专利名称：中频换能式等离子切割弧焊复用机的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种等离子切割弧焊复用装置。
等离子切割和焊接电气装置在机电工程领域中用途广泛。但多年来通行的是功能单一，体积大，重量重，用材及耗能多，功率因素及效率低的工频变换器型等离子切割机或弧焊机，且等离子切割机的电流不可调定，不利于与切割工艺匹配和节能运行。若沿用常规工频变换器实现切焊双功能，则由于弧焊工况需要相对较大的电流，而等离子切割工况需要相对较高的电压，使得工频变压器匝数较多，导体截面较大，从而装置的用材、体积、重量及能耗都进一步增加，工况转换时空闲容量设置的不合理性突出，装置总的技术经济指标进一步变劣。
八十年代末以来日益普及应用的可关断开关器件绝缘栅双极晶体管，具有较大的开关功率(1200V，400A)，较高的操作频率(典型运行值为20KHZ)，较低的损耗和较小的栅极驱动功率(电压驱动型)。此外，近年来适于中，高频换能的高磁密增量，低损耗的非晶材料也进入实用阶段，均使切焊复用装置的中高频，大功率、小体积化成为可能。
本实用新型的目的是提供一种集切割和焊接两功能为一体，用材省，能耗低，效率高，体积小，切割焊接工艺质量好的等离子切割弧焊装置。
本实用新型的结构如下一原边为单绕组而副边可输出N个不同电压等级的中频多工况变压器，其原边的两个输入端与一中频逆变器的两个输出端相接，其副边的N段绕组与N－1个功率通断器件并接，各功率通断器件串接后的输出端均与一整流器的输入端相接，该整流器的输出端与切焊电路的输入端相接，上述中频逆变器的输入端又与另一整流器的输出端相接而该整流器的输入端与交流电源相接，一脉宽调制控制器的输入端通过电流互感器与切焊电路的输入端感应电联接，而输出端与中频逆变器的控制输入端相接。
本实用新型的工作原理是，交流正弦波经整流，由中频逆度器变为中频交变脉冲矩形波，再由中频多工况变压器提供与不同焊接、切割工艺要求相匹配的多档电压，由多路功率通断器件作为工况适配机构，其各回路的通或断使得切除或接通与其相接的中频多工况变压器的副边绕组，从而输出适合于工况要求的工作电压，从切焊电路取出反馈信号，通过脉宽调制控制器控制中频逆变器，从而控制输出适合工况要求的电流，经整流器转换为直流后供切割或焊接。
所说的中频多工况变压器的副边可为多段电压分级抽头绕组，也可为多个独立绕组，但最好为多段电压分级抽头绕组。每段或每个绕组可带也可不带有中心抽头。各段或各个绕组的电压分级及相应的载流与不同的焊接、切割工艺要求相匹配。绕组载流的这种安排，可减少因工况转换形成的空闲容量所增加的用材和体积、重量。中频多工况变压器最好采用适于中频20KHZ及以下运行的高磁密增量、低损耗非晶芯。所说的功率通断器件可以为有触点机械式(如接触器等类型元件)，也可以为无触点电气式(如晶闸管、大功率开关管等类元件)。供电交流电源可以为单相或三相。中频逆变器中最好采用绝缘栅双极晶体管作为开关器件。
本实用新型中的脉宽调制控制器为常规通用电路，如SG3524集成电路。中频逆变器为常规典型全桥或半桥逆变器。整流器可为常规典型三相或单相整流桥。切焊电路亦为常规通用电路。它们都可从公开出版物如技术手册、书籍或有关产品样本上得到。
本实用新型与现有的等离子切割或弧焊装置相比有如下优点1、在造价与常规工频变换器型等离子切割或焊接装置相当的前题下，可实现一机两用，省材、节能和便携。
2、采用电流受控方式，电流连续可调，恒流反应速度快，可实现理想的恒流特性和防止过流，有利于按不同工件厚度选择和稳定工作特性，保证工艺质量，尤其对薄板加工有良好的质量效果并能节能运行。
3、采用中频开关型换能方式，可获得达0.95的功率因数。同时，由于绝缘栅双极晶体管和非晶材料在中频运行时具有较小的损耗，因而装置总体效率高达0.9以上，此外，逆变器开关操作频率为20KHZ的超音频，消除了噪音，削弱了对外界的干扰。
图1为本实用新型电原理框图。
图2为实施例电原理图。
图3为实施例中的中频多工况变压器与功率通断器件的两种可能的联接结构。其中(a)为中频多工况变压器副边为N段不带中心抽头的分段绕组，(b)为中频多工况变压器副边为双N段带中心轴头的分段绕组。
实施例见
图1－3(
图1既是本实用新型的电原理框图，也是实施例的电原理框图，方框中形象地表示了电流波型)PS为供电电源(实施例为三相)，REC为整流器，L和C构成滤波器，INV为中频逆变器，MTR为中频多工况变器，MS为功率通断器件，CT为电流互感器，C／W为切焊电路，PWM为脉宽调制控制器，JC、JC1、JC2…JC(N－1)，JC′(N－1)，…JC′2、JC′1均为接触器，N为序数号。
采用由四只型号为2MBI50L－120绝缘栅双极晶体管构成的中频逆变器(日本富士公司市售产品)。中频多工况变压器采用环形非晶芯。脉宽调制控制器用市售SG3524集成电路。
本实施例产品的性能参数如下供电电压 380V，50HZ供电电流 15A(最大)切割电压约140V切割电流 50A(可调定)切割板厚 15mm焊接电压约20V焊接电流 150A(可调定)功率因素 ＞0.95整流重量约9kg
权利要求1.一种中频换能式等离子切割弧焊复用机，其特征在于一原边为单绕组而副边可输出N个不同电压等级的中频多工况变压器，其原边的两个输入端与一中频逆变器的两个输出端相接，其副边的N段绕组与N-1个功率通断器件并接，各功率通断器件串接后的输出端均与一整流器的输入端相接，该整流器的输出端与切焊电路的输入端相接，上述中频逆变器的输入端又与另一整流器的输出端相接而该整流器的输入端与交流电源相接，一脉宽调制控制器的输入端通过电流互感器与切焊电路的输入端感应电联接，而输出端与中频逆变器的控制输入端相接。
2.如权利要求1所说的切割弧焊复用机，其特征在于中频多工况变压器的副边为多段电压分级抽头绕组。
专利摘要本实用新型为切割弧焊复用装置。已有装置的各项技术经济指标差。本产品把交流电经整流，由中频逆变器变为脉冲波，再由多工况变压器提供多挡电压、多路功率通断器件作为工况适配机构输出适于工况要求的工作电压，从切焊电路取出反馈信号，由脉宽调制控制器控制逆变器，输出适合工况要求的电流。优点是一机两用省材节能便携，电流连续可调，恒流反应速度快，有理想的恒流特性和可防止过流，有利于按不同工件厚度选择和稳定工作特性，功率因数和总体效率高，无噪音。
文档编号B23K10/00GK2194785SQ94213830
公开日1995年4月19日 申请日期1994年5月25日 优先权日1994年5月25日
发明者王昆生 申请人:王昆生