用于电弧焊接的电源制造技术

本发明专利技术的用于电弧焊接的电源包括高电容量变压器；将所述ＡＣ输出电压转换ＤＣ电压的整流器；第一开关，当门信号施加在所述第一开关上时，所述第一开关连接所述正极端和通过所述间隙的所述公共端；第二开关，当门信号施加在所述第二开关上时，所述第二开关连接所述负极端和通过所述间隙的所述公共端；脉冲宽度调制器，用以产生频率至少为１８ｋＨｚ的脉冲的门信号；逻辑信号网络，具有第一电路，第二电路和控制器，用以产生ＡＣ电弧电流。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电弧焊接技术，更具体地说，本专利技术涉及一种使用交流(AC)电弧电流，用于电弧焊接的电源。根据本专利技术构造的电源用来产生正负电流脉冲，这些电流脉冲的幅度通常超过1000安培。根据标准操作规程，通过脉冲宽度调制器操作开关，产生各个脉冲。因为开关在高压时必须改变极性，所以电源的构造能够从一个极性转换到电流降低的下一个相反的极性。1999年1月19日递交的233,235号在先申请中公开了用于不同类型的电流脉冲的技术，在此引入该在先申请作参考，以便描述在高电流电弧焊机内转换低电流极性的技术。在Stava的6,051,810号专利中描述了用于管道焊接的变换器电源提供交变极性的技术。结合该专利作为公开技术参考。生产有焊缝的管道时，通常使用电流非常高如超过1000-2000安培的多个AC焊接电弧。产生上述超高焊接电流的不太昂贵的电源为具有正弦输出电流的以变压器为基础的焊机。这种电源仅需要又大又重的变压器和相关的控制电路。但是，为得到高焊接电流，与由正弦波的均方根确定的加热电流比较，正弦输出具有非常高的峰电流。相对便宜的电源可以产生所需的高电流，但产生严重影响焊接操作的峰电流。为克服正弦型电弧焊机的缺点，现在通常使用根据高频变换技术制造的电源。这些开关型电源的输入线电压经整流，以产生直流(DC)环节。该DC直流通过输出变压器的初级线圈转换为交变脉冲，以产生构成AC电弧焊接电流的输出电流。脉冲宽度调制器决定输出变压器的初级线圈的频率。所以，输出变压器的脉冲基本上为方波。因而次级电流的均平方根基本上与电源的最大输出电流相同。利用此方式，为获得加热所需的均方根电流，焊接电弧不需要高峰电流。所以，当进行缝焊连接管道需要高电流电弧焊接时，变换器型电源克服了正弦电源的缺点。正因上述原因，管道焊接已转换为变换器技术。虽然变换器广泛用于管道焊接，但仍有一难题。标准变换器型电源的最大输出通常在500安培范围内。为提供超过1000-2000安培的高电流的变换器型电源，必须设计和构造特殊的变换器。这包括大量的成本和经过高级培训的电力工程师和焊接工程师。但是，上述高容量电源具有相对低的销售量。所以，用于管道焊接的高电流变换器在经济上不可行，而且需要长的从设计到投产的时间。为克服这些缺点，林肯电力公司已经开发了一种电源，该电源使用主变换器，同时控制和操作一个或多个副变换器。如果焊接操作需要超过1500安培的电流，那么三个变换器并联。复合变换器的额定输出电流为单个变换器的电流的三倍。为提供高电流型的焊机，增加同时操作的变换器的数目是很昂贵的，但达到了所希望的效果。需要一种高电流电源，该电源产生均方根电流超过1000-2000安培的AC焊接电流，而不需要并联几个标准的低电流变换器。上述的用于电弧焊接管道的高电流电源没有正弦型电源所经受的峰电流问题。本专利技术涉及一种改进的用于高电流进行AC电弧焊接的电源，该电源可以用于管道焊接领域及其它应用高电流的领域。变压器将AC线电压如单相或三相线电压变为低输出AC电压，如70-100伏。整流输出电压，从而驱动两个标准下断路模块，由常用的脉冲宽度调制器驱动每个标准下断路模块。在某些情况下，由检测的脉冲宽度调制器驱动每个模块。带有微处理器控制器的准标准的控制板设定脉冲宽度，从而设定构成AC焊接电流的正负电流脉冲的幅度。这种相对便宜的电源可以代替大的变换器装置，而不需要大量工程及从设计到投产的时间。本专利技术的唯一缺点是它的重量大，这是由于输入变压器大；但是上述重量在管道焊接或其它应用高电流的领域中并不是一个严重的问题。而且根据本专利技术制造的电源即耐用，又容易构造，同时可用容易获得的组件构造电源。根据本专利技术，提供一种电源，该电源可与AC电弧焊接的AC线电压源连接，由电极和工件之间的间隙两端的AC电弧电流进行AC电弧焊接。该电极为推进的金属丝，可由电弧熔化，并沉积在工件上。在实际操作中，工件为两管道部分之间的间隙或接缝。线电压为单相或三相电压，电压值在200-600伏之间。正常频率为50或60赫兹。