专利名称：高节能数控电焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电焊机,特别地,涉及一种高节能的数控电焊机。
背景技术：
无论交流电焊机还是逆变式电焊机都存在非工作能耗大,工作时对电网冲击 严重的问题。例如弧焊电焊机的变压器无论是动铁式、动因式还是抽头式，本
身都是高漏抗变压器，感抗很大，功率因数一般只有0.5左右，空载时为O. 1~ 0.2,无功损耗很大。弧焊变压器采用断续工作方式， 一般负载持续率为60%， 空载时间长，因弧焊变压器功率较大，所以存在着较大的空载损耗。 一般的电焊机 在工作过程中停焊时，只切断电焊变压器次级回路，但不断开变压器初级回路。 由于为了达到节能，现有技术中通常使用在交流电焊机变压器输入端串联接入可 控开关的方法。可控开关或与焊把上的手动装置相连接由人工控制通断或由自 动检测装置通过对变压器输出端参数检测进行控制。现有技术的各种控制形式, 其效果均只限于在电焊机空载时断开变压器输出端电路减小空载损耗，而对于 电焊机工作时对电网的污染则无能为力。
对于负载运行时功率因数的提高， 一般采用在变压器初级电源并联补偿电 容的办法，但是由于空载阻抗和负载阻抗的差异很大，补偿电容的选取十分重 要，而且选择不当容易导致更严重的谐波污染。
专利号为ZL95204571.0，授权公告日为1997年5月28日，名为"电焊机 节能装置"的中国实用新型专利公开了一种在电焊机变压器初级绕组一侧安装 可控开关，并在电焊机变压器次级绕组一侧并联高频信号检测电路，高频信号 检测电路的输出连接到检测控制器，检测控制器的作用在于当高频信号检测电 路检测到电焊机处于工作状态时，保持可控开关导通；检测到电焊机处于空载 状态时，关断可控开关，减小空载损耗。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种不仅能效高、而且对电网影响小的数控电 焊机，不仅空载时损耗小，工作时能效也要大大提高。
本实用新型提出的高节能数控电焊机包括电脑主控电路、电^f兹储能装置、 焊接输出装置和容纳整机的机箱，电磁储能装置包括直接与供电电源VI并联的
储能电容Cl,储能电容C1的两端分别与平衡开关Kl和平衡开关K2的一端相 连接，平衡开关Kl和平衡开关K2的另一端相分别连接到储能电感Ll的两端， 还包括通过铁芯与储能电感Ll耦合的耦合电感L2;耦合电感L2的两端连接到 焊接输出装置的电压输入端；所述平衡开关Kl、 K2与所述电脑主控电路相连 接并受其控制。主控电路根据检测到的电焊机工作状态以及接受的控制指令控 制平衡开关Kl和K2以一定时间间隔通断，/人而控制电焊才几工作。
优选地，所述电脑主控电路包括电脑主控器和分别与电脑主控器相连接的 检测器、驱动电路和保护电路。
优选地，高节能数控电焊机还包括遥控器和遥控接收电路，遥控接收电路 连接到电脑主控电路。
优选地，所述高节能数控电焊机还包括工作状态指示器6、手动调节钮7、 电源开关8和快速输出插座9等常规附件。各种元器件和各个装置在机箱内的 一种较佳的布局方式为遥控接收电路1和电脑主控电路2安装在机箱的上部， 在机箱前侧开有遥控接收窗口 5,工作状态指示器6、手动调节钮7、电源开关 8和快速输出插座9也安置在机箱前侧；储能电容C1和双向平衡开关4位于机 箱内部右侧；储能电感L1、耦合电感L2和输出装置四端口网络11位于^/L箱的 内部左侧。
应用本实用新型的数控电焊机，可以取得以下有益效果
1、 提高电焊机能效。在不焊接时，整机处于开路状态，能耗几乎为零；在 焊接工作时，在最佳工作状态下，整机最大非工作能耗小于1%，能效达到99% 以上。与现有技术交流电焊机和逆变式电焊机的一般非工作能耗50%和32%相 比大幅降低。这样，不仅减少了空载能耗，也提高了工作时的能量利用率。
2、 工作状态稳定。本实用新型的电焊机使用电脑控制，可以预先设定多种 工作状态并存储相应工作参数，使用时根据工作需要进行状态选择，整个焊接 过程均由电脑控制，比人工控制远为稳定。3、 使用方便。本实用新型的电焊机可以设有遥控装置，使用时既可以遥控 操作，也可以手动操作。
4、 对环境影响小，工作时电流、电压稳定，无机械干扰，电火花飞溅极小， 电噪声、机械噪声小。
5、 由于可控开关的通断可任意控制，电焊机电流可调范围大，相当于多台 普通电焊机的电流调节范围，用途广泛。本.实用新型的电焊机适用于厚度在0.2 毫米以上的所有黑色金属和有色金属的焊接。
6、 体积小，重量轻，便于运输和使用。
图1是本实用新型高节能数控电焊机实施例的电路方框示意图； 图2是本实用新型高节能数控电焊机电磁储能装置原理示意图； 图3是本实用新型高节能数控电焊机实施例的前视示意图； 图4是本实用新型高节能数控电焊机实施例的后视示意图。
具体实施方式
带有遥控器的高节能数控电焊机作为本实用新型的一种优选实施方式，其 电路方框示意图如图1所示。其中，来自电网的高压电通过一条支路直接输入 电磁储能装置，通过另一条支路经低压器降压后给电脑主控器供电。电脑主控 器及与之相连的外围电路，包括检测器、驱动电路和保护电路共同构成电脑主 控电路。电脑主控电路根据检测到的电焊机工作状态以及接受的控制指令控制 电焊机工作。控制指令可以通过控制面板直接输入也可以遥控输入。遥控发射 器发出遥控命令，遥控接收电路接收到遥控命令后对其进行解码并将解码后的 控制指令传送到电脑主控器；电脑主控器根据控制指令生成相应的驱动命令并 发送到驱动电路；驱动电路根据驱动命令生成驱动脉冲信号；驱动脉冲信号控 制平衡开关Kl和K2的开通和关断。平衡开关可用双向开关等任何可实现高速 通断的可控开关电路或元件实现。平衡开关Kl和K2控制电磁储能装置的能量 流通，控制电磁储能装置给焊接输出装置供电；焊接输出装置将电能转化成热 能，实现焊件焊接。检测器和保护电路对电磁储能装置电路的工作状态进行检 测和监控，并将监测信息反馈给电脑主控器作为电脑主控器生成驱动命令的依 据之一。检测器主要检测电焊机的工作状态，检测器的具体实施方式
作为通用技术
有很多解决方案；保护电路主要针对输出短路等异常情况，同样在现有技术中
有很多解决方案，这些解决方案可应用于本实用新型。要说明的是，保护电路 的连接方式不局限于图1所示，还可以不反馈信号给电脑主控器而直接作用于 电焊机储能和输出装置的电路部分，也可以在反馈信号给电脑主控器的同时直 接作用于电焊机电磁储能装置和/或输出装置的电路部分。
输出装置包括焊钳或焊枪等焊接工具及其供电网络。焊接工具选用现有技 术的普通焊接工具，其供电网络为四端口网络，输出装置四端口网络两个输入
端口分别连接到耦合电感L2的两个端点，四端口网络的两个输出端口给焊接工 具提供工作电压。
图2是本实用新型电磁储能装置原理示意图。其中VI为供电电源电压，储 能电容Cl和储能电感Ll组成并联谐振电路，并联谐振电路电路的通断受平衡 开关K1、 K2的控制。平衡开关K1、 K2的控制端连接到电脑主控电路。耦合电 感L2通过铁芯与储能电感Ll耦合，耦合电感L2的两端分别连接到四端口网络 N的两个输入端，四端口网络N即为输出装置的供电网络，其输出电压V2为焊 接工具的工作电压。
当平衡开关K1、 K2闭合时，储能电容C1和储能电感Ll组成的回路联通， 储能电感Ll上电流变化，通过铁芯耦合在耦合电感L2上产生感应电动势，输 出到四端口网络。四端口网络和输出装置的其它部分进一步将能量转化输出并 焊接。当平衡开关Kl和/或K2断开时，储能电容Cl和储能电感Ll组成的回 路断开，负载和输入电源之间的联系被切断，但是由于电感中存储有一定能量， 仍能维持对输出装置的电压供给一段时间t。当电焊机空载时，由电脑主控电路 控制平衡开关Kl和K2保持断开状态，减少作为电磁储能装置的焊接变压器初 级的空载损耗。电焊机负载焊接时，电脑主控电路控制平衡开关Kl和K2以一 定频率通断，只要频率足够高就可以保证对输出装置的稳定供电。
