电弧焊接设备及电弧焊接保护装置的制作方法

本公开涉及电弧焊接技术领域，具体而言，涉及一种电弧焊接设备及电弧焊接保护装置。

背景技术：

电弧焊接是一种常见的焊接方式，主要是利用电弧放电产生的热量将焊条或焊丝与工件熔化，在冷却后形成焊缝，从而实现焊面的连接。现有的电弧焊接设备一般接入交流电网络，对输入的交流电进行处理后再输出，以便实现稳定焊接。在空载状态下，即电弧焊接设备上电但未进行焊接的状态下，焊条或焊丝还未与焊件接触，电弧焊接设备输出电压较高，容易出现触电事故。

现有技术中，为了避免触电事故的发生，一般通过设置防触电装置防止触电；或者，通过低空载控制电路降低空载电压，防止触电事故的发生。但当出现防触电装置损坏、低空载控制电路损坏或电缆破损等问题时，仍有可能发生触电事故，因而安全性仍有待提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种电弧焊接设备及电弧焊接保护装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种电弧焊接保护装置，用于一电弧焊接设备，所述电弧焊接保护装置包括：

电流检测组件，用于检测所述电弧焊接设备的输出电流；

电流比较组件，用于比较所述输出电流和预设的电流阈值，并在所述输出电流不大于所述电流阈值时，输出第一控制信号；

第一电压检测组件，用于在接收到所述第一控制信号时，检测所述电弧焊接设备的输出电压；

电压比较组件，用于比较所述输出电压和预设的电压阈值，并在所述输出电压大于所述电压阈值时，向所述电弧焊接设备输出第二控制信号，以使所述电弧焊接设备停止焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电压比较组件包括：

第一比较电路，用于比较所述输出电压和所述电压阈值，并在所述输出电压大于所述电压阈值时输出计时信号，在所述输出电压不大于所述电压阈值时输出停止信号；

计时元件，用于在接收到所述计时信号时开始计时，并在接收到所述停止信号时停止计时，以确定所述输出电压大于所述电压阈值的持续时间；

第二比较电路，用于比较所述持续时间和预设的时间阈值，并在所述持续时间大于所述时间阈值时，输出所述第二控制信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电弧焊接保护装置还包括：

第二电压检测组件，用于检测所述电弧焊接设备的输入电压。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电压阈值满足以下关系：

其中，U₀为所述电压阈值，U₁为所述电弧焊接设备的外特性拐点电压的最大值，U₂为空载输出电压，U_s为标准输入电压，U_i为所述输入电压。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电压阈值满足以下关系：

U₁≤U₀≤U₂；

其中，U₀为所述电压阈值，U₁为所述电弧焊接设备的外特性拐点电压的最大值，U₂为空载输出电压。

在本公开的一种示例性实施例中，所述时间阈值不小于1秒，且不大于5秒。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电弧焊接保护装置包括逆变器和驱动组件，所述驱动组件用于在接收到所述第二控制信号时，关闭所述逆变器，以使所述电弧焊接设备停止焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电压比较组件还用于在接收到所述第二控制信号后，输出报警信号；

所述电弧焊接保护装置还包括：

报警组件，用于在接收到所述报警信号后，发出警报。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电流比较组件和所述电压比较组件集成于同一电路板。

根据本公开的一个方面，提供一种电弧焊接设备，包括上述任意一项所述的电弧焊接保护装置。

本公开的电弧焊接设备及电弧焊接保护装置，可通过电流比较组件将电流阈值与电流检测组件检测的输出电流进行比较，以判断电弧焊接设备是否处于空载状态；且在电流不大于电流阈值时，即电弧焊接设备空载时，控制第一电压检测组件检测输出电压。随后，可通过电压比较组件将输出电压与电压阈值比较，从而判断电弧焊接设备的输出电压是否过高；且在输出电压大于电压阈值时，控制电弧焊接设备停止焊接，从而避免在空载状态下的输出电压过高，防止发生触电事故，提高电弧焊接设备的安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开示例实施方式电弧焊接保护装置的方框图。

图2为本公开示例实施方式电弧焊接保护装置中电压比较组件的方框图。

图3为本公开示例实施方式电弧焊接设备的外特性曲线的示意图。

图4为本公开示例实施方式电弧焊接设备的电路原理示意图。

图5为本公开示例实施方式电弧焊接设备工作流程图。

图中：1、电流检测组件；2、电流比较组件；3、第一电压检测组件；4、电压比较组件；41、第一比较电路；42、计时元件；43、第二比较电路；5、第二电压检测组件；6、报警组件；7、第一整流滤波组件；8、逆变器；9、变频组件；10、第二整流滤波组件；11、驱动组件；100、控制电路板。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组元、装置等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本示例实施方式中提供了一种电弧焊接保护装置，可用于一电弧焊接设备，如图4所示，该电弧焊接设备可以包括依次连接的第一整流滤波组件7、逆变器8、变压组件9、第二整流滤波组件10和驱动组件11，其具体工作过程如下：

第一整流滤波组件7的输入端，即电弧焊接设备的输入端，可与交流电网络连接。变压组件9可以是中频变压器。在该电弧焊接设备上电后，可先由第一整流滤波组件7对输入的交流电进行整流和滤波，以得到平滑的直流电。然后，由逆变器8将该直流电变为预定频率的交流电；随后，通过变压组件9进行降压，再通过第二整流滤波组件10进行整流和滤波，并从第二整流滤波组件10的输出端平稳输出所需焊接电流。此外，该电弧焊接设备还可以包括用于控制逆变器8的驱动组件11，以便对逆变器8进行启动、关闭或调节。该电弧焊接设备各组件的具体结构及详细工作原理可参考现有的电弧焊接设备，在此不再详述。

需要说明的是，以上仅为对电弧焊接设备的示例性说明，并不构成对其结构的限定，其还可以包括其它组成部分，具体可参考现有的电弧焊接设备，在此不再详述。

如图1和图4所示，本示例实施方式的电弧焊接保护装置可以包括电流检测组件1、电流比较组件2、第一电压检测组件3和电压比较组件4。

在本示例实施方式中，电流检测组件1可连接于第二整流滤波组件10的输出端，即电弧焊接设备的输出端，以对该电弧焊接设备的输出电流进行检测。同时，电流检测组件1还可以将输出电流的信号向电流比较组件2输出。

上述的电流检测组件1可以是一电流检测电路，该电流检测电路可以是利用检测一串联电阻两端电压信号来确定电流的电路；也可以是利用霍尔传感器检测电流的电路；或者，还可以直接采用专门的电流检测仪表来检测输出电流，具体可参考现有电流检测技术，在此不对电流检测组件1的具体结构做特殊限定，只要能检测输出电流即可。

在本示例实施方式中，电流比较组件2可与电流检测组件1连接，并能接收电流检测组件1检测到的输入电流。同时，该电流比较组件2可以将输出电流与一预设的电流阈值进行比较，并在输出电流不大于电流阈值时，输出第一控制信号。上述的电流比较组件2可以是一比较器，其具体结构及原理可参考现有的比较器或比较电路，在此不再详述。

由于检测误差或局部短路等因素的影响，使得电弧焊接设备虽然处于空载状态，但仍有输出电流检出，因此，电流阈值可以大于零，具体数值在此不做特殊限定，可根据经验数据或或者试验获得，只要输出电流不大于该电流阈值，即便检出输出电流，则也视为处于空载状态。

在本示例实施方式中，第一电压检测组件3可具有检测端，该检测端可连接于第二整流滤波组件10的输出端，即电弧焊接设备的输出端，以检测电弧焊接设备的输出电压。同时，第一电压检测组件3还可与电流比较组件2连接，并能接收电流比较组件2的第一控制信息号，且在接收到第一控制信号时，可对电弧焊接设备的输出电压进行检测，并将检测到的输出电压的信号向电压比较组件4输出。此外，第一电压检测组件3在未接收到第一控制信号时，即电弧焊接设备未处于空载状态，则可以不检测该输出电压；当然，也可以持续检测输出电压，以便为实时掌握输出电压的情况提供数据。

第一电压检测组件3可以是一电压检测电路，该电压检测电路可以是利用电压传感器来检测电压的电路，当然，也可以是其它能够检测输出电压的电路；或者，还可以直接采用专门的电压检测仪表来检测输出电压，具体可参考现有电压检测技术，在此不对第一电压检测组件3的具体结构做特殊限定，只要能检测输出电压即可。

在本示例实施方式中，电压比较组件4可与上述的第一电压检测组件3连接，并能接收第一电压检测组件3输出的输出电压的信号。同时，电压比较组件4可将接收到的输出电压与一预设的电压阈值进行比较，并在判断输出电压大于电压阈值时，可进一步判断输出电压大于电压阈值的持续时间，在该持续时间大于一预设时间阈值时，向电弧焊接设备输出第二控制信号，该第二控制信号可控制电弧焊接设备停止焊接。由此，可在输出电压过高时，将电弧焊接设备停止焊接，避免发生触电事故。特别是在进行断弧焊接时，上述的延时停止焊接的过程，可防止引弧不畅。

上述的时间阈值可以是不小于1秒且不大于5秒的任意时间，但不限于此，也可以小于1秒，但不应过小，以不影响正常的断弧焊接为限，具体数值在此不再详述，或者，阈值时间也大于5秒。此外，电压比较组件4在判断输出电压不大于电压阈值时，说明输出电压并未处于过高的状态，此时，可不输出第二控制信号，不使电弧焊接设备停止焊接。

举例而言，如图2所示，电压比较组件4可以包括第一比较电路41、计时元件42和第二比较电路43，其中：

第一比较电路41可与第一电压检测组件3连接，并可对输出电压和电压阈值进行比较，并在输出电压大于电压阈值时，输出计时信号，在输出电压大于电压阈值时，输出停止信号。第一比较电路41的具体构成可参考现有的比较器或比较电路，只要对能输出电压和电压阈值进行比较即可，在此不做特殊限定。

计时元件42可与第一比较电路41连接，并可接收上述的计时信号和停止信号。且计时元件42可在接收到计时信号时开始计时，在接收到停止信号时停止计时，并确定计时信号与停止信号间的时间间隔，从而判断出输出电压大于电压阈值的持续时间。该计时元件42可以是计时电路，具体结构可参考现有的计时电路，只要能实现上述计时功能即可，在此不再详述。或者，计时元件42也可以是专门的计时芯片等其它能实现计时功能的电子器件，在此不再一一列举。此外，若计时元件42仅接收到停止信号，则不进行计时，并进行清零。此外，也可将电流比较组件2与计时元件42连接，在输出电流大于电流阈值时，计时元件42也进行清零。

第二比较电路43可同时与计时元件42和上述的驱动组件11连接，并可对上述的持续时间和时间阈值进行比较，且在判断该持续时间大于时间阈值时，可向该驱动组件11输出上述的第二控制信号，通过该驱动组件11控制电弧焊接设备的逆变器8关闭，从而使该电弧焊接设备停止焊接。

需要说明的是，上述电压比较组件4的构成仅为对其的示例性说明，电压比较组件4还可以是其它构成，只要能实现上述功能即可。此外，在本公开的其它示例实施方式中，电压比较组件4在判断输出电压大于电压阈值时，也可立即向电弧焊接设备输出第二控制信号，而不对输出电压大于电压阈值的持续时间进行判断。

如图4所示，本示例实施方式所述的电弧焊接保护装置还可以包括第二电压检测组件5，该第二电压检测组件5可连接于第一整流滤波组件7的输入端，即电弧焊接设备的输入端，并可检测电弧焊接设备的输入电压；还可将输入电压输出至电弧焊接设备的控制电路板100，以便对输入电压进行记录、显示和处理等。该第二电压检测组件5可以是利用电压传感器来检测电压的电路，也可以是其它能够检测输入电压的电路；或者，还可以直接采用专门的电压检测仪表来检测输出电压，具体可参考现有电压检测技术，在此不对第二电压检测组件5的具体结构做特殊限定，只要能检测输出电压即可。

在本示例实施方式中，上述的电压阈值可满足以下关系：

其中，U₀为该电压阈值，U₁为电弧焊接设备的外特性拐点电压的最大值，U₂为电弧焊接设备的空载电压，U_s为标准输入电压，U_i为输入电压。

上述空载电压U₂和外特性拐点电压的最大值U₁均可根据该电弧焊接设备的外特性曲线确定，举例而言，如图3所示，图3中的曲线为电弧焊接设备的外特性曲线，A点对应的电压为外特性拐点电压的最大值，B点对应的电压为空载电压U₂；当然，U₁和U₂也可以根据经验数据或者对电弧焊接设备进行的试验而获得。标准输入电压U_s可以是电弧焊接设备接入的交流电网络标准电压，例如380V等。由于在实际工作时，输入电压U_i可能不等于标准输入电压U_s，而与标准输入电压U_s间存在偏差，此时，空载电压U₂和外特性拐点电压的最大值U₁也均相应的偏离正常数值，因而，通过给空载电压U₂和外特性拐点电压的最大值U₁均乘以可补偿输入电压U_i与标准输入电压U_s的偏差造成的影响。

当然，在本公开的其它示例实施方式中，电压阈值也可以满足以下关系：

U₁≤U₀≤U₂；

其中，U₀为该电压阈值，U₁为电弧焊接设备的外特性拐点电压的最大值，U₂为电弧焊接设备的空载电压。空载电压U₂和外特性拐点电压的最大值U₁的确定方式可参考上文中的空载电压U₂和外特性拐点电压的最大值U₁的确定方式，在此不再详述。

在本示例实施方式中，如图4所示，电流比较组件2和电压比较组件4可集成于同一电路板，该电路板可以是电弧焊接设备的控制电路板100，从而避免额外增加电路板。当然，电流比较组件2和电压比较组件4也可以设于独立于电弧焊接设备的控制电路板100的电路板。

此外，上述的电流检测组件1、第一电压检测组件3和第二电压检测组件5中的一个或多个可与上述的电流比较组件2和电压比较组件4集成于同一电路板。

如图4所示，本示例实施方式的电弧焊接保护装置还可以包括报警组件6，电压比较组件4在接收到第二控制信号后，还可向报警组件6输出报警信号，该报警组件6接收到该报警信号后，可以发出警报。发出警报的方式可视报警组件6的类型而定，举例而言，报警组件6为报警灯，则发出警报的方式为报警灯亮起。当然，报警组件6还可以是能发出声音的报警装置，或者，报警组件6还可以是能显示报警代码的显示装置等，在此不再一一列举。

本示例实施方式的电弧焊接设备，可通过电流比较组件2将电流阈值与电流检测组件1检测的输出电流进行比较，以判断电弧焊接设备是否处于空载状态；且在电流不大于电流阈值时，即电弧焊接设备空载时，控制第一电压检测组件3检测输出电压。随后，可通过电压比较组件4将输出电压与电压阈值比较，从而判断电弧焊接设备的输出电压是否过高；且在输出电压大于电压阈值时，控制电弧焊接设备停止焊接，从而避免在空载状态下的输出电压过高，发生触电事故，提高电弧焊接设备的安全性。

本示例实施方式还提供了一种电弧焊接设备，如图4所示，本示例实施方式的电弧焊接设备可以包括依次连接的第一整流滤波组件7、逆变器8、变压组件9和第二整流滤波组件10。同时，还可以包括上述任一项所述的电弧焊接保护装置。本示例实施方式的电弧焊接设备的有益效果可参考上述电弧焊接保护装置的有益效果，在此不再详述。

如图5所示，本公开示例实施方式的电弧焊接设备的工作过程可包括步骤S110～步骤S210，其中：

在步骤S110中，开机上电。

使电弧焊接设备的第一整流滤波组件7、逆变器8、变压组件9、第二整流滤波组件10和驱动组件11上电开始工作。

步骤S120、检测输出电流。

可通过电流检测组件1检测输出电流，具体可参考上文中电流检测组件1的功能，在此不再详述。

步骤S130、输出电流是否大于电流阈值。

可通过电流比较组件2判断输出电流是否大于电流阈值，具体可参考上述电流比较组件2的功能，在此不再详述。

步骤S140、在输出电流大于电流阈值时，将持续时间清零。

在步骤S150中，在输出电流不大于电流阈值时，检测输出电压。

可通过第一电压检测组件3检测输出电流，具体可参考上述电压检测组件3的功能，在此不再详述。

在步骤S160中，输出电压是否大于电压阈值。

可通过电压比较组件4的第一比较电路41判断输出电流是否大于电流阈值，具体可参考上述第一比较电路41的功能，在此不再详述。

在步骤S170中，在输出电压不大于电压阈值时，将持续时间清零。

在步骤S180中，在输出电压大于电压阈值时，开始计时。

可通过电压比较组件4的计时元件42计时，具体可参考上述计时元件42的功能，在此不再详述。

在步骤S190中，判断持续时间是否大于时间阈值。

可通过电压比较组件4的第二比较电路43判断持续时间是否大于时间阈值，具体可参考上述第二比较电路43的功能，在此不再详述。

在步骤S200中，在持续时间不大于时间阈值时，电弧焊接设备正常工作。

在步骤S210中、在持续时间大于时间阈值时，停止焊接并报警。

通过驱动组件9关闭电弧焊接设备的逆变器8，并通过报警组件6发出警报，具体可参考上述驱动组件9、逆变器8和报警组件6的功能，在此不再详述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。