CN2218045Y - 一种节能交流弧焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接设备，是一种节能交流弧焊机。该焊机由安装在箱体内的主变压器、可控硅、测量变压器、电流互感器、控制器以及设置在控制器盒体内的控制电路和装配在机箱壳壁上的各接线、调节等器件构成。靠控制电路中的各电路单元对焊机实施调控，使该焊机具有电弧稳定性好，节能效果显著和功率因数高，主要元器件使用寿命长等特点。

Description

一种节能交流弧焊机

本实用新型属于焊接设备，是一种节能交流弧焊机。

目前常规的弧焊机为适应交流“引弧”、“稳弧”的需要，其弧焊变压器为高漏抗或大感抗的变压器，这种类型的变压器功率因数较低为0.4－0.6，另外由于其引弧电压、空载焊接电压未实行分离控制致使焊机的稳弧性能较差，视在功率较高和在大电抗情况下焊机的外特性欠佳。

本实用新型的目的在于提供一种节能交流弧焊机，该焊机由安装在机箱内的主变压器、可控硅、测量变压器、电流互感器、控制器以及设置在控制器盒体内的控制电路和装配在机箱壳壁上的各接线、调节等器件构成。靠控制电路中的可控硅触发电路单元、自动调节电路单元、推力电流电路单元、空载节能电路单元、温升保护及遥控调节电路单元使电弧电流落后于电源电压一定相位，增大回路的阻抗角以克服现有技术所存在的不足。

本实用新型的整体结构是：

一种节能交流弧焊机由安装在具有脚轮(3)机箱(1)内的主变压器B₁、同步测量变压器B₂，控制器(2)各构件为主组成，并在机箱的外壳上设置相应的测量仪表，各调节开关及接线端子，其特征在于主变压B₁的二次绕组L₂、一次绕组L₁分别安装在铁芯(4)的上部和下部，并由绝缘垫块(5)紧固定位，在一、二次绕组之间安装通风板条(6)，在紧固铁芯的框架(7)两个侧壁上分别装配测量变压器B₂、控制器(2)、电流粗调开关(8)、保护盒(9)和主回路可控硅(10)、(11)；在机箱的两个侧壁上分别设置电流表(12)、电压表(13)、电流微调旋扭(14)、电流粗调开关旋扭(15)，还在其两个侧壁上分别开设输出端子(16)的接口，电源线端子(17)接口；主变压器B₁的一次绕组L₁、二次绕组L₂和可控硅SCR₁、SCR₂相互配接构成调压“开关”，B₁的两个绕组、测量变压器B₂的次级绕组L₄、L₅、L₆、L₇分别与控制器盒体内的各电子元器件连接构成可控硅触发电路单元、自动调节电路单元、推力电流电路单元、空载节能电路单元；其中空载节能电路单元中的电位器W₄的调节旋扭为电流微调旋扭(14)，电流粗调开关为变换主变压器绕组匝数的切换开关，保护盒内安装电阻、电容元器件与调压开关配接，与主变压器绕组L₂引出线耦合装配的电流互感器H₁、H₂分别安装在机箱的内侧壁和固定输出端子(16)的支架上，电流互感器H₁绕组两端与电流表装接，电流互感器H₂绕组两端与控制器盒体内自动调节电路单元中的桥式整流器“D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅”联接，D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅为晶体二极管。

其控制电路单元及构件的装配关系还有：

在控制器(2)盒体内还设有温升保护及遥控调节电路单元，电路单元之中的温度测量传感器Lθ安装在主变压器绕组L₂与铁芯的间隙中，Lθ与绕组L₁并接，遥控调节电路单元的接口(18)设置在机箱的侧壁上。

