感器上，信号处理装置的信号输出端连接在电子开关的触发端上；其特征是所说信号传感器是直接以降压电路输出导线和有常开触点的相线上的一段所绕制的线圈，另外有开关连接在信号处理装置的信号输入端与直流电源电路的直流电源输出端之间，所说开关经磁感应装置与线圈上产生的磁场连接。

2.如权利要求1所述的电焊机节电控制器，其特征是在所说信号处理装置中有延时装置，延时装置使信号处理装置信号输入端所输入的信号终止时电子开关仍维持导通状态一个设定时间。

3.如权利要求1所述的电焊机节电控制器，其特征是所说降压电路的输出电压经过电焊机变压后，使电焊机待机时焊枪与连接在电焊机工作回路中的工件之间的电压在36V以下。

4.如权利要求1或2或3所述的电焊机节电控制器，其特征是所说连接在信号处理装置信号输入端上的开关和其所对应的磁感应装置是干簧管，干簧管内的触片为常开，所说降压电路输出导线和有常开触点的相线上绕制的线圈是套在干簧管外的螺旋线管。

5.如权利要求4所述的电焊机节电控制器，其特征是所说螺旋线管有两个，降压电路输出导线上的螺旋线管为空载螺旋线管，相线上的螺旋线管为负载螺旋线管，两个螺旋线管各套一个干簧管，空载螺旋线管内的为空载干簧管，负载螺旋线管内的为负载干簧管；两支干簧管并联连接在直流电源电路的直流电源输出端和信号处理装置信号输入端之间。

6.如权利要求5所述的电焊机节电控制器，其特征是所说空载螺旋线管的匝数使其上加载的电流为1.6A以上时，所说空载干簧管动作。

7.如权利要求5所述的电焊机节电控制器，其特征是所说负载螺旋线管的匝数使其上加载的电流为16A以上时，所说负载干簧管动作。

8.如权利要求1或2或3所述的电焊机节电控制器，其特征是所说降压电路为可控硅降压电路。

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