場效應管正激逆變熱保護式弧焊機的製作方法
2023-05-24 12:40:41
專利名稱：場效應管正激逆變熱保護式弧焊機的製作方法
技術領域：
本發明屬於電弧焊接或電弧切割技術領域。
逆變式整流弧焊機是近年來發展起來的比較理想的焊接切割工具，它具有輕便節能、焊接性能好等特點，因此得到了比較廣泛的應用。但是，這種弧焊機還存在如下不足由於採用可控矽或大功率電晶體半橋式逆變電路(見圖4)，交流電流經整流濾波後加在1，2的兩端，兩個功率管A和B交替導通。於是在逆變變壓器的兩端得到一個高頻方波電壓，如果由於某種意外A、B兩管同時導通，則它們將被立即燒毀。因此逆變頻率很難超過20KHZ，要想進一步減輕變壓器的重量將受到逆變頻率的限制；由於這種弧焊機的過熱保護多數採用熱繼電器保護，這種熱繼電器用來保護變壓器的過熱還是可以的，但用來功率三極體等電子元件的過熱保護，其反應速度不快，往往不能有效地保護功率三極體等電子元件，而且還不能自動復原；在現有技術中一般都採用大容量快速恢復二極體將逆變得到的高頻電壓整流，但是，大容量快速二級管的價格昂貴，使整機的成本大幅度提高。如果採用多個小容量快速恢復二極體並聯，需要加均流電阻，這樣又增加了能量損耗。總之，目前這種逆變式整流弧焊機仍然存在著不足，需要進一步提高和改進。
本發明的目的在於設計一種場效應管正激逆變熱保護式弧焊機，該機具有重量輕、操作簡便、工作可靠、電弧穩定等特點，此外本機還具有過熱保護及自動復原功能，不必擔心焊機因過熱而燒毀。
這種場效應管正激逆變熱保護式弧焊機，由冷卻風機、焊鉗等零部件所組成，其要點是220V交流電源經整流橋Z1整流正端接電感L2，負端接虛地，電感L2的另一端與電感L3和電容C1的正端相連，電感L3的另一端與電容C12的一端連結後作為正激逆變器輸入電源的正端，它與虛地之間連結以下三條支路第一支路是場效應管MOS1的漏極與二極體D14和極電阻R38的一端連接後接到輸入電源的正端，二極體D13的陽極與電阻R38的另一端與電容C13的一端相連，電容C13的另一端與場效應管MOS1的源極以及二極體D12的陰極相連，二極體D12的陽極接虛地，MOS1的8個小功率場效應管的柵極各接一個200Ω的電阻，這些電阻的另一端連在一起與控制電路板相連；第二支路是二極體D13的陽極與場效應管MOS2的漏極、二極體D15的陽極以及電阻R39的一端相連，二極體D15的陽極與電阻R39的一端相連，二極D15的陽極與電阻R39的另一端與電容C14的一端相連，C14的另一端與場效應管MOS2的源極以及電阻R17的一端相連，R71的另一端接虛地，MOS2的8個小功率場效應管的柵極各接一個200Ω的電阻、這些電阻的另一端連在一起與控制電路板相連；第三支路是電阻R28的一端接輸入電源的正端，R28的另一端與R27的一端連後接到控制電路板，R27的另一端接虛地；逆變變壓器T2的初級線圈的「※」端與場效應管MOS1的源極相連，T2的初級線圈的另一端與場效應管MOS2的漏極相連；三個共陰極雙二極體D16、D17、D18的陰極各接輸出電抗器L4三個線圈的首端，L4三個線圈的尾端相連作為焊接電流輸出的正端子；三個共陰極雙二極體D16、D17、D18的極陽極連在一起接在變壓器T2次級線圈的首端，雙二極體中其餘三個二極體陽極相連接在變壓器T2次線繞阻的尾端，這個連接點作為焊接電流輸出的負端子；電阻R40和電容C15串聯後所得的支路並聯在變壓器T2次級繞阻的二端；所說的場效應管MOS1、MOS2由8個小功率場效應管順向並聯而成；溫度檢測元件PNP型三極體BG的管殼用焊錫焊在銅片上，用螺釘將銅片與場效應管(16個小功率場效應管中的一個)的散熱片相連，BG的集電極C接控制電路的OV，BG的發射極e通過電阻R1與控制電路的工作電源-V相連。
附圖及實施例附
圖1為場效應管正激逆變熱保護式弧焊機電路圖。
附圖2為溫度檢測電路原理圖。
附圖3為溫度檢測電路的元件安裝示意圖。
附圖4常用逆變電路圖附圖1所示的是本發明的實施例的主電路圖，其電路的工作原理是單相交流220V電源經15A保險管和整流橋Z1整流再經L2、C1和L3、C12濾波後的直流電壓作為逆變器的輸入電源。
MOS1和MOS2受控制電路的控制，同時導通或關斷。同時導通時，電流由逆變器輸入電源的正端(即電感L3和C12的連接點)出發流經MOS1的漏極、源極、變壓器T2的初級線圈、MOS2的漏極、源極最後經檢測電阻R71回到逆變器輸入電源的負端(即虛地)。
當MOS1和MOS2同時導通時，變壓器T2正向激磁，次級繞阻首端為正，尾端為負，電流由次級繞阻的首端出發經三個並聯的二極體D16、D17、D18和L4的線圈，電流輸出下端子，外部的電負載，回到電流輸出的負端子，回到T2變壓器次級繞阻的尾端，在變壓器T2正向激磁時，逆變器輸出功率。
當MOS1和MOS2同時關斷時，變壓器T2的初級繞阻的電流不能立即消失，續流電流從虛地出發，流經二極體D12的陽極、陰極、T2變壓器初級繞組的首端、尾端、二極體D13的陽極、陰極回到逆變輸入電源的L3和C12的連接點，在T2變壓器初級繞阻續流期間，T2初級繞阻的首端與虛地等電位，尾端約與逆變輸入電源的正端等電位，此時T2變壓器反向激磁，次級繞阻首端為負；尾端為正，T2次級繞阻無電流。此時電抗器L4的電流通過外部電弧負載和三個二極體D16、D17、D18續流。
由電阻R40和電容C15串聯而成的支路關聯在變壓器T2次線繞阻的二端，用來消除場效應管導通或關斷瞬間振蕩。
溫度檢測元件PNP型三極體BG的管殼焊接在銅片上，再用螺釘將銅片(2)與場效應管的散熱片相連。當負載持續時間過久場效應管發熱超過額定溫度時(見圖2、3)，三極體BG的穿透電流增加，其發射極電位下降，控制電路將逆變器關斷，此時即停止輸出電流。由於停止輸出電流，場效應管的溫度下降，到一定的溫度即可自動恢復正常工作。
由電阻R26、R27串聯後接在逆變輸入電源下端和虛地間的支路用來作為低電壓保護，當電壓過低時R27與R28的連接點(它與控制電路相連)電位降低，控制電路發出信號關斷逆變器避免由於電壓過低焊接質量下降而出廢器。
該機有如下優點1、本機只有9.1公斤，輸出最少工作電流78安培，與同類型弧焊機相比，在容量相同的情況下重量最輕。
2、由於本機輸出是直流，因此電弧穩定，焊接性能優於交流電焊機，可代替氣焊焊接1～4mm的薄板。
3、該機具有過熱保護功能並自動復原，不必擔心焊機因過熱而燒毀、全機只有一個調節電流的旋扭，操作簡便，工作可靠。
4、本機使用單相交流220V電流，便於在沒有三相電源的地方使用。與發電機式電焊機相比約節電30%。
權利要求
1.一種場效應管正激逆變熱保護式弧焊機，包括冷卻風機、焊鉗，其特徵在於220V交流電源經整流橋Z1整流正端接電感L2，負端接虛地，電感L2的另一端與電感L3和電容C1的正端相連，電感L3的另一端與電容C12的一端連接後作為正激逆變器輸入電源的正端，它與虛地之間連接以下三條支路第一支路是場效應管MOS1的漏極與二極體D14和極電阻R38的一端連接後接到輸入電源的正端，二極體D13的陰極與電阻R38的另一端與電容C13的一端相連，電容C13的另一端與場效應管MOS1的源極以及二極體D12的陽極相連，二極體D12的陽極接虛地，第二支路是二極體D13的陽極與場效應管MOS2的漏極、二極體D15的陽極以及電阻R39的一端相連，二極體D15的陽極以及電阻R39的一端相連，二極體D15的陽極與電阻R39的另一端與電容C14的一端相連，C14的另一端與場效應管MOS2的源極以及電阻R71的一端相連，R71的另一端接虛地，第三支路是電阻R28的一端接輸入電源的正端，R28的另一端與R27的一端連後接到控制電路板，R27另一端接虛地，逆變壓器T2的初級線圈的「※」端與場效應管MOS1的源極相連，T2的初級線圈的另一端與場效應管MOS2的漏極相連，三個共陰極雙二極體D16、D17、D18的陰極各接輸出電抗器L4三個線圈的首端、L4三個線圈的尾端相連作為焊接電流輸出的正端子，三個共陰極雙二極體D16、D17、D18的陽極連在一起接在變壓器T2次級線圈的首端，雙二極體中其餘三個二極體的陽極相連接在變壓器T2次級繞阻的尾端，這個連接點作為焊接電流輸出的負端子；電阻R40和電容C15串聯後所得的支路並聯在變壓器T2次級繞阻的二端。
2.根據權利要求1所述的弧焊機，其特徵在於所說的場效應管MOS1、MOS2均由8個小功率場效應管順向並聯而成。
3.根據權利要求1、2所述的弧焊機，其特徵在於MOS1和MOS2的8個小功率場效應管的柵極各接一個200Ω的電阻，這些電阻的另一端連在一起與控制電路板相連。
4.根據權利要求1所述的弧焊機，其特徵在於溫度檢測元件PnP型三極體BG的管殼用焊錫(1)焊在銅片上，用螺釘將銅片(2)與場效應管的散熱片相連，BG的集電極C接控制電路的Ov，BG的發射極e通過電阻R1與控制電路的工作電源+V相連。
全文摘要
本發明屬於電弧焊接或電弧切割技術領域，它包括冷卻風機、焊鉗等，其特徵是，220V交流電源經整流橋Z
文檔編號B23K9/10GK1113843SQ9410745
公開日1995年12月27日 申請日期1994年7月22日 優先權日1994年6月8日
發明者鍾允林 申請人:東北重型機械學院南校