各电路单元的结构分别为：

可控硅触发电路单元由电子开关器件G₄为主构成，其中B₂的次级绕组L₄、桥式整流器“D₁、D₂、D₃、D₄”、其中D₁、D₂、D₃、D₄为晶体二极管，电阻R₁、R₆和稳压管G₆相互联接为其同步电源，与电阻R₆连接的三极管G₃、与稳压管G₆联接的电位器W₁、W₂，转换开关K_2－1、电位器W₅，电容器C₂相互联接为其触发电路，另外该电路单元中的可控硅SCR₃、SCR₄、晶体二极管D₅、D₆相互联接为其功率放大电路，电阻R₁₂联接在二极管D₅和可控硅SCR₂的控制极之间，电阻R₁₃联接在二极管D₆和可控硅SCR₁的控制极之间；自动调节电路单元包括由电流互感器H₂的绕组、晶体二极管D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅构成的桥式整流器、电阻R₁₀、电容器C₇和稳压管G₅相互联接组成反馈电路，其输出端分别经电位器W₃、W₅与晶体三极管G₃的基极和发射极联接，另外该电路单元中的光电耦合器G₂的输入端分别与反馈电路的一个输出端和G₃的发射极联接；推力电流电路单元以电压比较器G₁为主构成，其输入端分别与电阻R₂、R₄，电阻R₃、R₅联接，输出端联接G₃的集电极；空载节能电路单元包括：开关K₁、绕组L₃、电位器W₄，并接在绕组L₂两端的继电器J₂的绕组，继电器J₁绕组与J₂的开关J₂k串联后并接在B₂的绕组L₇两端，串接在B₁绕组L₁回路中的电容器C₈、电阻R₁₁，电容器C₂并接继电器J₁的触点开关J₁k；温升保护及遥控调节电路单元包括：与绕组L₁并接的温度测量传感器绕组Lθ和并接在电位器W₅旋动端和J₁k的一个触点间的常闭开关Kθ，串接在L₁回路中的熔断器件FU₂，遥控器调节接口XP₃分别通过控制电缆与遥控器和控制器盒体内的电路联接。

电子开关器件G₄为单结晶体管，J₁、J₂分别为时间继电器和通用继电器。

本实用新型的附图有：

图1是交流弧焊机的结构简图。

图2是控制电路原理图。

附图给出了本实用新型的实施例，结合附图进一步说明如下：

机箱内的主变压器铁芯由框架上的铁芯卡(19)紧固，一、二次绕组由通风板条相隔，靠绝缘垫块紧耦合定位装配。可控硅SCR₁、SCR₂装配在与支承架(20)套装的散热器件(21)之间，除电流互感器H₁、H₂，同步测量变压器和电位器W₄旋扭外，其余各电路单元的元器件均装配在控制器盒体内。

各电路单元的工作原理分别是：

1、交流调压“开关”：由主变压器B₁、可控硅SCR₁、SCR₂组成的交流调压“开关”是当可控硅有触发脉冲输入时，焊机就有焊接电压输出，若无触发脉冲输入则可控硅关断，焊机无输出。而触发脉冲输出的超前或落后将直接影响输出功率的大小。

2、可控硅触发电路单元：该电路单元结构如前述。交流380伏电压由B₂绕组L₄降压后经由晶体二极管D₁、D₂、D₃、D₄组成的桥式整流器，电阻R₆和稳压管G₆后，在G₆两端输出梯形波电压，做为以单结晶体管G₄为主的触发电路单元的同步电源。电位器W₁、W₂靠“弧焊、渣焊”转换开关K_2－1分别与电阻R₆连接，经三极管G₃、电位器W₅由同步电源对电容器C₂充电，当C₂两端电压达到晶体管G₄的峰值电压时，G₄导通，并由其基极、发射极对脉冲变压器B₃的绕组L₈放电，在B₃的次级绕组L₉、L₁₀回路中感应出一系列尖顶脉冲电压，再被可控硅SCR₃、SCR₄、二极管D₅、D₆和电阻R₁₂、R₁₃功率放大及限流后做为主回路中可控硅SCR₁、SCR₂的触发脉冲。B₃绕组L₉、L₁₀输出的第一脉冲电压使其由关断转变为导通，并且可控硅的导通角取决于第一个脉冲电压的相位也同时影响焊接电流的大小。其动态关系是：增大W₁或W₂阻值，或者使晶体管G₃内阻增大，第一个脉冲电压相位后移，脉冲密度变小，可控硅导电角减小，焊接电流减小。反之则脉冲相位前移，脉冲角度变大，可控硅导电角增大，焊接电流变大。

3、自动调节电路单元：此为自动稳定焊接规范的反馈电路。与焊机输出端耦合的电流互感器H₂取得电流反馈信号，从输出端(XP₂)取出电压反馈信号，分别调制单结晶体管G₄振荡器的工作状态以获得所需要的外特性或动特性。主要调制是：H₂绕组感应产生的交流电压经二极管D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅桥式整流器和电阻R₁₀、电容器C₇、稳压管G₅等电路完成整流、移相、削波后，加到晶体三极管G₃的基极、集电极之间，控制其内阻(rec)。当焊接电流增大时，感应电压增大，内阻rec增加，脉冲变疏，第一个脉冲后移，脉冲变疏，可控硅导电角减小，焊机输出电流减小。若焊接电流变小时，经上述相反的反锁过程使输出电流增加。以自动稳定焊接电流。另外互感器H₂的感应电压还可做为控制光电耦合器G₂导通或关断的开关信号，通过设定电位器W₁或W₂，W₃、W₅的阻值，当互感器H₂绕组中无电流时，G₂关闭，焊机输出电压值在起弧电压范围内，便于焊机引弧。当互感器H₂绕组中有感应电压时，使G₂导通，调节电位器W₄分压量，以维持需要的焊接电流或电压。

4、推力电流电路单元：其主要作用是一旦焊机输出端电压低于15伏时，该电路单元提供一个增量电压和给定电压叠加。当输出端接近短路时，此增量电压最大，短路电压越低，短路电流越大，越不易发生粘接焊条现象。推力电流的形成主要取决于电压比较器G₁两个输入端电位的高低变化，当其负端电位低于正端电位时，G₁有输出，可使电容器C₂充电加快，脉冲前移，可控硅导电角加大，输出电流增大以熔化短路金属。

5、空载节能电路单元：其主要作用是使电焊机在不焊接时，自动切断主变压器的励磁空载电流。以达到节能的目的。工作原理是：打开开关K₁，调节电位器W₄(即电流微调旋扭14)，使焊机空载电压为75伏。继电器J₂绕组受电，经延时，其常闭触点J₂k打开，J₁绕组断电，J₁k闭合，短路电容器C₂使主回路可控硅因无触发脉冲而关闭，切断主变压器空载电流。另外由于在可控硅阴、阳两极并联电容器C₈和电阻R₁₁，可以在可控硅SCR₁、SCR₂关断时，保证变压器次级绕组仍有70伏交流电压，以维持J₂k处于断开状态。

6、温升保护及遥控调节电路单元：当焊机所处的环境温过高，或其工作的暂载率提高，以及主回路两只反向并联的可控硅工作参数发生变化时，都将造成焊机温升提高，温度测量传感器Lθ装设在主变B₁的二次绕组与铁芯间隙中，当温度超过某极限值后，Kθ断开，切断C₂的充电回路，可控硅因无脉冲输入而使焊接停止。待温度降低到允许数值时Kθ闭合使焊接继续工作，以起到温升限制的目的。当主回路有短路发生时，用来限制故障扩大。

遥控调节电路，在焊机箱体侧壁上设有遥控插口XP₃，当需在远离焊机的地方调节输出电流时，可由XP₃插座通过控制电缆与遥控器相连接。

本实用新型所取得的技术进步是：控制器内的各有关电路单元是在保证可控硅能够正常关断的条件下，增大回路的阻抗角，适当减小了可控硅调压范围，并使电弧电流落后于电源电压一定相位，从而保证了电弧的稳定性。另外自动调节电路单元以闭环负反馈形式实现了感性负载调压时使可控硅能可靠工作。因此该弧焊机具有电弧稳定性好，节能效果显著和功率因数较高，变压器可控硅等主要构件使用寿命长等特点。

Claims (4)

1、一种节能交流弧焊机由安装在具有脚轮(3)机箱(1)内的主变压器B₁、同步测量变压器B₂，控制器(2)各构件为主组成，并在机箱的外壳上设置相应的测量仪表，各调节开关及接线端子，其特征在于主变压B₁的二次绕组L₂、一次绕组L₁分别安装在铁芯(4)的上部和下部，并由绝缘垫块(5)紧固定位，在一、二次绕组之间安装通风板条(6)，在紧固铁芯的框架(7)两个侧壁上分别装配测量变压器B₂、控制器(2)、电流粗调开关(8)、保护盒(9)和主回路可控硅(10)、(11)；在机箱的两个侧壁上分别设置电流表(12)、电压表(13)、电流微调旋扭(14)、电流粗调开关旋扭(15)，还在其两个侧壁上分别开设输出端子(16)的接口，电源线端子(17)接口；主变压器B₁的一次绕组L₁、二次绕组L₂和可控硅SCR₁、SCR₂相互配接构成调压“开关”，B₁的两个绕组、测量变压器B₂的次级绕组L₄、L₅、L₆、L₇分别与控制器盒体内的各电子元器件连接构成可控硅触发电路单元、自动调节电路单元、推力电流电路单元、空载节能电路单元；其中空载节能电路单元中的电位器W₄的调节旋扭为电流微调旋扭(14)，电流粗调开关为变换主变压器绕组匝数的切换开关，保护盒内安装电阻、电容元器件与调压开关配接，与主变压器绕组L₂引出线耦合装配的电流互感器H₁、H₂分别安装在机箱的内侧壁和固定输出端子(16)的支架上，电流互感器H₁绕组两端与电流表装接，电流互感器H₂绕组两端与控制器盒体内自动调节电路单元中的桥式整流器“D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅”联接，D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅为晶体二极管。

2、根据权利要求1所述的弧焊机，其特征在于在控制器(2)盒体内还设有温升保护及遥控调节电路单元，电路单元之中的温度测量传感器Lθ安装在主变压器绕组L₂与铁芯的间隙中，Lθ与绕组L₁并接，遥控调节电路单元的接口(18)设置在机箱的侧壁上。

3、根据权利要求1或2所述的弧焊机，其特征在于可控硅触发电路单元由电子开关器件G₄为主构成，其中B₂的次级绕组L₄、桥式整流器“D₁、D₂、D₃、D₄”、其中D₁、D₂、D₃、D₄为晶体二极管，电阻R₁、R₆和稳压管G₆相互联接为其同步电源，与电阻R₆连接的三极管G₃、与稳压管G₆联接的电位器W₁、W₂，转换开关K_2－1、电位器W₅，电容器C₂相互联接为其触发电路，另外该电路单元中的可控硅SCR₃、SCR₄、晶体二极管D₅、D₆相互联接为其功率放大电路，电阻R₁₂联接在二极管D₅和可控硅SCR₂的控制极之间，电阻R₁₃联接在二极管D₆和可控硅SCR₁的控制极之间；自动调节电路单元包括由电流互感器H₂的绕组、晶体二极管D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅构成的桥式整流器、电阻R₁₀、电容器C₇和稳压管G₅相互联接组成反馈电路，其输出端分别经电位器W₃、W₅与晶体三极管G₃的基极和发射极联接，另外该电路单元中的光电耦合器G₂的输入端分别与反馈电路的一个输出端和G₃的发射极联接；推力电流电路单元以电压比较器G₁为主构成，其输入端分别与电阻R₂、R₄，电阻R₃、R₅联接，输出端联接G₃的集电极；空载节能电路单元包括：开关K₁、绕组L₃、电位器W₄，并接在绕组L₂两端的继电器J₂的绕组，继电器J₁绕组与J₂的开关J₂k串联后并接在B₂的绕组L₇两端，串接在B₁绕组L₁回路中的电容器C₈、电阻R₁₁，电容器C₂并接继电器J₁的触点开关J₁k；温升保护及遥控调节电路单元包括：与绕组L₁并接的温度测量传感器绕组Lθ和并接在电位器W₅旋动端和J₁k的一个触点间的常闭开关Kθ，串接在L₁回路中的熔断器件FU₂，遥控器调节接口XP₃分别通过控制电缆与遥控器和控制器盒体内的电路联接。

4、根据权利要求3所述的弧焊机，其特征在于电子开关器件G₄为单结晶体管，J₁、J₂分别为时间继电器和通用继电器。

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