本发明涉及一种手工电弧焊机。 现有的手工电弧焊机都存在叁大缺点:
A.电焊机的有功功率仅占焊机的视在功率的50%,可见焊机的无功功率很大,电焊机的空载损耗、负载损耗都很大,能源浪费极大。
B.由于视在功率很大,而使电焊机的重量、体积、成本都很大。
C.电焊机的外部特性曲线不能适应电弧焊接静特性曲线全部区段的要求。特别是在焊接电流小于30A以下的区段,焊机就不存在稳定的工作点,这说明它的外部特性曲线对焊接电流特性的要求是不完全的。所以现有的手工电弧焊机不能焊接厚度在1MM以下的薄板。
本发明的目的,是提供一种节能全特性电焊机,它的体积和重量要比现有的焊机缩小近1倍,它不但克服了现有焊机浪费能源的缺点,同时使电焊机的电源外部特性曲线适合电弧静特性曲线全区段的要求。使电焊机可以焊接厚度为1MM以下地薄板。
发明是这样实现的:
节能全特性电焊机的次级线圈的 1/2 处有一抽头,把线圈分成两部份。其中一半左右线圈设计的漏磁非常小,线圈阻抗压降很小,称为电势线圈,它主要提供焊接时的工作电压(约35V),而另一半左右的线圈设计的漏磁非常大,称为漏磁线圈,阻抗压降很大。整个线圈的空载引弧电压达到焊接空载电压标准(约75V)。
在线圈的输出端和抽头端分别串联两个双向可控硅之后再并联,这两个双向可控硅在任何时候只能有一个导通,也就是说这两个可控硅起换向作用。如不用可控硅换向,也可以采用机械电器换向。在可控硅的并接线再串联一个饱和电抗器和讯号互感器,然后和焊条、工件组成焊接回路。
当引弧时,需要高电压产生短路引弧电流,此时次级线圈端部的双向可控硅导通,而抽头端的可控硅关断。于是次级线圈的全部电压(约75V)全部经过饱和电抗器、讯号互感器、加到焊条和工件之间,使电弧很容易点燃,当电弧引燃后,讯号互感器送出电流讯号经电子控制回路延时,放大后,使两个双向可控硅改变原来的导通状态,使抽头端的双向可控硅导通,而次级线圈端部的双向可控硅关断。也就是说使漏磁绕组停止工作,只剩下电势线圈工作,此时电焊变压器次级线圈的输出电压为35~40V。
根据电弧静特性曲线要求,焊接时的工作电压仅需30V左右。因此次级线圈产生的电压完全能满足焊接工作电压的需要。
由此可知,电焊机的视在功率设计,完全可以按实际焊接电压和实际焊接电流来确定,通常手工电弧焊机的最大实际焊接工作电压只有空载电压的 1/2 ,可见节能全特性焊机的视在功率比通常焊机的视在功率可以缩小1倍。
该焊机的电源外特性曲线的全特性指标是由饱和电抗器以及讯号互感器和闭环控制电路来实现的。闭环控制电路采用中国专利88106316、9的部份线路,另外再加一组起动线路,在饱和电抗器的电磁特性作用下,和闭环电路的自控作用,使电焊机的电弧非常稳定,焊接质量很好。
综上所述,节能全特性焊机可以使焊机的铁芯,线圈的重量以及无功功率大幅度降低,节约大量电能和成本,同时在小电流区段工作仍能使电弧燃烧稳定,使电焊机能在电弧静态特性曲线的全区段范围内稳定
本发明的意义在于从根本上解决了现有电焊机浪费能源的缺点,同时又节约了大量的矽钢片和铜材,降低了焊机的成本,另一方面又从根本上克服了现有手工电弧焊机不能焊接薄板的缺点。
下面通过实施例及其附图的叙述,详细说明本发明:
附图:节能全特性电焊机线路原理图。
图中符号代表如下:
DH:电焊变压器 A.C:次级线圈输出端
B:次级线圈抽头 R0:短路电阻
CP:双向可控硅 Jk1、Jk2:继电器的常开、常闭触点
CT:讯号电流互感器 BH:饱和电抗器
ZL:饱和电抗器控制绕组 P:焊条
O:工件 DP:整流桥
R1…R34:电阻及电位器 D1……D9:二极管
G1…G3:三极管 C1…C8:电容器
LM:运算放大器集成块 LV:电压比较器集成块
J:微型继电器
在附图中,电焊变压器DH的次级线圈由抽头B分成两部分:AB线圈称为漏磁线圈,它的阻抗压降很大,BC线圈称电势线圈,它的阻抗压降很小。它始终能保持输出电压约35V~40V,次级线圈AC的空载总电压为75V左右,符合常规电焊机的空载电压标准。
当焊机处于空载状态时,双向可控硅CP1导通,CP2截止,此时次级线圈的起动引弧电流回路是:由A端出发,经短路电阻R0,双向可控硅CP1,焊条P,工件O,饱和电抗器BH,讯号互感器CT,最后经C端组成回路。此时焊条和工件之间的引弧电压即为电焊变压器的空载电压,约75V,因此很容易使电弧点燃。
当引弧点燃后,双向可控硅CP2立即导通,而CP1截止使漏磁线圈和主回路断开,此时次级线圈的电流回路是:由B端出发,经双向可控硅CP2,焊条P,工件O,饱和电抗器BH,讯号互感器CT,最后经C端组成回路,此时的回路称为焊接负载回路。焊接电流的大小可以由饱和电抗器BH的控制绕组电流来调节。
由于调节饱和电抗器控制绕组ZL的电流值是很方便的,因此焊机的最小电流值可以调节到趋近于0。
由上可知,处于经常工作状态的是电势线圈,由它供给焊接负载电流。所以节能全特性电焊机的视在功率可以由电势线圈的端电压和额定负载电流的乘积来决定。由于电势线圈的端电压只有通常焊机的次级电压的 1/2 左右,所以节能全特性焊机的电焊变压器功率仅为通常焊机的一半左右。
由于漏磁线圈只是在引弧的一瞬间才工作,所以漏磁线圈的导线截面积可以很小。短路电阻R0的作用是限止当双向可控硅CP2导通而CP1尚未关断的一瞬间所产生的短路电流值。
使两个双向可控硅换向工作是由一组延时电子继电器来完成。延时电子继电器由电压比较器LV集成块,电阻R24…R34,电容C8,二极管D8,微型继电器J组成。由于延时电子继电器的延时可以调节,因此引弧的时间也可以调节。
电阻R1…R21,电容C1…C3,二极管D1…D6,三极管G1…G3组成闭环自动控制电路。
在饱和电抗器和闭环自动控制电路的一起作用下,使节能全特性电焊机的电源外特性成为垂直陡降特性(即恒流特性)所以无论在小电流区段,还是在大电流区段焊接,电弧都很稳定。
节能全特性焊机的起动引弧电流值也是可调的,起动引弧电流的大小可由变阻器R10调节。
从上面实施例可见,节能全特性焊机的主回路是很简单的,控制电路也是常规电子元件,因此本发明的实施是比较容易的。