专利名称：智能高频电熔焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于焊接技术领域，涉及一种焊机的改进。
技术背景近年来，由于PE管道系统以其强度大、刚度高、经久財用、复合 能力和抗断裂能力强、易于生产和安装、成本低等优点，因此，PE 塑料管道在燃气和给水领域得到了越来越多的应用，并且还处于上升 期。特别因为耐腐蚀、柔韧性、连接可靠等突出的优点，在燃气输配 管网领域，世界各国都已经公认采用PE管道系统是最佳选择。加之， 因其无毒性、内壁光滑阻力小、使用寿命长、重量轻、安装劳动强度 低、施工费用少、抗震性能强、材质柔韧性好，点，PE管道系统也 越来越受到供水企业、市政建设的欢迎与亲睐，使其具有了良好的应 用前景和显著的经济、社会效益。电熔焊机也叫电热熔焊机。是一种用于PE管材焊接的专用工具， 主要为焊接提供稳定的焊接电压或焊接电流，并对焊接过,行检澜 与控制，使焊接效果达到最佳状态。一方面由于燃气及给水用PE管道属于压力管道，管道接头的焊接 质量在管道系统中占有举足轻重的地位，为了减少人为因素对管道焊 接质量的影响，提高焊接设备的可靠性就成了改善焊接质量的主要途 径。因此，焊接设备的自动化程度、焊接的稳定性是管件厂家及施工
单位选择高性能嬋机的主要指标。另一方面由于管道焊接多数是野外施工，施工环境恶劣，电网波 动较大，这些都将对管道焊接质量产生影响，这就要求悍接设备要具 备宽电源功能，能够适应不同的电网电压，保证输出电压的稳定，并 具有较轻的重量，便于野外搬运。目前比较成熟的PE管焊接技术包括热熔焊接和电熔焊接。其中属 于电熔焊接的电熔管件熔融焊接，由于便于搬运，操作简单，焊m 度快，人为因素对焊接效果影响小，能有效提高焊口安全性，点， 在实际应用中已得到了大力发展和推广。因此，从以上情况分析可以得知，PE管道的快速发展必将使焊接 设备也得到较快的增长与发展，电熔焊机在其中必将扮演一个非常重 要的角色。敏银獰教蘑f劝举敏蕭蒞蹿，瑜熔焊机是阻性负载，所需的焊接 热功量为Q =0.241^,。焊接是要满足焊接热功要求。 目前的电熔焊机控制输出热功率的方式有-工频交流相控型。这种电熔焊机采用可控硅调节导通角，达到控 制输出电压的目的，这种电焊机的优点是电路简单，容易实现。单这 种焊机存在以下缺点(1)重量大，不便于携带。(2)谐波分量大， 直接对电网产生谐波污染。(3)管件冲击电流太大,容易烧断电阻丝。 (4)焊接效率低，不利于节能。(5)输出电压精度低。发明内容本实用新型的目的是提供一种智能高频电熔焊机，它可使电熔焊机实现智能、便携、 节能。本实用新型的技术方案是交流输入电路通过整流滤波电路接高频变换器，高频变换器接高 频变压器，高频变压器输出接焊接点，单片机系统接高频变换器。 其电路是开关管S1 S4连接成全桥整流电路，超前桥臂Sl和S2通过辅 助电感Ll接变压器Tl输入端，滞后桥臂S3和S4接变压器Tl输入 另端，吸收电容1 (:4及二极管D1 D4分别并^在相对应的开关管 S1 S4上，单片机Ul通过脉宽调制控制芯片U2接开关管S1 S4控 制端。本实用新型的有益效果是(1) 由于采用了高频逆变技术，实现了焊机的轻量化，便于携带。(2) 由于采用二极管整流，其功率因素高。(3) 效率高，有利于节约能源。(4) 采用离频电流加热，使电路简单，减小能耗，降低成本，提高 可靠性。(5) 通过软关断技术，减小电路的开关损耗，提高变换效率， 其体积、重量明显减小，电磁兼容性好。(6) 对输出功率能够进行高速控制，瞬间冲击电流小，不会烧断电 阻丝。(7) 输出功率精度高。是将来大力推广的电熔嬋机。
图1是本实用新型电路框图； 图2是本实用新型电路图；具体实施方式
下面结合附圉对本实用新型做进一步描述如图2所示，S是开关管、T是变压器、D是二极管、C电容、L 是电感、R是电嬸管件的负载电阻、Ul是单片机、U2是脉宽调制控 制芯片。220V交流经整流滤波后得到310V的直流电压，PWM变换器对 310V直流电压进行变换输出低压高频电流，该电流对电熔管件加热， 达到焊接目的。单片机根据管件参数设置焊接时间，通过其D/A转换 器设置焊接电压或电流参数，输出检溯电路对输出焊接参数及焊接状 态进行检测,检涵结果和单片机给出的焊接电压和有效值检測电路的 測量值进行比较，通过PWM变换器的稳定输出参数。PWM高频变换器的拓扑结构采用全桥变换器,电路原理图如图1 所示。开关管S1 S4 (FAS57N50)控制方式为移相控制，称S1和S2 组成的桥臂为超前桥臂，S3和S4组成的桥臂则为滞后桥臂，D1 D4 为飞轮二极管，C1 C4为吸收电容。在a点得到165V电压。U(100幽) 为辅助电感，Tl为大功率高频变压器，Rl是电熔管件的负载电阻。电路的工作方式分为相移软开关PWM控制和Nf移刚控制，项移PWM 控制中， 一个开关周期，有6种开关模态，各开关模态原理分析如下。l)开关模态l[tO时刻],在t()时刻，S1和S3导通。Sl导通后使a点
接310V， S3开通后使b点接地，原边电流Ip流经Sl、电感U、变压器 Tl原边绕组nl以及S3。负载电阻R1感应上正下负的电压。感应电流使 Rl发热。2)开关模态2[tl,t2]，在tl时刻关断S3，由于C3， C'4上的电压不 能突变，在S3关断瞬间，C3的电压为零伏，使S3零电压关断。关断后， 原边电流Ip从S3中转移到C3和C4中，欽3充电，同BtC4被放电。b点 的电压开始上升，在这个时段里，由于电感电流和负载电阻的共同作 用，b点的电压很快达到310V。当b点的电压达到310V后，二极管D4导 通,在t,2时刻，开关管S4在零电压状态开通。3)开关模态3[t2,t3],在t2时刻，S1，S4开通，a点承Jb点短路， 电感L1中存储的能量经变压器T1向负载R1释放。Ll中的电流随时间按 指数衰减。在t3时刻，Sl关闭，Ll上的电流翁:l充电，(:2放电，使a 点电压下降，如果L1上的电流到达零，由于电^L1上的电流能突变， S2,为零电流导通。如果L1中的电流没有到达零，S3则实现零电压导 通。由于电路的对称性，下半个周期的工作原理相同。通过调节开关时间，调节输出脉冲宽度，实现对输出电压的调节。 在非相移PWM控制中,开关管有三种工作模态。1，开关管S1， S3同时导通,在变压器上施加正电压，向负微l输出能 2，开关管S2,S4同时导通,在变压器上施加负电压，向负微l输出能3，开关管S1， S2， S3， S4同时关闭，停止输出,
在S1， S2， S3， S4导通时，由于电感L1的作用U的电流不能突变， 导通电流为零，实现零电流导通；在Sl, S2， S3, S4关断时，由于电 執:l， C2, C3， (:4上的电压不能突变，实现零电压关断。控制部分采用单片机系统控制，具有以下几点功能(1) 自动设定自带时钟芯片，可自动显示日期、时间等員， 允许进行修改。对已设定的输出电压、焊接时间、冷却时间等参数能 自动纪录，并在第二次开机时继承。通过扫描仪或键盘读入相关数据， 并完成设置。自动累计加工序列号。可以自动存储和打印焊接记录。(2) 超限报蒈当出现电源电压超出规定范围时，机器将自动关 机并报警。出现输出短路、输出开路等情况，机器将显示相关信息， 同时报警。(3) 温度补偿对环境温度实行检測，使焊i^l量尽量不受环境 温度的影响。(4) 显示部分对仪器的状态参数进行显示。(5) 配备打印机和扫描仪。
权利要求1、一种智能高频电熔焊机，其特征是交流输入电路通过整流滤波电路接高频变换器，高频变换器接高频变压器，高频变压器输出接焊接点，单片机系统接高频变换器。
2、 根据权利要求1所述的一种智能高频电熔焊机，其特征是-开关管S1 S4连接成全桥整流电路，超前桥臂Sl和S2通过辅助电 感Ll接变压器Tl输入端，滞后桥臂S3和S4接变压器Tl输入另端, 吸收电容1 C4及二极管Dl M分别并接在相对应的开关管Sl S4 上，单片机Ul通过脉宽调制控制芯片U2接开关管S1 S4控制端。
专利摘要一种智能高频电熔焊机，属于焊接技术领域，其特征是交流输入电路通过整流滤波电路接高频变换器，高频变换器接高频变压器，高频变压器输出接焊接点，单片机系统接高频变换器。有益效果是采用了高频逆变技术，实现了焊机的轻量化，便于携带。采用二极管整流，其功率因素高。效率高，有利于节约能源。采用高频电流加热，使电路简单，减小能耗，降低成本，提高可靠性。通过软关断技术，减小电路的开关损耗，提高变换效率，其体积、重量明显减小，电磁兼容性好。
文档编号B29C65/04GK201052659SQ200720093689
公开日2008年4月30日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者单纯玉, 孙大军 申请人:单纯玉;孙大军