一种新型电弧焊机焊接电源系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于：包括引弧电源、焊接电源、工业控制计算机、反馈电路、电压采样模块、电流采样模块和继电器，引弧电源通过限流电阻与T晶体管组的集电极连接，焊接电源通过正向连接的二极管与T晶体管组的集电极连接，引弧电源、焊接电源均与电压采样模块连接，T晶体管组的射极与电压采样模块、电流采样模块连接，T晶体管组的基极与反馈电路连接，工业控制计算机与反馈电路、电压采样模块和继电器连接，反馈电路与电流采样模块连接,电流采样模块与工件连接,焊接电源与电压采样模块的连接处接钨极。本实用新型设计合理，工作性能稳定，可靠性好，成本低，抗干扰性能强，便于推广使用。
【专利说明】
一种新型电弧焊机焊接电源系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊机【技术领域】，尤其是涉及一种新型电弧焊机焊接电源系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，我国的工业电网采用三相四线制交流供电，频率为50Hz，相电压为220V，线电压为380V。而氩弧焊要求的电压一般大约为20V?40V，电流在几十至上千安，对焊接电流的精确度要求较高，焊接时要保持焊接电流平稳，电弧挺度好，要求焊接电弧可以在焊接电流为IA?100A时稳定燃烧；在焊接过程中，能一边焊接，一边记录焊接电流值、电压值；高频引弧时，能屏蔽对计算机及外界的干扰。但是目前没有一种能很好解决此类问题的成熟设计方案实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型电弧焊机焊接电源系统，本焊机的控制电路具有设计合理，结构简单，工作稳定可靠，成本低，抗干扰性能强等特点。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:包括引弧电源、焊接电源、工业控制计算机、反馈电路、电压采样模块、电流采样模块和继电器，所述引弧电源通过限流电阻与T晶体管组的集电极连接，所述焊接电源通过正向连接的二极管与T晶体管组的集电极连接，所述引弧电源、焊接电源均与电压采样模块连接，所述T晶体管组的射极与电压采样模块、电流采样模块连接，所述T晶体管组的基极与反馈电路连接，所述工业控制计算机与反馈电路、电压采样模块和继电器连接，所述反馈电路与电流采样模块连接。
[0005]上述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述电流采样模块与工件连接。
[0006]上述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述焊接电源与电压采样模块的连接处接钨极。
[0007]上述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述电压采样模块、电流采样模块均采用霍尔元件。
[0008]上述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述焊接电源采用模拟式晶体管脉冲弧焊电源。
[0009]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0010]1、本实用新型采用接入高频旁路电容，对高频振荡器和电子器件加以屏蔽等方法，极大减弱了焊接操作过程的高频干扰。
[0011]2、本实用新型的电弧的启动性能好，所要求的电弧可靠燃烧，在引弧处具有满意的焊缝成形和冶金质量，收弧时，电流按衰减方式下降，并在起弧和收弧处有一定的搭接。从而，在收弧处不易形成凹坑或缩孔，焊接的电流稳定，在焊接过程中不会发生抖动现象，因此，焊缝表面光滑，成形均匀。
[0012]3、本实用新型的焊机在IA?100A稳定可靠地运行。在20Mpa氩气条件下，钨极与工件表面距离2mm时，引弧成功率极高；在IMpa氩气条件下钨极与工件表面距离7mm时，引弧成功率也极高。
[0013]综上所述，本实用新型设计合理，结构简单，性能优异，工作稳定，可靠性好，成本低，抗干扰性能强，便于推广使用。
[0014]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的焊接电源系统的结构框图；
[0016]图2为本实用新型的高频引弧电路原理图；
[0017]图3为本实用新型的模拟式晶体管脉冲弧焊电源的电路原理图；
[0018]附图标记说明:
[0019]1、引弧电源；2、焊接电源；3、工业控制计算机；4、反馈电路；5、电压采样模块；6、电流米样模块；7、继电器。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:包括引弧电源1、焊接电源2、工业控制计算机3、反馈电路4、电压采样模块5、电流采样模块6和继电器7，所述引弧电源I通过限流电阻与T晶体管组的集电极连接，所述焊接电源2通过正向连接的二极管与T晶体管组的集电极连接，所述引弧电源1、焊接电源2均与电压采样模块5连接，所述T晶体管组的射极与电压采样模块5、电流采样模块6连接，所述T晶体管组的基极与反馈电路4连接，所述工业控制计算机3与反馈电路4、电压采样模块5和继电器7连接，所述反馈电路4与电流采样模块6连接。
[0021]所述电流采样模块6与工件连接。
[0022]所述焊接电源2与电压采样模块5的连接处接钨极。
[0023]图1中的引弧电源和焊接电源都是由主电源经过变压、整流、滤波后产生的直流电源。图中晶体管组由多个晶体管并联而成，并带有驱动电路。
[0024]焊接设备的各组成部分作用如下:引弧电源部分在焊接引弧时提供高压，方便了顺利地引弧，串联限流电阻R防止引弧电源在焊接回路中产生大电流，此外，二极管D防止引弧时电流反向流经焊接电流；焊接电源为焊接回路提供大电流；晶体管组部分用于控制焊接电流；继电器电路部分输出开关信号，如高频发生器的通短等；焊接电流采样电路部分对焊接电流进行采样，输出到反馈电路，进行电流控制。
[0025]焊接电压采样电路对电弧电压进行采样，然后将采样值直接输入到计算机进行数据处理。图1中的焊接电流取样元件与焊接电压取样元件均采用霍尔器件。这种器件采用霍尔原理进行工作，所检测的对象与得到的信号完全隔离。这样，可以避免焊接电路中的强干扰信号传递到控制系统。
[0026]图1中的控制电路是一个带有反馈的闭环控制系统。这个反馈系统的输入值由计算机的数据处理板的D/A给出。输入值与焊接电流取样值相减后放大，然后通过电阻电容组成的滞后网络，再行隔离、放大后输出给晶体管的基极，利用深度负反馈原理得到稳定的焊接电流。由自动控制原理可知，当系统的开环放大倍数足够大时，系统的输入与输出相等，故焊接电流能以足够的精度跟踪计算机给出的焊接电流给定值。
[0027]本实施例选用一种新型的高频引弧器，原理图见图2。
[0028]图2中，Tl称为中频升压变压器，L2与T2组成火花放电器，T2为高频耦合变压器。为了说明这种新型高频引弧器的工作原理，可将其分为两部分，以Tl为界，其左半部为中频脉冲发生器，右半部分为高频脉冲发生器。
[0029]中频脉冲发生器的主要功能是将工频正弦电压变换成中频脉冲电压。整流桥输出的整流电压经过Rl对电容C充电，当充电电压达到稳压管的击穿电压时，晶闸管Vt迅速导通，于是，已被充电的电容C将与中频生压变压器Tl的原边电感LI发生电磁振荡。当流过Vt的正向振荡电流小于它的维持电流时，Vt关断。于是，在LI上形成一个完整的脉冲电压。这时，由于Vt关断，整流桥输出的整流电压再次通过Rl对C充电，当充电电压再次达到稳压管的击穿电压时，Vt再次导通，于是，已再充电的C将再次与LI发生电磁振荡。同样，当流过Vt的正向振荡电流再次小于它的维持电流时，Vt再次关断。于是，在LI上又形成一个完整的脉冲电压。依此类推，这样的过程将不断地进行下去，于是，在LI上便得到了幅值为稳压管的击穿电压的中频脉冲电压，其频率和脉宽主要由稳压管的击穿电压、L1、C、Rl等决定。
[0030]高频脉冲发生器的主要功能是在中频脉冲的作用下输出高频电压。由中频发生器产生的中频脉冲电压经中频升压变压器Tl的升压，将通过高频耦合变压器T2的原边电感L2对电容Ck快速充电(因时间常数L2XC3很小)，当充电电压达到火花放电器的放电电压(由火花放电器的电极材料和空气隙大小而定)时，便发生火花放电。火花放电器的空气隙接近电性短路状态。于是，已充电的Ck将通过火花间隙和L2发生能量交换，而在回路里形成高频的电磁振荡。再经T2耦合，即可输出高频高压，其频率主要由L2和Ck决定。
[0031]本实施例采用模拟式晶体管脉冲弧焊电源。晶体管焊接电源是一种性能好、控制精度闻、灵活性大的新型弧焊电源。在娃整流器的直流回路中串入大功率晶体管组，以便对电压、电流进行无级调节。
[0032]晶体管弧焊电源依靠大功率晶体管组、电子控制电路以及不同的闭环控制，可以获得需要的外特性、输出电压波形、输出电流波形。模拟式晶体管脉冲弧焊电源的电路原理图如图3所示。
[0033]模拟式晶体管脉冲弧焊电源主要由降压变压器T、整流器Z、晶体管组Trs、电容组C和电子控制电路等组成。单相或三相电压经降压和整流滤波后，借助大功率晶体管组Trs获得所需的外特性和电压、电流的无级调节，从而对电弧供电。电容组C除了滤波，更主要的作用是在脉冲电弧焊时保证三相电源负载均衡。
[0034]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:包括引弧电源(1)、焊接电源(2)、工业控制计算机(3)、反馈电路(4)、电压采样模块(5)、电流采样模块(6)和继电器(7)，所述引弧电源(1)通过限流电阻与T晶体管组的集电极连接，所述焊接电源(2)通过正向连接的二极管与T晶体管组的集电极连接，所述引弧电源(1)、焊接电源(2)均与电压采样模块(5)连接，所述T晶体管组的射极与电压采样模块(5)、电流采样模块(6)连接，所述T晶体管组的基极与反馈电路(4)连接，所述工业控制计算机(3)与反馈电路(4)、电压采样模块(5)和继电器(7)连接，所述反馈电路⑷与电流采样模块(6)连接。
2.按照权利要求1所述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述电流采样模块(6)与工件连接。
3.按照权利要求1所述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述焊接电源(2)与电压采样模块(5)的连接处接钨极。
4.按照权利要求1所述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述电压采样模块(5)、电流采样模块(6)均采用霍尔元件。
5.按照权利要求1所述的一种新型电弧焊机焊接电源系统，其特征在于:所述焊接电源(2)采用模拟式晶体管脉冲弧焊电源。
【文档编号】B23K9/10GK204053200SQ201420495607
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】王辉, 余祥云, 胡伟 申请人:成都三方电气有限公司