專利名稱:電焊機遙調(diào)電流節(jié)電器的制作方法
電焊機是一種間歇工作的電氣設(shè)備，一般負載率只達50％左右，有時更低。但是，電焊機只要一接上電源，它就要不斷地消耗無功電能和有功電能(空載時主要是鐵損)。為了使電焊機節(jié)電，人們研制了各式各樣的電焊機空載自停節(jié)電器。但是，這類裝置大都采用繼電器接觸器一類有觸點元件，因此盡管有價格不高的優(yōu)點，但由于頻繁動作，壽命短，容易失靈，所以電焊工人一般都認為這是一個累贅。不受歡迎。因此，這也是電焊機空載自停節(jié)電器很難推廣的原因之一。
本裝置沒有普通電焊機空載自停節(jié)電器固有的缺點，它的主要優(yōu)點之一是能遙控調(diào)節(jié)焊接電流，過去，高空作業(yè)的電焊工經(jīng)常需要爬上爬下調(diào)電流，十分麻煩，所以，本裝置的這個優(yōu)點是高空作業(yè)的電焊工人最迫切需要和最受歡迎的。過去，雖然也有用電動機遙控調(diào)節(jié)電流的電焊機，但由于各種原因沒有得到廣泛使用。本裝置的電流調(diào)節(jié)器及開關(guān)裝在控制頭內(nèi)，控制頭體積很小，重量很輕(100克左右)，可以直接固定在電焊鉗手柄上，而絲毫不妨礙操作，電焊機的電流控制調(diào)節(jié)都在這小小的控制頭上進行，因此使用很方便?？刂祁^通過電纜與節(jié)電器連接，控制頭與電網(wǎng)是互相絕緣的，因此，使用安全。使用習(xí)慣后，可在控制頭的“電流調(diào)節(jié)”指示牌上直觀地確定焊接電流的大小。電流調(diào)節(jié)范圍由零至電焊機最大工作電流。
另外，一般電焊機焊接厚1.5mm左右的鐵件是相當(dāng)困難的，但是，配套本裝置后，由于能將電流調(diào)得相當(dāng)小，所以焊接工作可以比較順利地進行，如果技術(shù)相當(dāng)熟練，可以代替氧焊對部分薄鐵件進行焊接。
本裝置遙調(diào)焊接電流的功能是這樣實現(xiàn)的在電焊機變壓器初級線圈回路串聯(lián)一只大功率雙向可控硅，移相觸發(fā)脈沖改變可控硅輸出到電焊機的電壓，從而達到改變次級焊接電流的目的。觸發(fā)脈沖的移相由一只小型線繞電位器控制，此電位器與以下介紹的微動開關(guān)一起組成控制頭，控制頭安裝在電焊鉗手柄上，其與節(jié)電器之間用三芯小電纜連接。
本裝置的另一功能是使電焊機空載自停，這由一只裝在控制頭上的微動開關(guān)與杠桿式把手實現(xiàn)。微動開關(guān)串聯(lián)接在可控硅的觸發(fā)回路中，當(dāng)手握焊鉗時，杠桿式把手被壓下，微動開關(guān)接通可控硅觸發(fā)回路，可控硅有電壓輸出。當(dāng)停止焊接時，把手放松，微動開關(guān)斷開，可控硅無電壓輸出，切斷電焊機電源，從而達到空載自停的作用。
圖1是圖2中A、B、C三點波形圖，圖2是本裝置原理線路圖。
下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型提出的具體裝置的細節(jié)及各回路的工作原理。
一、可控硅主回路該回路由大功率雙向可控硅構(gòu)成，可控硅與電焊機初級線圈串聯(lián)，可控硅額定容量為200A、800V，一般單頭交流電焊機初級電流最大為100多安，使用該類可控硅有1倍多電流余量，滿足連續(xù)使用的要求，可控硅采用空氣自冷方式。
可控硅采用負極性信號進行觸發(fā)，一般情況下采用移相脈沖觸發(fā)，當(dāng)電焊機出現(xiàn)直流成份時，會自動轉(zhuǎn)換成直流觸發(fā)，以防止直流短路事故的發(fā)生，為了使用安全，主回路與弱電回路之間通過脈沖變壓器B2互相絕緣。
XD1、2為指示輸出電流(電壓)大小的指示燈，燈越亮，表示電流越大，當(dāng)焊工操作熟練時，此兩燈可以拔掉。
二、同步回路該回路由BC1、2組成一個同相放大器，與普通常見的單結(jié)管同步電路不同，它無需較大(60V以上)的同步電壓，也無需另設(shè)單獨的脈沖放大用的電源。該回路與脈沖放大共用一個低壓(15V)電源，比普通同步技術(shù)省鐵省銅。另外，該同步技術(shù)能獲得前后沿很陡的梯形同步脈沖，使可控硅的最大導(dǎo)電角接近180°。
該回路的工作原理如下(請參看圖2)15V的交流電壓經(jīng)D2－5橋式整流后，成為脈動直流電壓，該電壓并不直接進行電容濾波，而是作為同步信號提供給BG1進行放大，這個脈動直流電壓經(jīng)D1后才進行電容濾波，作為工作電源。BG1、2工作在大信號狀態(tài)，因此只在正弦波近零段處于放大狀態(tài)；過零時BG1截止，BG2導(dǎo)通，輸出為零；輸入非零時，BG1飽和導(dǎo)通，BG2截止，輸出為電源電壓。由于是大信號工作狀態(tài)，因此BG2的輸出對輸入來說波形產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，但這種失真是我們求之不得的。各點波形見圖1。
圖1中，UA為全波整流后的脈動直流電壓，也是BG1的信號電壓；UB為UA經(jīng)電容C2濾波后變成平滑的直流電壓；UC為BG1、2放大后輸出的失真梯形電壓，梯形電壓幅值與直流電壓相等。這個電壓就是脈沖發(fā)生器的同步電壓。
三、脈沖產(chǎn)生與放大回路脈沖產(chǎn)生電路由單結(jié)晶體管BT35等元件組成，這是一個眾所周知的典型脈沖發(fā)生器電路。
脈沖放大電路由BG5、6組成，功率脈沖由脈沖變壓器B2輸出，使觸發(fā)電路與主電路互相絕緣。
一般來說，單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖很窄，不適宜觸發(fā)帶電感性的可控硅，但本電路采取了兩項措施，使這種簡單的觸發(fā)器能觸發(fā)大電感負載1、加大C4放電電阻R13的阻值，使脈沖變寬。
2、在脈沖放大電路加負反饋電容C6，使脈沖尖峰得以抑制，脈沖頂部展寬。
實踐證明，采取以上措施，電路工作是很可靠的。
脈沖的移相由電位器R9調(diào)節(jié)，脈沖的有無由開關(guān)K1控制，R9與K1裝在控制頭上，控制頭又裝在電焊鉗手柄上，其間用三芯電線聯(lián)接。因此在焊鉗上即可隨心所欲地調(diào)節(jié)控制電焊機。
四、空載增壓電路由于是通過調(diào)壓間接調(diào)電流，所以當(dāng)用小電流焊接時，會產(chǎn)生因電壓低而至起弧困難，為解決此問題，設(shè)置了空載增壓回路。
此回路由電流互感器LH、D6－9、BG3、開關(guān)K2等組成，K2斷開時，空載增壓回路對脈沖發(fā)生電路無任何影響。
電焊機空載時，只有不大的電流通過LH，其次級經(jīng)整流后幾乎無電壓輸出，此時R8與R9并聯(lián)，使C4充電加速，脈沖前移，可控硅輸出電壓比K2斷開時升高，適合起弧。
起弧后，由于有較大的電流通過LH，其次級產(chǎn)生相當(dāng)大的電壓，經(jīng)整流濾波后反向加于BG3基極，使BG3截止，切斷R8與R9的并聯(lián)關(guān)系。從而使觸發(fā)脈沖后移，輸出電壓電流下降，起弧后即使降低電壓至一定程度仍能維持電弧的連續(xù)性，所以此電路能使小電流焊接能順利進行。
需要說明的是，只有在需相當(dāng)小焊接電流時才用此電路，一般情況的焊接都可使K2處于斷開位置。
五、直流保護電路由于電焊機是一個電感性負載，功率因數(shù)很低，當(dāng)可控硅的控制角小于功率因數(shù)角時，或者觸發(fā)脈沖不對稱時，都可能使可控硅輸出直流份量，甚或變成半波整流，由于電焊機直流電阻很小，因此會出現(xiàn)很大的直流短路電流，輕則燒保險絲，重則燒壞電焊機可控硅等設(shè)備。為此設(shè)置了直流保護電路。
該回路由電感線圈L，繼電器J1、J2、BG4等元件組成。
直流分量檢測電路由L、J1、C8－9組成，此檢測電路并接在雙向可控硅的兩端，正常情況下，可控硅兩端是一個交流電壓，L呈現(xiàn)很大的阻抗，檢測電流直接通過C8C9，J1兩端電壓幾乎為零，J1不動作。
當(dāng)出現(xiàn)直流份量時，由于L的直流電阻不大，C8－9又不能通過直流，所以很大一部分直流電壓加在J1兩端，因而J1動作。
換接電路由于直流份量都是在大開放角的情況下出現(xiàn)，故當(dāng)出現(xiàn)直流份量時，只要將觸發(fā)電路由脈沖觸發(fā)改成直流觸發(fā)，使可控硅全開即可。
換接電路由BG4、J2、D14－17等元件組成。
防直流電路動作原理如下K1閉合后，通過R9對可控硅進行移相觸發(fā)，當(dāng)可控硅兩端出現(xiàn)直流份量時，J1動作，其觸點閉合，使G4導(dǎo)通，J2動作，其常開觸點使BG4、J2自保持，其轉(zhuǎn)換觸點J2－2使可控硅的控制極轉(zhuǎn)換成直流供電，我們知道，在雙向可控硅的控制極加上正電流或負電流，均可使之正向或反向觸發(fā)導(dǎo)通。所以，當(dāng)轉(zhuǎn)換成直流觸發(fā)時，可控硅全開放，輸出電壓等于輸入電壓，可控硅兩端電壓為零，J1兩端電壓亦為零，J1釋放。
此時斷開K1，經(jīng)過一定時間(2－3秒)放電完畢，BG4截止，J2釋放，其轉(zhuǎn)換觸點J2－2切斷控制極電流，因此可控硅在任何情況下都可以遙控開與關(guān)。
J1的另一個常開觸點串聯(lián)R11后并接在C4兩端，當(dāng)J1動作時，使C4充電電流被R11分流，脈沖后移。以預(yù)防換接電路拒動時，使電焊機輸出電壓時斷時續(xù)，無法焊接，促使焊工調(diào)低電流(加大R9)，以避開出現(xiàn)直流份量的控制角度，從而對電焊機起保護作用。
參照圖2，總的工作過程是這樣的當(dāng)手不握焊鉗時，K1斷開，單結(jié)管不起振，變壓器B2無脈沖輸出，可控硅關(guān)斷，電焊機無電，這是空載自停狀態(tài)。
手握焊鉗時，開關(guān)K1通路，單結(jié)管起振，振蕩頻率與電流調(diào)節(jié)電位器R9的阻值有關(guān)。振蕩脈沖經(jīng)BG5、6放大后由B2輸出，可控硅處于移相調(diào)壓狀態(tài)，即輸出電流可調(diào)。
R9調(diào)小時，輸出電流增大，當(dāng)調(diào)到可控硅控制角小于負載的功率因數(shù)角時，雙向可控硅可能由于工作不對稱而出現(xiàn)直流分量，此時，繼電器J1吸合，其接點J1－1接通BG4基極而使其導(dǎo)通，J2動作，其接點J2－1自保持，J2－2把可控硅控制極轉(zhuǎn)為直流供電，此時可控硅兩個方向均處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電位器R9失去調(diào)壓作用，電源電壓全加在電焊機上，電焊機輸出最大電流。此時若要恢復(fù)R9的調(diào)節(jié)作用，可松開手柄，使開關(guān)K1斷開，幾秒鐘后C5放電完畢，BG4恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，J2釋放，J2－2接點斷開直流供電回路，可控硅關(guān)斷。然后調(diào)大R9阻值，重新壓下K1，即可恢復(fù)R9的調(diào)節(jié)作用。
權(quán)利要求
1.一種由雙向可控硅構(gòu)成的電焊機節(jié)電器，其特征在于該節(jié)電器具有遙調(diào)焊接電流的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的電焊機節(jié)電器，其特征在于可控硅觸發(fā)器采用晶體管飽和放大式同步電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的電焊機節(jié)電器，其特征在于包括一個防止可控硅輸出不對稱波形的防直流分量電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的電焊機節(jié)電器，其特征在于包括一個小電流工作時起弧容易的空載增壓電路。
5.一種由雙向可控硅構(gòu)成的電焊機節(jié)電器，其特征在于該節(jié)電器具有使電焊機空載自停的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的電焊機節(jié)電器，其特征在于用微動開關(guān)控制可控硅的觸發(fā)電路。
專利摘要
節(jié)電器與交流電焊機配套使用，使電焊工在遠離焊機的情況下在焊鉗手柄上能隨心所欲地調(diào)節(jié)電焊電流；節(jié)電器同時具有使電焊機空載自停的功能。節(jié)電器由大功率雙向可控硅構(gòu)成，節(jié)電器串接在電焊機初級回路，通過可控硅改變焊機初級電壓而改變輸出電流。可控硅移相調(diào)壓電位器及控制通斷的微動開關(guān)裝在控制頭上，控制頭又固定于焊鉗手柄上，手不握焊鉗時，開關(guān)處于放松狀態(tài)，自動切斷電源。
文檔編號B23K9/00GK85200819SQ85200819
公開日1986年4月9日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者陳甲標(biāo) 申請人:陳甲標(biāo)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan