专利名称：全集成控制多功能可控硅逆变电焊机的制作方法
技术领域：
本发明属于电焊设备，特别是关于全集成控制多功能可控硅逆变电焊机。
现有的电焊机一般均为硅整流焊机，这种电焊机体积大，重量重，能耗高，浪费材料。随着逆变技术和微电子技术的发展及其在焊接领域中的应用，出现了各种逆变电焊机，对传统的以铁芯线圈为主体的结构模式进行了彻底的改造，使传统焊机由机电产品转变为大功率电子产品。
实用新型专利CN2055425U公开了一种高效节能可控硅逆变式电焊机，由主回路三相交流电经三相桥整流滤波后，经逆变器逆变成中频交流电流，同时把电压降至适合焊接的电压，再经快速整流二极管整流后变为直流电，经过电抗器输出以供焊接，焊接电流的调节是由控制电路通过主回路可控硅的开关频率来实现的，因此实现了节能、节省材料的目的。但此控制系统较为复杂，大量使用分离元件，因此电焊机的可靠性得不到保证，调试困难，维护不方便，而且这种焊机功能单一。
本发明的目的是提供一种新型全集成控制多功能可控硅逆变电焊机，其控制电路全部由集成块所构成，实现全集成控制。
本发明的另一个目的是在电焊机中设置过压泄放电路来防止开关电路过压击穿。
本发明的再一个目的是改变电焊机结构，将开关电路接在输入整流电路和主变压器之间，采用串联半桥式逆变方式，使开关管数量少，功率大。
本发明的又一个目的是采用恒流控制电路使焊机具有恒流外特性;采用外拖控制电路使焊机具有恒流外拖外特性;采用恒压控制电路使焊机具有平外特性。
按照本发明的电焊机，将开关电路连接在输入整流电路和主变压器之间，而此开关电路采用串联半桥式可控硅逆变电路。
按照本发明，在原有的电焊机的输入整流电路和上述开关电路之间设置过压泄放电路，以防止开关电路的过压击穿。
按照本发明控制电路全部由集成块组成，用于控制开关电路和保护电路，并进行实现多功能焊接。此全集成控制电路可由8个普通集成块所组成，分别构成恒流和恒压控制电路、热引弧控制电路，触发电路、功率放大电路、二倍分频电路、过热保护控制电路、多谐振荡电路、脉冲整形电路，反压信号检测电路、空载电压建立电路，过压保护控制电路等加上电流、电压检测电路和外拖设定和控制电路，形成完整的控制电路。
按照本发明电焊机，由于采用串联半桥逆变方式，所以开关管数量少，输出功率大，焊接电流可达400A。由于采用全集成控制使得控制系统结构简单、可靠、体积小、功耗低、抗干扰能力强，实现一机多用。
按照本发明，焊机具有三种外特性，即恒流外特性，恒流外拖外特性和平外特性，从而实现药皮焊条直流手弧焊、药皮焊条脉冲手弧焊、直流TIG焊、脉冲TIG焊、直流MIG焊和脉冲MIG焊。
本发明的各种目的和具体结构可以通过附图来作出详细说明。
图1是本发明的全集成控制多功能可控硅逆变电焊机主回路原理图。
图2是本发明的电焊机控制系统框图。
如图1所示，本发明的全集成控制多功能可控硅逆变电焊机由普通可控硅逆变焊机的输入整流电路(1)、开关电路(3)、控制电路(4)、保护电路(5)、主变压器(6)、输出整流电路(7)、电抗器(8)和本发明的过压泄放电路(2)所串接而成。开关电路(3)是串联半桥式可控硅逆变电路，连接在输入整流电路(1)和主变压器(6)之间，过压泄放电路(2)则连接在所述的输入整流电路(1)和开关电路(3)之间。
按照本发明，控制电路采用全集成控制电路，其原理框图如图2所示。其结构是电压检测电路(27)的输出端分别连接到空载电压建立电路(25)、过压保护控制电路(26)、恒压控制电路(20)和热引弧控制电路(15)，这四个电路的输出都连接到多谐振荡电路(21)上，和此多谐振荡电路相连接的还有反压信号检测电路(19)、直流脉冲焊控制电路(24)、外拖控制电路(22)、恒流控制电路(12)、过热保护控制电路(17)，有外拖设定电路(23)和外拖控制电路(22)相接，有电流检测电路(11)和电流调节电路(13)与恒流控制电路(12)相接，所说的多谐振荡电路(21)的输出端连接到依次串接的脉冲整形电路(18)、二倍分频电路(16)、功率放大电路(14)，此功率放大电路(14)的输出分别接到二个触发电路(9)、(10)。
在本实施方案中，全集成控制电路由8个集成块所组成集成块LM324/1构成恒流控制电路(12)、热引弧控制电路(15)、恒压控制电路(20);集成块LM324/2构成空载电压建立电路(25)和过压保护控制电路(26)，集成块TPL521构成反压信号检测电路(19)，集成块NEC555构成直流脉冲焊控制电路(24)，集成块CD40106构成多谐振荡电路(21)和过热保护电路(17)，集成块CD4538构成脉冲整形电路(18)，集成块CD4027构成二倍分频电路(16)，集成块H009构成功率放大电路(14)和二个触发电路(9)、(10)。
如图所示，本发明的电焊机采用三相50Hz交流输入，经输入整流电路(1)将交流电转变为直流电，送至过压泄放电路(2)，当电压超过额定值时，将超过部分泄放掉，从而有效地防止了开关电路的过压击穿。直流电经开关电路中频交流电容、可控硅和主变压器实现半桥式逆变后再变成中频交流电，同时把电压降到适合焊接的值，再经输出整流电路将中频交流电变成直流电，经电抗器(8)输出以实施焊接。
本发明的电焊机焊接电流调节是依靠多谐振荡电路(21)等控制环节实现频率调节而完成焊接电流调节的。如上所述，多谐振荡电路(21)的输入有过压保护控制电路(26)、空载电压建立电路(25)、热引弧控制电路(15)、恒压控制电路(20)、过热保护控制电路(17)、反压信号检测电路(19)、直流脉冲焊接控制电路(24)、外拖控制电路(22)的输出，因而可以分别实现恒流外特性，恒流外拖外特性和平外特性，进而实现多种焊接功能。热引弧控制环节用于实现小电流焊接时的引弧工作，保证引弧顺利进行;反压信号检测电路(19)、过热保护控制电路(17)及过压保护控制电路(26)分别用于防止逆变器颠覆，防止输出整流管的电压击穿，因而保证了焊机的正常可靠工作。直流脉冲焊接控制环节用于实现脉冲焊接功能，电流调节环节用于焊接电流调节，同时具有电流递增衰减功能，使焊机易于实现自动焊接。
本发明的电焊机在以下控制环节作用下实现各种焊接功能在恒流控制等环节作用下，实现直流TIG焊;在恒流控制和直流脉冲焊控制等环节作用下，实现脉冲TIG焊;在外拖控制等环节作用下，实现药皮焊条直流手弧焊;在外拖控制和直流脉冲焊控制等环节作用下，实现药皮焊条脉冲手弧焊。
本发明的电焊机工艺试验表明，电焊工作稳定可靠，动态响应速度快，焊接电流稳定，熔池平静，焊缝均匀平滑。当采用脉冲焊时，可获得有规律的鱼鳞纹焊缝，成型美观，可用于全位置焊接。焊接薄板时，可以较好地控制热输入量，改善工艺性能。
试验结果还表明，与硅整流焊机相比，本发明的电焊机，每台节约铜40kg，节约硅钢片80kg，效率提高85%，功率因素提高到95%以上。
权利要求
1.一种由输入整流电路(1)、开关电路(3)、控制电路(4)、保护电路(5)、主变压器(6)、输出整流电路(7)、电抗器(8)所组成的可控硅逆变电焊机，其特征在于1)所说的开关电路(3)是串联半桥式可控硅逆变电路，连接在输入整流电路(1)和主变压器(6)之间，2)有一过压泄放电路(2)连接在输入整流电路(1)和开关电路(3)之间，3)所说的控制电路为全集成控制电路，其结构是电压检测电路(27)的输出端分别连接到空载电压建立电路(25)、过压保护控制电路(26)、恒压控制电路(20)和热引弧控制电路(15)，这四个电路的输出都连接到多谐振荡电路(21)上，和此多谐振荡电路相连接的还有反压信号检测电路(19)，直流脉冲焊控制电路(24)、外拖控制电路(22)、恒流控制电路(12)、过热保护电路(17)，有外拖设定电路(23)和外拖控制电路电路(22)相接，有电流检测电路(11)和电流调节电路(13)与恒流控制电路(12)相接，所说的多谐振荡电路(21)的输出端连接到依次串接的脉冲整形电路(18)、二倍分频电路(16)、功率放大电路(14)，此功率放大电路的输出分别接到二个触发电路(9)、(10)。
2.根据权利要求1的可控硅逆变电焊机，其特征在于所述的全集成控制电路由8个集成块所构成集成块LM324/1构成恒流控制电路(12)、热引弧控制电路(15)、恒压控制电路(20);集成块LM324/2构成空载电压建立电路(25)和过压保护控制电路(26)，集成块TPL521构成反压信号检测电路(19)，集成块NEC555构成直流脉冲焊控制电路(24)，集成块CD40106构成多谐振荡电路(21)和过热保护电路(17)，集成块CD4538构成脉冲整形电路(18)，集成块CD4027构成二倍分频电路(16)，集成块H009构成功率放大电路(14)和二个触发电路(9)、(10)。
全文摘要
一种全集成控制多功能可控硅逆变电焊机，采用串联半桥式可控硅逆变电路和过压泄放电路，全集成控制电路由8个集成块所组成。这种电焊机控制电路结构简单可靠，输出功率大，输出电流可达400A，体积小，功耗低，抗干扰能力强，实现一机多用，即药皮焊条直流手弧焊，药皮焊条脉冲手弧焊，直流TIG焊，脉冲TIG焊，直流MIG焊，脉冲MIG焊。并能实现恒流外特性，恒流外拖外特性和平外特性，焊机的效率达到85％，功率因素达到95％以上。
文档编号B23K9/10GK1071108SQ92109858
公开日1993年4月21日 申请日期1992年8月29日 优先权日1992年8月29日
发明者赵举东, 纪国庆, 郑重俭, 高维良 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍山钢铁公司钢铁研究所