专利名称:电焊机遥调电流节电器的制作方法
电焊机是一种间歇工作的电气设备，一般负载率只达50％左右，有时更低。但是，电焊机只要一接上电源，它就要不断地消耗无功电能和有功电能(空载时主要是铁损)。为了使电焊机节电，人们研制了各式各样的电焊机空载自停节电器。但是，这类装置大都采用继电器接触器一类有触点元件，因此尽管有价格不高的优点，但由于频繁动作，寿命短，容易失灵，所以电焊工人一般都认为这是一个累赘。不受欢迎。因此，这也是电焊机空载自停节电器很难推广的原因之一。
本装置没有普通电焊机空载自停节电器固有的缺点，它的主要优点之一是能遥控调节焊接电流，过去，高空作业的电焊工经常需要爬上爬下调电流，十分麻烦，所以，本装置的这个优点是高空作业的电焊工人最迫切需要和最受欢迎的。过去，虽然也有用电动机遥控调节电流的电焊机，但由于各种原因没有得到广泛使用。本装置的电流调节器及开关装在控制头内，控制头体积很小，重量很轻(100克左右)，可以直接固定在电焊钳手柄上，而丝毫不妨碍操作，电焊机的电流控制调节都在这小小的控制头上进行，因此使用很方便。控制头通过电缆与节电器连接，控制头与电网是互相绝缘的，因此，使用安全。使用习惯后，可在控制头的“电流调节”指示牌上直观地确定焊接电流的大小。电流调节范围由零至电焊机最大工作电流。
另外，一般电焊机焊接厚1.5mm左右的铁件是相当困难的，但是，配套本装置后，由于能将电流调得相当小，所以焊接工作可以比较顺利地进行，如果技术相当熟练，可以代替氧焊对部分薄铁件进行焊接。
本装置遥调焊接电流的功能是这样实现的在电焊机变压器初级线圈回路串联一只大功率双向可控硅，移相触发脉冲改变可控硅输出到电焊机的电压，从而达到改变次级焊接电流的目的。触发脉冲的移相由一只小型线绕电位器控制，此电位器与以下介绍的微动开关一起组成控制头，控制头安装在电焊钳手柄上，其与节电器之间用三芯小电缆连接。
本装置的另一功能是使电焊机空载自停，这由一只装在控制头上的微动开关与杠杆式把手实现。微动开关串联接在可控硅的触发回路中，当手握焊钳时，杠杆式把手被压下，微动开关接通可控硅触发回路，可控硅有电压输出。当停止焊接时，把手放松，微动开关断开，可控硅无电压输出，切断电焊机电源，从而达到空载自停的作用。
图1是图2中A、B、C三点波形图，图2是本装置原理线路图。
下面结合附图详细说明本实用新型提出的具体装置的细节及各回路的工作原理。
一、可控硅主回路该回路由大功率双向可控硅构成，可控硅与电焊机初级线圈串联，可控硅额定容量为200A、800V，一般单头交流电焊机初级电流最大为100多安，使用该类可控硅有1倍多电流余量，满足连续使用的要求，可控硅采用空气自冷方式。
可控硅采用负极性信号进行触发，一般情况下采用移相脉冲触发，当电焊机出现直流成份时，会自动转换成直流触发，以防止直流短路事故的发生，为了使用安全，主回路与弱电回路之间通过脉冲变压器B2互相绝缘。
XD1、2为指示输出电流(电压)大小的指示灯，灯越亮，表示电流越大，当焊工操作熟练时，此两灯可以拔掉。
二、同步回路该回路由BC1、2组成一个同相放大器，与普通常见的单结管同步电路不同，它无需较大(60V以上)的同步电压，也无需另设单独的脉冲放大用的电源。该回路与脉冲放大共用一个低压(15V)电源，比普通同步技术省铁省铜。另外，该同步技术能获得前后沿很陡的梯形同步脉冲，使可控硅的最大导电角接近180°。
该回路的工作原理如下(请参看图2)15V的交流电压经D2－5桥式整流后，成为脉动直流电压，该电压并不直接进行电容滤波，而是作为同步信号提供给BG1进行放大，这个脉动直流电压经D1后才进行电容滤波，作为工作电源。BG1、2工作在大信号状态，因此只在正弦波近零段处于放大状态；过零时BG1截止，BG2导通，输出为零；输入非零时，BG1饱和导通，BG2截止，输出为电源电压。由于是大信号工作状态，因此BG2的输出对输入来说波形产生了严重的失真，但这种失真是我们求之不得的。各点波形见图1。
图1中，UA为全波整流后的脉动直流电压，也是BG1的信号电压；UB为UA经电容C2滤波后变成平滑的直流电压；UC为BG1、2放大后输出的失真梯形电压，梯形电压幅值与直流电压相等。这个电压就是脉冲发生器的同步电压。
三、脉冲产生与放大回路脉冲产生电路由单结晶体管BT35等元件组成，这是一个众所周知的典型脉冲发生器电路。
脉冲放大电路由BG5、6组成，功率脉冲由脉冲变压器B2输出，使触发电路与主电路互相绝缘。
一般来说，单结管产生的脉冲很窄，不适宜触发带电感性的可控硅，但本电路采取了两项措施，使这种简单的触发器能触发大电感负载1、加大C4放电电阻R13的阻值，使脉冲变宽。
2、在脉冲放大电路加负反馈电容C6，使脉冲尖峰得以抑制，脉冲顶部展宽。
实践证明，采取以上措施，电路工作是很可靠的。
脉冲的移相由电位器R9调节，脉冲的有无由开关K1控制，R9与K1装在控制头上，控制头又装在电焊钳手柄上，其间用三芯电线联接。因此在焊钳上即可随心所欲地调节控制电焊机。
四、空载增压电路由于是通过调压间接调电流，所以当用小电流焊接时，会产生因电压低而至起弧困难，为解决此问题，设置了空载增压回路。
