专利名称：供电装置与焊接设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种把三相交流电变成单相交流电的供电装置，特别是涉及一种能够作为交流电弧焊接设备、点焊设备、装在遥控设备中的电弧焊或埋弧焊设备、照明设备、振动器、电加热器或类似设备的高效电源的单相交流供电装置，以及使用这种供电装置的焊接设备。
单相交流电通常被用作诸如点焊设备、照明设备、电动机或电加热器等的电源。为得到单相交流电，就要使用诸如斯柯特线路、三相低频装置以及变换装置等把三相交流电变成单相交流电的装置，但使用这种装置，增加了三相间电流的不平衡，而且这种电源的效率较低。上述斯柯特线路等供电装置电路结构复杂，体积大，而且由于三相当中的一相流过两倍的过电流，所以不能得到稳定的电流。同样地，当使用三相低频装置作为点焊设备的供电装置时，该设备体积大 价格昂贵，而且很可能频繁地出现问题。
由于电弧焊接设备一般是需要大电流的，因而常用两类供电系统，即漏磁装置与电抗装置。前者采用漏磁变压器作为它的变压器，后者则通过在放电回路中以串联形式插入一个饱和电抗器来构成，所说的放电回路包括变压器的次级及一个电弧电极。这些系统均给出具有下降特性的输出，即输出电压值突升至最大值，这之后在电弧焊接时迅速下降，但是磁泄漏以及电抗器的电抗都能引起较大的输出损失。
最近采用一种变换装置，先对交流电整流，使其频率从几百周升至大约1200周，之后将这种交流电输给变压器，并对变压器的输出再次整流，从而得到作为次级输出的直流电。使用这种变换装置虽然能做出体积小、重量轻的变压器，但这种装置十分昂贵且效率差，而且同样会频繁地发生问题。由于200伏的单相交流供电装置可用作任何系统中的电源，所以次级输出往往要受到脉动交流电的影响，尤其容易受到正弦交流电零点附近的起伏的影响。所以，电弧焊接设备要求焊条与焊件之间保持适当距离以维持电弧，并需极为熟练的技术来控制诸如移动速度这样的焊接操作。因而，这样的焊接设备要求一种体积小、重量轻，而且效率又高的供电装置。
此外，如
图15所示，通常的多弧焊接设备包括一个三相变压器16，它具有初级线圈28和次级线圈29，将次级线圈29所产生的三相输出加到三个焊接电极上，为的是在这些焊接电极与焊件间以及这些焊接电极之间产生多重电弧，用以实行多重电弧(下称多弧)焊接。
本发明的目的是要提供一种体积小、重量轻而且效率高的供电装置，它能把三相交流电变成单相交流电。
本发明的又一目的是要提供一种供电装置，它能通过控制三相交流电的每一相的触发或单相交流电的触发，根据负载情况得到一个输出波形，并能分成几类具有予定形状的脉冲波形。
本发明的再一目的是提供一种带有上述供电装置的电弧焊接设备或点焊设备，扩大了实行电弧焊接或点焊接的范围，并可实行稳定焊接。
本发明的其它目的及优点从下面所给的详细描述中会变得很清楚。但应弄清，这种详细描述及特殊实施例都只是说明性地给出的，因为对于本领域的技术人员而言，根据这种详细说明，在本发明的技术范围内的各种变换和改型都将成为显而易见的。
本发明的第一方面为一供电装置，它有三个输入端子与三相交流电源相连，还有一个位相控制电路，使得对于各相而言都仅在大约120°至180°的相位区间内才能送出三相交流电，该装置还有一个带铁芯的变压器，其初级绕有第一到第三初级线圈，次级则有一个次级线圈，其中三个初级线圈通过位相控制电路与三相交流电源的端子相连。具有如此结构的供电装置输出单相交流电。通过相位控制电路控制交流正弦波的每一相都是只在约120°至180°范围内才分别向第一线圈、第二线圈以及第三线圈供电，因而在铁芯中产生一个锯齿波形状的磁通量，其频率为输入三相交流电频率的三倍，从而在次级线圈中，感应出一个具有下降特性的单相交流电，即其电压值突然上升，随后又迅速下降。这就能得到一个体积小、重量轻而且效率高的供电装置。
本发明的第二方面为一供电装置，它包括一个三相电源和一个位相控制电路，这个电路控制每一相都仅在其正半周或负半周的大约100°到180°的位相范围才分别提供三相交流电。该装置还有一个带铁芯的变压器，其初级绕有第一到第三初级线圈，它们经过相位控制电路连到三相交流电源上，而且从这些初级线圈的中点取出次级输出。这个供电装置输出单相交流电。可见，可以把变三相交流电为单相交流电的供电装置做成设有次级线圈，从而得到体积小且重量轻的供电装置。此外，这种供电装置可以不用三相铁芯而用单相铁芯，能降低其生产成本。
本发明的第三个方面为一多弧焊接设备，它包括一个供电装置。该供电装置包括一个三相交流电源，一个位相控制电路和一个变压器。所说的控制电路控制每一相都在其正半周或负半周大约100°到180°的位相范围内才供给三相交流电;所说的变压器带有铁芯，其初级绕有第一到第三初级线圈，它们经相位控制电路连到三相交流电源上，并自这些初级线圈的中点取出次级输出。这个供电装置输出单相交流电。此外，三个焊丝分别与三相输出相连;三个初级线圈的公共接地端与焊件相连。多弧焊接设备既在各焊丝与焊件间又在各焊丝间产生电弧，形成多弧焊接。这里，各焊丝之间的电弧一般地不会在超过120°的点火角上发生。由于多弧焊接采用无次级线圈的供电装置，所以能实现焊接设备体积小、重量轻而且降低成本。此外，由于这种设备采用单相铁芯，而且控制输入三相电源的点火角，得到一个频率为次级输出频率三倍的锯齿波，因而与通常的单相电弧焊接相比可以提高电弧焊接的强度及稳定性。
本发明的第四个方面为一个包含六相/三相变换电路的供电装置，它与一个三相电源相连产生一个六相交流电，输出具有六相中所需要的三相的第一个三相交流电和第二个三相交流电。本发明的这个供电装置还包含第一相位控制电路、第二相位控制电路，还包含第一及第二变压器。所说的第一、第二控制电路控制只有在各相处于大约120°到180°的位相范围内才分别有第一个三相交流送出和第二个三相交流送出;所说的第一、第二变压器都带有铁芯，它们的初级均绕有第一到第三初级线圈，而次级都绕有一个单相次级线圈，其中三个初级线圈分别经过第一、第二相位控制电路与所说的第一个三相输出和第二个三相输出相连;次级线圈则被并联到一起或串联到一起。如此构成的供电装置自次级线圈共同输出端给出一个单相交流电。此外，在上述供电装置中，向第二个相位控制电路提供的三相输出的相位与向第一个相位控制电路提供的三相输出的相位相反。所以，借助于相位控制电路的触发控制，仅在每一相的交流正弦波的大约120°到180°位相区间内才分别向每个变压器的第一至第三初级线圈供电，因而在铁芯中产生一个锯齿波状的磁场，其频率为三相交流电频率的三倍。借此，在次级线圈中感应出一个三倍于输入频率的单相交流电，它具有这样一种下降特性，即电压电平急剧上升又迅速下降。进而，由于次级线圈的串联或者并联，输出的电流或者输出的电压均加倍，由此而得到一个体积小、重量轻的输出功率大的供电装置，该装置不会发生三相之间的不平衡。进一步说，由于提供给每个变压器初级的是两个位相彼此相反的电流，因而能防止脉动问题。
本发明的第五个方面为一供电装置，它包括一个三相电源;一个与三相电源相连的六相/三相变换电路，它产生一个六相交流电并输出选自该六相交流电中所需的三相交流电;一个相位控制电路，控制每一相都只在其120°到180°的相位区间内才从六相/三相变换电路供给三相交流电;它还包括变压器部分，这是由三个单相变压器组成的，它们的次级输出连成公共端，各自的初级则经相位控制电路与六相/三相变换电路的三相输出端相连。这个供电装置向各单相变压器的公共输出端送出一个单相交流电。因此，借助相位控制电路实行触发控制，只在每一相交流正弦波的120°到180°相位区间内才能给每个单相变压器的初级供电，并在次级感应出一个锯齿波电流，这个电流的频率是输入的交流电频率的三倍。这是一个三倍于输入交流电频率的单相交流电，它具有下降特性，即电压电平急剧上升又迅速下降。
本发明的第六方面是一个电弧焊接设备，它包括一个单相供电装置。所说的供电装置包含一个三相交流电源;一个位相控制电路，控制只在每一相的约120°到180°相位区间内才分别供给三相交流电。该装置还包含一个带铁芯的变压器，其初级绕有第一到第三初级线圈，次级绕有一个次级线圈，其中三个初级线圈经相位控制电路与三相交流电源相连。该装置输出单相交流电。从本供电装置输出的单相交流电加到焊接电极与焊件之间，或者加在各个焊件之间。使用这种电弧焊接设备就能够用三倍于普通设备的单相60周频率的电流进行焊接。此外，本供电装置输出的波形与普通电弧焊的下降特性曲线形状相似，以致不需要电抗器，或者仅需一小电抗器，因而防止了功率因数的下降。
本发明的第七方面为一点焊设备，它包括一个单相交流供电装置。所说供电装置有一个三相交流电源;一个相位控制电路，控制只在每一相的120°到180°位相区间内才供给三相交流电。该供电装置还有一个带单相铁芯的变压器，其初级绕有第一到第三初级线圈，次级则绕有一个次级线圈，其中三个初级线圈经相位控制电路与三相交流电源相连。该供电装置输出单相交流电，该单相交流电加到一对焊接电极上，用以进行点焊。通过控制三相输出中的每一相，就能得到一个与频率为输入频率三倍的单相锯齿波输出相似的合成波形，从而可在变压器次级产生一个具有合成波形的单相输出。此外，通过控制相位就能得到点焊所要的波形。
本发明的第八方面为一个供电装置，它的三个输入端与三相交流电源相连;它包括第一电源变换部分，用以把输入的三相交流电变换成第一种单相交流电，后者包括三相的各个正半周及负半周的0°至60°区段;所说供电装置还包括第二电源变换部分，把三相交流电变换成第二种单相交流电，后者包括三相的各个正半周及负半周的60°至120°区段;该供电装置还包括第三电源变换部分，将三相交流电变换成第三种单相交流电，后者包括三相的各个正半周及负半周的120°至180°区段。于是，有如电动机这样的负载特性，就能使用三种单相交流电，提高了负载的功率。此外，若同时使用第一至第三电源变换部分的单相输出，则采用本发明电源的载荷就可以做采用一个单相电源的普通载荷三倍的功。
本发明的第九方面为一供电装置，它包括一个相位控制电路，可在每一相的正半周和负半周的0°至60°，60°至120°或者120°至180°的相位区间内供给一个三相交流输入;该供电装置还包括一个变压器，它的第一到第三初级线圈与相位控制的输出端相连，它的一个单相次级线圈经单相铁芯与初级线圈磁性相接;通过相位控制电路设定每一相的供电区间，使彼此间互不重叠。这样，输入的三相正弦交流电的每一相的正半周和负半周都可以被分成前、中、后三部分脉冲波形，进而，这些脉冲波可以按照所需要的顺序排列并做为单相交流电输出。这样就能精细地控制波形。
本发明的第十方面为一供电装置，它包括一个相位控制电路，这个电路在各个正半周和负半周予先确定的50%相位角区间内送入一个单相交流电并经过一个自耦变压器控制输出的位相。从而，输入的单相正弦交流电的正、负半周各予先确定的部分都能以分散开的脉冲波形来输出，以满足某些使用的要求。
本发明的第十一方面为一供电装置，它的三个输入端与三相电源相连。这个供电装置包括第一电源变换部分，它分别在三相交流输入每一相正、负半周的0°至60°相位区间内输出各相;还包括第二电源变换部分，它分别在三相交流输入每一相正、负半周的60°至120°相位区间内输出各相;还有第三电源变换部分，它分别在三相交流输入每一相正、负半周的120°至180°相位区间内输出各相。从而，输入的三相交流电的第一个、第二个还有第三个正弦波形的正、负半周都分别能被分成前、中、后三部分脉冲波形，以致得到九种波形及电压产生时间各不相同的单相输出。进而，将这九种单相输出分别加到多个负载的输入端，就得获得更多的效能。
本发明的第十二方面是前述第一和第二电源变换部分的变压器，它装配了辅助变压器，后者产生高电压，这是由于其次级输出电平突然下降的缘故。为此，将高压用于负载则可有效地使用三相交流电，而在九个单相输出的过零点附近给出的功率降低。
本发明的第十三方面为一供电装置，它包括一个三相/六相变换电路，将三相交流电变换成六相交流电，目的在于把第一、第三及第五相的三个正相位变换成第一种、第二种和第三种单相交流电，而把第二、第四及第六相的三个负相位变换成第一种、第二种和第三中反相单相交流电，它们分别包括三相的各正半周及各负半周的0°至60°，60°至120°或者120°至180°的区段。因而，可以从一个单相交流输出端得到频率为输入频率三倍的第一至第三单相交流电，以及相位分别与第一至第三相位相反的第一至第三反相单相交流电。
本发明的第十四方面为一供电装置，它包括一个把三相交流电变换成六相交流电的三相/六相变换电路;一个相位控制电路，分别在正半周以及负半周的0°至60°，60°至120°或者120°至180°的位相区间内给出六相交流电的每一相;一个供电范围设定装置，用以设定各相的供电范围。该供电装置经过一个有第一到第六六个初级线圈和一个单相次级线圈的变压器输出各相的电压。为此，六相正弦交流的每一相都可以分成正半周的前、中、后三部分脉冲波形和负半周的前、中、后三部分脉冲波形;三种脉冲波形可根据需要排列，得到频率三倍于输入频率的单相交流电或位相与这种单相交流电相反的反相单相交流电。
图1(a)和图1(b)是本发明第一实施例的电弧焊设备所用供电装置的示意图;
图2(a)至图2(c)是图1的供电装置输出波形示意图;
图3(a)和图3(b)是说明图1电弧焊设备工作的图形;
图4是采用饱和电抗器的公知焊接设备的示意图;
图5(a)和图5(b)是本发明第二实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图6(a)至6(e)是利用本发明第一实施例的电弧焊接设备将材料焊在一起的示意图;
图7(a)和图7(b)是本发明第三实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图8(a)和图8(b)是本发明第四实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图9是带本发明供电装置的点焊设备结构示意图;
图10是本发明第五实施例的点焊设备结构示意图;
图11(a)和图11(b)是说明图10点焊设备工作的曲线图;
图12(a)和图12(b)是本发明第六实施例供电装置及带该供电装置的多弧焊接设备示意图;
图13(a)和图13(b)是说明普通自耦变压器工作原理的示意图;
图14(a)至图14(c)是本发明第七实施例多弧焊接设备示意图;
图15是现有技术的三相变压器示意图;
图16是本发明第八实施例进行金属焊条惰性气体保护焊的设备示意图，可在材料受到电阻加热的同时对其喷射火焰或激发多个电弧(图中(a)部分);
图17(a)和图17(b)是本发明第九实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图18(a)至18(d)是表示使用本发明的第六至第九实施例的示意图;
图19(a)至19(c)是本发明第十实施例的电弧焊接设备中所用的供电装置示意图;
图20(a)至20(d)是说明图19供电装置工作的波形示意图;
图21(a)和图21(b)是图19供电装置的输出电压波形图及输出电流波形图;
图22(a)至22(c)是本发明第十一实施例供电装置的示意图及其输出波形图;
图23(a)和图23(b)是说明本发明第十二实施例及第十一实施例的供电装置示意图;
图24(a)和图24(b)是本发明第十三实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图25(a)至25(c)是本发明第十四实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图26(a)至26(d)是本发明第十五实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图27(a)至27(c)是本发明第十六实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图;
图28(a)和图28(b)是本发明第十七实施例的电弧焊设备中所带的供电装置示意图;
图29(a)和图29(b)是图28(a)供电装置输出波形的示意图;
图30(a)和图30(b)是本发明第十八实施例供电装置示意图及其输出波形图;
图31(a)至31(c)是本发明第十九实施例供电装置示意图及其输出波形图;
图32(a)至32(d)是本发明第二十实施例供电装置示意图及其输出波形图;
图33(a)至33(d)是本发明第二十一实施例供电装置示意图及其输出波形图;
图34是本发明第二十二实施例供电装置的简略示意图;
图35是图34的供电装置电路结构示意图;
图36是图34的供电装置之第一至第三电源变换部分所采用的相位控制电路结构示意图;
图37(a)至37(c)是说明图36各个电源变换部分相位控制电路的工作波形图;
图38是一个表示输入图34供电装置的三相交流电源的三相(R相、S相和T相)波形图，它们都被分成正半周的前、中、后三个区段和负半周的前、中、后三个区段;
图39是本发明第二十三实施例供电装置的简略示意图;
图40是图39的供电装置电路结构示意图;
图41(a)至41(c)是图39供电装置的输出波形示意图;
图42是本发明第二十四实施例供电装置的电路结构示意图;
图43(a)至43(c)是图42供电装置的输出波形示意图;
图44是图42供电装置第一种改形的示意图，其中变压器部分的结构有变化;
图45是图42供电装置第二种改形的示意图，其中图44三个变压器的次级并联联接;
图46是本发明第二十五实施例供电装置的结构及工作示意图;
图47是本发明第二十六实施例供电装置的电路结构示意图;
图48是本发明第二十七实施例供电装置的电路结构示意图;
图49(a)至49(c)是图48供电装置的第一电源变换部分输出波形示意图;
图50(a)至50(c)是图48供电装置的第二电源变换部分输出波形示意图;
图51是本发明第二十八实施例供电装置示意图;
图52是图51供电装置的电路结构示意图;
图53是用来说明装在图51供电装置上的三相/六相变换电路的工作波形图;
图54(a)至54(f)是图51供电装置的输出波形示意图;
图55是本发明第二十九实施例供电装置的电路结构示意图;
图56(a)至56(f)是图55供电装置输出波形示意图;
图57(a)和图57(b)是图55供电装置的改型之示意图，其中变压器部分有变化。
以下参照附图详细描述本发明的一个实施例。
图1(a)是一个带有本发明第一实施例供电装置的电弧焊接设备的示意图，其中的参考标数1、2和3表示与三相交流电源相连的接线端。相位控制电路4控制着仅在每一相的120°至180°相位区间内才供给三相交流电。变压器9有一个由迭层硅钢片构成的铁芯，其初级绕有第一至第三初级线圈5、6和7，次级则绕有次级线圈8。次级线圈8的一端接到地线12。相位控制电路4与变压器9构成供电装置100。焊接部分300有一焊接电极10与次级线圈8相连，焊件11与次级线圈8的接地线12相连;在焊接电极10与焊件11之间激发起电弧13即可进行电弧焊接。
图1(b)是一个表示图1(a)的位相控制电路4细节的示意图，其中的参考标号20a、20b和20c表示晶闸管。过零检测器21检测三相交流电各相正弦波的过零点。位相调节器22a、22b和22c接收过零检测器21的输出并控制晶闸管20a、20b和20c的点火角。
下面说明它的工作情况。
相位控制电路4控制仅在图2(a)所示的交流正弦波x、y和z的120°至180相位区间内(X相的c、f区段，y相的b、e区段和z相的a、d区段)才由交流电源的接线端1、2和3向变压器9的第一线圈5、第二线圈6和第三线圈7供电，并使各线圈在这些相位区间之外处于开路状态。重复上述那种对各个线圈5、6和7的供电，就可在铁芯中感应出图2(b)所示的磁通来，这个磁通具有下降特性，其频率为图2(c)所示输入电流频率的三倍。进而，在次级线圈8中也感应出如图2(b)所示的三倍频率的锯齿波电流。
这之后，把三倍频率的锯齿波电流加到焊接部分300处的焊接电极10，并在电极10与焊件11之间激发电弧13，形成电弧焊接。本设备具有下述效果(1)至(10)。
(1)由于将三相交流电变成单相交流电，就不会发生输入电源三相之间的不平衡。次级输出的单相信号频率为初级三相交流电频率的三倍，即输出的180周对应于输入60周，因此，可将焊接时间降低至使用普通三相/单相变换电源的焊接时间的三分之一。如果采用与一般焊接相同的速度进行焊接，那么用图3(a)所示的本设备激发的电弧将会是图3(b)所示的常规电弧的差不多三倍，从而能提高焊接质量。
(2)与一般的三相/单相变换电源所产生的单相正弦波输出相反，本实施例的供电装置所产生的单相锯齿波输出，其值急剧升至一个较高的值，随之又迅速降到零，所以焊接时很容易得到一个稳定的电弧。换言之，本实施例的供电装置有一种下降特性，这种特性有利于电弧焊接。
(3)由于本实施例的供电装置具有这种下降特性，就不再需要通常用来得到这种下降特性的诸如漏磁装置或者图4所示的饱和电抗器之类的设备了，因而避免了功率损失及功率利用因子的下降。
(4)本实施例中输出频率为普通输出频率的三倍，从而可使变压器体积减小到三分之一，使制作成本降低。
(5)由于本实施例的供电装置仅需35V至55V的空载电压，而一般电源则需要60V至100V，所以其管理安全且容易，又无需非常熟练的技术。另外，本焊接设备很容易自动化。
(6)适当控制一相正弦波的点火角在120°附近，就可调节电弧的强度。事实是这一位相区间可控制得比普通的相位区间要宽，还有那些按常规是不能进行焊接的位相区间也可以采用高稳定性计算机，通过自动控制来进行焊接。
(7)由于本供电装置体积小、重量轻，而且激发的电弧稳定，所以当将其装于自动装置内时，能焊接大尺寸的厚板。这意味着本实施例的焊接设备与同样重量的普通焊接设备相比，其焊接能力要超出两倍。
(8)本实施例的供电装置可用于喷射大片状的弧焰。使用多个本实施例的供电装置就能同时对不同种类的金属喷射弧焰，这就是借助于这种三倍频率的锯齿波电流的特点的合金喷焰。
(9)当以金属焊条惰性气体保护焊代替一般的电弧焊时，使用本实施例的供电装置可将焊接速度接高到三倍，或者可以使用具有两倍截面的焊丝。
(10)将自次级线圈产生的三倍频率锯齿波电压加在如图6(a)至图6(e)所示的两个焊件11a至11e上，同时连续提供惰性气氛，并通过利用诸如金属颗粒或者通过维持一个气隙，实行高频点火等等来使激发更容易，就可以同时焊接大断面的焊件。这种时候，使用锻压机或振动压机就尤为合适。
现在描述本发明的第二实施例。
图5(a)是本发明供电装置的第二个实施例的示意图。如图所示，电源的第三相位与第一实施例的情况相反。在第二实施例中，与第一实施例类似地，对于三相的每一相都在大约120°到180°位相区间内实施触发，就能得到图5(b)的波形，也就是在一个周期中的正半周和负半周各能得到三个锯齿波，结果是由60周的三相交流电可得出每秒360个锯齿波的单相输出。由于跟180周的锯齿波相比可降低电抗损耗并增加热能，所以将本供电装置用作点焊或者锻造加热的供电装置将是有益的。实际上可在远离变压器的地方实施焊接。
图7(a)是本发明供电装置的第三实施例示意图。本实施例中，与第二实施例情况相似，即其第三相位与第一实施例的情形相反，而且对于第一相仅在大约120°至180°的相位区间触发;对于第二相则在0°至180°区间，第三相则为60°至180°区间。本实施中可以得到更适合于点焊的、如图7(b)所示具有较高顶点的60周的锯齿波。
图8(a)是本发明供电装置的第四实施例示意图。本实施例中，图1里面那个相位控制电路4使第三相开路，第一及第二相均在120°至180°位相区间触发。如图8(b)所示，本供电装置产生的电流在一个周期的正半周及负半周各有两个有一定间隔的锯齿波，也就是得到一个由正半周及负半周都带有间歇周期的锯齿波组成的波形。换句话说，可由60周的三相电源输入得出一个每秒有240个锯齿波的单相输出。这样，与180周的锯齿波相比，可降低电抗损耗，增加热能。实际上，可在远离变压器的地方实施焊接。此外，由于焊接电流的波形在正、负半周均有间隔，所以适合于诸如铸件这种需避免温度迅速上升的焊接。
在第四实施例中设有相位控制电路，用以控制只对三个线圈中的第一相和第二相进行触发，代之以可将变压器构造成初级具第一和第二相两个线圈。
初级线圈的个数和次级线圈的个数均不限于各实施例所说的数目，可以扩大它们。
上面所描述的各个实施例中，在各相的120°处开始触发，就得到图2(b)所示的锯齿波焊接电流，而当在各相的100°处开始触发时，则可得到上升时间更早，上升波顶部比这个实施例的输出变得更圆的锯齿波电流，得以满足某些焊接应用之需。
图9是本发明一个改型的示意图。如其所示，一个点焊设备包括第四实施例的供电装置和焊接部分300′，后者包括与次级线圈8的两端相连的焊接电极10和一个置于电极10之间的焊件11;这个设备用于进行点焊，由于其它部分均同于第一实施例，不再赘述。
现在说明这种点焊设备的工作情况及效果。
将三倍频率的锯齿波电流加在焊接部分300′的两个焊接电极10上，使置于电极10之间的那部分焊件11熔化，在那附近实施点焊。使用本点焊设备具有除上述效果(4)和(6)之外的下述效果。
通常，点焊需要具有大容量的电流，而使用普通供电装置会引起三相间的不平衡，但在本实施例中，由于是将三相交流电变换成单相交流电才加到该点焊设备上，所以可防止三相间的不平衡。此外，供给焊接设备的单相输出具有如图2(b)所示的频率三倍于输入频率的锯齿波形，因而能实施优质焊接。特别有利于诸如Al、Cu或Bs等有色金属的焊接，而少量绝缘膜的存在是不会妨碍焊接的。
在上面描述的点焊中，当供电装置有与第二至第四实施例同样的结构时，可得到相同效果。
第五个实施例要描述的是一种点焊设备，其中有一种改进了的方法给焊接电极加压。
图10是本发明第五实施例点焊设备的示意图，其中变压器9的铁芯绕有第二次级线圈210。螺线管211包括一个与第二次级线圈210相连的螺旋线圈211a和一个圆筒211b。随着圆筒上下运动，圆环212以213点为支承点上下运动。
现在描述其工作情况。
点焊时，一般将圆筒的气压或液压加至焊接电极，以得到点焊电流。譬如，没有压力时的电流I如图11(b)的波形Io所示，施以图11(a)所示的值为P1的恒压力Pc1，即得如图11(b)所示的点焊电流I1。不过，在这种情况下，包括在无压条件下的电流Io的零点附近，总是施加一个较大的恒压Pc1的，这就是一种机械功率的浪费。如果当具有类似于正弦波的电流Io取最大值，使加到焊接电极上的压力也取最大值，那么就能不增加机械功率的消耗而得到改进了的点焊接。所以，最好把压力Ps的波形选成与无压条件下流过的电流Io同步的正弦波形，如图11(a)中虚线所示。使用这种与正弦电流Io同步的压力，产生图11(b)所示的点焊电流Is，它没有机械功率的浪费。
考虑到点焊设备的上述情况，在第五实施例中，通过使用第二次级线圈210，施加一个与从第一次级线圈8输出的电流Io波形相同的压力，以实现没有功率损失的高效率焊接。点焊时，施加较大的压力可使焊接热I2R的值很小，因为压力抑制热量的产生。不过，本实施例中，除了在时刻tm(焊接时刻)之外，压力值都较小，这种热量会增加，但仍能实施良好的点焊。所以可通过使用本实施例的设备实行对诸如铝、铜或者钛等的点焊接。例如，用常规方法对3mm厚的铝进行点焊，需要100KVA电功率，而使用本发明的点焊设备，所需的电功率可降到只有50KVA。把本发明的这种焊接设备用于圆柱形材料的对接焊，焊接效率为普通设备的六倍。
若电流Io的波形与压力Ps的波形彼此完全同步，则不会有问题发生。但是，如果它们之间在同步方面出现差异，则由于电流值很小且压力为零时电阻会变得较大，就有可能使焊件或电极因所产生的火花而被截断。为防止焊件或电极的断裂，利用空气压力或液压施加一个恒压Cco(其值为Po)，再将与电流Io同步的压力Ps叠合到该恒压Pco上，将总压力(Pco+Ps)施加于电流Io上，得到点焊电流。
在第五实施例中，点焊电流是一个具有正弦波形的电流，不过它也可以是一个有同样效果的锯齿波电流。上述使用压力的装置不限于用在点焊中，该装置可用于诸如利用电流锻压和加热的锻压设备中。
现在描述本发明的第六实施例。
图12(a)和图12(b)是供电装置及一个带有该装置的多弧焊接设备的示意图。图12(a)中，参考标号1、2和3表示三相交流电源的接线端。相位控制电路4控制所提供的三相交流电的触发相角。自耦变压器50有一个主铁芯，其原边绕有第一至第三初级线圈5、6和7，并从第一至第三原线圈的中点取得输出作为次级输出。相位控制电路4和自耦变压器50构成供电装置100。第一至第三焊接电极10a、10b和10c分别连到原线圈5至7的次级输出。焊件11连至原线圈5、6和7的中性接线端。第一至第三焊接电极10a、10b和10c与焊件11之间激发电弧13;第一至第三焊接电极10a、10b和10c之间激发电弧13′。这里，在超过输入位相的120°点火角处，不激发电弧13′。在焊接部分300实施多弧焊接。参考标号12表示接地极。
由于相位控制电路4的结构与图1(b)所示相同，不再赘述。
图12(b)表示第六实施例焊接部分300的一种改型，其中焊件10a、10b和10c与焊件10a′、10b′和10c′互相焊接。焊件10a、10b和10c与焊件10a′、10b′和10c′之间激发电弧13;上边各焊件之间或者下边各焊件之间激发电弧13′。为防止氧化，在所激发的电弧周围的空间提供惰性气体或焊剂14。
由相位控制电路4控制触发，这与图2(a)所示的第一实施例相类似，自耦变压器50的次级输出与图2(b)所示相同。
图13(a)和图13(b)是表示普通自耦变压器工作原理的示意图。图13中，自原线圈30的中点取出次级输出。参考标号31和32分别表示原线圈30上部的电阻和下部的电阻。
下面描述其工作情况。
在第六实施例多弧焊接设备的供电装置100中，相位控制电路4控制只在图2(a)所示的交流正弦波X、Y及Z的大约120°至180°相位区间内才自三相交流电源的接线端1、2和3向变压器50的第一至第三线圈5、6和7供电;所说的各位相区间即X相的c、f区段，Y相b、e区段和Z相的a、d区段。该电路还使得各线圈在这些位相区间以外均处于开路状态。重复上述那种对各个线圈5、6和7的供电，就可在铁芯中感应出图2(b)所示的磁通来，这个磁通具有下降特性，其频率为图2(c)所示输入电流频率的三倍。由于次级输出取自第一至第三原线圈5、6和7的中点，所以流入焊接电极10a、10b和10c的次级输出是具有图2(b)所示锯齿波下降特性的三相电流中的一相;结果是，频率为输入电流频率三倍的电弧电流流入整个设备。当电容很大，焊件11接地，而且变压器50的次级输出(这些输出送到图14(a)的电极10a、10b和10c上)加到焊件11与第一至第三焊接电极10a、10b和10c之间(如图14(c)的第七实施例所示)时，就激发起电弧13并实施多弧焊接。第六实施例的设备具有除上述效果(3)、(4)、(6)和(7)以外的下述效果。
(8)如图13(a)及图13(b)所示，该实例所用的自耦变压器中，当原线圈30流过10A电流时，从原线圈30的中点取出，作为次级输出电流可以得到20A，并将空载电压减至通常情况的一半左右。此外，使用无次级线圈的自耦变压器能得到体积小、重量轻的设备。
(9)图14(a)和图14(b)所示的第七实施例中，焊丝10a到10c的中央有第四焊接电极10d(图14(a)中为画图简单，该电极位于其它三个电极的外边)，焊丝10a到10c与焊件11之间、焊丝10a到10c之间、以及焊丝10a到10c与焊接电极。10d之间共激发出9个电弧，因此能实施较强的多弧焊接。
(10).由于采用自耦变压器代替图15所示的普通三相变压器16，多弧焊接设备的重量就减至普通设备的30%，价格降至25%。这种设备可以既安全又容易地操作，而无需很熟练的技术，进而这种焊接设备可实现自动化。
(11)将这种电弧焊接设备装在自动装置上，可采用无丝条形焊条，使用优质钢焊丝或大直径焊丝实施焊接或填塞。
(12)本实施例的焊接设备提高了焊接能力，以致在同样KVA的电流条件下，可使用较大的焊条或较大的焊丝。
(13)图16所示的第八实施例中，用自耦变压器50提供的一个辅助次级线圈18给焊丝24加上一个电压，进行电阻加热。这时，由于变压器50的次级输出具有三倍频率的锯齿波，所以能得到较大的加热效果，还能防止不均匀加热，从而可实现飞溅很少的熔化极惰性气体保护电弧焊，并可利用焊接或火焰喷射得到图16的多弧焊接区段所示的填塞27和23。
(14)包括埋弧焊、电渣焊或火焰喷射在内的各种焊接方法所用的供电装置，由于高频锯齿波电磁力的作用，可以进行只带很少的诸如杂质和尖针状气孔这类有缺陷部分的高效焊接或火焰喷射。
图17(a)和图17(b)是本发明第九实施例多弧焊接设备的示意图。图17(a)的多弧焊接设备中，电源的三个位相中的一相(这里是第三相)与第六实施例中的第三相相位相反，而且对于第一相只在其正半周和负半周的大约120°到180°相位区间触发;第二相则在其正、负半周的0°至180°相位区间触发;而第三相只在其正、负半周的60°到180°相位区间触发。本实施例中，可得到如图17(b)所示的最高点较高的60周锯齿波电流。这种电流三相间的不平衡很小，但具有较大的电弧焊接能量。这种供电装置包括第一至第三变压器，其中的第一相、第二相或第三相分别反相，而且所有各相分别连到九个电极上，这时就可通过维持三相平衡而实施较大的片状焊接。
上述实施例中，焊条激起电弧并在母材之间完成焊件。但是，这三个一起接地的焊条加上电流，就可能同时被焊到置于它们上方的另外三个焊条上，如图18(a)所示。此外，如图18(b)至图18(d)所示，利用图17(b)中各相的特点可以焊接具有不同形状的材料。
下面描述本发明的第十实施例。
图19(a)是本发明第十实施例的供电装置及带有此装置的电弧焊接设备的整体结构示意图，图19(b)是其中的六相/三相变换电路的结构示意图。图19中，六相/三相变换电路500与三相交流电源的接线端1、2及3相连，它产生六相交流电并输出从这六相中选择的两组三相交流电。六相/三相变换电路500以三相交流电源为输入，由变换电路51和第一、第二相位选择电路52a及52b构成。其中的变换电路51把三相交流电变换成六相交流电，后者有第一至第三相及第一至第三负相。而相位选择电路52a和52b则从变换电路51的六相输出中选择三个所需要的;设置它们的目的就在于选出各自的第一至第三相。相位控制电路60a和60b分别与相位选择电路52a及52b相连，用以控制只有在各自每相的120°至180°相位区间内才从对应的相位选择电路52a和52b供给三相交流输出。变压器70和80分别与相位控制电路60a和60b的输出相连，它们都带有铁芯，这是由叠层硅钢片构成的;铁芯上初级绕有第一至第三初级线圈71至73或者81至83，次级则绕有次级线圈74或84。次级线圈74及84的一端共同连到公共输出端C，二者各自的另一端分别连到输出端A或B，它们产生具有相同相位的单相电压，就像在公共输出端C的相位那样。六相/三相变换电路500，第一和第二位相控制电路60a和60b，还有第一、第二变压器70和80一起构成一个供电装置100。
图19(c)是表示焊接部分300的示意图，它利用上述变压器70和80的次级输出实施电弧焊接。该焊接部分300包括与公共输出端C相连的焊件11和分别与输出端A、B相连的焊件10a及10b。
由于位相控制电路60a及60b的结构与图1(b)所示相同，不再赘述。
下面说明其工作情况。
图20(a)所表示的三相交流电的每一相都是由三相交流电源接线端1、2和3输入的，而且它们被变换成六相交流电，即具有如图20(b)所示的第一至第三相(U、V及W相)和第一至第三负相(U′、V′及W′相)，然后它们被输出到第一及第二相位选择电路52a和52b。位相选择电路52a和52b从变换电路51的六相输出(1)至(6)当中选择U相(1)、V相(3)和W相(5)。
位相控制电路60a及60b控制只在图20(c)所示的交流正弦波U、V和W的大约120°至180°相位角范围内才自位相选择电路52a及52b向变压器70和80的三相线圈71至73以及81至83供给交流电;上面所说各波的相位角范围即指U波的c、f区段，V波的b、e区段和W波的a、d区段，而且上述控制电路还使各线圈在这些相位角范围以外的区域均处于开路状态。像上面所说的那样重复向各线圈71至73以及81至83供电，就在铁芯中感应出图20(d)所示的具有下降特性的磁通，其频率为输入电流频率的三倍。进而，在变压器70及80的次级线圈74和84的输出端A与C之间和B与C之间也感应出如图20(d)所示的三倍频率的锯齿波电流I。
此后，将这个三倍频率的锯齿波电流加到焊接部分300的焊件11和10a之间以及焊件11和10b之间，并在它们之间激发电弧13，进行电弧焊接。这个设备具有除了上面所说的效果(1)至(7)以外的下述效果。
(15)本实施例中采用两变压器70和80，在公共输出端C与输出端A和B之间输出。所说公共输出端是每个次级线圈的一端共连于此，而输出端A、B是与各次级线圈的另一端相连的。因此使得两个焊件10a及10b可同时焊到焊件11上，从而提高了工效。
(16)在上述实施例中，由于输出端A及B互以它们的公共输出端C为基础而输出有相同位相的电压，所以当输出端A及B一齐并联到变压器70及80的次级线圈时，由次级线圈输出的电流值是一个变压器输出电流值I的两倍，电功率P就是2I·V，为使用一个变压器所得电功率(P＝I·V)的两倍，如图21(a)和图21(b)所示。
图22(a)是本发明第十一实施例供电装置的整体结构示意图，其中图19(a)所示的变压器70和80的次级输出串联连接，其余结构同于图19(a)。
如图22(b)和22(c)所示，两个变压器次级线圈的输出端A与B之间所产生的电压值为一个变压器所产生电压值V的两倍，这时的电功率P为2V·I，也是使用一个变压器所得到的电功率(P＝I·V)的两倍。
上述实施例中，六相/三相变换电路500的第一相位选择电路52a和第二相位选择电路52b从变换电路51的六相输出(1)至(6)中选择的是U相(1)、V相(3)和W相(5)，可是由位相选择电路所选的位相并不限于这些。
图23(a)是说明本发明第十二实施例供电装置的示意图。这个实施例中，第一位相选择电路52a从变换电路51的六相输出(1)至(6)中选择U相(1)、V相(3)和W相(5)，而第二位相选择电路52b则从中选择U′相(2)、V′相(4)和W′相(6)，它们相对于U相、V相及W相是负相位。在本实施例中有两个三相电流被加到变压器70和80的初级。其余结构均与第八实施例及第十一实施例的供电装置相同。与此相应，除了上面描述的第八实施例及第十一实施例的那些效果之外，使用本实施例的供电装置，特别对于大规模两电极系统的缝焊设备能有效地解决脉动问题。
图24(a)是本发明第十三实施例供电装置的变压器示意图;图24(b)为表示其输出波形的示意图。如图24(a)所示，与W相(5)反相的W′相(2)由与第十实施例或第十一实施例结构相同的本供电装置中的位相选择电路52a和52b所选择。当在每一相的大约120°至180°相位区间触发时，各变压器次级输出可得到图24(b)的波形图，也即在一个周期内的正半周和负半周均可得到三个锯齿波。结果，从60周的三相交流电得出一个每秒钟有360个锯齿波的单相输出。所以，若将本供电装置用作点焊或锻压加热的供电装置，那将是有益的，因为与180周的锯齿波相比，本装置可降低电抗损失，增加热能。实际上，可在远离变压器的地方实施焊接。
图25(a)和图25(b)是本发明第十四实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形。这个实施例中，与第十三实施例相似，位相选择电路52a和52b选择与具有第十或第十一实施例相同结构的供电装置中的W相(5)反相的W′相(2)，并将触发控制在仅仅是U相的大约100°至180°相位区间，V相的0°至180°相位区间以及W′相的60°至180°相位区间。这时，就可得到如图25(b)所示的最高点很高的60周锯齿波电流，而且串联输出或并联输出均在点焊中占有优势。
上述实施例中，在每一相的120°处开始触发，以致焊接电流具有图25(b)所示的波形，可是当在各相的100°处开始触发时，则锯齿波电流的上升时机会比图25(c)所示的本实施例的输出情况更早，上升波的顶部也会更圆些，使得它可满足某些焊接应用的需要。
图26(a)到图26(d)是本发明第十五实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形。本实施例的供电装置具有与第九或第十实施例同样的结构，而相位控制电路60a和60b的控制使得W相处于开路状态，而U相和V相在大约120°至180°位相区间内触发。在本实施例中，如图26(b)所示，可以得到一种在一周期内的正半周及负半周都有两个有规则间隔的锯齿波的电流，也就是正半周及负半周均含有带间隔周期的锯齿波的波形。从变压器的次级以串联输出或者并联输出均有利于诸如铸件这种需要避免快速升温的焊接。
当U相在大约120°到180°位相区间进行触发，V相在大约0°到180°位相区间进行触发时(如图26(c)所示)，合成每个变压器输出的两相能量并输出一个准锯齿波形的电流，其中在波形第一转折点处能量较强，并逐渐变弱(如图26(d)所示)图27(a)至图27(c)是本发明第十六实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图。这个实施例中，在具有与第九或第十实施例相同结构的本供电装置中，设置相位选择电路52a和52b，用来选择U相、V相及W′相;相位控制电路60a和60b则控制V相处在开路状态，U相及W′相分别只在大约60°至180°相位区间内和0°至180°相位区间内被触发。既然如此，每个变压器输出的波形能量就比图26(d)的波形要大。
在本实施例中，由于在波形的第一转折点处能量较大并迅速增加，所以变压器次级串联输出或并联输出均有益于点焊及电弧焊接。由于焊接时采用串联输出或并联输出都能提高焊接承载，因而可提高焊接速度，还能焊接较厚的材料。此外，通过变化触发相角，就可将输出能量调节到予先确定的值。
虽然上面描述的第十三至第十六实施例中加到每个变压器初级的都是具有同相的三相交流电，但若能送入两个彼此反相的三相交流电则能解决脉动问题。
图28(a)是一个包括本发明第十七实施例供电装置的电弧焊接设备整体结构的示意图，图28(b)是其中的六相/三相变换电路结构的示意图。图28中，六相/三相变换电路501与三相交流电源的接线端1、2及3相连，它产生六相交流电并从这六相中选出所需要的三相输出。六相/三相变换电路501以三相交流电源的接线端为输入端，由变换电路51和位相选择电路52构成。所说的变换电路把三相交流电变换为具有第一至第三相和第一至第三反相的六相交流电;所说的位相选择电路则从变换电路51的六相输出中选择所需要的三相予输出。这里，设置位相选择电路52是为了选出第一至第三相。相位控制电路60则连到相位选择电路52的输出端，它控制着仅当各相在120°至180°相位区间内才从相位选择电路52提供三相交流输出。变压器70接到相位控制电路60的输出端，它包含三个现有的单相变压器75至77，它们的次级输出端接在一起，初级则经相位控制电路60接到六相/三相变换电路501的三相输出端。焊接电极10接到次级的共同输端101，焊件11连到接地端12，构成焊接部分300，利用所产生的电弧13实施电弧焊接。
由于位相控制电路60的结构与图1(b)相同，不再赘述。
下面说明它的工作情况。
从三相交流电源的接线端1、2和3送进三相交流电的各相，它们被六相/三相变换电路501的变换电路51变换成包含第一至第三相和第一至第三反相的六相交流电，然后输出给位相选择电路52。位相选择电路52从变换电路51的六相输出中选出第一相、第二相和第三相。
位相控制电路60控制只在图29(a)所示的交流正弦波X、Y和Z的大约120°至180°相位区间内从位相选择电路52向变压器部分70的单相变压器75至77中的每一个供电，所说的相位区间即X波的c、f位相区段、Y波的b、e位相区段以及Z波的a、d位相区段。位相控制电路还使各单相变压器在这些相位区间之外开路。重复像上面所说的那样向各个单相变压器75至77供电，在公共输出端101处可输出图29(b)所示的具有频率下降特性的锯齿波交流电，其频率为输入电流频率的三倍。将图29(b)所示的三倍频率的锯齿电流加到焊接部分300的焊接电极10上，就在焊接电极10与焊件11之间产生电弧13，以便实施电弧焊接。本设备具有与上述效果(1)至(7)相同的效果。
图30(a)是本发明第十八实施例供电装置的变压器部分示意图，图30(b)为表示其输出波形的示意图。在这个实施例中，位相选择电路52选择与第十七实施例相同结构中的第三相相反的第三反相。如果与上述第十七实施例相类似地只在每一相的大约120°至180°相位区间触发，就可在变压器的次级输出端得到图30(b)的波形，也就是在一周期中的正半周和负半周都得到三个锯齿波。结果，可从60周的三相交流电得出一个每秒钟有360个锯齿波的单相输出。所以，若将本供电装置用作点焊或锻压加热的供电装置，那会是有益的，因为与180周的锯齿波相比，它可减少电抗损失，增加热能。实际上，可在远离变压器的地方实施焊接。
图31(a)是本发明第十九实施例供电装置的变压器示意图。在这个实施例中，与第十八实施例相似，位相选择电路52选择第三个反相，并且只在第一相的大约120°至180°相位区间内，第二相的0°至180°相位区间内以及第三反相的60°至180°相位区间内触发。既然如此，就能得到如图31(b)所示的波的顶点较高的60周锯齿波电流，而串联输出或者并联输出都有利于点焊。
上述实施例中，各相都在120°开始触发，焊接电流都具有图31(b)所示的锯齿波形，但若在每相的100°处开始触发，就能得到如图31(c)所示的锯齿波电流，其开始上升的时机比本实施例的输出会更早些，上升波顶部也会更圆些，最终能满足某些焊接应用的需要。
图32(a)和图32(b)是本发明第二十实施例供电装置的变压器示意图及其输出波形图。这个实施例中的供电装置具有与第十七实施例同样的结构，位相控制电路60使第三相处于开路状态，第一相和第二相都在大约120°到180°的相位区间内触发。如图32(b)所示，本供电装置产生一个每一周期的正半周及负半周均有两个呈规则间隔的锯齿波的电流;也就是，可以得到一个由在其正、负半周均有间隔周期的锯齿波组成的波形。因此，变压器次级以串联输出或并联输出都能满足诸如铸件这种需要避免快速升温的焊接要求。
若像图32(c)所示的那样，第一相在大约120°至180°位相区间内触发，第二相在0°至180°位相区间内触发，则这两相的能量叠加，输出一个具有图32(d)所示的准锯齿波形的电流，在这个波形的第一转折点处每个变压器输出的能量都较强，并像图32(d)所示的那样逐渐变弱。
图33是本发明第二十一实施例供电装置的变压器示意图。在该实施例中，设置相位选择电路52用以选择第一相、第二相及第三反相，位相控制电路60使得第二相开路，第一相及第三反相分别在大约60°至180°的相位区间内和0°到180°的相位区间内被触发。既然如此，就能在各个变压器的输出端得到图33(c)所示的波形，它比图32(d)波形的能量更大。
既然如此，由于在波形上升的初期阶段能量较大且数值急剧上升，在变压器次级处串联输出或并联输出都能适合点焊和电弧焊接。由于这时焊接的强度得到提高，所以就能提高焊接速度，还能焊接较厚的材料。此外，通过改变每一相的触发区间，可将输出能量置于予先确定的值上。
在以上的描述中，一直到每一相的电压值达到零，也就是位相成为180°，都在触发;不过，这种触发的起、止点都可由晶闸管随便设置。譬如，当第二相的电流是在大约0°至120°的位相区间内提供时，供电的时间就较短，波形具有比图31(b)的波形更为陡峭的下降特性。在图33所示的第二十一实施例中，在第三反相大约0°至120°相位区间内所加的电流产生同样的结果。
又一个实施例描述了一种供电装置，它可以通过控制触发把三相交流输入的三个相或者把一个单相交流电分成一些具有预定形状的脉冲波形来得到一个与负载一致的输出波形，它还可以通过排列每一相的，特别是三相交流的予先确定的脉冲波而得到各种输出波形。
图34是本发明第二十二实施例供电装置的简略示意图，图35是图34的供电装置电路结构示意图，而图38则是按60度相位角来分隔三相交流输入的一个周期t的正弦波所得到的对应脉冲波形示意图。这些图中，参考标号1100表示带有输入端1、2和3的供电装置，各输入端接到三相交流输入的R相、S相和T相。该装置还包含第一至第三电源变换部分1101至1103。第一电源变换部分具有第一相位控制电路1110和变压器1150。所说的相位控制电路只在每个正弦波正、负半波的前部，即0°到60°相位区间内实施三相交流供电。所说的变压器有一单相铁芯1150a，其初级侧绕有第一至第三初级线圈1151至1153，次级侧绕有一个单相次级线圈1154;其中第一至第三初级线圈1151至1153经第一位相控制电路1110接到三相交流输入端1、2和3，并自输出端1101a输出第一单相交流电(以下表示为F输出)。
第二电源变换部分1102具有第二相位控制电路1120和变压器1160。所说的相位控制电路只在每个正弦波正、负半波的中部，即60°至120°相位区间内实施三相交流供电。所说的变压器有一单相铁芯1160a，其初级侧绕有第四至第六线圈1161至1163，次级侧绕有一个单相相线圈1164;其中第四至第六初级线圈1161至1163经第二相位控制电路1120接到三相交流输入端1、2和3，并自输出端1102a输出第二单相交流电(以下表示为M输出)。
第三电源变换部分1103具有第三相位控制电路1130和变压器1170。所说的相位控制电路只在每个正弦波正、负半波的后部，即120°至180°相位区间内实施三相交流供电。所说的变压器有一单相铁芯1170a，其初级侧绕有第七至第九线圈1171至1173，次级侧绕有一个单相线圈1174;其中第七至第九初级线圈1171至1173经第三相位控制电路1130接到三相交流输入端1、2和3，并自输出端1103a输出第三单相交流电(以下表示为B输出)。
图36是上述相位控制电路1110的结构示意图，晶闸管1110a至1110C分别“通-断”控制R相、S相和T相。过零检测器1112测定三相交流输入的每个正弦波的过零点。相位调节器1111a至1111c接受过零检测器1112的输出，并调节各相晶闸管1110a至1110c的点火角。例如，第一相位控制电路1110中，相位调节器的设置，使晶闸管在0°至60°的相位区间内被触发。这里只详细地描述了第一相位控制电路1110的结构。第二和第三相位控制电路1120和1130与第一相位控制电路1110的结构相同，但是第二和第三相位控制电路1120和1130的点火角分别为60°至120°和120°至180°现在描述其工作情况。
加到本供电装置1100输入端1、2和3的三相交流电在第一至第三电源变换部分1101至1103处被变换成F输出、M输出和B输出，并送至输出端1101a到1103a。
在第一电源变换部分1101中，第一相位控制电路1110控制只在正弦波正半周和负半周的0°至60°相位区间向变压器1150的第一至第三初级线圈1151至1153供给三相交流电;所说相位区间即R相的R1和R4区段，S相的S3和S6区段，以及T相的T2和T5区段。该控制电路还使各线圈在这些位相区间以外处于开路状态。重复像上面那样对每个线圈1151至1153供电，使铁芯1150a中感应一个具有下降特性的、频率为输入电流频率三倍的磁通，进而在次级线圈1154中也感应出如图37(a)所示的三倍频率的锯齿波形F输出。
在第二电源变换部分1102中，第二相位控制电路1120控制只在正弦波正半周和负半周的60°至120°相位区间内才向变压器1160的第四至第六初级线圈1161至1163供给三相交流电;所说的相位区间即R相的R2和R5区段，S相的S1和S4区段，以及T相的T3和T6区段。该控制电路还使各线圈在这些位相区间以外处于开路状态。重复像上面那样对每个线圈1161至1163供电，使铁芯1160a中感应一个具有下降特性的、频率为输入电流频率三倍的磁通，进而在次级线圈1164中也感应出如图37(b)所示的三倍频率的锯齿波形M输出。
在第三电源变换部分1103中，第三相位控制电路1130控制只在正弦波正半周和负半周的120°至180°相位区间内才向变压器1170的第七至第九初级线圈1171至1173供给三相交流电;所说的相位区间即R相的R3和R6区段，S相的S2和S5区段，以及T相的T1和T4区段。该控制电路还使各线圈在这些相位区间以外处于开路状态。重复像上面那样对每个线圈1171至1173供电，使铁芯1170a中感应一个具有下降特性的、频率为输入电流频率三倍的磁通，进而在次级线圈11 4中也感应出如图37(c)所示的三倍频率的锯齿波形B输出。
在这个实施例中，该供电装置可输出三类具有不同波形的三倍频率的单相交流电，也即随着它们来自各个电源变换部分而彼此具有不同的特点。这些三倍频率的锯齿波输出各自具有下述效果。
由该供电装置所得到的B输出具有与第一实施例相似的前述效果(1)至(3)。
由该供电装置所得到的M输出有较强的功率，以致只使用M输出就能适用于较大的片状焊接和火焰喷涂。
由该供电装置所得到的F输出，与其它输出相比，其电平上升较慢，从而，它能胜任像薄板的点焊这种在加压时产生火花将是有害的焊接。
此外，每种输出都具有上面所述的效果(4)、(5)、(7)、(9)和(10)。
而且，将这种供电装置用于焊接设备时，通过适当地控制电源变换部分中一相的点火角在大约60°或120°处，就可以调节电弧的强度。事实是，这个位相区间可被控制成比普通调节初级与次级线圈的磁联系力的方法要宽一些。还有，利用高稳定性的计算机自动控制，就能使那些按常规不能焊接的范围也可以被焊接。
在本实施例的供电装置中，可同时自各个输出端输出三类具有互不相同波形的三倍频率单相交流电，因而能够做一个单相供电装置所能做功的三倍，尤其是使用多个电极就能进行各类焊接。
当把上述F输出、M输出和B输出加到三个电极上，产生多重电弧时，集合以不同方式产生的电弧，可产生多种电弧。
铜的焊接需要予先加热。其电平迅速上升的B输出加到上面的碳电极去，而具有较强功率的M输出则加到下一个焊接电极，还有那电平缓慢上升的B输出被加到最后精整电极上，可由三个电极同时完成予热、焊接和精整焊接，由此，就能有效而容易地实现铜的焊接。
此外，将两种材料通过粘附或熔接上金属粉末而成为焊件，也可使用这种焊接方法来焊接。
由于上述所有输出均为三相平衡的输出，所以就能防止三相之间的不平衡。
图39是本发明第二十三实施例供电装置的示意图;图40则为图39所示供电装置的电路结构示意图。这个实施例中，具有与第二十二实施例同样结构的供电装置自输出端输出一个单相输出，它选自具有不同波形的三类单相输出，即F输出、M输出和B输出。
如图40所示，该供电装置由第一至第三电源变换部分1101至1103、输出转换电路1210和控制电路1220组成。所说的三个电源变换部分的结构与上述实施例相同;所说的输出转换电路与电源变换部分1101到1103相接，从电源变换部分的三个输出，即F输出、M输出和B输出中选出一个，送到输出端1210a;所说的控制电路控制输出转换电路1210的转换操作。
图41(a)至图41(c)为受到这样一种控制而输出(C输出)的波形图，这是指对于三相输入的每一周期，F输出、M输出及B输出均被转换控制。
在具有如此结构的本供电装置中，电源输出可以根据工作负载的特点从三个输出，即F、M和B输出中来选择。进而，当这种特点随着负载的工作状况变化时，可以由控制电路1220随着变化着的特点而变换控制这三个输出，就像图41(a)至图41(c)所示的那样，因此可以在这种负载情况下提高三相电源输出的效率。
图42为本发明第二十四实施例供电装置的电路结构示意图，图43是可以从图42的供电装置输出的单相输出波形示意图。在图42和图43中，参考标号1300表示一个供电装置，它由与三相交流电源相连的输入端1、2和3，相位控制电路1310，变压器1350和供电范围设置电路1320组成。其中的相位控制电路只在每个正弦波的正半周及负半周的0°至60°，60°至120°或者120°至180°的范围内才实行三相交流供电。其中的变压器具有一个单相铁芯1350a，其初级侧绕有第一至第三初级线圈1351至1353，次级侧绕有单相次级线圈1354，而且其中的初级线圈1351至1353经相位控制电路1310接到三相交流电源的R相电压、S相电压及T相电压。其中的供电范围设置电路用来设置各相的供电范围，以便不至彼此重迭。
在图42的供电装置中，晶闸管1310a至1310c还有过零检测器均与图36的相同，但相位调节器1311a至1311c调节各相晶闸管1310a至1310c的点火角就不仅依据过零检测器1312的输出，还要依据供电范围设置电路1320的范围设定信号。换言之，相位调节器1311a至1311c可根据该范围设定信号来改变各相的触发区间。
在具有如此结构的本供电装置中，相位调节器1311a至1311C的供电范围被设定为每相正半周及负半周的0°至60°，60°至120°或者120°至180°，而F输出、M输出或B输出被作为电源输出加到负载上。本实施例中，若将R相、S相和T相的供电范围分别设在60°至120°，120°至180°和0°至60°，则可得到如图43(a)所示的单相输出(C1输出)。
图43(b)表示一种单相输出(C2输出)的波形，它是在R相开路，S相供电范围设在正半周的60°至120°和负半周的0°至60°及120°至180°，而T相的供电范围设在正半周的0°至60°及120°至180°和负半周的60°至120°时所得到的。图43(c)表示一种单相输出(C3输出)的波形，它是在R相供电范围设在正半周的0°至60°及120°至180°和负半周的60°至120°，S相供电范围设在正半周的60°至120°和负半周的0°至60°，而T相的供电范围设在负半周的0°至60°时所得到的。
上述实施例中，设置了供电范围设置电路1320，来自它的信号可以分别设定相位调节器1311a至1311c的供电范围，因而使其能够输出多种单相交流电，最终使得本供电装置能广泛地适用于负载。
图44为第二十四实施例的第一种改型示意图。这里，在上面所说的供电装置中，第一至第三变压器1360a至1360c包括一个单相铁芯1363，其初级侧绕有一个单相初级线圈1361，次级侧绕有单相次级线圈1362，而且每个变压器的初级线圈1361经相位控制电路1310分别接到三相交流电的R相、S相和T相。第一至第三变压器1360a至1360c构成变压器部分1360，而相位控制电路1310与变压器部分1360构成供电装置1301。
在本供电装置中，若每个相位调节器的供电范围设在各相正半周及负半周的0°至60°，具有正半周0°至60°范围或具有负半周0°至60°范围的R-F输出以180°的间隔轮流输出到第一变压器1360a的次级;位相滞后于R-F输出120°的S-F输出被送到第二变压器1360b的次级;而位相滞后于R-F输出240°的T-F输出被送至第三变压器1360c的次级。
位相调节器1311a至1311c对于各相正半周和负半周的供电范围也可设定成60°至120°或者120°至180°。既然如此，则具有正半周或负半周的60°至120°区段或者120°至180°区段的R-M输出或R-B输出(见图47)以180°的间隔被轮流输出到第一变压器1360a的次级，相位滞后于R-M输出或R-B输出120°的S-M输出或S-B输出被送至第二变压器1360b的次级，而相位滞后于R-M输出或R-B输出240°的T-M输出或T-B输出被送至第三变压器1360c的次级。
在正、负半周交替具有脉冲波形的电源输出有利于随负载特点而定。
图45是第二十四实施例的第二种改型示意图。这里，在第一种改型的供电装置中的第一至第三变压器1360a至1360c的次级线圈1362并联联接。
既然如此，可将F输出或者C1输出送到次级侧的公共输出端，如图45所示。
图46是本发明第二十五实施例供电装置的电路结构及工作情况示意图。图46中，供电装置1400由与单相交流输入相连的接线端4、相位控制电路1410、变压器1450和供电范围设定电路1420组成。所说的相位控制电路在正半周及负半周的一半相位区间，此中为0°至90°，45°至135°或者90°至180°范围内供给单相交流输入。所说的变压器具有单相铁芯1453，其初级侧和次级侧分别绕有单相初级线圈1451和单相次级线圈1452，其中初级线圈1451经相位控制电路1410接到单相交流输入。所说的供电范围设定电路将供电范围设定为上述三个区间之一。
相位控制电路1410由晶闸管1411、过零检测器1413和相位调节器1412组成。晶闸管控制单相交流输入的通断;过零检测器测定单相交流输入正弦波的过零点;相位调节器调节晶闸管1411的触发区域。
在具有如此结构的本供电装置中，从上述三个范围内选择晶闸管1411由相位调节器1412触发的予定相位区间，同时单相交流输入做为f-输出、m输出或b输出而被送出，如图46所示。此中，f输出、m输出及b输出分别是在正半周和负半周交替间隔180°的0°至90°区段、45°至135°区段或90°至180°区段的单相输出。
根据负载的特点来确定所需的有这种波形的单相输出。
图47是本发明第二十六实施例电源的电路结构示意图，其中供电装置1500由输入端1、2和3、第一、第二和第三电源变换部分1501、1502和1503组成。所说的第一电源变换部分1501分别自三个输出端1501a至1501c输出三相(R相、S相和T相)正半周或负半周的0°至60°区段。所说的第二电源变换部分1502分别自三个输出端1502a至1502c输出R相、S相和T相正半周及负半周的60°至120°区段。所说的第三电源变换部分1503分别自三个输出端1503a至1503c输出R相、S相和T相正半周及负半周的120°至180°区段。
第一电源变换部分1501由一个具有如同图36的相位控制电路同样结构的相位控制电路1510和第一至第三自耦变压器1550a至1550c组成。这三个变压器的原线圈1551经相位控制电路1510接到三相输入的R相、S相和T相。在该第一变换部分1501中，第一相位控制电路1510设置成只在每一相正半周或负半周的0°至60°相位区间供给三相交流输入，而第一至第三自耦变压器1550a至1550c分别输出R-F输出、S-F输出和T-F输出。
同样，第二电源变换部分1502由第二相位控制电路1520和第四至第六自耦变压器1560a至1560c构成。第三电源变换部分1503由第三相位控制电路1530和第七至第九自耦变压器1570a至1570c构成。在第二电源变换部分1502中，第二相位控制电路设置成只在每一相正半周或负半周的60°至120°相位区间供给三相交流输入，而第四至第六自耦变压器1560a至1560c分别输出R-M输出、S-M输出和T-M输出。在第三电源变换部分1503中，第三相位控制电路1530设置成只在每一相正半周或负半周的120°至180°相位区间供给三相交流输入，而第七至第九自耦变压器1570a至1570c分别输出R-B输出、S-B输出和T-B输出。
现在描述其工作情况。
将三相交流电送到供电装置1500的输入端1、2和3，在第一至第三电源部分1501至1503处变换成三个单相交流电。这之后，R-F输出、S-F输出、T-F输出被送至第一电源变换部分1501的第一至第三自耦变压器的副边;S-M输出、T-M输出和R-M输出被送至第二电源变换部分1502的第四至第六自耦变压器的副边;T-B输出、S-B输出和R-B输出被送至第三电源变换部分1503的第七至第九自耦变压器的副边。
在上述实施例中，三相交流输入的R、S及T相正弦波被分成三类脉冲波形，它们对应每一相正半周和负半周的前部、中部和后部，结果就有九种单相输出，它们的波形或电压产生时间不同。这九种单相输出可分别加到负载的多个输入端，最终得到多种有效作用。
图48是本发明第二十七实施例供电装置的示意图。
在这个实施例中，恰如图48所示，是在第二十六实施例的第一电源变换部分1501中，相应于三相交流输入R、S、T相的第一至第三变压器1550a至1550c提供了第一至第三辅助变压器1680a至1680c，它们包括一个串联到各变压器次级线圈1552的辅助初级线圈1681，还有一个辅助的次级线圈1682，后者经一单相铁芯1683与辅助初级线圈1681磁性相接，而且由于原边电流值的快速下降变化，在副边产生高电压。在第一、第二和第三辅助变压器1680a至1680c的次级处，分别在R相、S相和T相正半周及负半周的60°附近输出一个R-F附加输出、S-F附加输出和T-F附加输出，如图49(a)至图49(c)所示。
在第二电源变换部分1502中，第四至第六变压器1560a至1560c带有第四至第六辅助变压器1690a至1690c，其结构与上述辅助变压器1680a至1680c相同，并在第四至第六辅助变压器1690a至1960c的次级处，分别在R相、S相和T相正半周及负半周的120°附近产生一个具有高电压的R-M附加输出、S-M附加输出和T-M附加输出，如图50(a)至图50(c)所示。第三电源变换部分1503具有如同上述第二十六实施例同样的结构。
现在描述其工作情况。
在本实施例中，三相交流输入的每一相分别在第一至第三电源变换部分1501至1503受到相位控制，并变换成具有不同波形及电压发生时间的九种单相交流电。
在这个供电装置中，在第一电源变换部分1501第一至第三辅助变压器1680a至1680c的次级处，在R-F输出、S-F输出和T-F输出的下降时间附近产生具有高电压的R-F附加输出、S-F附加输出和T-F附加输出，如图49(a)至图49(c)所示。在第二电源变换部分1502的第四至第六辅助变压器1690a至1690c的次级处，在R-M输出、S-M输出和T-M输出的下降时间附近产生具有高电压的R-M附加输出、S-M附加输出和T-M附加输出，如图50(a)至图50(c)所示。
在上述实施例中，由于提供了辅助变压器1680a至1680c以及1690a至1690c，它们产生高电压，这是因为第一和第二电源变换部分1501和1502变压器的次级输出值的突然下降变化所致，这样就可以通过把高压加到负载上来有效地使用三相交流电的能量，并且可以在上述九个单相输出的过零点处降低功率供给。
图51是本发明第二十八实施例的供电装置示意图，图52是图51的供电装置电路结构示意图。在图51和图52中，供电装置1700由三相/六相变换电路1710、第一至第三电源变换部分1701至1703和第四至第六电源变换部分1704至1706组成。所说的三相/六相变换电路1710与三相交流输入相连，并将具有R相、S相和T相的三相交流输入变换成具有R相、S相和T相以及R′相、S′相和T′相(它们与R、S、T相反相)的六相交流电。所说的第一至第三电源变换部分输入的是R、S和T相;所说的第四至第六电源变换部分输入的是R′、S′和T′相。这里的R、T′、S、R′、T、S′相分别对应于六相交流电的第一相至第六相。
第一至第三电源变换部分1701至1703由第一至第三相位控制电路1710至1730和第一至第三变压器1710a至1730a组成。各相位控制电路具有与图36相位控制电路相同的结构。通过控制只在各相正半周或负半周的0°至60°，60°至120°和120°至180°相位区间实施R、S和T相的供电，分别从各变压器的次级输出单相F输出、单相M输出和单相B输出。第四到第六电源变换部分1704至1706由第四至第六相位控电路1740至1760和第四至第六变压器1740a至1760a构成。各相位控制电路具有第一至第三电源变换部分的相位控制电路相同的结构。通过制控只在各相正半周或负半周的0°至60°，60°至120°和120°至180°相位区间内实施R′S′和T′相供电，从各变压器的次级输出单相F′输出、单相M′输出和单相B′输出。单相F′、M′和B′输出与上述单相F、M、B输出反相。这些变压器有一单相铁芯1775，其初级侧绕有第一至第三初级线圈1771至1773，次级侧绕有次级线圈1774。
现在描述其工作情况。
如图52和53所示，利用三相/六相变换电路1700a把三相交流输入变换成六相交流电。六相中的R、S和T相送到第一至第三电源变换部分1701至1703，而R′、S′和T′相送往第四至第六电源变换部分1704至1706。第一电源变换部分1701控制只在正半波和负半波的0°至60°相位区间内供给R、S和T相(如图54(a)所示)，第二电源变换部分1702控制只在正半周和负半周的60°至120°相位区间内供给R、S和T相(如图54(b)所示)，第三电源变换部分1703控制只在正半周和负半周的120°至180°相位区间内供给R、S和T相(如图54(c)所示)。最后，电源变换部分1701至1703输出如图54(a)至图54(c)所示的F输出、M输出和B输出。
第四至第六电源变换部分1704至1706分别控制在正半周和负半周的0°至60°，60°至120°和120°至180°相位区间内供给R′、S′和T′相，如图54(d)至54(f)所示。最后，电源变换部分1704至1706输出如图54(d)至54(f)所示的F′输出、M′输出和B′输出。
在具有上述结构的供电装置中，提供三相/六相变换电路1700a用来将三相交流电变换成六相交流电，并将包括六相中第一、第三和第五相的正的三相正弦波及包括六相中第二、第四和第六相的负的三相正弦波分成三种脉冲波形，这就是每一相的正半周及负半周的前部、中部和后部，然后，由变压器排列这些具有同样波形的脉冲波，成为三倍频率的单相交流电，从而从三相交流输入得到具有不同波形的三倍频率的第一至第三单相交流电(F、M和B输出)，以及与第一至第三反相的第四至第六单相交流电(F′、M′和B′输出)。
图55是本发明第二十九实施例供电装置的示意图，图56(a)至图56(f)是说明图55的供电装置工作的波形图。在这个实施例中，图42所示的第二十四实施例的三相输入供电装置变化为六相输入的供电装置。
在这些图中，供电装置1800由与三相交流电源相连的输入端1、2和3，三相/六相变换电路1810，相位控制电路1820和变压器1830组成。所说的三相/六相变换电路将三相交流电变换为六相交流电;所说的相位控制电路控制六相交流电的各相在予定的位相区间供电;所说的变压器有一个单相铁芯1838，其初级侧绕有第一至第六初级线圈1831至1836，次级侧绕有单相次级线圈1837，其中第一至第六初级线圈1831至1836经相位控制电路1820分别接到三相/六相变换电路1810的相电压。
相位控制电路1820由晶闸管1821a至1821f、检测器1812、相位调节器1811a至1811f和设定电路1822组成。所说的晶闸管触发六相交流电的第一相至第六相;检测器则测定六相交流电每一相的过零点;相位调节器在予定的区间内触发晶闸管1821a至1821f，而设定电路设定晶闸管的触发区间及相位调节器的动作顺序。
在具有如此结构的供电装置中，利用第一至第三相位调节器1811a至1811c对每一相的正半周和负半周设定供给R、S和T相的相位区间为0°至60°，60°至120°或120°至180°，而R′、S′和T′相成为开路，从而提供F输出、M输出或B输出作为电源输出。
在本实施例中，类似于第二十四实施例那样，通过使用R、S和T相可提供C1输出、C2输出和C3输出，如图56(a)至图56(c)所示。用R′相代替图56(a)中的R相，可得图56(d)所示的C4输出波形;用T′相的正半周代替图56(b)所示的T相负半周，可得图56(e)所示的C5输出波形;用R′相正半周和S′相负半周代替R相负半周和S相正半周，可得图56(f)所示的C6输出波形。
在上述实施例中，设有设定电路1822而且相位调节器可利用该电路的信号设定各相的触发区间，因而能作为电源输出多种具有不同波形的单相交流电，最终使该供电装置广泛地适应负载。
图57(a)是第二十九实施例变型的示意图。此中，第一变压器1830a具有第一单相铁芯，其初级侧绕有第一至第三初级线圈1831至1833，次级侧绕有单相次级线圈1837a。第二变压器1830b具有第二单相铁芯，其初级侧绕有第四至第六初级线圈1834至1836，次级侧绕有单相次级线圈1837b。这两个变压器用来代替变压器1830，后者有第一至第六初级线圈绕在单相铁芯的初级上。第一变压器和第二变压器的次级串联联接。
在具有如此结构的供电装置中，两个具有相同波形但位相彼此相反的单相输出，例如F输出和F′输出被送到相应变压器的次级线圈上，最终得到双倍电压输出。
从前面对本发明的描述可以看到，供电装置有三个接线端与三相交流电源相连，该装置还包括相位控制电路和变压器。相位控制电路控制只在譬如每一相的大约120°至180°相位区间内才供给三相交流电。变压器则有铁芯，其初级侧绕有第一至第三初级线圈，次级侧绕有次级线圈，而且其中的三个初级线圈经过相位控制电路接到三相交流电源去。具有如此结构的供电装置输出一个单相交流电。所以，产生一个具有频率为输入电流频率三倍的锯齿波电流;提供一种体积小、重量轻的高效率供电装置，此外，使用这种输出三倍频率锯齿波的供电装置，可以进行电弧焊接和点焊接，从而可得到一种体积小、重量轻的具有较好效率的焊接设备。
按照本发明，由于自耦变压器有一个铁芯，它的原边绕有第一至第三原线圈，同时也从这些原线圈的中点取出次级输出，所以就能使本供电装置小型化。此外，当把这种供电装置装在多弧焊接设备上面，整个设备的尺寸就能减小。此外，由于通过控制三相输入电流的位相触发角，能得到三倍于输入电流频率的锯齿波电流，所以就能提高多弧焊接的强度及稳定性。
按照本发明，一种供电装置带有六相/三相交换电路，这个电路与三相电源相接，产生六相交流电，并输出具有六相中所需要三相的第一三相交流电和第二三相交流电。这种供电装置还包括第一、第二相位控制电路，它们控制着只在每一相的大约120°至180°相位区间内才供给第一个及第二个三相交流电。这种供电装置还包括第一和第二变压器，它们带有铁芯，初级侧绕有第一至第三初级线圈，次级侧绕有单相次级线圈，其中三个初级线圈经第一和第二相位控制电路接到上述第一个和第二个三相输出，而次级线圈则并联或串联在一起。这样构成的这种供电装置从上述次级线圈的公共输出端输出单相交流电。所以，可以得到具有三倍于输入电流频率的锯齿波电流，并能防止三相间的不平衡问题，从而提供一种高效供电装置。此外，由于变压器的次级线圈并联联接或串联联接，就能提高输出电流或输出电压，最终提高该供电装置的输出功率。此外，两个变压器的各个初级侧被提供以具有彼此相反的三相电流，因而能防止脉动问题。
按照本发明，一种供电装置带有六相/三相变换电路，它与三相电源相接，产生六相交流电并从这六相中选择所需要的三相交流予以输出。这个供电装置还包括相位控制电路，它控制只在大约120°至180°相位区间才供给三相交流电。该供电装置还包括由三个单相变压器组成的变压器部分，其中的次级输出端连在一起，初级侧经相位控制电路连到六相/三相变换电路的三相输出。这个供电装置给出一个单相交流电至各单相变压器的公共输出端。所以可从输出端得到具有三倍于输入电流频率的锯齿波电流，从而能得到不存在三相间不平衡的高效供电装置。
按照本发明，一种供电装置有三个输入端，它们连到三相交流电源去。该装置包含第一电源变换部分，将三相交流输入变换成包含三相中各正半周及负半周的0°至60°区段的第一种单相交流电。该装置还包含第二电源变换部分，将三相交流输入变换成包含三相中各正半周及负半周的60°至120°区段的第二种单相交流电。该装置还包含第三电源变换部分，将三相交流输入变换成包含三相中各正半周及负半周的120°至180°区段的第三种单相交流电。因此，有三种单相交流电可根据负载的特点(如电动机)供使用，结果能提高负载的工作效率。此外，如果同时使用第一到第三电源变换部分的单相输出，那么使用本发明的电源的负载可以做使用一个单相电源的普通情况下三倍的功。
按照本发明，一种供电装置带有相位控制电路，能在三相的各正半周及负半周的0°至60°、60°至120°或120°至180°相位区间内供给三相交流输入，而且通过这个相位控制电路可设定各相的供电区间使得彼此不重迭。所以，可将三相正弦交流输入的每一相分成正半周及负半周的前段、中段和后段脉冲波形，进而，按照所需顺序排列这些脉冲波形并做为单相交流电输出。这就使得能够精细地控制波形。
按照本发明，一种供电装置带有相位控制电路，该电路可在正半周及负半周一半相位角这样的予定相位区间内供给单相交流输入，并经自耦变压器输出其中相位受到控制的输出。所以，正弦波单相交流输入的正半周及负半周的予定区段可以成为分立的脉冲波输出，满足某些应用的要求。
按照本发明，一种供电装置带有三个与三相交流电源相连的输入端。这个装置包括第一电源变换部分，它分别在三相交流输入各相的正半周及负半周的0°至60°相位区间内输出三相交流输入的每一相。这个装置还包括第二电源变换部分，它分别在三相交流输入各相的正半周及负半周的60°至120°相位区间内输出三相交流输入的每一相。这个装置还包括第三相位变换部分，它分别在三相交流输入各相的正半周及负半周的120°至180°相位区间内输出三相交流输入的每一相。所以，三相交流输入的第一相、第二相和第三相的正弦波形可以分别被分成正半周和负半周的前部、中部及后部的脉冲波形，最终得到九种波形及电压产生时间互不相同的单相输出。进而，将这九种单相输出分别加至多种负载的输入端，得到更多的效果。
按照本发明，上述第一和第二电源变换部分的变压器设有辅助变压器，由于变压器的次级输出值的突降，所设的辅助变压器产生高压。因此，将这种高压用于负载，就能有效地使用三相交流电，并在九种单相输出的过零点附近给出的功率降低。
按照本发明，一种供电装置带有三相/六相变换电路，后者将三相交流电变换成六相交流电，用以把第一、第三和第五相的三个正相及第二、第四和第六相的三个负相变换成第一、第二和第三单相交流电及第一、第二和第三反相单相交流电;它们分别包括第一至第三相或者第四至第六相各个正半周及负半周的0°至60°、60°至120°或120°至180°区段。因此，从单相交流输出端可得到具有三倍于输入频率的第一至第三单相交流电，以及具有与对应的第一至第三相相反位相的第一至第三反相单相交流电。
按照本发明，一种供电装置带有三相/六相变换电路，后者把三相交流电变换成六相交流电。该装置还包括相位控制电路，在每个正半周及负半周的0°至60°，60°至120°或120°至180°相位区间内供给这六相交流电的每一相。该供电装置还包括供电范围设定装置来设定各相的供电区间，并经过具有第一至第六初级线圈及单相次级线圈的变压器输出各个相电压。因此，就能将正弦波六相交流电的各相分成各正半周及负半周的前部、中部和后部脉冲波，按照所需要的顺序排列这三类脉冲波，就产生具有三倍于输入频率的单相交流电或者具有与这种单相交流电位相相反的反相单相交流电。
权利要求
1.一种供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端；控制三相交流电每一相触发的相位控制电路；带有单相铁芯的变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第三相初级线圈经所说的相位控制电路接到所说的三相交流电源；输出单相交流电的输出端。
2.一种如权利要求1所述的供电装置，其特征在于所说的变压器初级侧有三个线圈，次级侧有一个线圈。
3.一种如权利要求2所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路控制只在每一相的大约120°至180°位相区间内供给三相交流电。
4.一种如权利要求3所述的供电装置，其特征在于所说的三个线圈具有相反位相。
5.一种如权利要求4所述的供电装置，其特征在于所说的第三个线圈具有相反位相，所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间内触发第一相，只在大约0°至180°相位区间内触发第二相，只在大约60°至180°相位区间内触发第三相。
6.一种如权利要求2所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间内触发第一相和第二相，并使第三相处于开路状态。
7.一种如权利要求1所述的供电装置，其特征在于所说的变压器初级有两个初级线圈，次级有一个次级线圈，并且控制只在每一相的大约120°至180°相位区间内供给三相交流电。
8.一种供电装置包括三相交流电源;相位控制电路控制只在每一相的正半周和负半周的大约100°至180°相位区间内供给三相交流电;变压器，它的第一至第三初级线圈绕在单相铁芯的原边并经所说的相位控制电路接到所说的三相交流电源，从每个初级线圈的中点获取次级输出;输出单相交流电的输出端。
9.一种如权利要求8所述的供电装置，其特征在于使所说的第一至第三初级线圈的第三相为反相，所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间内触发第一相，只在大约0°至180°相位区间内触发第二相，只在大约60°至180°相位区间内触发第三相。
10.一种多弧焊接设备，包括如权利要求8的供电装置;三个焊丝，接至所说的供电装置的第一至第三相交流输出;公共接地端接至所说供电装置的所说初级线圈，并接至焊件;在所说的每个焊丝和所说的焊件之间以及所说的各焊丝之间产生电弧。
11.一种如权利要求10所述的多弧焊接设备，其特征在于使所说的第一至第三初级线圈的第三相为反相，所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间内触发第一相，只在大约0°至180°相位区间内触发第二相，只在大约60°至180°相位区间内触发第三相。
12.一种供电装置包括三相交流电源;六相/三相变换电路，接至所说的三相交流电源，将三相交流电变换成六相交流电，并输出分别具有六相中所需三相的第一三相交流电和第二三相交流电;第一和第二相位控制电路控制触发各相所说的第一和第二三相输出;带有单相铁芯的第一和第二变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第三初级线圈经所说的第一和第二相位控制电路接到所说的第一和第二三相输出，所说的次级线圈的端部连到一起;输出单相交流电的输出端。
13.一种如权利要求12所述的供电装置，其特征在于所说的六相/三相变换电路包括一个变换电路将三相交流电变换成具有第一至第三相和第一至第三反相的六相交流电;第一和第二相位选择电路，从所说的变换电路的六相输出中选择所需要的三相，并将所说的三相输出加到所说的第一和第二相位控制电路。
14.一种如权利要求13所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二变压器的次级线圈并联联接。
15.一种如权利要求13所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二变压器的次级线圈串联联接。
16.一种如权利要求14所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位选择电路选择所说的第一至第三相，或者选择所说的第一、第二相及第三反相;所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发每一相。
17.一种如权利要求15所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位选择电路选择所说的第一至第三相，或者选择所说的第一、第二相及第三反相;所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发每一相。
18.一种如权利要求16所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发第一相，在大约120°至180°或者0°至180°相位区间内触发第二相，但不触发第三相。
19.一种如权利要求17所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发第一相，在大约120°至180°或者0°至180°相位区间内触发第二相，但不触发第三相。
20.一种如权利要求16所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发第一相，在大约0°至180°相位区间内触发第二相，在大约60°至180°相位区间内触发第三反相。
21.一种如权利要求17所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约120°至180°相位区间内触发第一相，在大约0°至180°相位区间内触发第二相，在大约60°至180°相位区间内触发第三反相。
22.一种如权利要求16所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约60°至180°相位区间内触发第一相，在大约0°至180°相位区间内触发第三相，但不触发第二相。
23.一种如权利要求17所述的供电装置，其特征在于所说的第一和第二相位控制电路在大约60°至180°相位区间内触发第一相，在大约0°至180°相位区间内触发第三相，但不触发第二相。
24.一种如权利要求16所述的供电装置，其特征在于所说的第二相位选择电路选择三相，使它们与所说的第一相位选择电路选出的三相反相，所说的第二相位控制电路在与所说的第一相位控制电路相同的相位区间内触发所说反相的控制。
25.一种如权利要求17所述的供电装置，其特征在于所说的第二相位选择电路选择三相，使它们与所说的第一相位选择电路选出的三相反相，所说的第二相位控制电路在与所说的第一相位控制电路相同的相位区间内触发所说反相的控制。
26.一种如权利要求22所述的供电装置，其特征在于所说的第二相位选择电路选择三相，使它们与所说的第一相位选择电路选出的另外三相反相，所说的第二相位控制电路在与所说的第一相位控制电路相同的相位区间内触发所说反相的控制。
27.一种如权利要求23所述的供电装置，其特征在于所说的第二相位选择电路选择三相，使它们与所说的第一相位选择电路选出的另外三相反相，所说的第二相位控制电路在与所说的第一相位控制电路相同的相位区间内触发所说反相的控制。
28.一种供电装置包括三相交流电源;六相/三相变换电路，它接到所说的三相交流电源，产生六相交流电，并输出所说六相交流电当中所需要的三相;包含三个单相变压器的变压器，其中次级输出端连到一起，初级侧经所说的相位控制电路接到所说六相/三相变换电路的三相输出;所说三个单相变压器的公共输出端输出单相交流电。
29.一种如权利要求28所述的供电装置，其特征在于所说的六相/三相变换电路包括一个变换电路，连到所说的三相交流电源，将三相交流电变换成具有第一至第三相和第一至第三反相的六相交流电;位相选择电路，从所说的变换电路的六相输出中选择所需要的三相。
30.一种如权利要求28所述的供电装置，其特征在于所说的位相选择电路从所说的变换电路的六相输出中选择第一相至第三相。
31.一种如权利要求28所述的供电装置，其特征在于所说的位相选择电路选择第一和第二相以及所说的第三反相。
32.一种如权利要求30所述的供电装置，其特征在于所说的位相控制电路只在大约120°至180°相位区间触发选自所说相位选择电路的第一相至第三相。
33.一种如权利要求31所述的供电装置，其特征在于所说的位相控制电路只在大约120°至180°相位区间触发选自所说相位选择电路的第一和第二相以及所说的第三反相。
34.一种如权利要求30所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间触发所说的第一和第二相，但不触发所说的第三相。
35.一种如权利要求31所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间触发所说的第一和第二相，但不触发所说的第三相。
36.一种如权利要求30所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间触发所说的第一相，只在大约0°至180°相位区间触发所说的第二相，但不触发所说的第三相。
37.一种如权利要求31所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路只在大约120°至180°相位区间触发所说的第一相，只在大约0°至180°相位区间触发所说的第二相，但不触发所说的第三相。
38.一种如权利要求31所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路在大约120°至180°相位区间触发所说的第一相，在大约0°至180°相位区间触发所说的第二相，在大约60°至180°相位区间触发所说的第三反相。
39.一种如权利要求31所述的供电装置，其特征在于所说的相位控制电路在大约60°至180°相位区间触发所说的第一相，在大约0°至180°相位区间触发所说的第三反相，但不触发第二相。
40.一种供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端;第一电源变换部分，输出第一单相交流电，它包括第一相位控制电路，控制在各相正半周及负半周的大约0°至60°相位区间内实施供给三相交流输入;和带单相铁芯的第一变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第三初级线圈经所说第一相位控制电路连到所说的三相交流电源;第二电源变换部分，输出第二单相交流电，它包括第二相位控制电路，控制在各相正半周及负半周的大约60°至120°相位区间内实施供给三相交流输入;和带有单相铁芯的第二变压器，其结构与所说的第一变压器结构相同，其中的第四至第六相初级线圈经所说的第二相位控制电路连到所说的三相交流电源;第三电源变换部分，输出第三单相交流电，它包括第三相位控制电路，控制在各相正半周及负半周的大约120°至180°相位区间内实施供给三相交流输入;和带有单相铁芯的第三变压器，其结构与所说的第一变压器结构相同，其中的第七至第九相初级线圈经所说的第三相位控制电路连到所说的三相交流电源。
41.一种如权利要求40所述的供电装置，其特征在于将一输出转换装置接到所说第一至第三电源变换部分的输出端，根据控制信号输出所说的第一至第三单相输出之一。
42.一种供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端;相位控制电路在每一相正半周及负半周的0°至60°、60°至120°或120°至180°相位区间供给三相交流输入;带有单相铁芯的变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第三初级线圈经所说的相位控制电路接至所说三相电源的每一相;供电范围设定装置，通过所说相位控制电路设定每相的供电区间，使各相之间不致互相重叠。
43.一种如权利要求42所述的供电装置，其特征在于设有带单相铁芯的第一至第三单相变压器，在其初级和次级侧分别绕有一个单相初级线圈和单相次级线圈，用以代替所说的变压器，所说的第一至第三变压器经所说的相位控制电路接至三相交流电的每一相。
44.一种如权利要求43所述的供电装置，其特征在于所说各单相变压器的次级线圈并联联接。
45.一种供电装置包括一个与单相交流电源相连的输入端;相位控制电路在正半周及负半周的0°至90°、45°至135°或90°至180°相位区间内供给单相交流输入;带有单相铁芯的变压器，在其初级侧和次级侧分别绕有一个单相初级线圈和一个单相次级线圈，其中所说的初级线圈经所说相位控制电路接到所说的单相交流电源输入端;供电范围设定装置，通过所说相位控制电路把所说的单相交流电供电范围设定于所说三个区间之一。
46.一个供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端;第一电源变换部分包括第一相位控制电路控制在每相正半周及负半周的大约0°至60°的相位区间内实施供给三相交流输入;带有单相铁芯的第一至第三变压器，在其初级和次级分别绕有单相初级线圈和单相次级线圈，其中所说的初级线圈经所说的第一相位控制电路接到所说三相交流输入的第一，第二和第三相;而且只在0°至60°相位区间内才把这第一、第二和第三相输给所说的第一、第二和第三变压器的次级;第二电源变换部分包括第二相位控制电路控制在每相正半周及负半周的大约60°至120°的相位区间内实施供给三相交流输入;第四至第六变压器具有与所说的第一至第三变压器相同的结构;而且只在60°至120°相位区间内才把第一、第二和第三相输给所说的第四、第五和第六变压器的次级;第三电源变换部分包括第三相位控制电路控制在每相正半周及负半周的大约120°至180°相位区间内实施供给三相交流输入;第七至第九变压器具有与所说的第一至第三变压器相同的结构;而且只在120°至180°相位区间内才把第一、第二和第三相输给所说的第七第八和第九变压器的次级。
47.一种如权利要求46所述的供电装置，包括所说的第一电源变换部分中，对应于三相交流电的第一、第二和第三相的第一、第二和第三变压器被提供以第一至第三辅助变压器，它们各有一个辅助初级线圈串联到所说各变压器的次级线圈，一个辅助次级线圈经单相铁芯与所说辅助初级线圈磁性地相接，而且通过初级电流的迅速下降在所说的次级侧产生高电压，在第一、第二和第三相的各正半周和各负半周60°相位角附近这个高电压被附加输出给所说第一至第三辅助变压器的次级;所说的第二电源变换部分中，对应于三相交流电的第一、第二和第三相的第四、第五和第六变压器被提供以第四至第六辅助变压器，它们各有与所说第一电源变换部分的那些辅助变压器相同的结构，并且在第一、第二和第三相各正半周和各负半周的120°相位角附近，该高压被附加输出给所说的第四至第六辅助变压器的次级。
48.一种供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端;三相/六相变换电路，把三相交流电变换成六相交流电;第一电源变换部分，包括第一相位控制电路，控制供给所说六相交流电中的第一、第三和第五相;带有单相铁芯的第一变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的三相初级线圈经所说的第一相位控制电路接到所说六相交流电的第一、第三和第五相;并将包含所说第一、第三和第五相各正半周和负半周的0°至60°区段的第一单相交流电输送到所说第一变压器的次级;第二电源变换部分，包括第二相位控制电路，它具有与所说的第一相位控制电路相同的结构;第二变压器，它具有与所说的第一变压器相同的结构;并将包含所说第一、第三和第五相各正半周和负半周60°至120°区段的第二单相交流电输送到所说第二变压器的次级;第三电源变换部分，包括第三相位控制电路，它具有与所说的第一相位控制电路相同的结构;第三变压器，它具有与所说的第一变压器相同的结构;并将包含所说第一、第三和第五相各正半周和负半周120°至180°区段的第三单相交流电输送到所说第三变压器的次级;第四电源变换部分，包括第四相位控制电路，控制供给所说六相交流电中的第二、第四和第六相;第四变压器，它具有与所说的第一变压器相同的结构;并将包含所说第二、第四和第六相各正半周和负半周0°至60°区段的第四单相交流电输送到所说第四变压器的次级;第五电源变换部分，包括第五相位控制电路，它具有与所说的第一相位控制电路相同的结构;第五变压器，它具有与所说的第一变压器相同的结构;并将包含所说第二、第四和第六相各正半周和负半周60°至120°区段的第五单相交流电输送到所说第五变压器的次级;第六电源变换部分，包括第六相位控制电路，它具有与所说的第一相位控制电路相同的结构;第六变压器，它具有与所说的第一变压器相同的结构;并将包含所说第二、第四和第六相各正半周和负半周120°至180°区段的第六单相交流电输送到所说第六变压器的次级。
49.一种供电装置包括三个与三相交流电源相连的输入端;三相/六相变换电路，把三相交流电变换成六相交流电;相位控制电路，在每一相正半周及负半周的0°至60°、60°至120°或120°至180°相位区间内供给六相交流电;带有单相铁芯的变压器，其初级绕有第一至第六初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第六初级线圈经所说的相位控制电路接到所说三相/六相变换电路的对应各相;供电范围设定装置，通过所说的相位控制电路设定每相的供电范围。
50.一种如权利要求49所述的供电装置，其特征在于以下述变压器代替所说的变压器，包括第一变压器，带有第一单相铁芯，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第一至第三初级线圈经所说的相位控制电路接到所说六相交流电的第一、第三和第五相;第二变压器，带有第二单相铁芯，其初级绕有第四至第六初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中所说的第四至第六初级线圈经所说的相位控制电路接到所说六相交流电的第二、第四和第六相。
全文摘要
一种供电装置包含三个与三相交流电源相连的输入端；还有相位控制电路，控制三相交流电各相的触发；它还有包含单相铁芯的变压器，其初级绕有第一至第三初级线圈，次级绕有单相次级线圈，其中第一至第三初级线圈接至三相交流电源，变压器输出具有三倍于输入电流频率的单相交流电。因此，解决了三相间不平衡的问题并得到一种体积小、重量轻的供电装置。此外，将此供电装置用于焊接设备，可使高效焊接设备小型化。
文档编号B23K9/10GK1058121SQ91104848
公开日1992年1月22日 申请日期1990年6月8日 优先权日1990年6月8日
发明者佐藤亮拿 申请人:佐藤亮拿