專利名稱：高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電焊機(jī),特別地,涉及一種高節(jié)能的數(shù)控電焊機(jī)。
背景技術(shù)：
無(wú)論交流電焊機(jī)還是逆變式電焊機(jī)都存在非工作能耗大,工作時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊 嚴(yán)重的問(wèn)題。例如弧焊電焊機(jī)的變壓器無(wú)論是動(dòng)鐵式、動(dòng)因式還是抽頭式，本
身都是高漏抗變壓器，感抗很大，功率因數(shù)一般只有0.5左右，空載時(shí)為O. 1~ 0.2,無(wú)功損耗很大。弧焊變壓器采用斷續(xù)工作方式， 一般負(fù)載持續(xù)率為60%， 空載時(shí)間長(zhǎng)，因弧焊變壓器功率較大，所以存在著較大的空載損耗。 一般的電焊機(jī) 在工作過(guò)程中停焊時(shí)，只切斷電焊變壓器次級(jí)回路，但不斷開(kāi)變壓器初級(jí)回路。 由于為了達(dá)到節(jié)能，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用在交流電焊機(jī)變壓器輸入端串聯(lián)接入可 控開(kāi)關(guān)的方法?？煽亻_(kāi)關(guān)或與焊把上的手動(dòng)裝置相連接由人工控制通斷或由自 動(dòng)檢測(cè)裝置通過(guò)對(duì)變壓器輸出端參數(shù)檢測(cè)進(jìn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)的各種控制形式, 其效果均只限于在電焊機(jī)空載時(shí)斷開(kāi)變壓器輸出端電路減小空載損耗，而對(duì)于 電焊機(jī)工作時(shí)對(duì)電網(wǎng)的污染則無(wú)能為力。
對(duì)于負(fù)載運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)的提高， 一般采用在變壓器初級(jí)電源并聯(lián)補(bǔ)償電 容的辦法，但是由于空載阻抗和負(fù)載阻抗的差異很大，補(bǔ)償電容的選取十分重 要，而且選擇不當(dāng)容易導(dǎo)致更嚴(yán)重的諧波污染。
專利號(hào)為ZL95204571.0，授權(quán)公告日為1997年5月28日，名為"電焊機(jī) 節(jié)能裝置"的中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種在電焊機(jī)變壓器初級(jí)繞組一側(cè)安裝 可控開(kāi)關(guān)，并在電焊機(jī)變壓器次級(jí)繞組一側(cè)并聯(lián)高頻信號(hào)檢測(cè)電路，高頻信號(hào) 檢測(cè)電路的輸出連接到檢測(cè)控制器，檢測(cè)控制器的作用在于當(dāng)高頻信號(hào)檢測(cè)電 路檢測(cè)到電焊機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，保持可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；檢測(cè)到電焊機(jī)處于空載 狀態(tài)時(shí)，關(guān)斷可控開(kāi)關(guān)，減小空載損耗。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種不僅能效高、而且對(duì)電網(wǎng)影響小的數(shù)控電 焊機(jī)，不僅空載時(shí)損耗小，工作時(shí)能效也要大大提高。
本實(shí)用新型提出的高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)包括電腦主控電路、電^f茲儲(chǔ)能裝置、 焊接輸出裝置和容納整機(jī)的機(jī)箱，電磁儲(chǔ)能裝置包括直接與供電電源VI并聯(lián)的
儲(chǔ)能電容Cl,儲(chǔ)能電容C1的兩端分別與平衡開(kāi)關(guān)Kl和平衡開(kāi)關(guān)K2的一端相 連接，平衡開(kāi)關(guān)Kl和平衡開(kāi)關(guān)K2的另一端相分別連接到儲(chǔ)能電感Ll的兩端， 還包括通過(guò)鐵芯與儲(chǔ)能電感Ll耦合的耦合電感L2;耦合電感L2的兩端連接到 焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開(kāi)關(guān)Kl、 K2與所述電腦主控電路相連 接并受其控制。主控電路根據(jù)檢測(cè)到的電焊機(jī)工作狀態(tài)以及接受的控制指令控 制平衡開(kāi)關(guān)Kl和K2以一定時(shí)間間隔通斷，/人而控制電焊才幾工作。
優(yōu)選地，所述電腦主控電路包括電腦主控器和分別與電腦主控器相連接的 檢測(cè)器、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。
優(yōu)選地，高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)還包括遙控器和遙控接收電路，遙控接收電路 連接到電腦主控電路。
優(yōu)選地，所述高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)還包括工作狀態(tài)指示器6、手動(dòng)調(diào)節(jié)鈕7、 電源開(kāi)關(guān)8和快速輸出插座9等常規(guī)附件。各種元器件和各個(gè)裝置在機(jī)箱內(nèi)的 一種較佳的布局方式為遙控接收電路1和電腦主控電路2安裝在機(jī)箱的上部， 在機(jī)箱前側(cè)開(kāi)有遙控接收窗口 5,工作狀態(tài)指示器6、手動(dòng)調(diào)節(jié)鈕7、電源開(kāi)關(guān) 8和快速輸出插座9也安置在機(jī)箱前側(cè)；儲(chǔ)能電容C1和雙向平衡開(kāi)關(guān)4位于機(jī) 箱內(nèi)部右側(cè)；儲(chǔ)能電感L1、耦合電感L2和輸出裝置四端口網(wǎng)絡(luò)11位于^/L箱的 內(nèi)部左側(cè)。
應(yīng)用本實(shí)用新型的數(shù)控電焊機(jī)，可以取得以下有益效果
1、 提高電焊機(jī)能效。在不焊接時(shí)，整機(jī)處于開(kāi)路狀態(tài)，能耗幾乎為零；在 焊接工作時(shí)，在最佳工作狀態(tài)下，整機(jī)最大非工作能耗小于1%，能效達(dá)到99% 以上。與現(xiàn)有技術(shù)交流電焊機(jī)和逆變式電焊機(jī)的一般非工作能耗50%和32%相 比大幅降低。這樣，不僅減少了空載能耗，也提高了工作時(shí)的能量利用率。
2、 工作狀態(tài)穩(wěn)定。本實(shí)用新型的電焊機(jī)使用電腦控制，可以預(yù)先設(shè)定多種 工作狀態(tài)并存儲(chǔ)相應(yīng)工作參數(shù)，使用時(shí)根據(jù)工作需要進(jìn)行狀態(tài)選擇，整個(gè)焊接 過(guò)程均由電腦控制，比人工控制遠(yuǎn)為穩(wěn)定。3、 使用方便。本實(shí)用新型的電焊機(jī)可以設(shè)有遙控裝置，使用時(shí)既可以遙控 操作，也可以手動(dòng)操作。
4、 對(duì)環(huán)境影響小，工作時(shí)電流、電壓穩(wěn)定，無(wú)機(jī)械干擾，電火花飛濺極小， 電噪聲、機(jī)械噪聲小。
5、 由于可控開(kāi)關(guān)的通斷可任意控制，電焊機(jī)電流可調(diào)范圍大，相當(dāng)于多臺(tái) 普通電焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)范圍，用途廣泛。本.實(shí)用新型的電焊機(jī)適用于厚度在0.2 毫米以上的所有黑色金屬和有色金屬的焊接。
6、 體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和使用。
圖1是本實(shí)用新型高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)實(shí)施例的電路方框示意圖； 圖2是本實(shí)用新型高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)電磁儲(chǔ)能裝置原理示意圖； 圖3是本實(shí)用新型高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)實(shí)施例的前視示意圖； 圖4是本實(shí)用新型高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)實(shí)施例的后視示意圖。
具體實(shí)施方式
帶有遙控器的高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其 電路方框示意圖如圖1所示。其中，來(lái)自電網(wǎng)的高壓電通過(guò)一條支路直接輸入 電磁儲(chǔ)能裝置，通過(guò)另一條支路經(jīng)低壓器降壓后給電腦主控器供電。電腦主控 器及與之相連的外圍電路，包括檢測(cè)器、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路共同構(gòu)成電腦主 控電路。電腦主控電路根據(jù)檢測(cè)到的電焊機(jī)工作狀態(tài)以及接受的控制指令控制 電焊機(jī)工作?？刂浦噶羁梢酝ㄟ^(guò)控制面板直接輸入也可以遙控輸入。遙控發(fā)射 器發(fā)出遙控命令，遙控接收電路接收到遙控命令后對(duì)其進(jìn)行解碼并將解碼后的 控制指令傳送到電腦主控器；電腦主控器根據(jù)控制指令生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)命令并 發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)驅(qū)動(dòng)命令生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)；驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)控 制平衡開(kāi)關(guān)Kl和K2的開(kāi)通和關(guān)斷。平衡開(kāi)關(guān)可用雙向開(kāi)關(guān)等任何可實(shí)現(xiàn)高速 通斷的可控開(kāi)關(guān)電路或元件實(shí)現(xiàn)。平衡開(kāi)關(guān)Kl和K2控制電磁儲(chǔ)能裝置的能量 流通，控制電磁儲(chǔ)能裝置給焊接輸出裝置供電；焊接輸出裝置將電能轉(zhuǎn)化成熱 能，實(shí)現(xiàn)焊件焊接。檢測(cè)器和保護(hù)電路對(duì)電磁儲(chǔ)能裝置電路的工作狀態(tài)進(jìn)行檢 測(cè)和監(jiān)控，并將監(jiān)測(cè)信息反饋給電腦主控器作為電腦主控器生成驅(qū)動(dòng)命令的依 據(jù)之一。檢測(cè)器主要檢測(cè)電焊機(jī)的工作狀態(tài)，檢測(cè)器的具體實(shí)施方式
作為通用技術(shù)
有很多解決方案；保護(hù)電路主要針對(duì)輸出短路等異常情況，同樣在現(xiàn)有技術(shù)中
有很多解決方案，這些解決方案可應(yīng)用于本實(shí)用新型。要說(shuō)明的是，保護(hù)電路 的連接方式不局限于圖1所示，還可以不反饋信號(hào)給電腦主控器而直接作用于 電焊機(jī)儲(chǔ)能和輸出裝置的電路部分，也可以在反饋信號(hào)給電腦主控器的同時(shí)直 接作用于電焊機(jī)電磁儲(chǔ)能裝置和/或輸出裝置的電路部分。
輸出裝置包括焊鉗或焊槍等焊接工具及其供電網(wǎng)絡(luò)。焊接工具選用現(xiàn)有技 術(shù)的普通焊接工具，其供電網(wǎng)絡(luò)為四端口網(wǎng)絡(luò)，輸出裝置四端口網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)輸入
端口分別連接到耦合電感L2的兩個(gè)端點(diǎn)，四端口網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸出端口給焊接工 具提供工作電壓。
圖2是本實(shí)用新型電磁儲(chǔ)能裝置原理示意圖。其中VI為供電電源電壓，儲(chǔ) 能電容Cl和儲(chǔ)能電感Ll組成并聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路電路的通斷受平衡 開(kāi)關(guān)K1、 K2的控制。平衡開(kāi)關(guān)K1、 K2的控制端連接到電腦主控電路。耦合電 感L2通過(guò)鐵芯與儲(chǔ)能電感Ll耦合，耦合電感L2的兩端分別連接到四端口網(wǎng)絡(luò) N的兩個(gè)輸入端，四端口網(wǎng)絡(luò)N即為輸出裝置的供電網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓V2為焊 接工具的工作電壓。
當(dāng)平衡開(kāi)關(guān)K1、 K2閉合時(shí)，儲(chǔ)能電容C1和儲(chǔ)能電感Ll組成的回路聯(lián)通， 儲(chǔ)能電感Ll上電流變化，通過(guò)鐵芯耦合在耦合電感L2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸 出到四端口網(wǎng)絡(luò)。四端口網(wǎng)絡(luò)和輸出裝置的其它部分進(jìn)一步將能量轉(zhuǎn)化輸出并 焊接。當(dāng)平衡開(kāi)關(guān)Kl和/或K2斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)能電容Cl和儲(chǔ)能電感Ll組成的回 路斷開(kāi)，負(fù)載和輸入電源之間的聯(lián)系被切斷，但是由于電感中存儲(chǔ)有一定能量， 仍能維持對(duì)輸出裝置的電壓供給一段時(shí)間t。當(dāng)電焊機(jī)空載時(shí)，由電腦主控電路 控制平衡開(kāi)關(guān)Kl和K2保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，減少作為電磁儲(chǔ)能裝置的焊接變壓器初 級(jí)的空載損耗。電焊機(jī)負(fù)載焊接時(shí)，電腦主控電路控制平衡開(kāi)關(guān)Kl和K2以一 定頻率通斷，只要頻率足夠高就可以保證對(duì)輸出裝置的穩(wěn)定供電。
忽略直流電阻，儲(chǔ)能電感Ll和儲(chǔ)能電容Cl組成的并聯(lián)諧振回路的諧振頻 率f約為
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其中L、 C分別為并聯(lián)諧振回路等效感抗和等效容抗。而加之于諧振回路中的兩個(gè)可控平衡開(kāi)關(guān)Kl、 K2的作用相當(dāng)于一組雙向?yàn)V波器。其一定頻率通斷 時(shí)，即可以濾掉諧振回路中引起能量消耗的直流分量，又可以減小由于負(fù)載變 化或高次諧波等原因?qū)е碌碾姾笝C(jī)對(duì)電網(wǎng)的影響。
其中平衡開(kāi)關(guān)Kl、 K2的控制規(guī)律可以根據(jù)焊接要求預(yù)先設(shè)計(jì)并存儲(chǔ)在電 腦主控器中。例如，可以根據(jù)電感磁芯形狀、體積及材質(zhì)估算其電感感抗，然 后根據(jù)電路中各個(gè)元件參數(shù)初步確定其頻率響應(yīng)曲線峰值范圍，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)得 到響應(yīng)最佳的頻率，以此作為開(kāi)關(guān)頻率。并且，平衡開(kāi)關(guān)Kl、 K2的開(kāi)關(guān)動(dòng)作 時(shí)間也會(huì)影響到電焊機(jī)的控制效果。例如， 一種較優(yōu)的實(shí)施方式是選擇平衡開(kāi) 關(guān)的動(dòng)作時(shí)間為1納秒~17納秒。
圖3是本實(shí)用新型電焊機(jī)實(shí)施例的前視示意圖，圖4是本實(shí)用新型電焊機(jī) 實(shí)施例的后視示意圖。在此實(shí)施例中，高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)還包括工作狀態(tài)指示 器6、手動(dòng)調(diào)節(jié)鈕7、電源開(kāi)關(guān)8和快速輸出插座9等常規(guī)附件。各種元器件和 各個(gè)裝置在機(jī)箱內(nèi)的一種較佳的布局方式為遙控接收電路1和電腦主控電路2 安裝在機(jī)箱的上部，在機(jī)箱前側(cè)開(kāi)有遙控接收窗口 5,工作狀態(tài)指示器6、手動(dòng) 調(diào)節(jié)鈕7、電源開(kāi)關(guān)8和快速輸出插座9也安置在機(jī)箱前側(cè)；儲(chǔ)能電容Cl和雙 向平衡開(kāi)關(guān)4位于機(jī)箱內(nèi)部右側(cè)；儲(chǔ)能電感L1、耦合電感L2和輸出裝置四端 口網(wǎng)絡(luò)11位于機(jī)箱的內(nèi)部左側(cè)；在機(jī)箱的后側(cè)為電源插座13和排風(fēng)扇14。
要說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
只是作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例列舉于 此，并不能以此作為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限定。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在本實(shí) 用新型公開(kāi)的指引下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改和等效替換，這些修改和替 換將會(huì)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型并不局限于此處所公開(kāi) 的具體實(shí)施例，而是所有落入本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)，包括電腦主控電路、電磁儲(chǔ)能裝置、焊接輸出裝置和容納整機(jī)的機(jī)箱，其特征在于，所述電磁儲(chǔ)能裝置包括直接與供電電源(V1)并聯(lián)的儲(chǔ)能電容(C1)，儲(chǔ)能電容(C1)的兩端分別與平衡開(kāi)關(guān)(K1)和平衡開(kāi)關(guān)(K2)的一端相連接，平衡開(kāi)關(guān)(K1)和平衡開(kāi)關(guān)(K2)的另一端相分別連接到儲(chǔ)能電感(L1)的兩端，還包括通過(guò)鐵芯與儲(chǔ)能電感(L1)耦合的耦合電感(L2)；耦合電感(L2)的兩端連接到焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開(kāi)關(guān)(K1)、(K2)與所述電腦主控電路相連接并受其控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)，其特征在于，所述電腦主 控電路包括電腦主控器和分別與電腦主控器相連接的檢測(cè)器、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù) 電路。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)，其特征在于，所述高節(jié) 能數(shù)控電焊機(jī)還包括遙控器和遙控接收電路，所述遙控接收電路連接到所述電 腦主控電^各。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高節(jié)能數(shù)控電焊機(jī)，包括電腦主控電路、電磁儲(chǔ)能裝置、焊接輸出裝置和容納整機(jī)的機(jī)箱，其中電磁儲(chǔ)能裝置包括直接與供電電源V1并聯(lián)的儲(chǔ)能電容C1，儲(chǔ)能電容C1的兩端分別與平衡開(kāi)關(guān)K1和平衡開(kāi)關(guān)K2的一端相連接，平衡開(kāi)關(guān)K1和平衡開(kāi)關(guān)K2的另一端相分別連接到儲(chǔ)能電感L1的兩端，還包括通過(guò)鐵芯與儲(chǔ)能電感L1耦合的耦合電感L2；耦合電感L2的兩端連接到焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開(kāi)關(guān)K1、K2與所述電腦主控電路相連接并受其控制。本實(shí)用新型電焊機(jī)有效降低了空載損耗，提高了負(fù)載時(shí)的品質(zhì)因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染小，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)B23K9/10GK201132248SQ200720306588
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者宋海濤, 楊鳳鳴, 宇 王, 王昌儒, 郭建飛, 郭玉平 申請(qǐng)人:王昌儒