專利名稱：高節(jié)能數控電焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電焊機,特別地,涉及一種高節(jié)能的數控電焊機。
背景技術：
無論交流電焊機還是逆變式電焊機都存在非工作能耗大,工作時對電網沖擊 嚴重的問題。例如弧焊電焊機的變壓器無論是動鐵式、動因式還是抽頭式，本
身都是高漏抗變壓器，感抗很大，功率因數一般只有0.5左右，空載時為O. 1~ 0.2,無功損耗很大?；『缸儔浩鞑捎脭嗬m(xù)工作方式， 一般負載持續(xù)率為60%， 空載時間長，因弧焊變壓器功率較大，所以存在著較大的空載損耗。 一般的電焊機 在工作過程中停焊時，只切斷電焊變壓器次級回路，但不斷開變壓器初級回路。 由于為了達到節(jié)能，現有技術中通常使用在交流電焊機變壓器輸入端串聯接入可 控開關的方法?？煽亻_關或與焊把上的手動裝置相連接由人工控制通斷或由自 動檢測裝置通過對變壓器輸出端參數檢測進行控制。現有技術的各種控制形式, 其效果均只限于在電焊機空載時斷開變壓器輸出端電路減小空載損耗，而對于 電焊機工作時對電網的污染則無能為力。
對于負載運行時功率因數的提高， 一般采用在變壓器初級電源并聯補償電 容的辦法，但是由于空載阻抗和負載阻抗的差異很大，補償電容的選取十分重 要，而且選擇不當容易導致更嚴重的諧波污染。
專利號為ZL95204571.0，授權公告日為1997年5月28日，名為"電焊機 節(jié)能裝置"的中國實用新型專利公開了一種在電焊機變壓器初級繞組一側安裝 可控開關，并在電焊機變壓器次級繞組一側并聯高頻信號檢測電路，高頻信號 檢測電路的輸出連接到檢測控制器，檢測控制器的作用在于當高頻信號檢測電 路檢測到電焊機處于工作狀態(tài)時，保持可控開關導通；檢測到電焊機處于空載 狀態(tài)時，關斷可控開關，減小空載損耗。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種不僅能效高、而且對電網影響小的數控電 焊機，不僅空載時損耗小，工作時能效也要大大提高。
本實用新型提出的高節(jié)能數控電焊機包括電腦主控電路、電^f茲儲能裝置、 焊接輸出裝置和容納整機的機箱，電磁儲能裝置包括直接與供電電源VI并聯的
儲能電容Cl,儲能電容C1的兩端分別與平衡開關Kl和平衡開關K2的一端相 連接，平衡開關Kl和平衡開關K2的另一端相分別連接到儲能電感Ll的兩端， 還包括通過鐵芯與儲能電感Ll耦合的耦合電感L2;耦合電感L2的兩端連接到 焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開關Kl、 K2與所述電腦主控電路相連 接并受其控制。主控電路根據檢測到的電焊機工作狀態(tài)以及接受的控制指令控 制平衡開關Kl和K2以一定時間間隔通斷，/人而控制電焊才幾工作。
優(yōu)選地，所述電腦主控電路包括電腦主控器和分別與電腦主控器相連接的 檢測器、驅動電路和保護電路。
優(yōu)選地，高節(jié)能數控電焊機還包括遙控器和遙控接收電路，遙控接收電路 連接到電腦主控電路。
優(yōu)選地，所述高節(jié)能數控電焊機還包括工作狀態(tài)指示器6、手動調節(jié)鈕7、 電源開關8和快速輸出插座9等常規(guī)附件。各種元器件和各個裝置在機箱內的 一種較佳的布局方式為遙控接收電路1和電腦主控電路2安裝在機箱的上部， 在機箱前側開有遙控接收窗口 5,工作狀態(tài)指示器6、手動調節(jié)鈕7、電源開關 8和快速輸出插座9也安置在機箱前側；儲能電容C1和雙向平衡開關4位于機 箱內部右側；儲能電感L1、耦合電感L2和輸出裝置四端口網絡11位于^/L箱的 內部左側。
應用本實用新型的數控電焊機，可以取得以下有益效果
1、 提高電焊機能效。在不焊接時，整機處于開路狀態(tài)，能耗幾乎為零；在 焊接工作時，在最佳工作狀態(tài)下，整機最大非工作能耗小于1%，能效達到99% 以上。與現有技術交流電焊機和逆變式電焊機的一般非工作能耗50%和32%相 比大幅降低。這樣，不僅減少了空載能耗，也提高了工作時的能量利用率。
2、 工作狀態(tài)穩(wěn)定。本實用新型的電焊機使用電腦控制，可以預先設定多種 工作狀態(tài)并存儲相應工作參數，使用時根據工作需要進行狀態(tài)選擇，整個焊接 過程均由電腦控制，比人工控制遠為穩(wěn)定。3、 使用方便。本實用新型的電焊機可以設有遙控裝置，使用時既可以遙控 操作，也可以手動操作。
4、 對環(huán)境影響小，工作時電流、電壓穩(wěn)定，無機械干擾，電火花飛濺極小， 電噪聲、機械噪聲小。
5、 由于可控開關的通斷可任意控制，電焊機電流可調范圍大，相當于多臺 普通電焊機的電流調節(jié)范圍，用途廣泛。本.實用新型的電焊機適用于厚度在0.2 毫米以上的所有黑色金屬和有色金屬的焊接。
6、 體積小，重量輕，便于運輸和使用。


圖1是本實用新型高節(jié)能數控電焊機實施例的電路方框示意圖； 圖2是本實用新型高節(jié)能數控電焊機電磁儲能裝置原理示意圖； 圖3是本實用新型高節(jié)能數控電焊機實施例的前視示意圖； 圖4是本實用新型高節(jié)能數控電焊機實施例的后視示意圖。
具體實施方式
帶有遙控器的高節(jié)能數控電焊機作為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，其 電路方框示意圖如圖1所示。其中，來自電網的高壓電通過一條支路直接輸入 電磁儲能裝置，通過另一條支路經低壓器降壓后給電腦主控器供電。電腦主控 器及與之相連的外圍電路，包括檢測器、驅動電路和保護電路共同構成電腦主 控電路。電腦主控電路根據檢測到的電焊機工作狀態(tài)以及接受的控制指令控制 電焊機工作?？刂浦噶羁梢酝ㄟ^控制面板直接輸入也可以遙控輸入。遙控發(fā)射 器發(fā)出遙控命令，遙控接收電路接收到遙控命令后對其進行解碼并將解碼后的 控制指令傳送到電腦主控器；電腦主控器根據控制指令生成相應的驅動命令并 發(fā)送到驅動電路；驅動電路根據驅動命令生成驅動脈沖信號；驅動脈沖信號控 制平衡開關Kl和K2的開通和關斷。平衡開關可用雙向開關等任何可實現高速 通斷的可控開關電路或元件實現。平衡開關Kl和K2控制電磁儲能裝置的能量 流通，控制電磁儲能裝置給焊接輸出裝置供電；焊接輸出裝置將電能轉化成熱 能，實現焊件焊接。檢測器和保護電路對電磁儲能裝置電路的工作狀態(tài)進行檢 測和監(jiān)控，并將監(jiān)測信息反饋給電腦主控器作為電腦主控器生成驅動命令的依 據之一。檢測器主要檢測電焊機的工作狀態(tài)，檢測器的具體實施方式
作為通用技術
有很多解決方案；保護電路主要針對輸出短路等異常情況，同樣在現有技術中
有很多解決方案，這些解決方案可應用于本實用新型。要說明的是，保護電路 的連接方式不局限于圖1所示，還可以不反饋信號給電腦主控器而直接作用于 電焊機儲能和輸出裝置的電路部分，也可以在反饋信號給電腦主控器的同時直 接作用于電焊機電磁儲能裝置和/或輸出裝置的電路部分。
輸出裝置包括焊鉗或焊槍等焊接工具及其供電網絡。焊接工具選用現有技 術的普通焊接工具，其供電網絡為四端口網絡，輸出裝置四端口網絡兩個輸入
端口分別連接到耦合電感L2的兩個端點，四端口網絡的兩個輸出端口給焊接工 具提供工作電壓。
圖2是本實用新型電磁儲能裝置原理示意圖。其中VI為供電電源電壓，儲 能電容Cl和儲能電感Ll組成并聯諧振電路，并聯諧振電路電路的通斷受平衡 開關K1、 K2的控制。平衡開關K1、 K2的控制端連接到電腦主控電路。耦合電 感L2通過鐵芯與儲能電感Ll耦合，耦合電感L2的兩端分別連接到四端口網絡 N的兩個輸入端，四端口網絡N即為輸出裝置的供電網絡，其輸出電壓V2為焊 接工具的工作電壓。
當平衡開關K1、 K2閉合時，儲能電容C1和儲能電感Ll組成的回路聯通， 儲能電感Ll上電流變化，通過鐵芯耦合在耦合電感L2上產生感應電動勢，輸 出到四端口網絡。四端口網絡和輸出裝置的其它部分進一步將能量轉化輸出并 焊接。當平衡開關Kl和/或K2斷開時，儲能電容Cl和儲能電感Ll組成的回 路斷開，負載和輸入電源之間的聯系被切斷，但是由于電感中存儲有一定能量， 仍能維持對輸出裝置的電壓供給一段時間t。當電焊機空載時，由電腦主控電路 控制平衡開關Kl和K2保持斷開狀態(tài)，減少作為電磁儲能裝置的焊接變壓器初 級的空載損耗。電焊機負載焊接時，電腦主控電路控制平衡開關Kl和K2以一 定頻率通斷，只要頻率足夠高就可以保證對輸出裝置的穩(wěn)定供電。
忽略直流電阻，儲能電感Ll和儲能電容Cl組成的并聯諧振回路的諧振頻 率f約為
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其中L、 C分別為并聯諧振回路等效感抗和等效容抗。而加之于諧振回路中的兩個可控平衡開關Kl、 K2的作用相當于一組雙向濾波器。其一定頻率通斷 時，即可以濾掉諧振回路中引起能量消耗的直流分量，又可以減小由于負載變 化或高次諧波等原因導致的電焊機對電網的影響。
其中平衡開關Kl、 K2的控制規(guī)律可以根據焊接要求預先設計并存儲在電 腦主控器中。例如，可以根據電感磁芯形狀、體積及材質估算其電感感抗，然 后根據電路中各個元件參數初步確定其頻率響應曲線峰值范圍，再通過實驗得 到響應最佳的頻率，以此作為開關頻率。并且，平衡開關Kl、 K2的開關動作 時間也會影響到電焊機的控制效果。例如， 一種較優(yōu)的實施方式是選擇平衡開 關的動作時間為1納秒~17納秒。
圖3是本實用新型電焊機實施例的前視示意圖，圖4是本實用新型電焊機 實施例的后視示意圖。在此實施例中，高節(jié)能數控電焊機還包括工作狀態(tài)指示 器6、手動調節(jié)鈕7、電源開關8和快速輸出插座9等常規(guī)附件。各種元器件和 各個裝置在機箱內的一種較佳的布局方式為遙控接收電路1和電腦主控電路2 安裝在機箱的上部，在機箱前側開有遙控接收窗口 5,工作狀態(tài)指示器6、手動 調節(jié)鈕7、電源開關8和快速輸出插座9也安置在機箱前側；儲能電容Cl和雙 向平衡開關4位于機箱內部右側；儲能電感L1、耦合電感L2和輸出裝置四端 口網絡11位于機箱的內部左側；在機箱的后側為電源插座13和排風扇14。
要說明的是，以上具體實施方式
只是作為本實用新型的優(yōu)選實施例列舉于 此，并不能以此作為對本實用新型范圍的限定。本領域的一般技術人員在本實 用新型公開的指引下，可以對本實用新型進行修改和等效替換，這些修改和替 換將會落入本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型并不局限于此處所公開 的具體實施例，而是所有落入本實用新型權利要求范圍內的實施例都屬于本發(fā) 明的保護范圍。
權利要求1、一種高節(jié)能數控電焊機，包括電腦主控電路、電磁儲能裝置、焊接輸出裝置和容納整機的機箱，其特征在于，所述電磁儲能裝置包括直接與供電電源(V1)并聯的儲能電容(C1)，儲能電容(C1)的兩端分別與平衡開關(K1)和平衡開關(K2)的一端相連接，平衡開關(K1)和平衡開關(K2)的另一端相分別連接到儲能電感(L1)的兩端，還包括通過鐵芯與儲能電感(L1)耦合的耦合電感(L2)；耦合電感(L2)的兩端連接到焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開關(K1)、(K2)與所述電腦主控電路相連接并受其控制。
2、 根據權利要求1所述的高節(jié)能數控電焊機，其特征在于，所述電腦主 控電路包括電腦主控器和分別與電腦主控器相連接的檢測器、驅動電路和保護 電路。
3、根據權利要求1或2所述的高節(jié)能數控電焊機，其特征在于，所述高節(jié) 能數控電焊機還包括遙控器和遙控接收電路，所述遙控接收電路連接到所述電 腦主控電^各。
專利摘要本實用新型公開了一種高節(jié)能數控電焊機，包括電腦主控電路、電磁儲能裝置、焊接輸出裝置和容納整機的機箱，其中電磁儲能裝置包括直接與供電電源V1并聯的儲能電容C1，儲能電容C1的兩端分別與平衡開關K1和平衡開關K2的一端相連接，平衡開關K1和平衡開關K2的另一端相分別連接到儲能電感L1的兩端，還包括通過鐵芯與儲能電感L1耦合的耦合電感L2；耦合電感L2的兩端連接到焊接輸出裝置的電壓輸入端；所述平衡開關K1、K2與所述電腦主控電路相連接并受其控制。本實用新型電焊機有效降低了空載損耗，提高了負載時的品質因數，對電網的諧波污染小，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號B23K9/10GK201132248SQ200720306588
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者宋海濤, 楊鳳鳴, 宇 王, 王昌儒, 郭建飛, 郭玉平 申請人:王昌儒