CN203933380U - 弧焊电源安全启动装置 - Google Patents

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薛必好
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Abstract

本实用新型公开一种弧焊电源安全启动装置，该装置包括风机及继电器控制电路和主回路启动控制电路，其中风机及继电器控制电路连接主回路启动控制电路，风机及继电器控制电路连接风机及继电器电路，主回路启动控制电路连接逆变电源主回路，风机及继电器控制电路和主回路启动控制电路分别连接辅助电源电路。在弧焊电源中的限流电源电路启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路工作；在弧焊电源中的限流电源电路启动第二预设时间之后，触发逆变电源主回路启动工作。本实用新型能够使弧焊时在主回路正常工作之前，弧焊电源的各功能模块按时序先后开启，互不干扰，从而达到弧焊电源安全可靠开启工作的目的。

Description

弧焊电源安全启动装置
技术领域
本实用新型涉及弧焊技术领域，尤其涉及一种用于弧焊电源安全启动的装置。
背景技术
焊机是生产加工领域中的重要设备，而逆变焊机作为焊机产品的主流发展方向，横跨了焊接工艺、电弧及电力电子等多门学科，大功率软启动电源技术现在已经成为电力电子学中最前沿的研究技术领域。众所周知弧焊焊接是在高电流情况下，通过电离气体时放电所产生的热量，来熔化焊条与工件使其在冷凝后形成焊缝。
目前的弧焊电源启动，尤其是弧焊电源都是直接启动。现有弧焊电源在启动的瞬间，风机、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)逆变主回路等器件同时开启工作，导致开关电源功率提供不足，进一步引起弧焊电源无法正常工作，甚至引起功率器件损坏失效等现象。同时，现有弧焊电源启动时各个功能模块同时开启，可能互相干扰而影响正常开启。该领域的相关技术人员很容易忽视该问题，事实上该问题对于弧焊领域非常重要，作为对电源依靠很强的弧焊焊接，其电源的安全启动不仅关系着设备、元器件、焊接效率、能源节约等问题，更是关系着该领域工作的人员安全等问题。本实用新型提供的技术方案解决了上述技术难题。
实用新型内容
基于此，本实用新型提供一种弧焊电源安全启动装置，包括风机及继电器控制电路和主回路启动控制电路，所述风机及继电器控制电路连接所述主回路启动控制电路，所述风机及继电器控制电路连接弧焊电源中的风机及继电器电路，所述主回路启动控制电路连接弧焊电源中的逆变电源主回路，所述风机及继电器控制电路和所述主回路启动控制电路分别连接限流电源电路后级的辅助电源电路；
所述风机及继电器控制电路，用于在弧焊电源中的限流电源电路启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路工作；
所述主回路启动控制电路，用于在弧焊电源中的限流电源电路启动第二预设时间之后，触发弧焊电源中的逆变电源主回路工作；其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。
作为其中一个实施例，所述的风机及继电器控制电路与主回路启动控制电路，通过第一二极管相连接，其中第一二极管的阳极与主回路启动控制电路相连接，阴极与风机及继电器控制电路相连接。
作为其中一个实施例，所述风机及继电器控制电路与风机及继电器电路通过三极管相连接。
作为其中一个实施例，所述的风机及继电器控制电路包括第一电阻和第一电容、比较器、第二电阻、三极管。
所述第一电阻一端与电源相连接，另一端与第一电容及比较器的正相输入端相连接；所述第一电容一端与第一电阻及比较器正相输入端相连接，所述比较器的输出端与第二电阻相连接，所述第一电容另一端接地，所述第二电阻另一端与三极管基极相连接，所述三极管集电极与风机及继电器电路连接，发射极接地。
作为其中一个实施例，所述的主回路启动控制电路包括第三电阻和第二电容、第四电阻、稳压管。
所述第三电阻一端与电源相连接，另一端与第二电容和第四电阻相连接，所述第二电容另一端接地，所述第四电阻另一端与稳压管相连接，所述稳压管的另一端与逆变电源主回路相连接。
作为其中一个实施例，所述的第一、二预设时间为第一、二电容的充电时间。
与传统的技术相比，本实用新型针对弧焊电源部分提供了弧焊电源的安全启动装置，通过该装置中的风机及继电器控制电路控制风机及继电器电路中的风机、继电器的工作状态；具体地通过继电器的工作控制弧焊电源中的限流电源电路，进一步通过主回路启动控制电路控制逆变电源主回路工作。在逆变电源主回路正常工作之前，弧焊电源的各功能电路按时序先后开启，互不干扰，从而达到弧焊电源安全可靠开启工作的目的。
附图说明
图1为本实用新型所述的弧焊电源安全启动装置的一个优选实施例的电路结构图。
图2为弧焊电源中限流电源电路结构图。
图3为本实用新型所述的弧焊电源安全启动方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本实用新型的技术方案，进行清楚和完整的描述。
参考图1、2所示，其中图1为本实用新型所述的弧焊电源安全启动装置的一个优选实施例的电路结构图；图2为弧焊电源中限流电源电路结构图。
本实用新型提供了一种弧焊电源安全启动装置100，包括风机及继电器控制电路110和主回路启动控制电路120，所述风机及继电器控制电路110连接所述主回路启动控制电路120，所述风机及继电器控制电路110连接弧焊电源中的风机及继电器电路130，所述主回路启动控制电路120连接弧焊电源中的逆变电源主回路，所述风机及继电器控制电路110和所述主回路启动控制电路120分别连接弧焊电源中限流电源电路140后级的辅助电源电路150，所述的后级辅助电源电路150，用于将限流电源电路140输出的电源，转换为该装置100电子元器件工作所需要的辅助电源。
所述风机及继电器控制电路110，用于在弧焊电源中的限流电源电路140及其后级的辅助电源电路150启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路130工作。
所述主回路启动控制电路120，用于在弧焊电源中的限流电源电路140及其后级的辅助电源电路150启动第二预设时间之后，触发弧焊电源中的逆变电源主回路工作；其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。
所述的风机及继电器电路130，包括继电器J、第二二极管D2及风机F，其中所述的继电器J、第二二极管D2及风机F三者并联连接后一端与辅助电源相连接，另一端与风机及继电器控制电路110相连接。
所述的弧焊电源通过限流电源电路140中的继电器来控制，当所述的限流电源电路140中的继电器J的3、4触点断开时，为弧焊电源整机上电限流启动过程，当所述的限流电源电路140中继电器J的3、4触点闭合时，所述的风机及继电器电路130工作，整机上电限流过程结束，所述的主回路启动控制电路120输出控制信号U0，触发逆变电源主回路启动工作。
作为其中一个实施例，所述的风机及继电器控制电路110包括第一电阻R1和第一电容C1、比较器U1、第二电阻R2、三极管Q1。
所述第一电阻R1一端与辅助电源相连接，另一端与第一电容C1及比较器U1的正相输入端相连接，所述比较器U1的输出端与第二电阻R2的一端相连接，所述第一电容C1另一端接地，所述第二电阻R2另一端与三极管Q1基极相连接，所述三极管Q1集电极与风机及继电器电路130连接，发射极接地，所述比较器U1的反向输入端连接基准电压，所述的辅助电源，为与限流电源电路140相连接的辅助电源电路150所输出的电源。所述的基准电压为根据所述第一电阻R1和第一电容C1组成的充放电电路的参数设置的电压一般为3～10伏特。
根据上述的风机及继电器控制电路，可以通过其中设置的R1与C1组成的R/C充放电电路，给电容C1充电，当电容C1的电压大于比较器U1的电压时就可以，控制三极管Q1的导通状态，进一步起到控制后续风机及继电器电路的工作状态，C1电容的充电时间即为上述第一预设时间。该电路设计简单，元器件都很常见匹配度高，兼容性也高。
作为其中一个实施例，所述的主回路启动控制电路120包括第三电阻R3和第二电容C2、第四电阻R4、稳压管ZD1。
所述第三电阻R3一端与电源相连接，另一端与第二电容C2和第四电阻R4相连接，所述第二电容C2另一端接地，所述第四电阻R4另一端与稳压管ZD1相连接，所述稳压管ZD1的另一端与逆变电源主回路相连接。
根据上述的主回路启动控制电路，可通过其中设置的R3与C2组成的R/C充放电电路，给电容C2充电，当电容C2的电压达到稳压管ZD1的反向击穿电压时，稳压管ZD1被击穿，主回路启动控制电路将输出高电平U0，触发逆变电源主回路启动工作，C2电容的充电时间即为上述第二预设时间。该电路设计简单，元器件都很常见匹配度高，兼容性也高，简单的设计就可以实现控制目的。
作为其中一个实施例，所述的风机及继电器控制电路110与主回路启动控制电路120，通过第一二极管D1相连接，其中第一二极管D1的阳极与主回路启动控制电路120相连接，阴极与风机及继电器控制电路110相连接。
在所述的风机及继电器控制电路与主回路启动控制电路之间设置第一二极管，用于在所述三极管导通前控制所述主回路启动控制电路中A点处于低电平状态，以保证在风机及继电器电路导通之前，逆变电源主回路不工作。
作为其中一个实施例，所述风机及继电器控制电路110与风机及继电器电路130通过三极管Q1相连接。
在所述的风机及继电器控制电路与风机及继电器电路之间设置三极管，用于控制风机、继电器的工作状态，具体地当三极管基极为高电平时，三极管导通，风机、继电器启动工作，另外设置在所述的风机及继电器电路中的第二二极管用于过滤继电器工作时产生的反向电势，用于保护三极管。
进一步，所述的第一、二预设时间为第一电容C1、第二电容C2的充电时间，所述第一、第二预设时间，优选R/C充放电电路中通过电容的充放电时间来实现，其中，所述的第一、第二电容优选为极性电解电容。
如图2所示，所述的弧焊电源中的限流电源电路140中设置的限流电阻TH1，材质优选为热敏电阻或者大功率水泥电阻。
作为其中一个优选的实施例，本实用新型所述的装置100的具体实施过程如下：当打开焊机电源时通过限流电阻TH1启动后弧焊电源电路输出辅助电源VCC。
在图1所示的风机及继电器控制电路110中，辅助电源VCC通过第一电阻R1给第一电容C1充电并输入到比较器U1的正相输入端，比较器U1的反相输入端输入预设基准电压Vref。当第一电容C1上充电电压高于Vref时，比较器U1输出高电平通过第二电阻R2接到三极管Q1基极，使三极管Q1导通；Q1导通后，风机及继电器电路130工作，风机F、继电器J启动工作，此时继电器J的3、4触点吸合，限流电阻TH1短路，其中在风机及继电器电路130中与风机F、继电器J并联连接的二极管D2是用于过滤继电器的反向电势保护三极管Q1。
在如图1所示的主回路启动控制电路120中，VCC通过第三电阻R3给第二电容C2充电，并通过第四电阻R4接到图中所示A点，A点分别通过二极管D1接到风机及继电器控制电路110部分的三极管Q1基极，以及稳压管ZD1的反向输入端，其正向输出端输出控制信号U0，进一步控制逆变电源主回路的工作状态。
如图1所示，在比较器U1输出高电平前A点电位一直被二极管D1置于低电平，此时U0输出一个低电平控制，逆变电源主回路处于不工作状态。当比较器U1输出高电平时，A点电位不再受风机及继电器控制电路110部分的限制，且当第二电容C2的充电电压使稳压管ZD1击穿时U0输出一个高电平来控制逆变电源主回路开启工作。以上所述为本实用新型电弧焊安全启动实现过程。
上述弧焊电源的安全启动装置，通过该装置中的风机及继电器控制电路控制风机及继电器电路中的风机、继电器的工作状态；具体地通过继电器的工作控制弧焊电源中的限流电源电路，进一步通过主回路启动控制电路控制逆变电源主回路工作。在逆变电源主回路正常工作之前，弧焊电源的各功能电路按时序先后开启，互不干扰，从而达到弧焊电源安全可靠开启工作的目的。
如图3所示，图3为本实用新型所述的弧焊电源安全启动装置对应的方法流程示意图。本实用新型所述弧焊电源安全启动装置的实现方法包括如下步骤：
S101在弧焊电源中的限流电源电路启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路工作；
S102在弧焊电源中的限流电源电路启动第二预设时间之后，触发弧焊电源中的逆变电源主回路工作；
所述第二预设时间大于所述第一预设时间。
作为其中一个实施例，所述的第一、二预设时间同时开始。
作为一个优选的具体实施方式，如图1所示的弧焊电源安全启动装置为例描述本实用新型的弧焊电源安全启动方法。本实用新型所述的装置100的具体工作过程如下：
当打开焊机电源时通过限流电阻TH1启动后弧焊电源电路输出辅助电源VCC。
在图1所示的风机及继电器控制电路110中，辅助电源VCC通过第一电阻R1给第一电容C1充电并输入到比较器U1的正相输入端，比较器U1的反相输入端输入预设基准电压Vref。当第一电容C1上充电电压高于Vref时，比较器U1输出高电平通过第二电阻R2接到三极管Q1基极，使三极管Q1导通；Q1导通后，风机及继电器电路130工作，风机F、继电器J启动工作，此时继电器J的3、4触点吸合，限流电阻TH1短路，其中在风机及继电器电路130中与风机F、继电器J并联连接的二极管D2是用于过滤继电器的反向电势保护三极管Q1。
在如图1所示的主回路启动控制电路120中，VCC通过第三电阻R3给第二电容C2充电，并通过第四电阻R4接到图中所示A点，A点分别通过二极管D1接到风机及继电器控制电路110部分的三极管Q1基极，以及稳压管ZD1的反向输入端，其正向输出端输出控制信号U0，进一步控制逆变电源主回路的工作状态。
如图1所示，在比较器U1输出高电平前A点电位一直被二极管D1置于低电平，此时U0输出一个低电平控制，逆变电源主回路处于不工作状态。当比较器U1输出高电平时，A点电位不再受风机及继电器控制电路110部分的限制，且当第二电容C2的充电电压使稳压管ZD1击穿时U0输出一个高电平来控制逆变电源主回路开启工作。以上所述为本实用新型电弧焊安全启动实现过程。
上述弧焊电源安全启动的方法，通过在弧焊电源中的限流电源电路启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路工作；继电器进一步控制弧焊电源中的限流电源电路，在弧焊电源中的限流电源电路启动第二预设时间之后，触发弧焊电源中的逆变电源主回路工作。在逆变电源主回路正常工作之前，弧焊电源的各功能电路按时序先后开启，互不干扰，从而达到弧焊电源安全可靠开启工作的目的。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种弧焊电源安全启动装置，其特征在于，包括风机及继电器控制电路和主回路启动控制电路，所述风机及继电器控制电路连接所述主回路启动控制电路，所述风机及继电器控制电路连接弧焊电源中的风机及继电器电路，所述主回路启动控制电路连接弧焊电源中的逆变电源主回路，所述风机及继电器控制电路和所述主回路启动控制电路分别连接辅助电源电路；
所述风机及继电器控制电路，用于在弧焊电源中的限流电源电路启动第一预设时间之后，触发弧焊电源中的风机及继电器电路工作；
所述主回路启动控制电路，用于在弧焊电源中的限流电源电路启动第二预设时间之后，触发弧焊电源中的逆变电源主回路工作；
其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间。
2.根据权利要求1所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述的风机及继电器控制电路包括第一电阻和第一电容、比较器、第二电阻、三极管；
所述第一电阻一端与辅助电源相连接，另一端与第一电容及比较器的正相输入端相连接，所述比较器的输出端与第二电阻的一端相连接，所述第一电容另一端接地，所述第二电阻另一端与三极管基极相连接，所述三极管集电极与风机及继电器电路连接，发射极接地，比较器的反向输入端连接基准电压，所述的辅助电源为所述辅助电源电路输出的电源。
3.根据权利要求1所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述的主回路启动控制电路包括第三电阻和第二电容、第四电阻、稳压管；
所述第三电阻一端与辅助电源相连接，另一端与第二电容和第四电阻一端相连接，所述第二电容另一端接地，所述第四电阻另一端与稳压管相连接，所述稳压管的另一端与逆变电源主回路相连接，所述的辅助电源为所述辅助电源电路输出的电源。
4.根据权利要求1所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述的风机及继电器控制电路与主回路启动控制电路，通过第一二极管相连接，其中第一二极管的阳极与主回路启动控制电路相连接，阴极与风机及继电器控制电路相连接。
5.根据权利要求1所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述风机及继电器控制电路与风机及继电器电路通过三极管相连接。
6.根据权利要求2所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述第一预设时间为所述第一电容的充电时间。
7.根据权利要求3所述的弧焊电源安全启动装置，其特征在于，所述第二预设时间分别为所述第二电容的充电时间。
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