专利名称：节能型三相调相直流弧焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及手工电弧焊接设备，特别是节能型三相调相直流弧焊机。
目前使用的直流弧焊机大致分为两种类型，第一种是旋转直流弧焊机，由三相交流异步笼型电动机作为原动机和与其同轴联接的直流弧焊发电机组成的机组。这种直流弧焊机的起动电流是其额定电流的5～8倍，空载损耗大，噪音大，技术工艺复杂，体重大，造价高，由于旋转部件多(轴承、电刷、换向器等)，容易磨损，给维修造成麻烦，同时电弧电流飞溅大，有偏磁吹现象。
第二种是整流弧焊机，这种弧焊机又有几种形式，都比上述弧焊机有进步。一是动铁式，由主变压器硅整流元件和电抗器组成。这种弧焊机能获得下降特性，但仍有一系列缺点，例如漏磁严重，靠动铁调节焊接电流，因而损耗大，功率因素低(cosφ＜0.5)，造价高，电弧飞溅大，易产生磁偏吹，电弧电流不稳定。
二是动圈式由主变压器、硅整流元件和电抗器所组成，这种焊机和动铁式焊机存在同样的缺点。
三是磁放大器式由主变压器、磁放大器、硅整流元件和电抗器组成，这种焊机能获得较好的下降特性，焊接电流较稳定，但在其他性能方面并无改进。
四是可控硅式由主变压器、可控硅整流元件、电抗器、触发控制器件所组成，与动铁式、动圈式焊机相比，这种焊机能获得平特性，但其他性能改进不大。
本发明的目的是提供一种由新型变流源制成的电弧稳、易引弧、飞溅小、穿透力强、不存在磁偏吹、降落特性好、过载能力强、功率因数高、节能效果好的电焊机。
本发明的另一个目的是采用三相同步调整相位电气角度的方法来调控弧焊电流，使焊机的电流稳、幅度宽、故障率低、寿命长。
本发明的又一个目的是将无功补偿装置引进直流弧焊机中，使焊机的节能效果好，电流稳定。
本发明的最后一个目的是采用高导磁的固体节能磁性槽楔，以减少漏磁，降低激磁损耗，使用方便。
按照本发明的三相调相直流弧焊机由调相弧焊变流源、主控系统和硅整流装置所组成。该弧焊变流源由定铁芯和动铁芯及相应的绕组所组成，这两种铁芯均由施以冲槽的硅钢片叠装而成。动铁芯有同心轴，与定铁芯端架轴孔滑动配合，动、定铁芯之间设有气隙，可使动铁芯作相对于定铁芯的限位转动。
一次输入的三相绕组以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内，使三相励磁真正达到平衡，并按设计的速率产生三相旋转磁场。二次输出的三相绕组由二部分组成，其中匹配的一部分三相绕组以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的动铁芯槽内;匹配的另一部分三相绕组亦互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内。输入、输出的三相绕组不直接发生电气接触，而是通过输入的三相交流激励对输出三相绕组感应出三相交流电势，经三相桥式整流器件而做功的。
按照本发明，调相弧焊变流源一次输入三相绕组分别由两个并联支路组成，并联支路的首端分别接入受控主回路三相系统的相线上;末端结为一点，形成一次绕组星形连接。弧焊变流源的二次输出的三相绕组分别由两个串并联支路所组成，并联支路的首端分别接入三相桥式整流电路输入端的相线上，末端结为一点，从而亦形成二次绕组的星形接线，使三相交流激励真正达到平衡，直流额定输出稳定。
按照本发明，此弧焊变流源中的动铁芯绕组可相对于定铁芯绕组的三相同步调整相位电气角度，从而达到调控弧焊电流的目的。
按照本发明的三相调相直流弧焊机，其主控系统由匹配的三相组合开关、无功补偿装置、受控组合开关等所组成。此无功补偿装置是由三个电容所组成的三角形接线，所采用的电容器为耐高压干式电容，其体重为同容量油浸电容器的1/10。
按照本发明的直流弧焊机，其硅整流装置和常规直流弧焊机的硅整流装置相似，是由6个硅整流器件所组成的三相桥式电路。
按照本发明的三相调相直流弧焊机，其动铁芯和定铁芯槽楔采用高导磁的固体节能槽楔，能减少漏磁、降低激磁损耗，使用方便。这种槽楔是由高导磁粉经加工成形并施以绝缘后制成的。
按照本发明的三相调相直流弧焊机，具有电弧稳、易引弧而不断弧，飞溅少，穿透力强，不存在磁偏吹现象，降落特性好，过载能力强，功率因数cosφ＞0.9，能比普通焊机节能25～30%。
下面结合附图对本发明作详细说明。
图1为本发明的原理图。
图2为本发明的定铁芯断面图。
图3为本发明的动铁芯断面图。
如图1所示，本发明的三相调相节能直流弧焊机由调相式弧焊变流源BL、主控系统和硅整流装置GZ以及二次电流、电压指示仪表所组成，弧焊变流源BL的一次输入三相绕组分别由两个并联支路所组成，即A相为A1X1∥A2X2，B相为B1Y1∥B2Y2，C相为C1Z1∥C2Z2，此三相绕组并联支路的首端A1∥A2，B1∥B2，C1∥C2分别接入受控主回路三相系统A、B、C的相线上，而其末端X1∥X2，Y1∥Y2，Z1∥Z2连接成一点，从而形成星形连接。
二次输出的三相绕组分别由两个串并联支路组成，即a相为a1x1-a'1x'1∥a2x2-a'2x'2，b相为b1y1-b'1y'1∥b2y2-b'2y'2，c相为c1z1-c'1z'1∥c2z2-c'2z'2，并联支路的首端a1∥a2、b1∥b2、c1∥c2分别接入三相桥式整流电路输入端a、b、c的相线上，末端x'1x'2、y'1y'2、z'1z'2连接成一点，形成二次绕组的星形连接。
一次输入的三相绕组以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内，这能使三相交流激励达到真正的平衡;并能按设计的速率产生三相旋转磁场。二次输出的三相绕组由两个串联支路并接而成，其中一个支路a1x1∥a2x2，b1y1∥b2y2，c1z1∥c2z2的三相绕组以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的动铁芯槽内，另一支路a'1x'1∥a'2x'2，b'1y'1∥b'2y'2，c'1z'1∥c'2z'2的三相绕阻亦以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内。
由此所组成的变流源中的输入、输出三相绕组并不直接发生电的联系，而是通过输入的三相交流激励对输出的三相绕组感应出三相交流平衡电势，经三相桥式硅整流装置进行做功的。
如图1所示，本发明的弧焊机主控系统由匹配的接在一次输入上的三相组合开关HK1、无功补偿装置CS、及其将无功补偿装置和一次输入连接起来的受控开关HK2所组成。此无功补偿装置是由三个干式电容器CS1、CS2、CS3连接而成的三角形电路。
如图1所示，硅整流装置GZ是由六个硅整流器件GZ1～GZ6所组成的三相桥式电路。指示仪表有电流表A，电压表V，指示灯HD，指示仪表都接在直流输出端上。
如图2所示，本发明的定铁芯由环形硅钢片落合压制而成，在环形硅钢片内侧冲出若干呈梯形的槽口与内圆相通，槽口施以绝缘，用以镶嵌一次输入的三相绕组和二次输出的三相绕组。全部槽口呈中心对称排列，各槽口之间的间隔即中心线夹角α＝20～60°，环形硅钢片的外径φ1＝200～400mm，内径和动铁芯外圆之间有一间隙。
如图3所示，本发明的动铁芯由圆形硅钢片落合压制而成，圆形硅钢片外侧冲出呈梯形的槽口与外圆相通，槽口施以绝缘，用以镶嵌二次输出的三相绕组。全部槽口呈中心对称等距离排列，各槽口的中心线夹角和定铁芯的槽口中心线夹角α相等，在20～60°的范围内，圆形硅钢片的直径φ2＝130～320mm，动铁芯插入定铁芯中，和定铁芯的内径之间有一间隙，使其可以作相对于定铁芯的转动，在此受控的动铁芯上设有一转动手柄及其定位自锁装置和焊接电流值刻度盘(图中未示出)。
在图2、图3中的定铁芯、动铁芯固体磁性槽楔(未示出)是采用高导磁粉经胶合模压、烘干而成，施以绝缘后封装铁芯的槽口。
在使用本发明的弧焊机时，首先将组合开关HK1转动90°，使其投入运行，再将无功补偿装置受控组合开关HK2转动90°，使其投入运行。然后根据预选的焊接电流，转动手柄刻度，即可施焊。施焊时能使电流表指针相对于预选的电流刻度示值。