此回路由电流互感器LH、D6－9、BG3、开关K2等组成，K2断开时，空载增压回路对脉冲发生电路无任何影响。
电焊机空载时，只有不大的电流通过LH，其次级经整流后几乎无电压输出，此时R8与R9并联，使C4充电加速，脉冲前移，可控硅输出电压比K2断开时升高，适合起弧。
起弧后，由于有较大的电流通过LH，其次级产生相当大的电压，经整流滤波后反向加于BG3基极，使BG3截止，切断R8与R9的并联关系。从而使触发脉冲后移，输出电压电流下降，起弧后即使降低电压至一定程度仍能维持电弧的连续性，所以此电路能使小电流焊接能顺利进行。
需要说明的是，只有在需相当小焊接电流时才用此电路，一般情况的焊接都可使K2处于断开位置。
五、直流保护电路由于电焊机是一个电感性负载，功率因数很低，当可控硅的控制角小于功率因数角时，或者触发脉冲不对称时，都可能使可控硅输出直流份量，甚或变成半波整流，由于电焊机直流电阻很小，因此会出现很大的直流短路电流，轻则烧保险丝，重则烧坏电焊机可控硅等设备。为此设置了直流保护电路。
该回路由电感线圈L，继电器J1、J2、BG4等元件组成。
直流分量检测电路由L、J1、C8－9组成，此检测电路并接在双向可控硅的两端，正常情况下，可控硅两端是一个交流电压，L呈现很大的阻抗，检测电流直接通过C8C9，J1两端电压几乎为零，J1不动作。
当出现直流份量时，由于L的直流电阻不大，C8－9又不能通过直流，所以很大一部分直流电压加在J1两端，因而J1动作。
换接电路由于直流份量都是在大开放角的情况下出现，故当出现直流份量时，只要将触发电路由脉冲触发改成直流触发，使可控硅全开即可。
换接电路由BG4、J2、D14－17等元件组成。
防直流电路动作原理如下K1闭合后，通过R9对可控硅进行移相触发，当可控硅两端出现直流份量时，J1动作，其触点闭合，使G4导通，J2动作，其常开触点使BG4、J2自保持，其转换触点J2－2使可控硅的控制极转换成直流供电，我们知道，在双向可控硅的控制极加上正电流或负电流，均可使之正向或反向触发导通。所以，当转换成直流触发时，可控硅全开放，输出电压等于输入电压，可控硅两端电压为零，J1两端电压亦为零，J1释放。
此时断开K1，经过一定时间(2－3秒)放电完毕，BG4截止，J2释放，其转换触点J2－2切断控制极电流，因此可控硅在任何情况下都可以遥控开与关。
J1的另一个常开触点串联R11后并接在C4两端，当J1动作时，使C4充电电流被R11分流，脉冲后移。以预防换接电路拒动时，使电焊机输出电压时断时续，无法焊接，促使焊工调低电流(加大R9)，以避开出现直流份量的控制角度，从而对电焊机起保护作用。
参照图2，总的工作过程是这样的当手不握焊钳时，K1断开，单结管不起振，变压器B2无脉冲输出，可控硅关断，电焊机无电，这是空载自停状态。
手握焊钳时，开关K1通路，单结管起振，振荡频率与电流调节电位器R9的阻值有关。振荡脉冲经BG5、6放大后由B2输出，可控硅处于移相调压状态，即输出电流可调。
R9调小时，输出电流增大，当调到可控硅控制角小于负载的功率因数角时，双向可控硅可能由于工作不对称而出现直流分量，此时，继电器J1吸合，其接点J1－1接通BG4基极而使其导通，J2动作，其接点J2－1自保持，J2－2把可控硅控制极转为直流供电，此时可控硅两个方向均处于全导通状态，电位器R9失去调压作用，电源电压全加在电焊机上，电焊机输出最大电流。此时若要恢复R9的调节作用，可松开手柄，使开关K1断开，几秒钟后C5放电完毕，BG4恢复截止状态，J2释放，J2－2接点断开直流供电回路，可控硅关断。然后调大R9阻值，重新压下K1，即可恢复R9的调节作用。
权利要求
1.一种由双向可控硅构成的电焊机节电器，其特征在于该节电器具有遥调焊接电流的功能。
2.根据权利要求
1的电焊机节电器，其特征在于可控硅触发器采用晶体管饱和放大式同步电路。
3.根据权利要求
1的电焊机节电器，其特征在于包括一个防止可控硅输出不对称波形的防直流分量电路。
4.根据权利要求
1的电焊机节电器，其特征在于包括一个小电流工作时起弧容易的空载增压电路。
5.一种由双向可控硅构成的电焊机节电器，其特征在于该节电器具有使电焊机空载自停的功能。
6.根据权利要求
5的电焊机节电器，其特征在于用微动开关控制可控硅的触发电路。
专利摘要
节电器与交流电焊机配套使用，使电焊工在远离焊机的情况下在焊钳手柄上能随心所欲地调节电焊电流；节电器同时具有使电焊机空载自停的功能。节电器由大功率双向可控硅构成，节电器串接在电焊机初级回路，通过可控硅改变焊机初级电压而改变输出电流。可控硅移相调压电位器及控制通断的微动开关装在控制头上，控制头又固定于焊钳手柄上，手不握焊钳时，开关处于放松状态，自动切断电源。
文档编号B23K9/00GK85200819SQ85200819
公开日1986年4月9日 申请日期1985年4月1日
发明者陈甲标 申请人:陈甲标导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan