CN2421109Y

CN2421109Y - 整流式内燃直流弧焊机

Info

Publication number: CN2421109Y
Application number: CN 00223112
Authority: CN
Inventors: 刘明宇; 许浩; 孙菊田; 郑勇
Original assignee: Yunda Welding Equipment Co ltd
Current assignee: Chongqing Yunda Machinery & Electronics Manufacturing Co ltd; CHONGQING YUNDA TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-02-28
Anticipated expiration: 2010-05-24

Abstract

整流式内燃直流弧焊机,包括发动机、转子、定子等,其定子嵌线槽内有大档焊接绕组、小档焊接绕组、辅助焊接绕组和激磁发电线圈,小档焊接绕组与磁放大器及整流桥接成无反馈磁放大器式弧焊整流器,其输出端串接磁放大器的反馈绕组N_f后与辅助焊接绕组整流电源同极性输出端并联,输出小档焊接电流;大档焊接绕组整流电流输出大档焊接电流。整机具有优良的动态特性和焊接工艺性,体积小,重量轻、造价低、使用方便。

Description

整流式内燃直流弧焊机

本实用新型涉及一种整流式内燃直流弧焊机，属于弧焊发电机

技术领域。

目前国内外生产的自发电式弧焊机，主要有：原动机直接驱动的直流弧焊发电机、原动机直接驱动的交流发电整流式直流弧焊发电机、原动机驱动的发电机组配置普通弧焊机三种结构形式。

原动机直接驱动的直流弧焊发电机具有良好的动特性及其焊接工艺性能，适于全位置焊和纤维素焊条的立向下焊焊接工艺，因此是无电源地区、交通不便的野外或经常停电地区的高压输电铁塔、煤气管道等抢修以及焊接质量要求很高的石油天然气管道铺设时的焊接施工。由于发电机是直流发电机，其结构特征是定子激磁，转子绕组发电，经过机械整流子整流直接输出直流焊接电流，因此体积大、重量重、造价高。由于受其整机重量和机动性的限制，不适宜在地形复杂地带及其丘陵山区的野外施工。

原动机直接驱动的交流发电整流式直流弧焊发电机，其发电机采用转子激磁，定子绕组发电的结构，并使用半导体整流元件整流成直流用于焊接，因此具有体积小、重量轻、造价低的特点，非常适于野外及其无电源地区的焊接作业。但是，由于是转子激磁，具有很大电磁惯性，并且难以将焊接电流反馈到转子的激磁回路中进行补偿控制，因此其动特性、焊接工艺性能较差，小电流段尤其严重，难以以小电流进行全位置焊接及其纤维素焊条的立向下焊，影响了此种焊机的广泛使用。

原动机驱动的发电机组配置普通弧焊机也是较常使用的一种的方式，具有焊机选择灵活，容易满足焊接工艺性能要求等优点，但是发电机组是通用的平特性工频交流发电机组，其体积重量均较大，并且需要架设临时线路，给野外施工带来很大不便。为满足石油天然气管道铺设焊接施工对焊机工艺性能的要求，所配焊机通常是逆变焊机，由于逆变焊机的制造技术和生产工艺尚未完全过关，特别是在野外作业的恶劣工作环境下，焊机的故障率很高，给野外施工及其野外抢修带来很大的困难。

本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种以磁放大器作为控制核心，并配以辅助焊接绕组，从而使之具有良好的动态品质和焊接工艺性，且体积小、重量轻、造价低、使用方便可靠的整流式内燃直流弧焊机。

木实用新型的技术方案如下：

整流式内燃直流弧焊机，包括有发动机、转子、定子、磁放大器、转子激磁绕组控制电路和磁放大器控制绕组控制电路、整流滤波电路C和D2、状态选择开关K、给定电压Ug调节电路、推力电压Ut调节电路和瓷盘电阻R。其中定子的嵌线槽内有大档焊接绕组、小档焊接绕组、辅助焊接绕组和激磁发电线圈，小档焊接绕组与磁放大器及其整流桥接成无反馈磁放大器式弧焊整流器，其输出端串接有磁放大器的反馈绕组N_f，选择其串接极性使反馈绕组在磁放大器铁心中产生的磁通方向与磁放大器的控制绕组N_k产生的磁通方向相同，并且将辅助焊接绕组经整流后的输出端与无反馈磁放大器式弧焊整流器串接反馈绕组N_f后的同极性输出端并接，以减小磁放大器输出特性的陡度，提高电弧推力和挺度。

上述的转子激磁绕组控制电路器由给定电压U_g、比较环节、误差放大电路、晶体三极管T₁、控制绕组N_k、采样电阻R₅及其反馈网络接成电流负反馈电路。控制绕组Nk两端接有续流二极管D3。磁放大器控制绕组控制电路由给定电压U_g、推力电压U_t、比较环节、误差放大电路、晶体三极管T₂、采样电阻R₆及其反馈网络接成电流负反馈电路。晶体三极管T₂、采样电阻R₆串接于转子绕组激磁回路中。电位器W₁和电阻R₁、R₂构成给定电压U_g调节电路，电位器W₂和电阻R₃、R₄构成推力电压U_t调节电路。

上述的磁放大器有6只口字形铁心，每只口字形铁心且分别绕有交流绕组N_ji(i=1-6)，且N_j1=N_j2=……=N_j6，且每只口字形铁心上分别绕有反馈绕组N_fi和控制绕组N_ki(i=1-6)，且N_f1=N_f2=……=N_f6、N_k1=N_k2=……N_k6，分别将6只N_ki和6只N_ki首尾连接后作为磁放大器的N_f和N_k。

本实用新型利用磁放大器的感抗作用，能够将现有技术的普通型整流式中频交流发电直流弧焊机在较高甚至在最高空载电压条件下输出较小的焊接电流，客观上提高了普通型整流式中频交流发电直流弧焊机自身的动特性，从而改善了整机的焊接工艺性能。由于磁放大器的工作电压是约720Hz的中频交流，并且采用反馈绕组N_f对焊接电流进行反馈补偿控制，改善了磁放大器本身的电磁特性，比之普通工频磁放大器具有高得多的响应速度，因此保证了本实用新型具有良好的综合性能。同时，木实用新型在所构成的无反馈磁放大器式弧焊整流器串接的反馈绕组N_f后并接有辅助焊接绕组整流电源，提供合适的推力电流，防止粘焊条。

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图2(a)为给定电压U_g调节电路；

图2(b)为推力电压U_t调节电路；

图3为磁放大器控制绕组控制电路原理框图；

图4为转子激磁绕组控制电路原理框图。

图中：1．原动机，2．转子，3．转子激磁发电线圈，4．定子，5．大档焊接绕组，6．辅助焊接绕组，7．小档焊接绕组，8．磁放大器，9、20、21．整流桥，10．推力电压U_t调节电路，11．给定电压U_g调节电路，12．转子激磁绕组控制电路，13．磁放大器控制绕组控制电路，14、17．比较环节，15、18．误差放大电路，16、19．反馈网络，D2．整流二极管，D3、D1．续流二极管，C．滤波电容，K．转换开关，R．瓷盘电阻。

参见图1，本实用新型由发动机1，转子2，定子4，磁放大器8，整流桥9、20、21和装有转子激磁绕组控制电路12和磁放大器控制绕组控制电路13，整流滤波电路C和D₂，续流二极管D₁，状态选择开关K，给定电压U_g调节电路11，推力电压U_t调节电路10，瓷盘电阻R的控制箱，安装在有行走轮的机架上做成一体化自发电式弧焊机。定子4的嵌线槽内有大档焊接绕组5、小档焊接绕组7和辅助焊接绕组6，为中频交流电源，输出的伏安特性为下降特性。状态选择开关K置于位置“Ⅰ”时，由大档焊接绕组整流电源的输出端输出焊接电流，其焊接电流由瓷盘电阻R调节。选择瓷盘电阻R的阻值，使大档焊接电流的下限在120A左右，则保证了大档焊接绕组整流电源具有良好的焊接工艺性能。为了在60-120A的小焊接电流范围内也能获得优良焊接工艺性能，需要将状态选择开关K置于位置“Ⅱ”，此时由小档焊接绕组7，磁放大器8和整流桥9构成的无反馈磁放大器式弧焊整流器和辅助焊接绕组6整流电源的并联输出端输出焊接电流，其焊接电流由电位器W₁调节，选择电位器W₁和电阻R₁、R₂的参数使小档焊接电流的调节范围在50-140A，即可保证整机在全焊接电流的调节范围内均具有优良焊接工艺性能。

本实用新型的磁放大器采用公知的计算方法设计。由于作为其工作电源的小档焊接绕组7输出的是720Hz中频且具有下降输出特性，因此磁放大器4的体积和重量远低于普通工频磁放大器式弧焊整流器的磁放大器，确保本实用新型整机具有体积小重量轻的特点。本实用新型的磁放大器的结构如公知技术，采用6只口字形铁心，每只口字形铁心上分别绕有交流绕组N_ji(i=1-6)，且N_j1=N_j2……=N_j6。为了提高其性能及减小其体积和重量，在每只口字形铁心上分别绕有反馈绕组N_fi和控制绕组N_ki(1-6)，且N_f1=N_f2……=N_f3、N_k1=N_k2=……=N_k6，分别将6只N_ji和6只N_fi和6只N_ki首尾连接后作为磁放大器的N_f和N_k。

本实用新型采用了磁放大器控制绕组N_k由控制电路13控制，转子绕组由控制电路12控制，并且由同一给定电压U_g调节电路11调节的结构特征。磁放大控制绕组控制电路13由给定电压U_g、比较环节14、误差放大电路15、晶体三极管T1、控制绕组N_k、采样电阻R₅及其反馈网络16接成电流负反馈电路，且控制绕组N_k两端接有续流二极管D₃，见图3。转子激磁绕组控制电路12由给定电压U_g、推力电压U_t、比较环节17、误差放大电路18、晶体三极管T₂、采样电阻R₆及其反馈网络19接成电流负反馈电路，且晶体三极管T₂、采样电阻R₆串接于转子绕组激磁回路中，见图4。电位器W₁和电阻R₁、R₂构成给定电压U_g调节电路，见图2(a)。电位器W₂和电阻R₃、R₄构成推力电压U_t调节电路，见图2(b)。

本实用新型将具有下降特性的辅助焊接绕组整流电源并联在由小档焊接绕组7，磁放大器8和整流桥9构成的无反馈磁放大器式弧焊整流器串接的反馈绕组N_f后，提供合适的推力电流，使小档焊接电流具有“恒流+外拖”的外特性，防止粘焊条，并且提高了电弧的推力和挺度，提高了熔透力。其外拖拐点电压由焊接时辅助焊接绕组整流电源的输出电压决定，并由推力电压U_t调节。

试验表明，本实用新型具有优良的动特性及其焊接工艺性能，其性能指标与美国林肯焊机相媲美，而重量仅为林肯焊机1/7-1/5，造价也远低于林肯焊机。并且，本实用新型采用磁放大器作为控制核心，并配以辅助焊接绕组共同提高小电流段的动特性及其焊接工艺性能，因此整机还具有结构简单，可靠性高及便于维修的特点。

Claims

1．整流式内燃直流弧焊机，包括有发动机(1)、转子(2)、整流滤波电路C和D3、瓷盘电阻R、定子(4)、整流桥(20)，其特征在于它还包括磁放大器(8)、磁放大器控制绕组控制电路(13)、给定电压Ug调节电路(11)；其中，定子(4)的嵌线槽内有大档焊接绕组(5)、小档焊接绕组(7)、辅助焊接绕组(6)和激磁发电线圈(3)，小档焊接绕组与磁放大器(8)及整流桥(9)接成无反馈磁放大器式弧焊整流器，其输出端串接有磁放大器(8)的反馈绕组N_f，辅助焊接绕组(6)经整流后的输出端与无反馈磁放大器式弧焊整流器串接反馈绕组N_f后的同极性输出端并联。

2．根据权利要求1所述的整流式内燃直流弧焊机，其特征在于所述磁放大器控制绕组控制电路(13)，由给定电压Ug、比较环节(14)、误差放大电路(15)、晶体三极管T₁、控制绕组N_k、采样电阻R₅及其反馈网络(16)接成电流负反馈电路，且控制绕组N_k两端接有续流二极管D3，电位器W1和电阻R₁、R₂构成给定电压U_g调节电路(11)。

3．根据权利要求1或2所述的整流式内燃直流弧焊机，其特征在于它还设有转子激磁绕组控制电路(12)、推力电压U_f调节电路(10)和状态选择开关K，转子激磁绕组由给定电压Ug、推力电压U_t、比较环节(17)、误差放大电路(18)、晶体三极管T₂、采样电阻R₆及其反馈网络(19)接成电流负反馈电路，且晶体三极管T₂、采样电阻R₆串接于转子绕组激磁回路中；电位器W2和电阻R_e、R₄构成推力电压U_t调节电路(10)。

4．根据权利要求1或2所述的整流式内燃直流弧焊机，其特征在于所述磁放大器(8)有6只口字形铁心；每只口字形铁心且分别绕有交流绕组N_ji(i=1-6)，且N_j1=N_j2=……=N_j6，且每只口字形铁心上分别绕有反馈绕组N_fi和控制绕组N_ki(i=1-6)，且N_f2=N_f2……=N_f6、N_k1=N_k2=……N_k6，分别将6只N_ki和6只N_ki首尾连接后作为磁放大器的N_f和N_k。

5．根据权利要求3所述的整流式内燃直流弧焊机，其特征在于所述磁放大器(8)有6只口字形铁心；每只口字形铁心且分别绕有交流绕组N_ji(i=1-6)，且N_j1=N_j2……=N_j6，且每只口字形铁心上分别绕有反馈绕组N_fi和控制绕组N_ki(i=1-6)，且N_f1=N_f2=……=N_f6、N_k1=N_k2=……N_k6，分别将6只N_fi和6只N_ki首尾连接后作为磁放大器的N_f和N_k。