本专利技术的电源使用高容量、大变压器，以便将线电压转换为小于100伏的AC输出电压。整流器将AC输出电压转换为DC电压。该DC电压在第一端为正电势，在第二端为负电势。第三公共端的电压基本上为零。该零电压端优选为整流器和焊接操作的一系统接地端。但是，公共端可以为跨接在整流器的正极端和负极端之间串联的两个大体上相等的电容器之间的接合处。这个公共端或接合处与整流器的正极端和负极端接触，以提供正DC电压或负DC电压。网络包括第一开关和第二开关，其中当门信号施加到第一开关时，所述第一开关连接正极端和跨接间隙的公共端，当门信号施用到第二开关时，所述第二开关连接负极端与跨接间隙的公共端。脉冲宽度调制器产生脉冲门信号，脉冲频率至少为18kHz。第一逻辑信号门引导门信号到第一时间段的第一开关，即正电流部分，而第二逻辑信号门引导门信号到第二时间段的第二开关，即负电流部分。控制器交替地操作逻辑信号门，以产生在相反的极性电流部分之间交变的AC电弧电流。第一开关的时间即正电流部分与第二开关的时间即负电流部分不同。此外，脉冲宽度调制器的负载周期在第一时间中与在第二时间中可以不同。这就产生了不同幅度的交变正极部分或负极部分，或不同幅度的电流脉冲，而该电流脉冲用于产生焊缝两端的AC电弧电流。电弧熔化了移动线电极，从而将熔化的金属沉积在工件上，但实际上，该工件为管道接缝。根据本专利技术的另一方面，电源控制器包括输出端，在输出端产生一个开关启动信号，该开关启动信号具有第一时间内的第一逻辑信号，即正输出电流或负输出电流，和第二时间内的第二逻辑信号，即相反极性的电流。一种装置，该装置将来自脉冲宽度调制器的脉冲引导到第一时间内的第一开关，然后到第二时间内的第二开关。根据本专利技术的另一个目的，提供一种双向的，但可选择的，与焊缝平行的单程电路。该电路是并联布置电路或串联电路。在任一种设计中，二极管在第一和第二时间段内可选择性地启动。这些可选择的单向二极管位于焊机的输出电路中的电感线圈的内侧边。作为一种可替代的方案，中心分压电感线圈用于控制电感阻抗。在这种结构中，单向二极管电路位于中心分压电感线圈或电抗线圈的相对端。本专利技术的主要目的是提供一种电源，该电源使用相对便宜、低工程量的组件，能够产生高电流AC焊接电流。本专利技术的另一个目的是提供一种如上定义的电源，该电源具有均平方根加热量，而没有与正弦电源相联系的峰电流。本专利技术的另一个目的是提供一种如上定义的电源，该电源具有并联安装的或大的额昂贵的变换器的优点，而没有体积又大成本又高的变换器的花费和复杂性。本专利技术的另一个目的是提供一种如上定义的电源，该电源提供简单的下断路器同时获得AC焊接电流。从下面的描述连同附图可以更清楚地了解本专利技术的这些及其它目的和优点。附图说明图1是说明本专利技术的优选实施例的线路图；图1A是说明用于图1中的部分控制电路的逻辑信号图；图2是本专利技术的优选实施例的双向单程电路的部分改进线路图；图3是引导平衡幅度和相等宽度的相反极性电流部分的焊接操作脉冲的脉冲图；图3A是来自图3的脉冲图的电流图；图4是与图3类似的脉冲图，用于每个较低幅度的焊接部分；图4A是来自图4中的脉冲图的电流图；图5是说明AC焊接电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源，该电源可与ＡＣ电弧焊接电源的ＡＣ线电压源连接，该ＡＣ电弧焊接是由电极和工件之间的间隙两端通过的电弧电流进行，所述电源包括高电容量的变压器，该变压器将所述线电压转换为ＡＣ输出电压；整流器，该整流器将所述ＡＣ输出电压转换为正极端和电压基本为零的公共端以及负极端和所述公共端之间的ＤＣ电压；第一开关，当给定逻辑信号施加在所述第一开关上时，所述第一开关连接所述正极端和通过所述间隙的所述公共端；第二开关，当给定逻辑信号施加在所述第二开关上时，所述第二开关连接所述负极端和通过所述间隙的所述公共端；脉冲宽度调制器，该脉冲宽度调制器具有输入和输出，从输出处引导出频率至少为１８ｋＨＺ的脉冲输出信号，所述输出信号的每个所述脉冲的宽度由所述脉冲宽度调制器的所述输入来控制；控制器，该控制器交替地产生第一时间的第一开关门信号和第二时间的第二开关门信号；第一装置，该第一装置根据所述第一时间内的所述输出信号操作所述第一开关；第二装置，该第二装置根据所述第二时间内的所述输出信号操作所述第二开关，其中所述ＡＣ电流具有所述第一时间的正电流部分和所述第二时间的负电流部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃利奥特K斯特瓦，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]