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电弧焊接电源

阅读:888发布:2021-04-13

专利汇可以提供电弧焊接电源专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且依据本 发明 的 电弧 焊接 电源 包括一对并联于每个双 星形连接 三相整流 电路 的 整流器 ,以及并联于整个没有直流扼流圈的整流电路的电容器。结果, 电弧焊 接电源可提供具有平整 波形 的稳定焊接 电流 和足够大的 短路 电流。,下面是电弧焊接电源专利的具体信息内容。

1.一种电弧焊接电源,包括:
具有一对星形连接三相次级线圈的焊接变压器
通过连接所述星形连接三相次级线圈对的每个中性点形成的 第一焊接输出端,
一对位于每对所述星形连接三相次级线圈处的公共连接点,用 以在相对于所述中性点的端点连接所述星形连接三相次级线圈的 次级线圈,接在所述中性点和所述公共连接点之间并与每个所述次级线 圈串联的控制整流器
接在所述两个公共连接点之间的相间电感器,
连到所述相间电感器中点的直流扼流圈,
连到直流扼流圈的第二焊接输出端,其特征在于还包括,
其一端连到所述相间电感器和所述直流扼流圈之间,另一端连 到所述第一焊接输出端的电容器,以及
一对接在所述中性点和所述每个公共连接点之间的整流器。
2.如权利要求1所述的电弧焊接电源,其特征在于配备了并联 于电容器的一个电阻器。
3.如权利要求2所述的电弧焊接电源,其特征在于,配备了与 电阻串联的开关装置。
4.如权利要求1所述的电弧焊接电源,其特征在于还包括:用 来控制焊接输出的装置。
5.如权利要求4所述的电弧焊接电源,其特征在于,配备了与 电容器并联的一个电阻器
6.如权利要求5所述的电弧焊接电源,其特征在于,配备了与 电阻器串联的开关装置。

说明书全文

发明涉及一种包括与整流电路星形连接电弧焊接电源

在许多应用领域中已使用了电气焊接。有一个任务是如何稳定 直流电流波形

以下,对已有技术的电弧焊接电源进行描述。这里提及的电弧焊 接电源是用于自耗电极电弧焊接的电源。自耗电极电弧焊机需要能 提供一达到几百安培的大直流电流的电源。为了获得这样一个直流 电源,主要使用一能对三相交流电源整流的装置;考虑到整流器的特 性,有是也使用几个并联的整流电路。例如,日本专利公报特开平3- 253262号(日本未审查专利公开号253262/1991)描述了一种装置, 其中三相桥式整流电路的两个输出并联起来,并且为了抑制波动,将 一平流电容器连到输出端。然而在电路中,一轭流圈串接到三相交流 输入端以防止每个整流电路的电流值不平衡,这不仅使结构复杂,而 且在直流电流的通路中包括了两个二极管;从而在公报中描述的装 置不适用于大电流的应用。

在使两个整流电路并联的结构中,有一种与整流电路的双星形 连接。此整流电路由一对半波整流电路并联的三相星形连接构成,并 且被广泛用作包括自耗电极电弧焊机等的大电流电源。

在具有上述结构的图5中,下面将描述其工作状态。加到焊接变 压器1的初级线圈的三相交流电流使星形连接的次级线圈1a-1c 和星形连接的次级线圈1d-1f产生三相交流电压。次级线圈1a-1c 处的交流电压分别由控制整流器(如可控整流器)2a-2c以三相 半波方式整流,以在中性点8和控制整流器(如,硅可控整流器)2a- 2c的阳极之间产生直流电压。同样,次级线圈1d-1f处的交流电 压分别由控制整流器2d-2f以三相半波方式整流,以在星形连 接的中性点8和控制整流器2d-2f的阳极之间产生直流电压。这 些直流电压输出加到相间电感器3上,以通过直流扼流圈4把它 从相间电感器3的中点11引到输出端5的负端。此外,输出端与 同焊枪或低层金属相连的输出电缆相连。

此外,次级线圈1a-1c的交流电压与次级线圈1d-1f的交 流电压之间的位相差一般定为π/3,以获得一具有等效于六相的 更小波动的直流电流。因电路在每个电气通路中只有一个控制整流 器,电压降最小,且因为两个整流电路的并联结构,所以广泛应 用于需要大电流的自耗电极电弧焊机的电源中。

在这样一个已有技术电弧焊接电源中,问题在于为了减小焊接 电流的波动而实现稳定的焊接工作,要把直流扼流圈的电感量做 得很大,然而,当电感量很大时,直流扼流圈就抑制了对获得良 好焊接都显得很重要的焊接期间的dI/dt值和短路电流值。此外, 如图6所示,焊接电流的波形直接受到每个控制整流器的整流波 形的影响,从而不能获得稳定的焊接电流波形,且在焊接中起重 要作用的短路电流值也不稳定;从而导致焊接不令人满意。

本发明的一个目的是解决上述问题,并提供一种电路结构简单 能产生稳定的焊接电流波形的电弧焊接电源。

依据本发明的电弧焊接电源包括:

一具有一对星形连接三相次级线圈的焊接变压器

一通过连接所述星形连接三相次级线圈对的每个中性点而构 成的第一焊接输出端,

一对位于每对所述星形连接三相次级线圈的公共连接点,用以 在相对所述中性点的端点处连接所述星形连接三相次级线圈的次级 线圈,

连接在所述中性点和所述公共连接点之间并与每个所述次级线 圈串联的控制整流器,

一连接每个所述公共连接点的相间电感器,

一连接到所述相间电感器中点的直流扼流圈,

一连接到直流扼流圈的第二焊接输出端;

一个其一端连接到所述相间电感器和所述直流扼流圈之间连接 点,另一端连接到所述第一焊接输出端的电容器,以及

一对连在所述中性点和每个所述公共连接点之间的整流器,

此外,依据本发明的电弧焊接电源包括:

一具有一对星形连接三相次级线圈的焊接变压器,

一通过连接所述一对星形连接三相次级线圈的每个中性点而构 成的第一焊接输出端,

一对位于每个所述星形连接三相次级线圈对的公共连接点,用 以在相对所述中性点的端点处连接所述星形连接三相次级线圈的次 级线圈,

连接在所述中性点和所述公共连接点之间并与每个所述次级线 圈串联的整流器,

一连接两个所述公共连接点的相间电感器,

一连接到所述相间电感器中点的直流扼流圈,

一连接到直流扼流圈的第二焊接输出端;

一个其一端连接到所述相间电感器和所述直流扼流圈之间连接 点,另一端连接到所述第一焊接输出端的电容器,

一对连在所述中性点和每个所述公共连接点之间的整流器,以 及

一种控制焊接输出的装置。

此外,此电源配有一个与电容器并联的电阻

此外,此电源还配有一个与电阻串联的开关装置。

在依据本发明的上述结构中,一电容器减少了焊接电流中的波 动以稳定电流的波形,且电容器的放电电流在焊接期间提供了一稳 定的焊接电流和短路电流。并且两个旁路整流器连在焊接变压器次 级线圈上,此控制整流器用作为单向导通二极管,将扼流圈的瞬态 电流送入电容器以再生能量。此外,依据本发明的电弧焊接电源中 的双星形连接控制整流电路适用于低电压大电流应用。

图1是依据本发明一个实施例的电弧焊接电源的电路图;

图2是实施例中焊接电流的波形曲线;

图3(a)是说明实施例中相间电感器的简化电路图;

图3(b)是焊接变压器的次级线圈与相间电感器产生的电压曲 线;

图4是依据本发明另一个实施例的电弧焊接电源的电路图;

图5是已有技术电弧焊接电源的电路图;

图6是已有技术电弧焊接电源的焊接电流波形曲线。

以下参考附图说明依据本发明第一个实施例的电弧焊接电 源。虽然实施例描述的是自耗电极电弧焊接电源,但应当理解,本 发明不限于自耗电极型电弧焊接电源。

图1是电弧焊接电源的一个实施例的电路图。与在图5中所示 的已有技术中起相同作用的组成部分以相同标号给出,并省去对 它们的详细描述。实施例的电弧焊接电源与图5中所示已有技术的 不同之处在于,在星形连接的中性点8(在此实施例中,中性点8与 正向输出端相同)和相间电感器3的中点输出端11之间有一电容器 7;位于星形连接的中性点8和控制整流器2a-2c的公共连接点 9(整流输出端)之间的次级线圈1a-1c配有一二极管6a,位于星 形连接的中性点8和控制整流器2d-2f的公共连接点10(整流输 出端)之间的次级线圈1d-1f配有一个二极管6b。

现在依据上述结构描述工作状态。每个控制整流器对相应的次 级线圈的交流电压进行整流,由电容器7减少对每一整流电波形的 影响,在每个控制整流器的转变期间从相间电感器3和直流扼流圈 4来的再生电流通过二极管6a和二极管6b的单向导通作用充入电 容器7;于是每个控制整流器的电流变化进入稳定形式。在焊接期 间,电容器7的电荷也对提供短路电流有贡献。图2示出具有依据本 实施例中电源的自耗电极电弧焊接机的焊接电流波形。

