专利名称：可控硅控制低压电容放电焊接方法及其电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电阻焊中的一种焊接方法及其控制电路，尤其涉及一种利用可控硅控制低压大电容直接放电的焊接方法及其控制电路。
目前的电容贮能焊接方法是利用高压贮能电容通过焊接变压器的初级侧放电，再利用焊接变压器次级低压向工件供电而实现焊接的。这种高压电容贮能焊接需使用焊接变压器，以解决控制开关的小电流容量问题。其开关电流为数十至数百安培。此控制开关可采用机械开关及引燃管、闸流管、可控硅等电子器件。其高压电容充电电压一般为100伏至800伏，而工件工作电压为2伏至20伏，工作电流峰值一般为数千安至上万安。由于焊接装置中的焊接变压器的存在，使得焊接装置体积大、重量重、结构复杂，造价高且损耗大。
本发明的目的在于，甩掉笨重的焊接变压器，使焊接装置体积、重量、造价大大降低，且为了减小供电电源容量，消除焊接变压器损耗，以大大提高焊接效率，提供一种利用可控硅控制低压电容直接放电的焊接方法及其电路。
本发明的焊接方法是采用低压电容直接放电焊接，去除焊接变压器，利用可控硅的极限瞬时参数、浪涌电流的扩展系数值设计出小型实用的万安培可控硅控制开关。低压电容的充电电压值一般在100伏以下，通常采用10伏至50伏，视焊接装置电阻而定；电容量值一般为零点几法至几法、视焊接工件尺寸大小定。
本发明的焊接电路由充电电路、低压贮能电容、可控硅开关及可控硅控制电路、电源电路组成。由充电电路对低压贮能电容进行充电，由可控硅开关控制低压电容对工件的放电，可控硅开关的“通”、“断”由控制电路控制触发，电源电路向控制电路提供电源。
本发明为了减少容性负载对整流器的大电流冲击，以减少交流供电网路的冲击，本发明的充电电路采用恒流电路或扼流圈限流电路。
本发明采用了可控硅浪涌电流的扩展值的设计方法设计电路，可控硅开关为单个可控硅或极少数可控硅并联组成，解决了超大电流开关常规设计带来的多器件并联庞大、同步触发，均衡电流等难题。
本发明为简化控制电路、将低压大电容作电源电路的供电电源。
图1为现有技术焊接电原理图。
图2为本发明焊接电原理图。
图3为本发明专用电路框图。
以下结合附图对本发明进行详细说明。
本发明采用低压电容直接对工件放电，除去了变压器，但控制工件放电的开关必须承受焊接电流、由于工件上的焊接电流峰值高达上万安培，目前这样的实用开关是难以实现的。因为实践证明机械开关均不能承受而烧结或烧毁。而上万安培的小型实用电子开关也难以制作，因为现行电子器件单个电流量一般不超过1000安培，为达到上万安培容量需要至少十只以上器件并联工件，且要处理均流问题，开关时间一致性问题等，电路复杂而昂贵，体积重量亦大。因此至今还没有实用的低压电容用开关控制直接放电焊接的方法和电路。
本发明人深入研究了低压电容直接放电焊接的特性，指数衰减脉冲波的特点，打破了常规的可控硅器件的通用参数设计方法，而采用了可控硅的极限瞬时参数设计方法，而采用了可控硅的极限瞬时参数、浪涌电流的扩展系数值，设计出小型实用的万安培可控硅开关，从而实现了实用的低压电容直放电焊接新方法及其专用电路。
本发明利用可控硅开关控制电容直接放电焊接时，经验证其波形为标准指数衰成波形，因而该焊接系统的放电电路可视为简单RC放电电路，即该系统的电感值趋于零。可控硅峰值电流可用 计算，其中ITSM为浪涌电流值，n为10毫秒中含时间常数乙数。当使用1000安培可控硅，其浪涌电流为18000安培，当n＝5时，其可承受峰值大电流可达4万安培，从而证实了可控硅开关可承受上万安培大电流，实现低压电容直接放电焊接，而不被击穿、烧毁。
本发明所述的低压电容充电电压值在100伏以下，通常为10伏至50伏，视焊接装置电阻而定，其电容量值一般为0.3法至2法，视焊接工件尺寸而定。可控硅最好选用开通时间短的平板型或环形控制级可控硅，以提高其电流上升率。
本发明方法的专用电路由充电电路1、低压电容C、可控硅开关GB、可控硅控制电路2及电源电路3组成，由充电电路1对低压电路C进行充电，由可控硅开关GB控制低压电容C对工件的放电，可控硅开关的“通”，“断”由控制电路2控制触发，电源电路3向控制电路2提供电源。充电电路1为恒流源充电电路，低压电容C容量值为2法充电，电压值为25伏，可控硅开关GB为单个可控硅构成，电容C作为电源电路3的供电电源。
本发明的焊接方法，与目前电阻焊中使用的常规电容贮能焊接方法相比，具有以下优点甩掉了焊接变压器，减少了变压器损耗，减轻了重量，而且不需采用防剩余磁化开关，采用低压电容，损耗小、寿命长、价格低，由于焊接电流波形为陡峭指数衰减波，对焊接硬规范焊接金属尤佳。而与目前电阻焊中使用的常规变压器焊接方法相比，亦具有如下优点因将大容量的焊接变压器改为小容量整流充电变压器，这样的整流变压器铜损铁损均小、恒流充电电路的功率因数可达0.9，而焊接变压器的功率因数仅0.4 0.5，充电变压器暂载率高，电力容量小，而焊接变压器暂载率低仅0.1 0.2，且电力容量大，电网负载损耗大、电力利用率低。
本发明方法一般应用于小工件焊接，鉴于其结构简单、小型、节能省电、电力容量小的特点，特别适用于小工件多点焊机中，例如在钢塑墙板的五十点焊机中应用，当充电时间为3秒时，其电源容量值为12 15千伏安，其耗能仅10千焦，较常规变压器焊接所需电源容量300千伏安及耗能30千焦小得多。
权利要求
1.一种可控硅控制低压大电容直接放电焊接方法，其特征在于由可控硅开关控制低压大电容直接向工件放电而焊接，该焊接方法中的可控硅开关的控制电流峰值为15万安培。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于可控硅开关由单个可控硅或极少数个可控硅并联而成。
3.一种可控硅控制低压大电容直接放电焊接方法专用电路，其特征在于由充电电路(1)、低压贮能电容(C)、可控硅开关(GB)、可控硅控制电路(2)及电源电路(3)组成，由充电电路(1)对低压贮能电容(C)进行充电，由可控硅开关(GB)控制低压电容(C)对工件的放电，可控硅开关的“通”、“断”由控制电路(2)控制触发，电源电路(3)向控制电路(2)提供电源。
4.根据权利要求3所述的焊接电路，其特征在于低压贮能电容(C)的充电电压为100伏以下，最佳值为10伏至50伏，容量值为零点几法至几法。
5.根据权利要求3或4所述的焊接电路，其特征在于充电电路(1)的可为恒流充电电路或扼流圈限流电路。
6.根据权利要求3或4所述的焊接电路，其特征在于低压贮能电容(C)为电源电路(3)的供电电源。
7.根据权利要求3或4所述的焊接电路，其特征在于可控硅开关(GB)为单个可控硅，且为开通时间短的平板型或环形控制极可控硅。
全文摘要
本发明公开了一种可控硅控制低压大电容直接放电的焊接方法及其电路，该方法去除了焊接变压器，利用可控硅的极限瞬时参数，浪涌电流的扩展系数值设计出小型实用的万安培可控硅控制开关其低压大电容充电电压值为100伏以下，容量值为零点几法至几法。该方法及其电路设计的出现，甩掉了笨重的变压器，使焊接装置体积、重量、造价大大降低，且消除了焊接变压器的损耗，广泛用于小工件焊接的场合，尤其适用于小工件的多点焊接。
文档编号B23K11/24GK1140641SQ96102100
公开日1997年1月22日 申请日期1996年3月18日 优先权日1996年3月18日
发明者刘道藩 申请人:地矿部江西地质矿产勘查开发局地质建设工程大队