忽略直流电阻，储能电感Ll和储能电容Cl组成的并联谐振回路的谐振频 率f约为
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其中L、 C分别为并联谐振回路等效感抗和等效容抗。而加之于谐振回路中的两个可控平衡开关Kl、 K2的作用相当于一组双向滤波器。其一定频率通断 时，即可以滤掉谐振回路中引起能量消耗的直流分量，又可以减小由于负载变 化或高次谐波等原因导致的电焊机对电网的影响。
其中平衡开关Kl、 K2的控制规律可以根据焊接要求预先设计并存储在电 脑主控器中。例如，可以根据电感磁芯形状、体积及材质估算其电感感抗，然 后根据电路中各个元件参数初步确定其频率响应曲线峰值范围，再通过实验得 到响应最佳的频率，以此作为开关频率。并且，平衡开关Kl、 K2的开关动作 时间也会影响到电焊机的控制效果。例如， 一种较优的实施方式是选择平衡开 关的动作时间为1纳秒~17纳秒。
图3是本实用新型电焊机实施例的前视示意图，图4是本实用新型电焊机 实施例的后视示意图。在此实施例中，高节能数控电焊机还包括工作状态指示 器6、手动调节钮7、电源开关8和快速输出插座9等常规附件。各种元器件和 各个装置在机箱内的一种较佳的布局方式为遥控接收电路1和电脑主控电路2 安装在机箱的上部，在机箱前侧开有遥控接收窗口 5,工作状态指示器6、手动 调节钮7、电源开关8和快速输出插座9也安置在机箱前侧；储能电容Cl和双 向平衡开关4位于机箱内部右侧；储能电感L1、耦合电感L2和输出装置四端 口网络11位于机箱的内部左侧；在机箱的后侧为电源插座13和排风扇14。
要说明的是，以上具体实施方式
只是作为本实用新型的优选实施例列举于 此，并不能以此作为对本实用新型范围的限定。本领域的一般技术人员在本实 用新型公开的指引下，可以对本实用新型进行修改和等效替换，这些修改和替 换将会落入本实用新型的保护范围。因此，本实用新型并不局限于此处所公开 的具体实施例，而是所有落入本实用新型权利要求范围内的实施例都属于本发 明的保护范围。
权利要求1、一种高节能数控电焊机，包括电脑主控电路、电磁储能装置、焊接输出装置和容纳整机的机箱，其特征在于，所述电磁储能装置包括直接与供电电源(V1)并联的储能电容(C1)，储能电容(C1)的两端分别与平衡开关(K1)和平衡开关(K2)的一端相连接，平衡开关(K1)和平衡开关(K2)的另一端相分别连接到储能电感(L1)的两端，还包括通过铁芯与储能电感(L1)耦合的耦合电感(L2)；耦合电感(L2)的两端连接到焊接输出装置的电压输入端；所述平衡开关(K1)、(K2)与所述电脑主控电路相连接并受其控制。
2、 根据权利要求1所述的高节能数控电焊机，其特征在于，所述电脑主 控电路包括电脑主控器和分别与电脑主控器相连接的检测器、驱动电路和保护 电路。
3、根据权利要求1或2所述的高节能数控电焊机，其特征在于，所述高节 能数控电焊机还包括遥控器和遥控接收电路，所述遥控接收电路连接到所述电 脑主控电^各。
专利摘要本实用新型公开了一种高节能数控电焊机，包括电脑主控电路、电磁储能装置、焊接输出装置和容纳整机的机箱，其中电磁储能装置包括直接与供电电源V1并联的储能电容C1，储能电容C1的两端分别与平衡开关K1和平衡开关K2的一端相连接，平衡开关K1和平衡开关K2的另一端相分别连接到储能电感L1的两端，还包括通过铁芯与储能电感L1耦合的耦合电感L2；耦合电感L2的两端连接到焊接输出装置的电压输入端；所述平衡开关K1、K2与所述电脑主控电路相连接并受其控制。本实用新型电焊机有效降低了空载损耗，提高了负载时的品质因数，对电网的谐波污染小，节能环保。
文档编号B23K9/10GK201132248SQ200720306588
公开日2008年10月15日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者宋海涛, 杨凤鸣, 宇 王, 王昌儒, 郭建飞, 郭玉平 申请人:王昌儒