專利名稱：組合并聯(lián)式弧焊電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及弧焊機(jī)的主要部件——弧焊電源，尤其是關(guān)于增強(qiáng)漏磁式亦稱機(jī)械控制式弧焊電源的一種新技術(shù)方案。
現(xiàn)有技術(shù)中，增強(qiáng)漏磁式弧焊電源大致可分為三類即動(dòng)鐵式、動(dòng)圈式及抽頭式。與本發(fā)明有關(guān)的是抽頭式弧焊電源，抽頭式弧焊電源是利用其弧焊變壓器初級(jí)繞組的若干抽頭，用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)不同的串聯(lián)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)施焊電流的調(diào)節(jié)，由于抽頭式弧焊電源沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)件，因而重量輕，振動(dòng)小，噪音低，電弧穩(wěn)定性較好，在便攜式弧焊機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。但是，由于抽頭式弧焊電源的設(shè)計(jì)要求初級(jí)繞組的抽頭及其對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)觸頭將通過(guò)全部初級(jí)電流，開(kāi)關(guān)觸頭對(duì)的數(shù)量等于調(diào)流檔數(shù)，初級(jí)繞組的抽頭數(shù)大致為調(diào)流檔數(shù)的兩倍。這些因素的綜合結(jié)果，制約和限制了抽頭式弧焊電源的容量、調(diào)流寬度、細(xì)度及負(fù)載持續(xù)率，這就是抽頭式弧焊電源存在的先天性缺陷。
中華人民共和國(guó)專利局一九八八年二月十七日公開(kāi)的名稱為“大容量抽頭式交流弧焊機(jī)”一發(fā)明專利申請(qǐng)所提及的弧焊機(jī)與本發(fā)明較接近。該發(fā)明是將弧焊變壓器的初級(jí)繞組分為兩個(gè)分線圈，分別繞在口形變壓器鐵芯的兩個(gè)芯柱上，并在其中一分線圈外面繞有次級(jí)繞組；初級(jí)繞組的兩個(gè)分線圈分別引出若干抽頭，經(jīng)若干對(duì)與之對(duì)應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的觸頭串聯(lián)連接。根據(jù)改變初級(jí)繞組與次級(jí)繞組耦合松緊的原理，獲得3－5大電流檔；根據(jù)“繞組延伸”原理，獲得2－4中間電流檔以及根據(jù)“反差激磁”原理，獲得4－6小值電流檔，提供了有12檔電流調(diào)節(jié)的容量為315A，400A，500A的抽頭式弧焊機(jī)新設(shè)計(jì)。但是，這種設(shè)計(jì)仍然沒(méi)有擺脫抽頭式弧焊機(jī)利用弧焊變壓器初級(jí)繞組的多個(gè)抽頭，用調(diào)流開(kāi)關(guān)串聯(lián)調(diào)節(jié)方式的設(shè)計(jì)模式，仍然存在以下三個(gè)問(wèn)題一、調(diào)流開(kāi)關(guān)12檔，12對(duì)觸頭，要求每對(duì)觸頭的電流容量都必須與初級(jí)繞組的全部初級(jí)電流相等，該說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的開(kāi)關(guān)觸頭的電流容量為100A，且每對(duì)觸頭須互鎖，即不能允許任兩對(duì)觸頭同時(shí)接通。這樣的調(diào)流開(kāi)關(guān)制造困難，經(jīng)濟(jì)性亦差；二、要在幾十安培電流容量的初級(jí)線圈中，抽出二十來(lái)個(gè)抽頭，不易于制造和維修；三、額定狀態(tài)時(shí)，初級(jí)不用線圈總安匝與初級(jí)使用線圈總安匝之比，即俗稱的閑置率達(dá)70％，繞組利用率不高，設(shè)計(jì)欠經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種既非動(dòng)鐵式、動(dòng)圈式，亦非抽頭式的組合并聯(lián)式弧焊電源新設(shè)計(jì)方案。該弧焊電源具有節(jié)能，焊接性能好，材料省，成本低，體積小，重量輕，易造易修等優(yōu)點(diǎn)，可用作手弧焊、埋弧焊、交流弧焊、直流弧焊及交直流兩用弧焊機(jī)的弧焊電源，有很廣的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的要點(diǎn)是由初、次級(jí)相隔離的主變壓器、電流調(diào)節(jié)和指示裝置及根據(jù)種類不同而增添的附加裝置等組成的弧焊電源，其中所述的主變壓器，其每相初級(jí)繞組至少有3個(gè)額定電壓相同但漏抗不同的分線圈，經(jīng)電流調(diào)節(jié)裝置以不同的組合方式與同一電源并聯(lián)連接，每相次級(jí)繞組至少有2個(gè)額定電流相同但漏抗不同的分線圈串聯(lián)組成，每相初、次級(jí)分線圈采用交疊式排列，安置在同一鐵芯上，任一鐵芯柱上初、次級(jí)分線圈之和不少于3個(gè)。所述的主變壓器，可以是一臺(tái)單相主變壓器或是由三臺(tái)單相主變壓器構(gòu)成的三相變壓器組，其初級(jí)分線圈Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5單獨(dú)通電工作電流與額定電流的比，分別大致為0.2、0.23、0.26、0.3、0.39，次級(jí)分線圈Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3的匝數(shù)與次級(jí)總匝數(shù)的比，分別大致為(0.04～0.12)、(0.24～0.32)、(0.6～0.7)，還可以是一臺(tái)三相主變壓器。所述的電流調(diào)節(jié)裝置可以是LW型萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，也可以是KDH型電焊機(jī)專用開(kāi)關(guān)、交流接觸器及其控制裝置、交流電子開(kāi)關(guān)等其它開(kāi)關(guān)。所述的附加裝置可以包括二極管整流裝置、風(fēng)機(jī)、輸出電抗器、二次電流調(diào)節(jié)裝置等裝置。
下面將對(duì)照附圖，對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施例進(jìn)一步闡述如下附


圖1a是本發(fā)明的基本原理線路示意圖；附
圖1b是本發(fā)明的主變壓器各分線圈排列位置的一種示意圖；附圖2是本發(fā)明作為弧焊整流器的電氣原理圖，可作為本發(fā)明實(shí)施例之一。
參見(jiàn)附
圖1a、1b，為了闡明原理，便于敘述，附
圖1 選用了盡量簡(jiǎn)化的電路結(jié)構(gòu)，主變壓器B1，其初級(jí)繞組Ⅰ有5個(gè)分線圈Ⅰ1－Ⅰ5，它們的額定電壓相同而漏抗不同，次級(jí)繞組Ⅱ有3個(gè)分線圈Ⅱ1－Ⅱ3，它們的額定電流相同而漏抗不同，所有初級(jí)分線圈Ⅰ1－Ⅰ5各有同名端經(jīng)電流轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1S的各觸頭1S1－1S5與同一電源一輸入端a連接，另一同名端匯接于同一電源的另一電源輸入端d；次級(jí)各分線圈Ⅱ1－Ⅱ3異名端相連呈串聯(lián)連接。初、次級(jí)各分線圈采用交疊排列，安置在同一鐵芯T上，附
圖1b是以口字形鐵芯為例，初、次級(jí)各分線圈分別交疊排列在鐵芯T的兩個(gè)芯柱上，任一芯柱上初、次級(jí)分線圈之和不少于3個(gè)，圖中，左邊芯柱上有3個(gè)初級(jí)分線圈Ⅰ1、Ⅰ4和Ⅰ2，2個(gè)次級(jí)分線圈Ⅱ1、Ⅱ2，且次級(jí)分線圈Ⅱ1排列在初級(jí)分線圈Ⅰ1與Ⅰ4之間，次級(jí)分線圈Ⅱ2排列在初級(jí)分線圈Ⅰ4與Ⅰ2之間；右邊芯柱上，有2個(gè)初級(jí)分線圈Ⅰ3和Ⅰ5，1個(gè)次級(jí)分線圈Ⅱ3，且次級(jí)分線圈Ⅱ3排列在兩個(gè)初級(jí)分線圈Ⅰ3和Ⅰ5之間。初級(jí)分線圈Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5單獨(dú)通電工作電流與額定電流的比，分別大致為0.2、0.23、0.26、0.3、0.39，次級(jí)分線圈Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3的匝數(shù)與次級(jí)總匝數(shù)的比，分別大致為(0.04～0.12)、(0.24～0.32)、(0.6～0.7)。
由于初級(jí)各分線圈是并聯(lián)連接的，5個(gè)初級(jí)分線圈便有31種不同的組合通電方式，可調(diào)出31檔電流，從中可選擇11～23種作為調(diào)流使用。在額定狀態(tài)時(shí)，初級(jí)各分線圈往往可以全部并聯(lián)使用，這樣就使得閑置比可以小到零，而且這時(shí)調(diào)流開(kāi)關(guān)1S的所有觸頭1S1～1S5通過(guò)的電流之和等于初級(jí)額定電流，對(duì)于每一個(gè)觸頭1Si而言，其電流容量要求不高，象LW5－16萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一類普通開(kāi)關(guān)就很容易滿足使用要求。另一方面，對(duì)于調(diào)流開(kāi)關(guān)1S的觸頭1Si，換檔時(shí)，并不要求其能“先斷后通”，即不必互鎖，這樣就較易實(shí)現(xiàn)將原有最大定位檔數(shù)12增加為16或20或24檔，使之達(dá)到調(diào)流寬度和細(xì)度的要求；由于每相各初、次級(jí)分線圈采用交疊排列安置在同一鐵芯T上，且任一鐵芯柱上至少有3個(gè)初、次級(jí)分線圈，在調(diào)流時(shí)，兩芯柱上磁勢(shì)平衡組數(shù)可在1～n間變化(n≥4)，磁勢(shì)平衡組數(shù)較多，采用線圈匝數(shù)多，鐵芯截面小、平均匝長(zhǎng)小的辦法，使弧焊電源的體積、重量、成本均下降；由于在調(diào)節(jié)漏抗的同時(shí)，電源的內(nèi)阻也被調(diào)節(jié)，使得整個(gè)調(diào)流范圍內(nèi)電源的電磁慣性都較小。
參見(jiàn)附圖2，該圖公開(kāi)了本發(fā)明用作弧焊整流器的一則實(shí)施例。圖中，主變壓器B1由三臺(tái)如附
圖1所示的單相主變壓器B1構(gòu)成三相變壓器組，調(diào)流開(kāi)關(guān)1S用LW5－16□□／8，定位數(shù)為16，其中一個(gè)定位切斷電源，作為電源開(kāi)關(guān)用，其余15定位，在三相初級(jí)分線圈ⅠA、ⅠB、ⅠC中對(duì)稱地選取15種不同的組合并聯(lián)方式，提供15檔調(diào)流使用。上述簡(jiǎn)單的構(gòu)成已能使產(chǎn)品達(dá)到有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的靜外特性、動(dòng)特性等性能指標(biāo)。因?yàn)椋『刚髌髦陵P(guān)重要的是使焊接性能讓焊工滿意，為此，附圖2又增加了輸出電抗器DK，推力電流及電流細(xì)調(diào)部分。推力電流和電流細(xì)調(diào)由同一只LW5－16M□／2調(diào)流開(kāi)關(guān)2S調(diào)節(jié)，ZL1為主輸出三相橋式整流裝置，ZL2為細(xì)調(diào)電流橋式整流裝置，ZL3為推力電流整流裝置。
本發(fā)明的實(shí)施例不僅僅局限附
圖1、附圖2所公開(kāi)的實(shí)例，依據(jù)本發(fā)明的原理，可以涉及其它不同種類、規(guī)格的弧焊電源，例如用本發(fā)明的組合并聯(lián)式作一次電流調(diào)節(jié)，二次電流調(diào)節(jié)可以仍然是組合并聯(lián)式，也可以是磁放大器式、磁飽和式、可控硅式、抽頭式、動(dòng)鐵式等其他形式弧焊電源，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)項(xiàng)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.組合并聯(lián)式弧焊電源，由初、次級(jí)相隔離的主變壓器、電流調(diào)節(jié)和指示裝置及根據(jù)種類不同而增添的附加裝置等組成，其特征在于所述的主變壓器B1，其每相初級(jí)繞組Ⅰ至少有3個(gè)額定電壓相同但漏抗不同的分線圈Ii(i≥3)經(jīng)電流調(diào)節(jié)裝置1S以不同的組合方式與同一電源并聯(lián)連接，每相次級(jí)繞組Ⅱ至少有2個(gè)額定電流相同但漏抗不同的分線圈Ⅱi(i≥2)串聯(lián)組成，每相初、次級(jí)分線圈Ⅰi、Ⅱi采用交疊式排列，安置在同一鐵芯T上，任一鐵芯柱上初、次級(jí)分線圈Ⅰi、Ⅱi之和不少于3個(gè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的弧焊電源，其特征在于所述的主變壓器B1，可以是一臺(tái)單相主變壓器或是由三臺(tái)單相主變壓器B1A、B1B、B1C構(gòu)成的三相變壓器組，其初級(jí)分線圈Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5單獨(dú)通電工作電流與額定電流的比，分別大致為0.2、0.23、0.26、0.3、0.39，次級(jí)分線圈Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3的匝數(shù)與次級(jí)總匝數(shù)的比，分別大致為(0.04～0.12)，(0.24～0.32)，(0.6～0.7)，還可以是一臺(tái)三相主變壓器。
3.按照權(quán)利要求1所述的弧焊電源，其特征在于所述的電流調(diào)節(jié)裝置1S可以是LW型萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，也可以是KDH型電焊機(jī)專用開(kāi)關(guān)、交流接觸器及其控制裝置、交流電子開(kāi)關(guān)等其它開(kāi)關(guān)。
4.按照權(quán)利要求1、2、3所述的弧焊電源，其特征在于所述的附加裝置可以包括二極管整流裝置ZL、風(fēng)機(jī)D、輸出電抗器DK、二次電流調(diào)節(jié)裝置2S等裝置。
專利摘要組合并聯(lián)式弧焊電源可作為手弧焊、埋弧焊的弧焊電源，與常見(jiàn)的動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、抽頭式弧焊電源同屬增強(qiáng)漏磁式弧焊電源。該電源利用開(kāi)關(guān)將初級(jí)各分線圈按不同的組合方式通電來(lái)改變漏抗(同時(shí)改變內(nèi)阻)的方法，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)施焊電流，克服了已有技術(shù)存在的振動(dòng)、噪聲、磨損大，指示誤差大，容量小及分擋少等缺陷。具有節(jié)能、節(jié)材，動(dòng)特性好，易造易修等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/00GK2036462SQ8820710
公開(kāi)日1989年4月26日 申請(qǐng)日期1988年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月12日
發(fā)明者沈培湘 申請(qǐng)人:沈培湘