一种水下电弧双弧稳定切换控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水下电弧双弧稳定切换控制系统，其中谐波处理单元的输入极与工业电网通过断路器K和导线相连，谐波处理单元的输出极通过导线与整流变换单元的输入极相连，整流变换单元的输出极分别通过导线与维弧单元的输入极、第一电极和第二电极相连，维弧单元的输出极通过导线与第三电极相连，维弧单元的另一端通过导线与第二电极相连，电源控制单元分别通过导线与整流变换单元、维弧单元、第一电极和伺服电机相连。本发明不需要在更换电极时熄弧，同时取消了中间过程重新引弧的工序，提高了生产效率；在更换电弧的整个过程中，维持电压和电流的稳定，有利于维护系统的稳定性。
【专利说明】一种水下电弧双弧稳定切换控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于水下电弧电极更换【技术领域】，具体涉及一种水下电弧双弧稳定切换控制系统。
【背景技术】
[0002]目前水下电弧技术采用有限长度的可溶化石墨电极，当该电极熔化完时，电弧会熄灭，在更换电极时需要重新引燃电弧，由于水的存在，使得在水下引燃电弧比较困难，需要消耗更多的工序。另外，重新引燃电弧，会造成生产效率低下，同时使制气的有效气体成分下降。
【发明内容】
[0003]本发明为克服现有技术的不足而提供了一种水下电弧双弧稳定切换控制系统，使得该装置在更换电极时，电弧可以持续稳定燃烧，提高了生产效率。
[0004]本发明的技术方案为：一种水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于包括谐波处理单元、整流变换单元、维弧单元、电源控制单元、第一电极、第二电极、第三电极和伺服电机，其中谐波处理单元的输入极与工业电网通过断路器K和导线相连，谐波处理单元的输出极通过导线与整流变换单元的输入极相连，整流变换单元的输出极分别通过导线与维弧单元的输入极、第一电极和第二电极相连，维弧单元的输出极通过导线与第三电极相连，维弧单元的另一端通过导线与第二电极相连，所述的第一电极与第二电极之间的空隙形成第一电弧，第三电极与第二电极之间的空隙形成第二电弧，所述的电源控制单元通过导线与整流变换单元相连，分别用于检测电弧两端的电压信号、通过电极的电流信号和控制整流变换单元输出电流的大小，电源控制单元通过导线与维弧单元相连，用于控制维弧单元输出电流的大小，电源控制单元通过导线与第一电极相连，用于反馈第一电极燃尽信号，电源控制单元通过导线与伺服电机的输入端相连，伺服电机的输出端通过导线与第三电极相连。
[0005]本发明所述的谐波处理单元与工业电网之间的导线为三根或四根，三根包括两根电源线和中性接地线，四根包括三根电源线和中性接地线。
[0006]本发明所述的谐波处理单元由RC阻容吸收器和LCR滤波网络组成。
[0007]本发明所述的整流变换单元由大功率开关晶体管组成的桥式整流电路组成或者由不控整流桥式电路、逆变电路和再整流电路组成。
[0008]本发明所述的维弧单元由开关电路和LC振荡电路组成。
[0009]本发明所述的电源控制单元包括微处理器、检测电路和PWM模块，其中检测电路用于检测电弧两端的电压信号，通过电极的电流信号和电极燃尽信号，然后将电压信号、电流信号和电极燃尽信号送入微处理器中，分别生成用于控制更换电极电机的PWM驱动信号
I、用于驱动维弧单元开关晶体管的PWM驱动信号2，从而控制电极稳定的更换。
[0010]所述PWM模块还包括驱动将要替换的电弧所在电路单元的开关晶体管的PWM驱动信号3，所述PWM驱动信号2与所述PWM驱动信号3的占空比呈现反向同比例变化的特征，从而控制在更换电极期间保持总电弧电流稳定。
[0011]本发明与现有技术相比具有以下有益效果：（1)不需要在更换电极时熄弧，同时取消了中间过程重新引弧的工序，提高了生产效率；（2)在更换电弧的整个过程中，维持电压和电流的稳定，有利于维护系统的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图I是本发明水下电弧双弧稳定切换控制系统的总体框图，图2是本发明水下电弧双弧稳定切换控制系统的控制流程图。
[0013]图面说明：1、谐波处理单元，2、整流变换单元，3、维弧单元，4、电源控制单元，5、第一电极，6、第二电极,7、第三电极,8、伺服电机。
【具体实施方式】
[0014]以下通过实施例形式的【具体实施方式】，对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
[0015]一种水下电弧双弧稳定切换控制系统，包括谐波处理单元I、整流变换单元2、维弧单元3、电源控制单元4、第一电极5、第二电极6、第三电极7和伺服电机8，其中谐波处理单元I的输入极与工业电网通过断路器K和线LI相连，谐波处理单元I的输出极通过线L2与整流变换单元2的输入极相连，当所述的工业电网为交流220V时，所述的线LI和线L2分别为三根，各自包括两根电源线和中性接地线，当所述的工业电网为交流380V时，所述的线LI和线L2分别为四根，各自为三个电源线和中性接地线，工业电网的选择取决于所述水下电弧用电源控制系统的负载，整流变换单元2的输出极分别与维弧单元3通过线L3相连、与第一电极5通过线L4相连、与第二电极6通过线L5相连，维弧单元3的另一端通过线L7与线L5相连,所述的第一电极5与第二电极6之间的空隙形成第一电弧,第三电极7与第二电极6之间的空隙形成第二电弧，所述的电源控制单元4通过线L8、线L9和线LlO与整流变换单元2相连，分别用于检测电弧两端的电压信号、通过电极的电流信号和控制整流变换单元2输出电流的大小，电源控制单元4通过线Lll与维弧单元3相连，用于控制维弧单元3输出电流的大小，电源控制单元4通过线L12与第一电极5相连，用于反馈第一电极5燃尽信号，电源控制单元4通过线L13与伺服电机8的输入端相连，伺服电机8的输出端通过线L14与第三电极7相连，在需要更换电极时刻，维弧单元3采用高压脉冲的方式，将直流电施加于第三电极7端点，引燃水下电弧，以替换将要熄灭的电弧，完成不熄弧更换电极工作，电源控制单元4用于检测更换电极时刻，发出更换电极指令并稳定替换电弧。
[0016]本发明的工作过程如下：
当断路器K闭合后，交流电通过线LI、谐波处理单元I和线L2进入整流变换单元2，整流变换单元2将交流电转换为至少两路不同电压的直流电，如图中线L4和线L5之间的电压，线L3和线L5之间的电压；其中线L4和线L5之间的电压施加于第一电极5和第二电极6，并在所述第一电极5和第二电极6之间的空隙产生第一电弧； 当信号线L12反馈的第一电极5燃尽信号跳变为低电平时，表明第一电极5将要燃尽，电源控制单元4通过线LI3发出驱动信号，通过伺服电机8的工作，使得第三电极7在预定时间内到达预定位置；在第三电极7到达预定位置后，电源控制单元4通过信号线Lll驱动维弧单元的大功率晶体管，采用高压脉冲的方式，使得第三电极7与第一电极5之间的空隙之间产生电弧；
在更换电极过程中，电源控制单元4对所述PWM驱动信号2和PWM驱动信号3的占空比进行控制，使PWM驱动信号2占空比逐步减小和PWM驱动信号3占空比逐步增加，并使二者之和保持不变；随着电弧的电流逐步增加，电弧的电流逐步减小，当通过电弧的电流等于原来的通过电弧的电流时，通过电弧的电流变为零；通过伺服电机8的工作，使得第三电极7移动至第一电极5的位置，此时第三电极7完全代替了第一电极5，完成稳定更换电极的工作。
[0017]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于包括谐波处理单元、整流变换单元、维弧单元、电源控制单元、第一电极、第二电极、第三电极和伺服电机，其中谐波处理单元的输入极与工业电网通过断路器K和导线相连，谐波处理单元的输出极通过导线与整流变换单元的输入极相连，整流变换单元的输出极分别通过导线与维弧单元的输入极、第一电极和第二电极相连，维弧单元的输出极通过导线与第三电极相连，维弧单元的另一端通过导线与第二电极相连，所述的第一电极与第二电极之间的空隙形成第一电弧，第三电极与第二电极之间的空隙形成第二电弧，所述的电源控制单元通过导线与整流变换单元相连，分别用于检测电弧两端的电压信号、通过电极的电流信号和控制整流变换单元输出电流的大小，电源控制单元通过导线与维弧单元相连，用于控制维弧单元输出电流的大小，电源控制单元通过导线与第一电极相连，用于反馈第一电极燃尽信号，电源控制单元通过导线与伺服电机的输入端相连，伺服电机的输出端通过导线与第三电极相连。
2.根据权利要求I所述的水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于：所述的谐波处理单元与工业电网之间的导线为三根或四根，三根包括两根电源线和中性接地线，四根包括三根电源线和中性接地线。
3.根据权利要求I所述的水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于：所述的谐波处理单元由RC阻容吸收器和LCR滤波网络组成。
4.根据权利要求I所述的水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于：所述的整流变换单元由大功率开关晶体管组成的桥式整流电路组成或者由不控整流桥式电路、逆变电路和再整流电路组成。
5.根据权利要求I所述的水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于：所述的维弧单元由开关电路和LC振荡电路组成。
6.根据权利要求I所述的水下电弧双弧稳定切换控制系统，其特征在于：所述的电源控制单元包括微处理器、检测电路和PWM模块，其中检测电路用于检测电弧两端的电压信号，通过电极的电流信号和电极燃尽信号。
【文档编号】B23K9/073GK104191067SQ201410391657
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】公永建, 邓想, 刘国华, 张智源 申请人:河南机电高等专科学校