一種直流電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)電路

1、發(fā)明名稱：一種電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)電路 一.實(shí)用新型專利1. 簡述要求保護(hù)的技術(shù)方案所屬的技術(shù)領(lǐng)域，或直接應(yīng)用的技術(shù)環(huán)境。電子式直流手工電弧焊機(jī)作為一種通用型的電焊機(jī)廣泛運(yùn)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)采用的主電路形式的不同，電子式直流手工電弧焊機(jī)一般分為可控硅整流式直流手工電弧焊機(jī)和逆變式直流手工電弧焊機(jī)兩類。不管是可控硅整流式和逆變式直流手工電弧焊機(jī)，其靜外特性都是陡降的性的。陡降靜外特性，即恒流特性，電焊機(jī)輸出電流相對是恒定的。這類直流手工電弧焊機(jī)在使用過程中會有一些弊端，如在焊接開始時(shí)由于焊條和工件都未被加熱，冷焊條很容易粘住冷焊條，使焊接不能順利開始。并且，在

2、焊接過程中，若操作者將焊條壓得太低，燃燒的焊條距離工件太近；或者焊條突遇突出金屬，此時(shí)很容易粘住焊條，焊接過程被迫終止，產(chǎn)生焊縫缺陷。這兩種粘條現(xiàn)象尤其在小電流焊接時(shí)極其容易發(fā)生，隨著焊接電流逐漸加大，兩種粘條現(xiàn)象會減少。為最大限度避免兩種粘條現(xiàn)象的發(fā)生，需要在焊接開始時(shí)輔助一個(gè)瞬間引弧電流；焊接過程中焊條和工件距離太近時(shí)輔助一個(gè)推力電流。所以，電子式直流手工電弧焊機(jī)都在控制電路上設(shè)計(jì)了引弧電流和推力電流控制電路，以輔助穩(wěn)定小電流焊接時(shí)的焊接過程。2. 詳細(xì)介紹該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，與要求保護(hù)的技術(shù)方案最接近的現(xiàn)有技術(shù)。電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流控制電路原理是：見圖一，Uo+和Uo-分別

3、為電子式直流手工電弧焊機(jī)輸出電壓正負(fù)極。由穩(wěn)壓二極管1，電阻2，NPN型三極管3，電阻4，電解電容5，引弧電流調(diào)節(jié)電位器6和引弧電流給定電阻7組成引弧電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)電路。由穩(wěn)壓二極管10，電阻11，NPN型三極管13，電阻12，推力電流調(diào)節(jié)電位器14和推力電流給定電阻15組成推力電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)電路。由焊接電流調(diào)節(jié)電位器9和焊接電流給定電阻8組成焊接電流調(diào)節(jié)電路。由運(yùn)算放大器17和放大器比例電阻16組成給定信號加法運(yùn)放電路，將焊接電流給定引弧電流給定和推力電流給定的值加起來反向后作為總的電流給定電壓信號Ug，送至誤差比較/放大調(diào)節(jié)電路。引弧電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)電路工作原理是：焊接開始前，焊機(jī)輸出電壓為

4、空載電壓，此電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)壓二級管1的穩(wěn)壓值，所以此時(shí)的空載電壓會通過穩(wěn)壓二極管1和電阻2使得三極管3飽和導(dǎo)通，三極管3的集電極電壓很低，幾乎為零。當(dāng)焊機(jī)開始時(shí)，焊條會接觸工件。此時(shí)，焊機(jī)輸出電壓迅速降低，低于穩(wěn)壓二極管1的穩(wěn)壓值，三極管3就會截止，基準(zhǔn)電壓+V就會通過電阻4和引弧電流調(diào)節(jié)電位器6對電解電容器5充電。一段時(shí)間后，電解電容5充滿電荷，充電過程結(jié)束。在此過程中，從引弧電流調(diào)節(jié)電位器6滑動觸點(diǎn)可以取出按電容充電指數(shù)規(guī)律從大到小變化的引弧給定電壓，通過引弧電流給定電阻7送到給定信號加法運(yùn)放電路17的負(fù)端，與電阻8，電阻15送來的電流給定信號和推力電流給定信號相加，合成反向的總的電流給定

5、電壓信號Ug，再送到誤差比較放大調(diào)節(jié)電路。這樣，就在焊接過程開始時(shí)，焊條接觸工件的一瞬間，疊加一額外瞬間大電流，使得引弧順利。引弧電流的大小還可以通過弧電流調(diào)節(jié)電位器6進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大可以到設(shè)定值，最小可以到零。推力電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)電路工作原理是：當(dāng)焊接過程出現(xiàn)粘住焊條傾向時(shí)，焊機(jī)在輸出電壓會迅速降低，當(dāng)?shù)陀诜€(wěn)壓二級管10的穩(wěn)壓值時(shí)，原來在正常焊接過程中通過擊穿穩(wěn)壓二極管10流過電阻11為三極管13提供基極偏置使三極管13導(dǎo)通的電流將因?yàn)榉€(wěn)壓二極管10的截止而降為零。此時(shí)三極管13會截止，三極管13的集電極電壓會升高，和其相接的推力電流調(diào)節(jié)電位器14上端會有接近+V的電壓，通過推力電流調(diào)節(jié)電位器1

6、4的滑動觸點(diǎn)可以取出推力電流給定電壓，通過推力電流給定電阻15送到給定信號加法運(yùn)放電路17的負(fù)端，與電阻8和電阻7帶來的電流給定信號和引弧電流信號相加，合成反向的電流給定電壓信Ug號送到誤差比較/放大調(diào)節(jié)電路。這樣，在焊接過程中，一旦出現(xiàn)粘焊條的傾向時(shí)，電路就會疊加一額外大電流，使使熔滴在電磁力作用下加速過渡，推開熔池金屬，避免粘住焊條現(xiàn)象的發(fā)生，推力電流的大小還可以通過弧電流調(diào)節(jié)電位器14進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大可以到設(shè)定值，最小可以到零。3. 客觀地指出最接近的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足。上述電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流控制電路完全解決了小電流焊接開始和焊接過程中粘焊條的問題。但是：上述電子式

7、直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流控制電路的引弧電流和推力電流一直是固定的，和焊接電流的設(shè)定值沒有聯(lián)系。這樣，就會不區(qū)分焊機(jī)電流大小，在焊接開始是追加一固定的引弧電流；在焊接過程中有粘條傾向時(shí)追加一固定的推力電流。造成的不良影響有：1，大電流焊接時(shí)，會給出不希望的固定的引弧電流和推力電流，使實(shí)際焊接電流超過焊接規(guī)范電流，為保證焊縫質(zhì)量，需要操作者憑經(jīng)驗(yàn)去調(diào)節(jié)引弧電流調(diào)節(jié)電位器和推力電流調(diào)節(jié)電位器，使之減小到合理的程度，這樣就給操作者增加了難度。2，在電焊機(jī)額定最大電流焊接時(shí)，若操作者沒把引弧電流調(diào)節(jié)電位器和推力電流調(diào)節(jié)電位器調(diào)到零的位置。一旦施焊，焊機(jī)輸出電流會超出焊機(jī)額定最大電流，嚴(yán)重時(shí)會超

8、出一倍。這對按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電焊機(jī)來說是嚴(yán)重的過載，焊機(jī)極易損壞。若一定要滿足這樣的超額使用，需要超標(biāo)設(shè)計(jì)電焊機(jī)，這樣又會大大加重焊機(jī)的成本。這就需要一套自適應(yīng)電路，讓引弧電流和推力電流自動跟蹤焊接電流的設(shè)定值，并隨著焊接電流的增加而減小。當(dāng)焊接電流設(shè)定為額定最大時(shí)，引弧電流和推力電流自動降為零。4. 重點(diǎn)描述要求保護(hù)的技術(shù)方案的具體實(shí)施例，可以結(jié)合附圖（如三視圖、流程圖、邏輯方框圖、電路原理圖等），詳細(xì)說明實(shí)施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)、形狀構(gòu)造、電路組成、工作原理，以及狀態(tài)的變化過程。最好同時(shí)提供相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于他人根據(jù)專利申請文件，在生產(chǎn)過程中能夠順利實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的具體運(yùn)用。本實(shí)用新型提出

9、的電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)電路就可以滿足這一功能。見圖二：在圖一所示的傳統(tǒng)電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流調(diào)節(jié)電路中加裝一套自適應(yīng)電路。阻值相等的兩只電阻18和電阻19以及運(yùn)放20組成如圖二所示比例減法器，+V是基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，Ua是焊接電流調(diào)節(jié)電位器的滑動觸點(diǎn)電壓信號，也就是焊接電流給定電壓信號?？梢钥闯觯篣b=2VUa -1阻值相等的三只電阻21，電阻22，電阻23以及運(yùn)放24組成如圖二所示比例減法器，V是基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源。可以看出：Uc=（UbV） -2阻值相等的兩只電阻25，電阻26，以及運(yùn)放27組成如圖二所示反向器?？梢钥闯觯篣d=Uc -3由算式1，2，

10、3可得：Ud=VUa 當(dāng)焊接電流給定電位器滑動觸點(diǎn)電壓Ua從0升到+V時(shí)。Ud電壓恰好從+V降到0。將Ud作為引弧電流給定電壓和推力電流給定電壓的基準(zhǔn)電壓，就可以實(shí)現(xiàn)電焊機(jī)的引弧電流和推力電流隨著焊接電流的增大而成比例減小。焊接電流最小時(shí)，電焊機(jī)的引弧電流和推力電流最大；焊接電流最大時(shí)，電焊機(jī)的引弧電流和推力電流最小，為零。5.簡單、準(zhǔn)確地點(diǎn)明要求保護(hù)的技術(shù)方案與最接近的現(xiàn)有技術(shù)關(guān)鍵的區(qū)別特征。本實(shí)用新型和傳統(tǒng)電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流調(diào)節(jié)電路的區(qū)別在于：傳統(tǒng)電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流調(diào)節(jié)電路中，引弧電流和推力電流與焊接電流的設(shè)定值無任何關(guān)系。其不足表現(xiàn)為：1，大電

11、流焊接時(shí)，會給出不希望的固定的引弧電流和推力電流，使實(shí)際焊接電流超過焊接規(guī)范電流，為保證焊縫質(zhì)量，需要操作者憑經(jīng)驗(yàn)去調(diào)節(jié)引弧電流調(diào)節(jié)電位器和推力電流調(diào)節(jié)電位器，使之減小到合理的程度，這樣就給操作者增加了難度。2，在電焊機(jī)額定最大電流焊接時(shí)，若操作者沒把引弧電流調(diào)節(jié)電位器和推力電流調(diào)節(jié)電位器調(diào)到零的位置。一旦施焊，焊機(jī)輸出電流會超出焊機(jī)額定最大電流，嚴(yán)重時(shí)會超出一倍。這對按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電焊機(jī)來說是嚴(yán)重的過載，焊機(jī)極易損壞。若一定要滿足這樣的超額使用，需要超標(biāo)設(shè)計(jì)電焊機(jī)，這樣又會大大加重焊機(jī)的成本。本實(shí)用新型所述的電子式直流手工電弧焊機(jī)引弧電流和推力電流調(diào)節(jié)電路是屬于自適應(yīng)的電子式直流手工電弧焊機(jī)引

12、弧電流和推力電流調(diào)節(jié)電路。引弧電流和推力電流與焊接電流的設(shè)定有關(guān)系。具體為：電焊機(jī)的引弧電流和推力電流隨著焊接電流的增大而成比例減小。焊接電流最小時(shí)，電焊機(jī)的引弧電流和推力電流最大；焊接電流最大時(shí)，電焊機(jī)的引弧電流和推力電流最小，為零。1，大電流焊接時(shí)，不會給出不希望的引弧電流和推力電流，使實(shí)際焊接電流非常接近規(guī)范電流。2，在電焊機(jī)額定最大電流焊接時(shí)，無論操作者將引弧電流調(diào)節(jié)電位器和推力電流調(diào)節(jié)電位器如何調(diào)節(jié)。施焊時(shí)焊機(jī)輸出電流絕不會超出焊機(jī)額定最大電流。6.針對最接近的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，要求保護(hù)的技術(shù)方案解決了哪幾項(xiàng)技術(shù)問題，分別有何技術(shù)長處、經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)或社會效益。本實(shí)用新型既解決了焊接開始時(shí)的引弧電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)，和焊接過程中推力電流的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)的問題，又避免了