当将本实施例的焊接电源波形与如图6中示出的已有技术电弧 焊接电源的焊接电流波形相比,显然,本实施例的焊接电流波形稳 定,不受每个整流器1a-1f整流波形的影响(参考图2),而已有技术 的焊接电流的波形不稳定,原因是每个控制整流器整流的不规则。前 者保证了稳定和良好的焊接。电容器7不仅对消除焊接电流的波动 有贡献,而且在焊接期间对提供大的脉冲焊接电流和短路电流也有 贡献。当电容器7需要大电容时,可使用电解电容器。

下面描述相间电感器的工作状况。图3(a)说明了依据本发明的 实施例的电弧焊接电源中的相间电感器,图3(b)是它的电压。从两 个星形连接整流电路中挑一个出来作说明。假定控制整流器2a处于 “开”状态,如果相间电感器3不存在,那么当控制整流器2d在t1时 刻处于导通点时,点A的电势等于点B的电势。当从点C向点B和 点D看时,它们的电势分别是-E1、-E4,且控制整流器2d反向偏 置了△E,从而控制整流器2d在t1时刻不能导通。然而,当配上相间 电感器3时,电流i在相间电感器3的A和E之间流动,引起电压降 E/2,同时在A和F之间引入E/2的电压。结果,两个整流电路的输 出电压变成相等,使控制整流器2a和2d可能同时导通。于是,利用 相间电感器3使两个整流电路平稳地并行工作。

如上所述,依据本实施例,其中在相间电感器3的中点输出端 11和星形连接的中性点8之间有一电容器7,在星形连接的中性点 8和公共连接点9之间以及在星形连接的中性点8和公共连接点10 之间分别连接有旁路二极管6a、6b,用简单的结构可获得波形稳 定的整流电源;这样就提供了良好的焊接条件。

虽然在本发明的实施例中把星形连接的中性点构成正向端,但 是应当明白,中性点也可构成负向端而获得同样结果。此外,虽 然在本发明的实施例中控制整流器(例如硅可控整流器)连接到每 个次级线圈1a-1f上,但是应当明白,如果在电路中配备了控制 焊接输出的装置,也可使用如二极管等简单整流器代替控制整流 器。

如图4所示,在本发明的另一个实施例中,提供了并联于第一 个实施例电路中电容器7及由电阻15和开关16构成的串联电路。 电容器7采用电解电容器,当焊接工作结束后,开关16自动地导 通,或者通过检测焊接完成以手动方式导通。

依据上述结构,当焊接结束后,由电阻15消耗掉贮存在电容 器7中的电荷。因此,即使工作人员完成焊接后接触电极或低层金 属,也不会因电容器7中贮存的电荷而触电。于是提供了一种避免 此类事件发生的更安全的电弧焊接电源。

如更详细地说明,依据IEC974-1,焊接时的电弧电压表示 为

V=14+0.05I,

最大电弧电压为44伏(焊接电流600安)。若把它转换成等量阻 值,则焊接时在电极和低层金属之间的电弧阻值最大成为大约 0.0073欧。电阻15应使电容器7在1到2秒内放电,而在电弧焊 接期间不影响电极和低层金属之间的电弧阻值。

例如当电容器7的电容为90000微法时,时间常数是0.9;如 果在本实施例中不使用开关16,电阻15保持连接在输出电路之间, 这意味着电阻15的额定值必须能承受焊机的开路电压。必须选择具有 高的额定功率的电阻(例如,250瓦的电阻)。从而通过选择一合适 电阻可不需要开关16而实现更安全的电弧焊接电源。然而,从实用的 观点来看,象第二个实施例那样装一个开关16是有效的,以减小电 弧焊接电源的尺寸。

即,如果电阻15通过仅在焊接结束后闭合的开关16连接到电 容器7上,可减少放电电流流过电阻15的时间,这就可以使用额定 功率更小的电阻(例如160瓦的电阻)作为放电电阻。在第二个实施 例中,把三个并联的27000微法的电容器用作81000微法电容量的 电容器7,把四个并联的39欧的电阻用作阻值大约为10欧的电阻 15。

如上所述,通过使用开关16、即使焊接电源的输出反复开关,额 定功率为160瓦的电阻在实际工作中已足够了。

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