專利名稱:旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)節(jié)電裝置的制作方法
本實(shí)用新型屬于一種電機(jī)節(jié)電裝置，特別是屬于旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)的節(jié)電裝置。
旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)在鍋爐、冶金、造船、機(jī)械制造行業(yè)中被廣泛使用，它具有獨(dú)特的焊接優(yōu)點(diǎn)，即電弧穩(wěn)定性高，外特性曲線好，適合于焊接質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。但是，它也有不足之處，如焊機(jī)成本高、維修難度大、維修費(fèi)用貴、機(jī)械磨損大、噪聲大。特別是空載效率低，電耗大，功率因數(shù)低。數(shù)年來，一直未能為旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)設(shè)計(jì)出比較理想的節(jié)電裝置。
為此，本實(shí)用新型的目的在于，設(shè)計(jì)一種能使直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)節(jié)約空載時(shí)的電耗和能提高空載運(yùn)行時(shí)交流異步電機(jī)的功率因數(shù)并能對(duì)弧焊機(jī)實(shí)行斷相保護(hù)的節(jié)電裝置。
參見圖1，這是本實(shí)用新型中的節(jié)電裝置的電路原理方框圖，也就是說，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的的節(jié)電裝置的電路是由下述三部分構(gòu)成的1.執(zhí)行部分，主要包括起動(dòng)按鈕QA，停止按鈕TA，交流接觸器CY，交流接觸器C△及繼電器3J。接觸器CY和接觸器C△分別與電焊機(jī)中的異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成電氣連接，當(dāng)按下起動(dòng)按鈕QA時(shí)，由QA給接觸器CY一個(gè)接通電源信號(hào)，當(dāng)CY吸合后，將使該裝置的下述控制部分與電源接通，并使繼電器3J吸合，接觸器CY經(jīng)過3J自保吸持，此時(shí)電焊機(jī)中的異步電動(dòng)機(jī)按星形接法起動(dòng)，電焊機(jī)中的發(fā)電機(jī)由異步電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)，使轉(zhuǎn)軸逐步增加至額定轉(zhuǎn)速。如果要使該裝置停止工作，則按下停止按鈕TA。
2.控制部分，主要包括電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路和繼電器4J，在上述繼電器3J吸合后，經(jīng)過一預(yù)定的時(shí)間，繼電器4J吸合，從而使電焊機(jī)的發(fā)電機(jī)得到勵(lì)磁電源，同時(shí)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路經(jīng)4J自保后與下述電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路接通，并使其投入工作。
3.比較和延時(shí)部分，主要包括檢測(cè)極性恒定電路，分壓器電路，穩(wěn)壓電源，電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路，△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路及繼電器1J和2J，當(dāng)電焊機(jī)的發(fā)電機(jī)得到勵(lì)磁電壓后，由電樞輸出空載的直流電壓，該直流電壓經(jīng)檢測(cè)極性恒定電路后再經(jīng)過分壓器電路與穩(wěn)壓電源相連，直流電壓信號(hào)與穩(wěn)壓電源的電壓進(jìn)行電勢(shì)比較后再將信號(hào)送入電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路，在電焊機(jī)引弧后，繼電器1J吸合，其接點(diǎn)控制接觸器CY，吸合接觸器C△，當(dāng)電焊機(jī)空載時(shí)，繼電器1J釋放，其接點(diǎn)接通△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路的電源，該電路經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，繼電器2J吸合，其接點(diǎn)控制接觸器CY吸合，接觸器C△釋放。
上述執(zhí)行部分和控制部分的電源分別由三相供電電源提供。
作為本節(jié)電裝置的一種改進(jìn)，可在△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路后再接一個(gè)空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路和一個(gè)反相器電路，經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間后，該電路輸出一個(gè)低電平，驅(qū)動(dòng)反相器電路，使繼電器3J釋放，從而使接觸器CY的電源中斷，本裝置停止工作。另外，還可以在△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路和空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路之間再增設(shè)一個(gè)不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕K，該按鈕在一般情況下處于開路狀態(tài)，在遠(yuǎn)距離操作時(shí)，閉合該按鈕，使△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路和空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路斷開。
作為本節(jié)電裝置的一種改進(jìn)，可在控制部分的電焊機(jī)勵(lì)磁電路后再接上一個(gè)起動(dòng)完成指示器，使該電路經(jīng)繼電器4J自保后在使電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路投入工作的同時(shí)，用起動(dòng)完成指示器顯示。
作為本節(jié)電裝置的一種改進(jìn)，在比較延時(shí)電路部分中的檢測(cè)極性恒定電路之前，可根據(jù)用戶需要，在焊接電纜線和輸出端子之間再增設(shè)一個(gè)分流器電路及一個(gè)焊接電流指示電流表，且還可以在檢測(cè)極性恒定電路上再接一個(gè)焊接電壓指示電壓表。
考慮到電焊機(jī)降壓的外特性曲線較陡，即具有較高的引弧電壓，當(dāng)焊接時(shí)又具有較低的電弧電壓，以維持電弧燃燒，所以本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的節(jié)電原理是按起動(dòng)按鈕后，交流異步電動(dòng)機(jī)呈星形接法，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，經(jīng)電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路后自動(dòng)接通電焊機(jī)，激磁電源，完成啟動(dòng)程序。當(dāng)電焊機(jī)進(jìn)行焊接工作狀態(tài)時(shí)，交流異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增加，焊接直流發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào)經(jīng)本裝置檢測(cè)后，使電路翻轉(zhuǎn)，即便交流異步電動(dòng)機(jī)又轉(zhuǎn)換成三角形接法。當(dāng)焊接工作暫時(shí)停止時(shí)，交流異步電動(dòng)機(jī)又處于輕載狀態(tài)，電焊機(jī)的直流發(fā)電機(jī)的空載電壓信號(hào)經(jīng)本裝置檢測(cè)后驅(qū)動(dòng)△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)(一般為15秒鐘，以便焊接工人有時(shí)間更換電焊條)，本裝置使維持三角形接法的電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，如果電焊機(jī)的空載運(yùn)行狀態(tài)超過上述預(yù)定時(shí)間，△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，使交流異步電動(dòng)機(jī)改接成星形接法。同時(shí)，△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)電路還可以驅(qū)動(dòng)空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路工作，當(dāng)空載時(shí)間超過一預(yù)定的時(shí)間后，此電路驅(qū)動(dòng)反相器電路使繼電器釋放，從而使本裝置和交流異步電動(dòng)機(jī)的電源均被切斷。若要重新啟動(dòng)電焊機(jī)，只需重新按下本裝置的起動(dòng)按鈕即可重復(fù)上述過程。
本裝置的節(jié)電效果可由理論推算如下由于交流異步電動(dòng)機(jī)從三角接法轉(zhuǎn)換成星形接法時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組的外施電壓降低了3]]>倍，磁化電流也相應(yīng)減少，功率因素cosφ也相應(yīng)得到提高。我們可以通過下列公式作比較
三角接法時(shí)P△＝3U△相·I△相·cosφ·η星形接法時(shí)P＝3·
U△相·
I△相·cosφ·η＝ 1/3 P△由于電動(dòng)機(jī)的容量自動(dòng)降低了 2/3 ，等于將大電動(dòng)機(jī)自動(dòng)變換成小電動(dòng)機(jī)?？梢?，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在星形接法時(shí)，功率只有原來三角接法的 1/3 ，同時(shí)還減少了無功消耗，提高了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。這兩部分節(jié)約的電能分別是減少電動(dòng)機(jī)的有功輸入節(jié)電△P1＝P△－PY提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)節(jié)電△P2＝QK·PH·Cb式中QK為每千瓦電動(dòng)機(jī)由于功率因數(shù)提高所需補(bǔ)償?shù)那Х?shù)。
PH為額定有功功率。
Cb為無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。
總的節(jié)電數(shù)∑△P＝△P1＋△P2從上式可以看出，電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，將三角接法改為星形接法后，電動(dòng)機(jī)的效率及功率因數(shù)都提高了，而負(fù)載電流卻大為減少，這樣不僅節(jié)約了電能，而且，由于減少了弧焊機(jī)的發(fā)熱程度，使其使用壽命延長(zhǎng)，同時(shí)還增加了電源變壓器的負(fù)載能力。
同時(shí)，當(dāng)空載時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，本裝置可以自動(dòng)停機(jī)或手控不停機(jī)節(jié)電運(yùn)行。并且本裝置具有電源斷相保護(hù)、可避免電源單相斷相時(shí)損壞異步電機(jī)。
本裝置的起動(dòng)電流較小，故可避免過大的起動(dòng)電流對(duì)配電和電網(wǎng)的沖擊，本裝置能合理配合電焊機(jī)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)特性，起動(dòng)平穩(wěn)。而且，電機(jī)停轉(zhuǎn)后節(jié)電裝置本身不耗電。
本實(shí)用新型可適用于三電刷裂極式，三電刷差復(fù)激式，間極磁分路式，它激式等多種形式的電焊機(jī)。
下面將結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的最佳實(shí)施例作詳細(xì)的描述，從而可使本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)點(diǎn)顯得更加明顯，其中圖1是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的最佳實(shí)施例的線路圖；圖3a是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的最佳實(shí)施例的外殼圖；圖3b是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的最佳實(shí)施例的內(nèi)部安裝圖；圖4a是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置與差復(fù)激式的直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)的△／Y啟動(dòng)開關(guān)的接線圖；圖4b是本實(shí)用新型的節(jié)電裝置與裂極式的直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)的△／Y啟動(dòng)開關(guān)的接線圖。
現(xiàn)在參見圖2，這是本節(jié)電裝置的具體線路圖。圖中的動(dòng)作執(zhí)行元件是二臺(tái)交流接觸器C△和CY，(CJ10－20／380V)，而控制C△和CY的元件是由通用繼電器(JTX－20／DC24V)1J，2J，3J，4J及起動(dòng)按鈕開關(guān)QA、停止按鈕開關(guān)TA(均為帶燈按鈕，LA19－11D)組成。當(dāng)開關(guān)GK與三相380V的交流電源接通后，如不按動(dòng)按鈕QA，整個(gè)電路處于靜態(tài)待起動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，可以看出CY因2J1斷開而失電，C△因1J2斷開而失電，C△和CY共用的電源通路3J也斷開，同時(shí)因3J2的斷開使變壓器B(自制，380V／24－5V，8VA)失電。因C的1J已接通，當(dāng)按下按鈕QA時(shí)，即可將CY線圈接入B、C相電源，使CY吸合。而當(dāng)QA松開后，CY的兩組付觸點(diǎn)將電源接通，其一組付觸點(diǎn)將變壓器B接入A、B相電源，因?yàn)樽儔浩鞯秒姾髮⒃谟烧髌鱍L1(300MA／100V)組成的橋式整流器后輸出直流電壓并使作為反相器的晶體三極管T(3DG12B)導(dǎo)通，繼電器3J吸合。借助于3J的吸合使3J1，3J2接點(diǎn)閉合，從而使CY常開觸頭閉合，從而，使變壓器接入電源的電路接點(diǎn)自保，從而，如果接觸器CY釋放，也不會(huì)使變壓器失電。因?yàn)?J1接點(diǎn)的閉合，使3J對(duì)變壓器B的電源組成自保，同時(shí)將B相電源接通CYC△的電路。CY的常開觸點(diǎn)吸合后，組成自保邏輯，此時(shí)CY穩(wěn)定吸合。這樣就使交流異步電動(dòng)機(jī)在星形接法時(shí)降壓起動(dòng)運(yùn)行。假定在起動(dòng)之前，三相電源中無論那一相斷路，則各繼電器均不能吸合，或吸合后立即釋放。因?yàn)槿缟纤?，此電路組成“邏輯與”三相電源中任缺一相，均不能使斷電器、接觸器吸合。C△的一組常開觸點(diǎn)與1J2接點(diǎn)并聯(lián)，當(dāng)1J2觸發(fā)吸合后，C△觸發(fā)并使電路自保接通。C△，CY的另一組常閉觸點(diǎn)分別對(duì)接觸器CY，C△的線圈部分進(jìn)行互鎖，以保證這兩臺(tái)接觸器不能同時(shí)吸合。從圖中可以看出，當(dāng)電路起動(dòng)后，必然是CY首先吸合，而運(yùn)行時(shí)的兩臺(tái)接觸器的切換，只能依靠1J1，1J2及2J1，2J2的協(xié)調(diào)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。繼電器1J是由電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路驅(qū)動(dòng)，繼電器2J是由△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路驅(qū)動(dòng)，其延遲時(shí)間被設(shè)定為15秒鐘。當(dāng)CY吸合時(shí)，2J吸合與否對(duì)C的穩(wěn)定吸合沒有影響。因CY的吸合靠自保觸頭。而1J的吸合和釋放直接控制2J的動(dòng)作。當(dāng)1J釋放時(shí)，1J3接通△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電源，2J經(jīng)15秒鐘后吸合。而當(dāng)1J吸合后1J3斷開，從而切斷△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路的電源，使2J立即釋放，1J4短接電介電容器C6(CD11100μf／25v)，使△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器的充電電容器放盡電荷。假定1J吸合，1J1切斷CY電源通路，則CY釋放，2J也相應(yīng)釋放，從而使2J2恢復(fù)閉合，CY的常閉觸點(diǎn)也恢復(fù)閉合，1J2接通C△電源通路。因?yàn)镃△有一組常開觸點(diǎn)與1J2并聯(lián)，故1J吸合觸發(fā)后，即使1J2接點(diǎn)斷開，因有C△輔助觸點(diǎn)自保，接觸器C△穩(wěn)定吸合。因?yàn)?J的吸合條件決定于1J的釋放。假定無檢測(cè)信號(hào)時(shí)1J釋放，此時(shí)C△釋放和CY重新吸合的動(dòng)作則是由2J的吸合來決定。
下文將對(duì)電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)器電路作進(jìn)一步的描述。因?yàn)殡姾笝C(jī)必須具備降壓的外特性曲線，在引弧時(shí)供給較高的引弧空載電壓。當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流增加，而電壓急劇下降到電弧電壓值(25至30伏)。檢測(cè)觸發(fā)器電路即應(yīng)用這一原理，而采用電壓比較法。它較之于電流檢測(cè)法有如下優(yōu)點(diǎn)電路簡(jiǎn)單，成本低，不受焊接電流變化的影響，可靠性高，安裝方便。圖中的F為勵(lì)磁變壓器，它是當(dāng)電焊機(jī)的型號(hào)為復(fù)激式時(shí)采用的，因?yàn)槠渲绷靼l(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)采用它激式。而裂極式電焊機(jī)則無此裝置。因?yàn)樵陔姾笝C(jī)起動(dòng)時(shí)，必須使影響起動(dòng)力矩的F斷開，待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)插入勵(lì)磁插銷CK，才能將F接通電源。由晶體管T3(3DG12B)，T4(3DG12B)，金屬膜電阻器R5(RJ56Ω／1／8W)，R6(RJ62KΩ／1／8W)， R7(RJ200 KΩ／1／8W)，電介電容器C5(CD11100uf／25V)及繼電器4J組成電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路，延遲時(shí)間設(shè)定為5秒鐘，從而對(duì)F實(shí)行電源延時(shí)接通。通過改變R的電阻值可以改變延遲時(shí)間。R7與C5組成RC積分充電電路，R6能提高T4的輸入電阻，由R5與發(fā)光二極管BT(BT201A)組成對(duì)電路動(dòng)作和4J吸合的指示， R5為保護(hù)BT的分流電阻。從圖中可以看出，當(dāng)C5的電壓被充到使T3和T4組成的達(dá)林頓電路的IC等于4J的吸合電流時(shí)，4J吸合，4J4的接點(diǎn)閉合使4J自保吸合，T3和T4退出工作狀態(tài)，同時(shí)BT發(fā)光以表明4J已動(dòng)作，4J3的接點(diǎn)將檢測(cè)晶體管T2(3DG12B)的基極和發(fā)射極的短接點(diǎn)打開，使T2投入工作，4J1接點(diǎn)則使F的電源接通，從而使焊接發(fā)電機(jī)的電樞端發(fā)生正常的空載電壓。電介電容器 C4(CD1110μf／25V)并接在T2的基報(bào)和發(fā)射報(bào)之間，使T2具有50毫秒的延時(shí)檢測(cè)。因?yàn)門2是采用本機(jī)穩(wěn)定的基準(zhǔn)正電壓與焊接發(fā)電機(jī)輸出電壓可變的負(fù)電壓相串聯(lián)進(jìn)行比較檢測(cè)的。當(dāng)初起動(dòng)時(shí)，因?yàn)镕未接入電源而發(fā)電機(jī)無電壓輸出，但本裝置的基準(zhǔn)正電壓卻已加到T2的基極上，當(dāng)4J4接點(diǎn)閉合時(shí)，本裝置的負(fù)電壓又接到T2的發(fā)射極，雖然4J1的接點(diǎn)也閉合，使電焊機(jī)發(fā)出電壓，但4J3與4J1是二組接點(diǎn)，其接點(diǎn)的接觸時(shí)間不可能完全一致。若4J3、4J4的接點(diǎn)的接觸時(shí)間比4J1小，同時(shí)T的工作速度高于二組接點(diǎn)同步閉合的速度，T2就會(huì)誤動(dòng)作觸發(fā)1J使其吸合，但當(dāng)接入C4后，可使T2延時(shí)到4J的二組接點(diǎn)同步吸合后，這樣使檢測(cè)電壓與本機(jī)基準(zhǔn)達(dá)到比較后才能使T2實(shí)行鑒別。焊接發(fā)電機(jī)輸出的電壓經(jīng)過整流器QL2(100MA／200V)組成的橋式雙臂電壓極性恒定電路。因?yàn)殡姾笝C(jī)輸出的直流電壓極性是隨操作者的需要而改變的，正如原先所指出的那樣，檢測(cè)觸發(fā)器電路必須將電焊機(jī)發(fā)電機(jī)直流電壓的正極與本機(jī)基準(zhǔn)電壓的正極相連，極性恒定電路正是起到了這部分作用。由極性恒定電路輸出的直流電壓加到由金屬膜電阻器R2、R3(均為RJ4.7KΩ／1／8W)組成的線性分壓器上，因?yàn)殡姾笝C(jī)發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓隨調(diào)節(jié)焊接電流的范圍而變化，此值通常在55伏至90伏之間，在R3的二端，電壓與27伏45伏，其極性為上正下負(fù)。電介電容器C13(CD4.7uf／100V)并聯(lián)在R3上，以濾除焊接發(fā)電機(jī)炭刷與換向器之間的火花產(chǎn)生的電脈沖干擾，消除對(duì)檢測(cè)的不利影響。R3上端的正電壓與本機(jī)基準(zhǔn)正電壓相接，基準(zhǔn)電壓值為26V至27V，而R3下端的負(fù)電壓經(jīng)作為限流電阻的金屬膜電阻器R4(RJ4.7KΩ／1／8W)后，送給由晶體二極管D1的門電路上，D1必須在正偏0.7V以上方可導(dǎo)通。假定送給D1的是負(fù)電壓，D1則因反偏而截止。從附圖中可以看出T2的導(dǎo)通必須是否D1輸入端比公共負(fù)極高出3，4V時(shí)才能實(shí)行，即0.7V(D1)＋0.7V (T2be)＋2V(發(fā)光二極管電壓)＝3.4V。相應(yīng)地，R3二端的電壓必須小于23.6V，即27V－3.4V＝23.6V。此電壓對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)的電壓為23.6V×2＝47.2V。以上說明了當(dāng)電焊機(jī)引弧時(shí)，因?yàn)榫哂邢陆档耐馓匦远馆敵龅妮^高空載電壓55－90V急劇下降到25－30V，而T2在此電壓下降至47.2V以下時(shí)立即導(dǎo)通，繼電器1J吸合，交流電動(dòng)機(jī)立即轉(zhuǎn)換成三角接法。當(dāng)空載電壓處于最高值時(shí)，因D1截止而對(duì)T2起到了保護(hù)作用，而當(dāng)空載電壓下降到近似于零時(shí)，因?yàn)镽4的限流作用，能保持T2的Ib值不超過規(guī)定值。
△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電器是由晶體三極管T5(3DG6B)，T6(3DG12B)，金屬膜電阻器R8(RJ390KΩ／1／8W)，R9(RJ200KΩ／1／8W)，R10(RJ2.4KΩ／1／8W)， R11(RJ100Ω／1／8W)，電介電容器C6及繼電器2J構(gòu)成，其延遲時(shí)間設(shè)定為15秒。該延時(shí)器電路受1J的接點(diǎn)1J3和1J4控制，其電路原理同電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路基本相同，不同之處僅在供給的電源電壓比焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器高一些。且無穩(wěn)壓。當(dāng)2J吸合后，2J4的接點(diǎn)釋放，使電介電容器C7(CD11220uf／25V)投入工作，從而使空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器開始工作。該延時(shí)器是由IC集成運(yùn)算電路(JEC－2)及金屬膜電阻器R12(RJ10MΩ／1／8W)， R13(RJ20KΩ／1／8W)，R14(RJ470Ω／1／8W)， R15(RJ3.9KΩ／1／8W)，電介電容器C7，C8(CD1110μf／25V)和晶體二極管D6(2CZ82C)穩(wěn)壓二極管DZ2(2CW，12V)構(gòu)成，其延遲時(shí)間設(shè)定為600秒。其工作原理也同前述，不同之外是工作電壓較低，為12V，由R15和DZ2提供，電路是否進(jìn)行工作，受1J和2J的“與”邏輯控制，即只能在超過15秒鐘的空載時(shí)間后方能工作。一旦1J吸合后，隨著2J的釋放，此電路亦相應(yīng)停止工作。R12是可以調(diào)節(jié)的，從而可調(diào)整延遲時(shí)間。其中K是不停機(jī)按鈕。當(dāng)K按下并接通時(shí)，C7停止充電，IC也不工作，由D6組成與后級(jí)反相隔離的反相器電路，即便IC引腳2的電壓向上浮動(dòng)，也不至于影響反相器的工作穩(wěn)定性。由T7，金屬膜電阻R16(RJ68KΩ／1／8W)， R17(RJ220Ω／1／8W)及繼電器3J組成反相輸出電路。為了使IC輸出的電壓能可靠地驅(qū)動(dòng)3J工作，必須增設(shè)T作功率放大。當(dāng)I工作到所需時(shí)間時(shí)，2腳輸出低電平，D6導(dǎo)通，將T2基極電位降到同樣低電平，從而使T7截止，3J釋放，達(dá)到自動(dòng)停機(jī)的目的。R16是T7偏置電阻兼作IC負(fù)載電阻，而R17作J降壓電阻，因?yàn)?J接受電壓高于額定值，同時(shí)因R17二端有8V左右的電壓降，通過T7be極，基極電壓能保持在一定范圍內(nèi)，T7是工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作于臨界飽和區(qū)，所以T的C、e壓降很小，功耗也較小。電路中晶體二極管D2～D5(均為2CZ82C)均分別并聯(lián)于1J至4J的線圈上，其目的是當(dāng)繼電器釋放時(shí)，能給電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)提供通路，使晶體管集電極上消除過高的電感反電動(dòng)勢(shì)，從而保護(hù)晶體管的工作可靠性。此外，由晶體三極管T1(3DG12B)整流器QL，金屬膜電阻器 R1(RJ470Ω／1／8W)，電介電容器C1(CD11100μf／50V) C2(CD11100μf／25V)和穩(wěn)定二極管DZ1(2CW117)構(gòu)成本機(jī)整流穩(wěn)壓電源電路，該電路能提供兩種電源供本機(jī)工作，一種是由C兩端輸出的較高的直流電源，作為2J，3J的電源，同時(shí)可減輕對(duì)穩(wěn)壓電源的負(fù)載。另一種是由T1組成射極輸出器提供的穩(wěn)定的紋波系數(shù)較小的電源，它既對(duì)1J，4J供電，又為檢測(cè)系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電壓。DZ1是射極輸出器基極電壓取樣基準(zhǔn)穩(wěn)壓二極管，R1是DZ1的限流電阻，C2可減少射極輸出器輸出的直流電壓中的交流紋波。指示燈G，R的電源采用交流5V，由變壓器次級(jí)提供，而指示燈泡采用6.3V，采用這種低電壓供電，可大大延長(zhǎng)燈泡使用壽命。二只燈泡分別由C△，CY觸點(diǎn)控制而內(nèi)藏于按鈕之中。
在使用時(shí)應(yīng)將本裝置的接地端與焊機(jī)的接地端可靠聯(lián)接。在本裝置與電源之間應(yīng)裝隔離開關(guān)及熔斷器保護(hù)，熔絲直徑應(yīng)配合電動(dòng)機(jī)功率。
參見圖3，這是本實(shí)用施例中的節(jié)電裝置的裝配示意圖，圖3a是本節(jié)電裝置的內(nèi)部裝配示意圖，其中［1］表示本裝置的殼體，［2］為交流接觸器CY，［3］為交流接觸器C△，三根硬導(dǎo)線［4］為二臺(tái)交流接觸器之間的連接導(dǎo)線，二根硬導(dǎo)線［5］為交流接觸器本身的連線導(dǎo)線，［6］，［7］，［8］，［9］分別為繼電器［1J］、［2J］，［3J］，［4J］，［11］為制有本裝置電氣線路和裝有該電氣線路上的電氣元件的印刷電路板。面板［12］安裝在殼體［1］的一側(cè)，面板上裝有焊接電壓指示的電壓表［13］和焊接電流指示的電流表［14］以及起動(dòng)按鈕［15］。圖3b是本節(jié)電裝置面板的安裝示意圖，其中，面板［12］上除了裝有電壓表［13］，電流表［14］及起動(dòng)按鈕QA［15］外，還裝有停止按鈕TA［16］，用于使本裝置與勵(lì)磁變壓器的兩根電源輸入端相連接的勵(lì)磁插銷CK［17］不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)按鍵K［18］，用于表示起動(dòng)完成指示的發(fā)光二極管BT［19］以及接線柱［20］，［21］，［22］，［23］。其中［20］，［21］是用于接電焊機(jī)發(fā)電機(jī)的電壓輸出端的接線柱，其中［22］，［23］是用于接本實(shí)施例中的分流器電路的接線柱。
現(xiàn)在參見圖4，這是本實(shí)施例中的節(jié)電裝置與直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)的△／Y啟動(dòng)開關(guān)的接線圖。圖4a是差復(fù)激式的直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)AX5－500型的△／Y啟動(dòng)開關(guān)的接線圖，圖中，［24］是△／Y啟動(dòng)開關(guān)(QX1－30型)的底板，D1，D2，D3，D4，D5，D6分別表示與圖2中的電動(dòng)機(jī)D中繞組的六根引出線1，2，3，4，5，6相連接的接線端子，L1，L2，L3分別表示與三相供電電源A、B、C相連接的接線端子，F(xiàn)1和F2表示原勵(lì)磁變壓器F的接線端子，安裝時(shí)須將原來連接在F1，F(xiàn)2上的二根導(dǎo)線拆除并將該導(dǎo)線與本裝置上勵(lì)磁插銷CK相接。圖中的膠木手柄［25］在使用本節(jié)電裝置中在置于“0”位后再拆除，這樣可以避免本節(jié)電裝置處于△或Y接法的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)由于膠木手柄 ［25］的誤動(dòng)作所產(chǎn)生的三相短路。圖中用細(xì)實(shí)線表示的導(dǎo)線［26］為QX1－30啟動(dòng)開關(guān)中接線端子之間原先就具備的連接導(dǎo)線，粗實(shí)線表示的導(dǎo)線［27］為QX1－30啟動(dòng)開關(guān)中新增加的連接導(dǎo)線，其中標(biāo)有D1，D2，D3的三根導(dǎo)線［27］與交流接觸器C△的相應(yīng)接點(diǎn)連接，標(biāo)有D4，D5，D6的三根導(dǎo)線［27］與交流接觸器CY的相應(yīng)接點(diǎn)連接。圖4b是裂極式的直流旋轉(zhuǎn)式弧焊機(jī)AX－320－1型的啟動(dòng)開關(guān)QX1－13的接線圖，圖中與圖4a中相應(yīng)的部分采用和圖4a相同的標(biāo)號(hào)，和圖4a所不同的是，由于這種電焊機(jī)沒有勵(lì)磁變壓器F，故這種型號(hào)的△／Y啟動(dòng)開關(guān)沒有與勵(lì)磁變壓器F相連接的接線端子F和F，并且其它接線端子的位置和連接也略有不同，這些在圖4b中是屬于一目了然的，故就不再贅述了。
本實(shí)用新型的上述最佳實(shí)施例在總體設(shè)計(jì)上兼顧了各種旋轉(zhuǎn)式直流焊機(jī)的發(fā)電機(jī)的不同結(jié)構(gòu)，并使電路及元件具有通用性，當(dāng)電焊機(jī)功率不同時(shí)，只要對(duì)本裝置的交流接觸器的型號(hào)規(guī)格作適當(dāng)調(diào)整即可。本實(shí)施例可以適合于星／三角起動(dòng)的，線電壓為380伏的旋轉(zhuǎn)式直流電焊機(jī)，星形接法的380伏的異步電動(dòng)機(jī)通過改繞定子線圈后也可以使用本裝置。用自耦減壓起動(dòng)的弧焊機(jī)，通過重繞定子繞組，即可使用本裝置。因旋轉(zhuǎn)式焊機(jī)降壓外特性較陡，檢測(cè)觸發(fā)電路采用電壓檢測(cè)型，這與電流檢測(cè)型相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可靠性高，不受焊接電流的影響，無危及人身的高電壓產(chǎn)生，成本低，操作及維修人員均感方便。
由于本實(shí)施例與焊機(jī)裝成一體，保護(hù)接地或接零連成體系，除交流接觸器外，均采用24伏直流電流，從而提高了使用可靠性。本實(shí)施例只要用幾根導(dǎo)線與原有的電焊機(jī)連接起來即可，而不必改變?cè)须姾笝C(jī)的電氣結(jié)構(gòu)。而且，在使用時(shí)不必改變傳統(tǒng)的手工焊接方式，也不影響焊接質(zhì)量，觸發(fā)靈敏，引弧方便，星／三角轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，抗干擾性好。而且，即使檢測(cè)線路斷路也不會(huì)影響正常的焊接。
本裝置的重要特點(diǎn)是兼有兩種節(jié)電功能其一是空載時(shí)將電動(dòng)機(jī)由三角形接法自動(dòng)轉(zhuǎn)換成星形接法維持運(yùn)行，其二是空載時(shí)間超過10分鐘時(shí)將電源切斷，而不依賴于傳統(tǒng)的節(jié)電方法－電焊機(jī)空載時(shí)切斷電源，而在需焊接時(shí)再重新起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)橹绷餍D(zhuǎn)式電焊機(jī)所配備的交流異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)電流很大，這樣對(duì)于受電容量較小的用戶的配電裝置和線路具有較大的危害，即使對(duì)于受電容量較大的用戶來說，對(duì)于系統(tǒng)的電氣設(shè)備也是利少弊多。而且，此類電焊機(jī)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，不適于頻繁地起動(dòng)及停轉(zhuǎn)，否則將影響其使用壽命。尤其是如AX－500型這類電焊機(jī)本身要求外勵(lì)磁必須延時(shí)投入，故傳統(tǒng)的節(jié)電方式很難實(shí)行，因?yàn)椴僮髡吆茈y適應(yīng)這種從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速需要數(shù)秒時(shí)間的狀況，而本裝置則不會(huì)發(fā)生這樣的情況。
因?yàn)楸狙b置的控制系統(tǒng)的電源是分別接在三相電源上，且控制系統(tǒng)間形成“與”邏輯，故當(dāng)三相電源中任意一相缺相，電路便不能動(dòng)作，從而保護(hù)了異步電動(dòng)機(jī)不因缺相而毀損。本裝置還具有一個(gè)“不停機(jī)按鈕”，當(dāng)焊接操作者遠(yuǎn)離電焊機(jī)或高空作業(yè)時(shí)，可按下“不停機(jī)按鈕”，此時(shí)交流異步電動(dòng)機(jī)不會(huì)因?yàn)榭蛰d時(shí)間超過10分鐘而停止運(yùn)行，而只是處于節(jié)電運(yùn)行的狀態(tài)中，這樣既方便了操作者，又節(jié)約了電能消耗。
本裝置的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，以中功率14千瓦的AX320型旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)為例，現(xiàn)在每小時(shí)用電14度，取空載率偏低的50％來計(jì)算，在使用了本裝置后每小時(shí)可省電1.5度，每個(gè)工作日可節(jié)電12度，每月可節(jié)電360度，全年可節(jié)電4300度，而且還可以保持電機(jī)的功率因數(shù)最高，從而節(jié)約大量的無功電能。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)節(jié)電裝置，本實(shí)用新型的特征在于，這種節(jié)電裝置的電路由下述三部分構(gòu)成1)執(zhí)行部分，主要包括起動(dòng)按鈕QA，停止按鈕TA，交流接觸器CY，交流接觸器C△及繼電器3J，其中，上述交流接觸器CY和交流接觸器C△分別與電焊機(jī)中的異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成電氣連接，當(dāng)按下起動(dòng)按鈕QA時(shí)，由起動(dòng)按鈕QA給上述交流接觸器CY一個(gè)接通電源信號(hào)，當(dāng)上述交流接觸器CY吸合后，使該節(jié)電裝置的下述控制部分與電源接通并使上述繼電器3J吸合，上述交流接觸器CY經(jīng)過上述繼電器3J自保吸持從而使上述電焊機(jī)中的異步電動(dòng)機(jī)按星形接法啟動(dòng)，當(dāng)按下停止按鈕TA時(shí)，本節(jié)電裝置停止工作；2)控制部分，主要包括電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路和繼電器4J，在上述繼電器3J吸合后，經(jīng)過一預(yù)定的時(shí)間，繼電器4J吸合，使電焊機(jī)的發(fā)電機(jī)得到勵(lì)磁電源，同時(shí)上述電焊機(jī)勵(lì)磁電源延時(shí)器電路經(jīng)上述繼電器4J自保后與下述電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路接通并使其投入工作；3)比較和延時(shí)部分，主要包括檢測(cè)極性恒定電路，分壓器電路，穩(wěn)壓電源，電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路，△/Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路及繼電器1J和2J，當(dāng)電焊機(jī)的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)得到勵(lì)磁電壓后，由電樞輸出空載的直流電壓，該直流電壓經(jīng)檢測(cè)極性恒定電路后再經(jīng)過分壓器電路與穩(wěn)壓電源相連，直流電壓信號(hào)與穩(wěn)壓電源的電壓進(jìn)行電勢(shì)比較后再將信號(hào)送入電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路，在電焊機(jī)引弧后，上述繼電器1J吸合，其接點(diǎn)控制接觸器CY，吸合接觸器C△，當(dāng)電焊機(jī)空載時(shí)，上述繼電器1J釋放，其接點(diǎn)接通△/Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路的電源，該電路經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，上述繼電器2J吸合，其接點(diǎn)控制上述接觸器CY吸合，并使上述接觸器C△釋放；上述執(zhí)行部分和控制部分的電源分別與由三相供電電源提供。
2.據(jù)權(quán)利要求
1所述的節(jié)電裝置，其特征在于，在上述△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路后再接一個(gè)空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路和一個(gè)反相器電路，經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間后，該電路輸出一個(gè)低電平，驅(qū)動(dòng)上述反相器電路，使上述繼電器3J釋放，從而使上述接觸器CY的電源中斷，本裝置停止工作。
3.據(jù)權(quán)利要求
2所述的節(jié)電裝置，其特征在于，在上述△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路和空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路之間有一個(gè)不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕K，該按鈕K在一般情況下處于開路狀態(tài)，閉合該按鈕K使△／Y轉(zhuǎn)換延時(shí)器電路和空載自動(dòng)停機(jī)延時(shí)器電路斷開。
4.據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的節(jié)電裝置，其特征在于，在上述電焊機(jī)勵(lì)磁電路后有一個(gè)起動(dòng)完成指示器，在控制部分的電路經(jīng)上述繼電器4J自保后，用起動(dòng)完成指示器表示出上述電壓比較型檢測(cè)觸發(fā)電路投入工作。
5.據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的節(jié)電裝置，其特征在于，在上述檢測(cè)極性恒定電路之前有一個(gè)分流器電路及一個(gè)焊接電流指示電流表，在上述檢測(cè)極性恒定電路上有一個(gè)焊接電壓指示電壓表。
6.據(jù)權(quán)利要求
4所述的節(jié)電裝置，其特征在于，在上述檢測(cè)極性恒定電路之前有一個(gè)分流器電路及一個(gè)焊接電流指示電流表，在上述檢測(cè)極性恒定電路上有一個(gè)焊接電壓指示電壓表。
專利摘要
旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機(jī)節(jié)電裝置的電路包括三部分(1)執(zhí)行部分，由起動(dòng)按鈕QA，停止按鈕TA，交流接觸器C
文檔編號(hào)B23K9/00GK86209927SQ86209927
公開日1987年10月31日 申請(qǐng)日期1986年12月8日
發(fā)明者周欣貴 申請(qǐng)人:上海市總工會(huì)滬西職工技術(shù)交流站導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan