CN2347710Y

CN2347710Y - 直流脉冲氩弧焊机

Info

Publication number: CN2347710Y
Application number: CN 98229887
Authority: CN
Inventors: 李晓冰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2008-11-16

Abstract

本实用新型提供一种直流脉冲氩弧焊机,其电路包括主回路、驱动电路、保护、脉宽调制及反馈放大、程控,弧压检测、引弧装置、氩弧焊程序和电流控制等电路,其连接关系是,主回路输出接保护、脉宽调制及反馈放大和弧压检测输入,弧压检测输出接程控、氩弧焊程序和引弧装置输入,引弧装置输出接主回路输出,氩弧焊程序输出接引弧装置、电流控制和脉宽调制及反馈放大输入,电流控制、程控、氩弧焊程序和保护输出接脉宽调制及反馈放大输入,其输出接驱动输入,其输出接主回路输入。电流调节范围大,引弧功率高,可靠性高。

Description

直流脉冲氩弧焊机

本实用新型涉及一种焊机，特别是涉及一种直流脉冲氩弧焊机。

以往的逆变式直流脉冲氩弧焊机，在引弧装置上采用高频耦合线圈，增加了引弧电流源，体积大，在弧压检测中只有一道弧压检测，采用稳压管和继电器来实现，不能准确判断焊机工作状态。

本实用新型的目的在于克服其缺点，提供一种体积小，重量轻，效率高，噪声低，电流调节范围大，引弧成功率高，功能全，可靠性高，整机工作在准谐振开关状态的直流脉冲氩弧焊机。

本实用新型直流脉冲氩弧焊机是这样实现的，它包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入；其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1的短相保护电路组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；反馈放大及脉宽调制电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、U1:C和U1:D，以及外围电路组成；弧压检测电路由运算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其处围电路组成；引弧装置电路由固态继电器JS1、升压变压器B4、火花塞H、电感L2构成的高频发生器，三极管T6、运算放大器U26:A构成的高频程控电路组成；氩弧焊程序电路由按钮N1、D触发器U11构成的启停电路，U10:C和固态继电器JS2构成保护气控制电路，U12:A和U10:B构成的控制主回路开关电路组成；电流控制电路由U10:D、U14-1和U12:B构成的电流缓升缓降电路、U15、U16和U13:B构成的切换脉冲电流峰值和底值电路、U17构成的控制脉冲频率和占空比电路构成。

本实用新型直流脉冲氩弧焊机的工作过程是，市电三相380V输入本机，经空气开关Z，带动冷却风机FS，通过整流滤波成为高压直流电，加在全桥逆变器两端，通过四支IGBT管T1～T4的轮流开通，转变为交流高频方波，再经高频变压器B1隔离降压，二极管D5、D6全波整流后，形成高频直流脉冲，经电抗器L2滤波，成为直流电，提供焊接电弧。按动启仃钮N1后，焊机接通氩气，将自动接触或高频引弧，一秒钟后电流缓升至调定值，并按调定的脉冲周期及占空比输出脉动电流。再次按动启仃钮N1，焊机将按调定的衰减时间逐步减小电流，最后熄弧。经十秒种切断氩气。

本实用新型直流脉冲氩弧焊机的优点在于体积小、重量轻、效率高、噪声低、在引弧装置电路中省去了高频耦合线圈，将高频直接耦合到电感线圈上，省去了引弧电流源，直接由主回路提供引弧电流，引弧成功率高，电流调节范围大，采用双弧压检测，能准确判定焊机的工作状态，并具有短路防粘功能，工作可靠。

下面结合附图详细说明本实用新型实施例。

图1：本实用新型电路框图

图2：本实用新型主回路电路连接图

图3：本实用新型保护电路连接图

图4：本实用新型脉宽调制及反馈放大电路连接图

图5：本实用新型程控电路连接图

图6：本实用新型驱动电路连接图

图7：本实用新型弧压检测电路连接图

图8：本实用新型引弧装置电路连接图

图9：本实用新型氩弧焊程序电路连接图

图10：本实用新型电流控制连接图

本实用新型直流脉冲氩弧焊机其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入

其中，主回路由整流桥Q，电容C1～C6,IGBT管T1～T4，二极管D1～D4、主变压器原边B1-1、副边B1-2、B1-3，电感L1、L2，互感器B2，分流器FL，二极管D5和D6，电阻R2～R5构成。连接关系是，三相380V交流电经空气开关Z与整流桥Q输入端连接，其中一相拉接冷却风机FS,Q的输出端间接保护电容C1，滤波电容C2，放电电阻R2,R4和C4,C2的正端接T1和T3集电极，D1和D3阴极，C2的负端经B2接T2和T4的发射极、D2和D4的阳极，T1的发射极接T2集电极、D1阳极、D2阴极B1-1一端，B1-1另一端接L1一端，L1另一端经C6接D3阳极和D4阴极、T3发射极和T4集电极，T3和T4的基极分别接5端和7端，其发射极分别接6端和8端，C5和R5串联后接B1-1和L1两端，B1-2的一端接D5阳极，B1-3一端接D6阳极，D5和D6的阴极连接后接FL一端，FL另一端接焊机正输出12端，B1-2的中心抽头接14端和L2一端，L2另一端接接焊机的负输出11端，在D5和D6的两端分另接R6、C7和R3、C3。

保护电路由运算放大器U4(LM324)和U5(TLP521-2)，整流桥Q1，二极管D12～D22，三极管T5，电容C15～C18，电阻R37～38R和R44～R6，温度继电器JT构成。其连接关系是，主回路中B2的9端接D12阳极，D12阴极接R61、R62和R57一端，R62另一端接地和主回路中B2的10端，R61另一端接C18并经R60接U4:A正输入端3脚，R57另一端接C14和R56一端，R56另一端接U4:B正输入端5脚；R59和R58串联后接+15V和地之间，U4:A负输入2脚、R54和R55串联后接+15和地之间，运算放大器U4:A输出端1脚接D13阳极和R63一端，D13阴极接J端，R63另一端接D15阳极，D15、D16阴极R50一端接B端，R50另一端接地。接D14阴极和R51R、52一端，R52另一端接D18、D19、D20阴极，R51另一端接T5基极、U5-2输出集电极6脚，U5-2输出发射极5脚接地，U5-2正输入端3脚接R4B一端，另一端接+15V,U5-2负输入端4脚接C16一端和L端，C16另一端接地。D14阳极接U5-1输出集电极8脚，和R53一端，R53另一端接+15V。U5-1输出发射极7脚接JT一触点，JT另一端接地。U5-1负输入端2脚接Q负输出，U5-1正输入端1脚经R1一端，R1另一端接Q1正输出，Q1三个输入端接380V电源。T5的发射极接地，集电极接D23和D17阴极，D23阳极经R49接+15V,D17阳极接U4:C负输入脚9。D18、D19、D20的阳极分别接U4:B、U4:C、U4:D负输入端7、8、14脚。R46一端接+15V，另一端接U4:C负输入端9脚并经R45接地。R44一端接+15V，另一端接U4:D正输入脚12并经R37接地。U4:C正输入脚10经R47、R38接U4:D负输入脚13,R47与R38连接中端接R64、R65和C17一端，R65和C17另一端接地，R64另一端接D21和D22阴极，D21和D22阳极分别接15V电源。

脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1(LM324)和U25(μA741)、摸拟电子开关U2(CD4053)、脉宽调制控制器U3(SG3525A)和，二极管D7，电阻R7～R21，电容C9～C12，电位器W1和W2构成。其连接关系是，13端是从FL采来的交流信号(正)，经R7后接U1:A负输入端2脚，其输出端1脚经R8接负输入端2脚和R11一端，R12分压后至U3同相输入端2脚。U1:A正输入端3脚经R9接U2的X端14脚和R10一端，R10另一端接地、13端和R18一端。R17和R18分压，得到一个很小的负信号(-0.5V)接U2的Y0端2脚和X0端12脚，其Y1端1脚和Z端4脚相连，X1端3脚U25输出端6脚，W1一端接+15V，另一端接地，中心头接U2的X0端5脚，该点同时经R21接U25正输入端3脚，U25负输入端2脚经R19接输出端6脚，同时接R20一端，R20另一端接W2一端，U2的C端9脚和B端10脚分别接K、C端。U2的A端11脚接H端接+15V,X1端13脚接I端，Y端15脚接D端，正电源端16脚接+15V，接地端6、7、8脚接地。U3接地端12脚接地，负输入端1脚经R13接补偿端9脚和C9一端，C9另一端接地。U3正电源端13脚、15脚接+15V，输出端11脚经R14到F端，输出端脚14至G端，RT端7脚接R15一端，另一端接U3的CT端5脚和C10一端，C10另一端接地。R16和C11一端接地，R16和C11另一端接U3软启动端8脚和D7阳极，D7阴极接A端。U3保护端10脚接保护电路中的B端。

程控电路由运算放大器U1:B(LM324)、U1:G和U1-D，二极管D8～D11，电阻R22～R36，电容C13和C14构成。其连接关系是，R22一端接-75V电源，经R23、R24、R25分压后，R22和R23连接端接主回路中11端，R23和R24连接点接U1:B正输入端5脚，R24和R25连接点接U1:C正输入端10脚，R26一端接-15V电源，另一端依次连接R27、R28,R27、R26连接点接U1:B负输入端6脚和保护电路中J端，R27和R28连接点接U1:C负输入端9脚。C13和R29串联后一端接U1:B输出端7脚，R29另一端接反馈放大及脉宽调制电中D端。R30一端接U1:B输出端7脚，另一端接反馈放大及脉宽调制电中A端和D9阴极，D9阳极接D10阳极、D11阴极R36一端和反馈放大及脉宽调制电中C端，D11阳极接地，R36另一端接+15V,D10阴极经R31接U1:D输出端14脚、U1:D正输入端12脚经R32接地。U1:D负输入端13脚接C14和R35一端及D8阳极，C14另一端接地，D8阴极和R35另一端接X端和R33一端，R33另一端接U1:C输出端8脚及R34一端，R34另一端接反馈放大及脉宽调制电中K端。

驱动电路由光电耦合器U6～U9(HCPL4504)电阻R66～R81构成。其连接关系是，±15V为四组独立电源。反馈放大及脉宽调制电中F端接U6正输入端2脚和U9负输入端3脚，反馈放大及脉宽调制电中G端接U7负输入端3脚和U8正输入端脚2,U6负输入端3脚接U7正输入端2脚，U8负输入端3脚接U9正输入端2脚。R66一端接U6正电源端8脚，另一端接+15V,R68一端接U6负电源端5脚，另一端接-15V,R67一端接U6输出端6脚和7脚，另一端接R69一端和1端，R69另一端接2端和地。R7D一端接U7正电源端8脚，另一端接+15V,R72一端接U7负电源端5脚，另一端接-15V,R71一端接U7输出端6脚和7脚，另一端接R73一端和主回路中7端，R73另一端接主回路中8端和地。R74一端接U8正电源端8脚，另一端接+15V,R76一端接U8负电源端5脚，另一端接-15V,R75一端接U8输出端6脚和7脚，另一端接R77一端和3端，R77另一端接4端和地。R78一端接U9正电源端8脚，另一端接+15V,R80一端接U9负电源端5脚，另一端接-15V,R79一端接U9输出端6脚和7脚，另一端接R81一端和主回路中5端，R 81另一端接主回路中6端和地。

弧压检测电路由运算放大器U26:B(LM324)、U26:C和U26:D，二极管D28、D29和D30，电阻R193～R201，电容C19构成。其连接关系是，R193～R195串联后接于主回路中14端和12端，R193和R194的连接点接U26:B负输入端6脚和C19一端，C19另一端接地，R195和R194的连接点接U26:C正输入端10脚，R196～R198串联后接于-15V电源和地之间，R1196和R197的连接点接U26:B正输入端5脚，R197和R198的连接点接U26:C负输入端9脚。R199一端接地，另一端接D28、D29阴极和U26:D负输入端13脚，D28的阳极接U26:B负出端7和M端。D29阳极接U26:C输出端8脚和D30阳极，D30阴极接P端。R200和R201串联后接于+15V电源和地之间，连接点接U26:D的正输入端12脚，U26:D的负输出端接O端。

引弧装置电路由高压变压器B4、高压电容C30、火花塞H、升压变压器B3运算放大器U26:A(LM324)、三极管T6、固态继电器JS1、二极管D24～D27、电阻R187～R192、电容C30和C31和开关K1构成。其连接关系是，B4原边一端接36V交流电源，另一端接JS1的一个输出端，其另一输出端接36V电源。B4付边接C30两端，C30一端同时接H一端，C30另一端接B3一端，B3另一端接H另一端，B3付边是主滤波电感L2。TS1的一个输入端接R187一端，R187另一端接+15V电源。TS1另一输入端接T6集电极和D24阴极，D24阳极接保护电路中L端。T6发射极接地，基极接D25阴极，D25阳极接D26阳极、R188一端和K1一端，K1另一端接地。D26阴极接U26:A输出端1脚和N端。R188另一端接弧压检测电路中M端、R190一端和D27阴极，D27阳极接R190另一端、R189一端和C31一端，R189另一端接U26:A负输入端2脚，C31另一端接地。R191和R192串联后接+15V电源和地之间，其分压点接U26:A正输入端3脚。

氩弧焊程序电路由运算放大器U10:A(LM324)、U10:B和U10:C，D触发器U11(CD4013)，三输入与门U12:A(CD4073)，二极管D31～D33，电阻R82～R95和R202，电容C20和C21，按钮开关N1构成。其连接关系是，R202与R82串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:A，负输入端2脚、T端、U12:A输入端脚2和N1一端，N1另一端接地。R83与R84串联后接+15V电源和地之间，其接点接U10:A正输入端3脚，U10:A负输出端1脚接U11输入端3脚，负输出端2脚与D端5脚并接于U12:A输入端1脚，U11置位端8脚接地，正电源端14脚接+15V电源，复位端4脚接R端和R90一端，R90另一端接地。U11正输入端1脚接Q端和D31阳极，D31阴极接R85一端，R85一端另一端接C20一端、U10:C正输入端10脚和R89一端，R89另一端接U10:B输出端7脚、U点和R91一端，R91另一端接引弧装置电路中H端。R86和R87串联后接+15电源和地之间，连接点接U10:C负输入端9脚，U10:C的输出端脚接R88一端，R88另一端接D33阳极，D33阴极接JS2一个输入端，另一输入端接地。JS2一个输出端接36V交流电源，另一输出端通过QF接36V交流电源。R92和R93串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:B正输入端5脚，U10:B负输入端6脚接C21、R94和R95一端，C21另一端接地，R94另一端接D32阴极，D32阳极接R95另一端和U12:A输出端9脚，U12:A输出端8脚接S端。

电流控制电路由运算放大器U10:D(LM324)、U13:A、U13:B和U13:C(JM324，三输入与门U12:B和U12:C(CD4073)，与非门U14:A和U14:B(CD4093)，模拟电子开关U15和U16(CD4053)，时基电路U17(NE555)，二极管D34～D43，电位器W3～W6，电阻R97～R115,C22～C26，开关K2和K3构成。其连接关系是，U12:B的三个输入端3、4、5脚，接弧压检测电路中O端、氩弧焊程序电路中Q和U端，输出端6脚接U14:A输入端2脚，U14:A输入端1脚接氩弧焊程序电路中T端，其输出端3脚接R101和R102一端，R102另一端接U16C端9脚和D43阳极，R101另一端接W7一端和中心头、D37阴极，W7另一端接D36阳极，D36阴极接D37阳极。U10:D负输入端13脚、D35阴极和C23一端，C23另一端接D35阳极、D34阳极和C22一端，C22另一端接D34阴极、U10:D输出端14脚和R103和R96一端，R103另一端接U13:A负输入端2脚，R96另一端接R97和W4一端，R97另一端接W3一端，W3另一端接W4另一端和R98一端，R98另一端接地。W3和W4中心头分别接U15X0端12脚、X1端13脚。R99和R100串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:D正输入端12脚，R104和R105串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U13:A正输入端3脚，U13:B正输入端5脚和U151脚，R107一端接U13:A输出端1脚，另一端接氩弧焊程序电路中S端，R106一端接地，另一端接弧压检测电路中P点、D38阴极和U15B端10脚，D38阳极接U13:B输出端7脚，U13:B负输出端接U15Y0端2脚、14脚，U15Y端15脚接V端，反馈放大及脉宽调制电路中I端，其Z1端3脚、INH端6脚、VEEY端7脚、GND端8脚接地，C端9脚接U12:C输出端10脚，U12:C输入端11脚接氩弧焊程序电路中的U端，输入端12脚接U14:B输出端4脚，输入端13脚接R109和C26一端，R109另一端接+15V,C26另一端接地。U15输入端11脚接R108一端和D39阴极，R108另一端接U17输出端3脚和U14:B输入端5脚，D39阳极接U14:B端6脚、R115和K2一端，D43阴极接U16B端10脚和A端11脚，R115另一端接+15V,K2另一端接地。D43阳极接U16C端9脚和R102另一端，U16接地端1、5、6、7、8脚接地，正电源端3、16脚接+15V。R111一端接+15V，另一端接U16Y端15脚。C25一端接地，另一端接U16X1端13脚，U16X端14脚接U17触发端2、6脚、W5中心头和D42阴极，D42阳极接R112一端，R112另一端接U16Z端4脚，其Y0端2脚接U17端7脚、D40阳极和R113一端，R113另一端接D41阴极，W5一端接D41阳极，另一端接D40阴极。U17接地端1脚接地，其补偿端5脚悬空。U16X0端12脚接K3一端，U13:D正输入端12脚、C24一端和K3另一端接地C24另一端接U13:C负输入端9脚和输出端8脚，U13:C正输入端10脚接W6中心头，W6一端接地，另一端接R110一端，R110另一端接U13:D输出端14脚和负输入端13脚。

Claims

1、一种直流脉冲氩弧焊机，其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入；其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、 U1:C和U1-D，以及外围电路组成；弧压检测电路由运算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其处围电路组成；引弧装置电路由固态继电器JS1、升压变压器B4、火花塞H、电感L2构成的高频发生器，三极管T6、运算放大器U26:A构成的高频程控电路组成；氩弧焊程序电路由按钮N1、U11构成的启停电路，U10:C和固态继电器JS2构成保护气控制电路，U12:A和U10:B构成的控制主回路开关电路组成；电流控制电路由U10:D、U14-1和U12:B构成的电流缓升缓降电路、U15、U16和U13:B构成的切换脉冲电流峰值和底值电路、U17构成的控制脉冲频率和占空比电路构成。