停止工作时，首先将无功补偿装置受控开关HK2断开，然后再切断组合开关HK1，使焊机处于全部断电状态。
实际使用证明，本发明的三相调相直流弧焊机性能优良，机功率因数cosφ＞0.9，比普通焊机节电25～30%，实用性强，操作方便。
权利要求
1.一种三相调相直流弧焊机，其特征在于本焊机由调相式弧焊变流源BL、主控系统和硅整流装置GZ以及二次电流、电压指示仪表所组成，该弧焊变流源BL的特征为1)一次输入三相绕组分别由两个并联支路所组成，即A相为A1X1//A2X2，B相为B1Y1//B2Y2，C相为C1Z1//C2Z2，此三相绕组并联支路的首端A1//A2，B1//B2，C1//C2分别接入受控主回路三相系统A、B、C的相线上，而其末端X1//X2，Y1//Y2，Z1//Z2连接成一点，从而形成星形连接，2)二次输出的三相绕组分别由两个串并联支路组成，即a相为a1x1-a’1x’1//a2x2-a’2x’2，b相为b1y1-b’1y’1//b2y2-b’2y’2，c相为c1z1-c’1z’1//c2z2-c’2z’2，并联支路的首端a1//a2、b1//b2、c1//c2分别接入三相桥式整流电路输入端a、b、c的相线上，末端x’1x’2、y’1y’2、z’1z’2连接成一点，形成二次绕组的星形连接，3)一次输入的三相绕组以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内，4)二次输出的另一个支路的三相绕阻a1x1//a2x2，b1y1//b2y2，c1z1//c2z2以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的动铁芯槽内，另一支路的三相绕组a’1x’1//a’2x’2，b’1y’1//b’2y’2，c’1z’1//c’2z’2以互差120°的电气角度镶嵌在施以绝缘的定铁芯槽内，5)动铁芯有同心轴，与定铁芯的端架轴孔滑动配合，动、定铁芯间有气隙，可使动铁芯作相对于定铁芯的限位转动。
2.根据权利要求1所述的三相调相直流弧焊机，其特征在于所述的主控系统由匹配的接在一次输入上的三相组合开关HK1无功补偿装置CS以及无功补偿装置和一次输入连接起来的受控开关HK2所组成。
3.根据权利要求1和2的三相调相直流弧焊机，其特征在于所述的无功补偿装置是由三个干式电容器CS1、CS2、CS3所组成的三角形电路。
4.根据权利要求1所述的三相调相直流弧焊机，其特征在于所说的定铁芯由环形硅钢片落合压制而成，该硅钢片内侧冲出若干呈梯形的槽口与内圆相通，槽内施以绝缘用于镶嵌一次和二次的三相绕组，全部槽口呈中心对称排列，各槽口之间的中心线夹角α＝20～60°，环形硅钢片的外圆φ1＝200～400mm，内径与动铁芯外圆φ2之间有一间隙。
5.根据权利要求1所述的三相调相直流弧焊机，其特征在于所述的动铁芯由圆形硅钢片落合压制而成，该硅钢片外侧冲出呈梯形的槽口与外圆相通，槽内施以绝缘用于镶嵌二次输出的三相绕组，全部槽口呈中心对称等距离排列，各槽口的中心线夹角α和定铁芯的槽口中心线夹角α相等，在20～60°的范围内，圆形硅钢片的外径φ2＝130～320mm。
6.根据权利要求1所述的三相调相直流弧焊机，其特征在于定铁芯、动铁芯的固体磁性槽楔，是采用一种高导磁粉经胶合模压、烘干而成，施以绝缘后封装铁芯的槽口。
全文摘要
常规直流弧焊机有多种形式和结构，但调节焊接电流的方法均采用调压法。本发明提供一种调相法直流弧焊机，由动铁芯和定铁芯及相应的一次输入、二次输出三相绕组组成调相式变流源，从而提高了电弧的稳定性，具有易引弧，穿透力强，不存在磁偏吹、降落特性好、过载能力强等优点。采用了无功补偿装置，以降低能耗。采用高导磁的固体磁性槽楔减少了漏磁，降低激磁损耗，功率因数高(cosφ＞0.9)，比普通焊机节能25～30％。
文档编号B23K9/10GK1060239SQ91109810
公开日1992年4月15日 申请日期1991年10月17日 优先权日1991年10月17日
发明者许德库 申请人:鞍钢民政企业公司电控厂