一種直流弧焊機的製作方法
2023-06-05 03:56:36 1
專利名稱：一種直流弧焊機的製作方法
技術領域：
本發明涉及直流電弧機及其電源，尤其是涉及到使用附加直流弓I弧電壓來提直流 弧焊機的功率因數和減少體積重量的技術方案。
背景技術：
直流弧焊機是由直流弧焊電源和焊鉗等焊接附屬設備等部分組成。通常直流弧焊 機也稱直流孤焊電源。現有直流弧焊電源有直流弧焊發電機、弧焊整流器、晶間管弧焊整 流器和逆變弧焊電源等四類型，其中矽弧焊整流器和晶間管弧焊整流器都需要有一個工頻 弧焊整流變壓器，它們的初級與交流市電相連接，次級與整流或可控整流器件相連接。矽弧 焊整流器輸出電流的調節多採用磁放大器原理進行調節。晶間管弧焊整流器是採用控制相位的方法進行調節。矽弧焊整流器和晶間管整流 器都有單相和三相兩種類型，單相採用單相全波或單相橋式整流或可控整流電路，三相採 用三相橋式或帶平衡電抗器的六相半波(也稱帶衡電抗器雙向星形)整流或可控整流電 路。由於弧焊時引弧電壓要比弧焊電壓高得多，為了減小整流變壓器體積和重量，減少整流 變壓器的用銅量和用鐵量、提高變壓器的變壓比和功率因數，可以採用附加直流引弧電壓 的方法。現有增加附加直流引弧電壓的方法是採用在整流變壓器上增加一組次級引弧交 流繞組，通過整流器整流獲得直流電壓之後再在直流輸出端加限流電阻來限止引弧電源的 最大電流數值。它存著兩個缺點1)要在整流變壓器上增加一組次級引弧繞組。2)要加大 功率限流電阻，不但浪費電能，更會影響整流設備的散熱問題，是否可以不在整流變壓器上 增加次級引弧繞組和不用耗能的限流電阻來解決引弧所需的引弧電源的限流的問題呢？ 同一發明人應用橋全可控整流電路和橋半可控整流電路兩項發明專利可以解決晶間管弧 焊電源的引弧電源無電阻限流和弧焊電流的調節問題，並在北京研發出次級主整流電路是 三相全控橋的ZX5-J系列既節電又減材的晶閘管弧焊機，鑑定結論填補國內外空白，具有 世界先進水平，現已連續生產十多年，但它還是要在整流變壓器中增加3組引弧整流繞組。 對次級主整流電路是帶平衡電抗器六相半波的.ZX5弧焊機來說還要增加6個次級引弧繞 組和6個晶間管就顯得不太經濟，因此，至今尚未開發這類電路的ZX5-J產品。是否可從既 不用增加引弧繞組，也不用晶閘管控制代替引弧電流大功率限流電阻，來獲得比弧焊電壓 更高的引弧電源呢？同一發明人在三相直流弧焊機實用新型專利(zL 95216870. 7)增設 計使用6個交流電容和12個二極體，使用串聯交流電容限流的六相半波整流引弧電源，用 於帶平衡電抗器六相半波晶閘管的ZX5型焊機；和使用4個電容和8個二極體的倍壓引弧 電源，用於三相全控橋晶閘管的ZX5型焊機。本發明就是要提供更簡單、更經濟實用的電容 倍壓整流引弧電源。把它使用在現有的矽整流直流弧焊機和晶間管直流弧焊機上，使它們 都能達到電路更簡單、我本更低、使用更可靠論節電減材的目。
發明內容
本發明是用現有各類直流引弧機內部的工頻整流變壓器上現有的次級繞組上的 交流電壓，通過2個電容和4個整流器件組成的倍壓整流電路來獲得所需的弓I弧直流電壓。 由於電容倍壓整流電流既能輸出高於整流電路的電壓，又能限止最大輸出電流(決定於倍 壓電容容量大小、倍壓電路和濾波電路)，因此，能同時解決引弧電源既不需要在整流變壓 器上增加次級引弧繞組，又不要限流電阻，也不用引弧晶閘管的問題，它能使現有各種帶直 流引弧電源的直流弧焊機的結構大為簡化，它能使現有各種不帶直流引弧電源的直流弧焊 機提高功率因數和變壓比，達到節電減材的目的，符合國家提出節能減排國策，很值得在國 內外廣泛推廣使用。由於實施本發明可以利用原製造直流弧焊機的設備和工藝。因此，可以很方便對 現有各類直流弧焊機生產的節電減材改造，生產帶有倍壓引弧電源的直流弧焊機。為儘快 在國內外推廣和使用本發明的電容倍壓整流引弧的直流弧焊機。可在原傳統型號的名稱內 增加「J」字，即節電減材的意思。如ZPG1-500J、ZXG. 400J等矽整流直流弧焊機和ZX5. 250J、 ZX5-400J、ZX5。630J等晶閘管整流直流弧焊機。目前國內外生產的各類工頻矽整流直流弧焊機和晶間管整流直流弧焊機本來就有 很大市場，應用本發明的新一代直流弧焊機很快就可替代傳統的直流弧焊機，因此本發明一 定能產生很大的經濟效益和很大的社會效益。本發明的直流弧焊機是由整流或可控整流電路獲得直流弧焊時所需的直流弧焊 電壓和功率，由電容和整流器件組成的倍壓電路獲得所需的所需的直流引弧電壓，直流弧 焊機中的直流引弧電壓和直流弧焊電壓由同一整流變壓器的同一次級繞組提供交流電壓， 引弧直流電壓是通過2個電容和4個二極體組成的倍壓電路獲得的，而弧焊電壓是通過矽 整流電路，或者晶閘管整流電路獲得的。本發明目的是用附加2個電容和4個二極體的倍壓整流弓I弧電源來改造和提高現 有各類矽整流和晶間管整流直流弧焊機內的整流變壓器的變壓比、功因數和效率，減少弧 焊機中整流變壓器的用銅量、用鐵量、體積和重量，使直流弧焊機達到節電減材的目的。本發明的直流弧焊機，它由整流變壓器(1)、矽二極整弧焊流器，或者晶閘管弧焊 整流器(2)和電容倍壓引弧整流器(3)等部分組成，其特徵在於引弧整流器(3)是一個由 2個電容和4個二極體組成的電容倍壓整流弓I弧電源(3)，它的交流輸入電源來自弧焊整流 器(2)的交流輸入電源，弧焊整流器(2)可以是單相，也可從是多相，其整流器件可以是不 可控的矽整流二極體，也可以是可控的晶間管等可控器件。本發明是一個有很大經濟效益和社會效益的集成技術創新技術方案的發明。通過
就可以進一步了解本發明的目的，以及本發明的特徵與優點等。
圖1是本發明直流弧焊機的一個實施例的主電路原理圖；圖2是本發明直流弧焊機的另一實施例的主電路原理圖；圖3是本發明另一個實施例的主電路原理圖。
具體實施例方式附圖1是本發明應用於單相晶閘管直流弧焊機的一個典型實施例的主電路原理 圖，它由單相整流變壓器(1)、晶閘管V1、V2和濾波電感Ll組成的弧焊整流器(2)，和由電 容C1、C2，、二極體D1、D2和電感L2組成的單相雙半波倍壓整流引弧電源(3)組成。附圖 1中的電感，Ll是弧焊濾波電感，不用此電感就成為每秒100周的脈衝直流弧焊機。L2是 引弧電源中的濾波電感，通常可使用日光燈鎮流器鐵芯繞制，它能使引弧更穩定，也可省去 此電感。現有的單相雙半波晶閘管直流弧焊機僅有附圖1中的(1)和(2)兩部分。由於引 弧電壓一般都要求在60 — 80伏之間，而直流弧焊電壓要求是U = 20+0.041。因此輸出 200A的直流弧焊機其弧焊電壓僅28伏。要同時滿足引弧和弧焊電壓的兩者要求就必須將 整流變壓器(1)的次級兩個繞組都設計在60伏以上來同時滿足引弧電壓和弧焊電壓的要 求，這種情況下200A28V直流輸出晶閘管的導通角就很少，因此，整流變壓器的功率因數 和效率都很低。由於本實施例中增加有由電容Cl、C2，整流二極體Dl、D2，濾波電感L2組 成的倍壓引弧電源(3)，因此，就可從將整流變壓器的兩個次級繞組的開路交流電壓降低到 40V以下，此時倍壓引弧電源還可獲得高於70V以上的引弧所需的電壓，提供弧焊電壓和電 流的晶閘管導通角就可在接近全導角的大導通角狀態下工作，這樣原有整流變壓器(1)的 功率因數和效率都將有很大的提高，整流變壓器(1)的容量就可減少30%，濾波電感Ll的 體積和重量就可大大減少，由於倍壓整流電源所使用的元件成本很低，因此，能達到降低成 本、節電和減材的目的。如將附圖1中的晶閘管VI、V2改用矽整二極體，採用其它調節弧焊電流和電壓調 節方法的矽整流弧焊機，都可使用有本發明的電容倍壓引弧電源(3)能達到節電減材的目 的。附圖1中點劃線櫃內的電容倍壓整流弘弧電源(3)是本發明的特徵部分，它由2 個電容、4個二極體等組成的雙半波倍壓整流電路，它有3個交流輸入端(4、5、6)和2個直 流輸出端(5、7)，其中5端是交流輸入和直流輸出的公共端，倍壓整流輸出端7上串接有1 個穩定引弧的濾波電感L2，有時也可省略，倍壓引弧電源通過濾波電感Ll加在直流弧焊機 輸出(8、9)兩端。我國矽整流三相交流供電的矽整流直流弧焊機和晶間管直流弧焊機按三相整流 變壓器次級繞組連接方式；矽整流和晶間管整流分都有兩種類型，一種是變壓器次級三相 繞組採用三角形連接的，電路採用三相橋式整流或可控整流電路。另一種是變壓器次級三 相繞組採用反向雙星形連接的，電路採用帶平衡電抗器的六相半波整流電路。，兩種類型的 三相晶閘管直流弧焊焊的型號都是ZX5型。附圖2和附圖3示出本發明兩個典型的三相晶 閘管直流弧焊機的實施例主電路原理圖。除去附圖2和附圖3中的倍壓引弧電源(3)，它們 就是現在各生產廠家生產的兩種類型的r ZX5型三相晶間管直流弧焊電源的主電路原理 圖。附圖2是本發明帶平衡電抗器的六相半波晶閘管直流弧焊機的主電路原理圖，它 由三相次級雙反星形連接的整流變壓器(1)、由6個晶閘管(V1-V6)、平衡電感器DK和濾波 電感Ll組成的帶平衡電感器的六相半波可控整流器(2)、由2個電容(C1、C2)、4個二極體 (D1-D4)和濾波電感L2組成的倍壓引弧電源(3)，除去附圖中的倍壓引弧電源(3)，它就是 目前國內各生產廠生產的ZX5型帶平衡電抗器的晶閘管直流弧焊機主電路原理圖。由於應用了本發明的倍壓整流引弧電源(3)，因此就可以降低三相整流變壓器的6個次級繞組的 交流電壓約20-30%，減少濾波電感Ll和平衡電抗器DK的體積和重量，因此可以達到節電 減材的目的。附圖2中的倍壓引弧電源(3)和附圖1相同，它們都是採用雙半波電容倍壓整流 電源，它還可以應用到其它帶平電抗器的矽二極體整流弧焊機之中而達到節電減材的目 的。它與同一發明人十多年前在三相直流弧焊機實用新型專利中設計的使用6個交流電容 和12個二極體的引弧電路相比較，顯然具有簡單、可靠、經濟實用的優點。同一發明人曾在北京電焊機廠生產的原ZX5400型三相全控橋晶閘管弧焊機內的 整流變壓器上，增加3個次級引弧整流繞組，通過3個50安的晶間管做附加直流引弧電源， 並將原次級弧焊整流繞組電壓降到原交流電壓的70-75%，結果節省了變壓器和電感器的 銅材每臺約16公斤，變壓器輸入功率減少幾個千瓦，經權威專家鑑定該項成果填補國內 外空白，具有當時世界先進水平。但是由於要增加3個引弧交流繞組和3個50安晶閘管和 改變觸發控制板，因此其總成本降低幅度不大，而電路和工藝都增加複雜性，它同樣可以使 用本發明的技術方案來進一步降低成本。附圖2的倍壓引弧電源(3)同樣可以使用於其它帶平衡電抗器的矽六相整流弧焊 機上達到節電減材的目的。附圖3就是本發明三橋全控橋晶閘管直流弧焊內的主電路原理圖。它由次級三角 形連接的三相整流變壓器(1)、由連接成三相全控橋的6個晶閘管(V1-V6)和濾波電感Ll 組成的弧焊整流器⑵，由電容(C1、C2)、二極體(Dl D4)、晶閘管(V4 V6)和濾波電感 L2組成的倍壓引弧電源(3)，在這裡應該指出3個晶閘管(V4、V5、V6)是倍壓引弧電源和弧 焊整流器公用器件。除去附圖3中點劃線內的電容、二極體和濾波電感，它就是目前國內各 生產廠家生產的ZX5型三相全控橋晶閘管直流弧焊機的主電路原理圖。由附圖3可知，獲 得引弧電，既不要增加3個次級引弧整流繞組，也不需要增加3個50安晶閘管及其觸發控 制電路，只要增2個電容(Cl、C2)、4個整流二極體(Dl D4)、和濾波電感(L2)就可以達 到節電減材的目的.。附圖3中的倍壓引弧電源與附圖1和2不同之處在於，前者倍壓引弧 整流器交流輸入3個端(4、5、6)和引弧直流輸出2個端(7、8)沒有公共端，而後者有。本 發明的倍壓弧焊電源使所使用的電容和二極體的數量都比十多年前在三相直流弧焊機上 的倍壓引弧電源減少一半，因此更可靠更經濟實用。應該指示附圖3中的倍壓引弧電源電路還可以應用於所有矽三相整流橋直流弧 焊機上而達到節電減材的目的。從以上實施例就可清楚看到本技術方案特證在於在採用矽二極體器和晶間管整 流器的單相或者三相直流弧焊電源和直流弧焊機上有點劃線櫃內所示的由2個電容和4 個二極體組成的倍壓引弧電源(3)。凡是在直流弧焊電源和直流弧焊機上有上述電容倍壓 引弧電源的產品勻在本發明技術方案的保護範圍之內。因此，本技術方案能為電焊行業節 電減材做出貢獻、有很大市場、經濟和社會效益。雖然本發明已以實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬領域中具 有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的 保護範圍當視上述權利要求範圍所界定者為準。
權利要求
一種直流弧焊機，其特徵在於，它由整流變壓器、弧焊整流器和引弧整流器等部分組成。
2.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個矽二極體整流器， 引弧整流器是由2個電容和4個整流二極體組成的雙半波倍壓整流引弧電源。
3.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊變壓器是一個晶閘管整流器。.
4.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個單相矽二極體整 流器。
5.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個單相晶間極管整 流器。
6.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個三相矽二極體整 流器。
7.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個三相晶間管整流ο
8.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個三相磚二極體整 流器。
9.如權利要求1所述的直流弧焊機，其特徵在於，弧焊整流器是一個三相晶間管整流ο
10.如權利求要1、3、5、7和9所述的直流弧焊機，其特徵在於，晶閘管弧焊機上有一個 由2個電容和4個整流二極體組成的倍壓整混引弧電源，其交流輸入端與晶間管整流器的 交流輸入端相連接。
全文摘要
本發明屬於帶有直流引弧電源的直流弧焊機，它是節電減材全新一代的直流弧焊機，由整流變壓器、整流或可控整流器和倍壓整流引弧電源等組成。利用整流變壓器次級供給整流或可控整流器的交流輸入電壓直接進行倍壓整流來獲得引弧所需的直流引弧電壓。從而可以簡化結構、降低整流變壓器的次級繞組電壓來提高整流變壓器的變壓比和功率因數，減少變壓器的用銅量和用鐵量，達到直流弧焊電源和直流弧焊機節電減材的目的。使用本發明的各類矽整流式和晶閘管整流式的直流弧焊機，可以取代現有各類有工頻整流變壓器的直流弧焊機，特別是現有ZX5型晶閘管直流弧焊電源的直流弧焊機會有很大的經濟效益和社會效益。
文檔編號B23K9/10GK101934416SQ20091005420
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者於乾波 申請人:上海滬工電焊機製造有限公司