专利名称：矿用直流电源微型轨道电焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高新电子技术应用于矿用轨道电焊装置，是能将直流电源直接斩波成弧焊电源的矿用轨道电焊机。
公知使用矿山直流架线为电源进行轨道焊接需将直流电源变成弧焊电源，现有方法两种，一是电阻降压，二是可控硅逆变，二者均存在不适合弊端。电阻降压(将电阻降压箱串联在架线直流电上)的缺点是仅限于250V架线电压，不适用在550V电压的架线上；空载电压高，焊钳对地基本上是电源电压，操作人员换焊条时易发生触电事故；耗电高、效率低，其工作电压为30V，此时电阻两端电压为250V-30V＝220V，电阻所耗功率W＝I×V＝250A×220V＝55KW，而焊接电弧功率为250A×30V＝7.5KW，效率仅为12％(输出功率/总输入功率×％＝7.5/55+7.5×％)；输出电流不可以细调，焊接电流不稳，质量难以保证(电阻降压焊接的电路原理见说明书附
图1)。可控硅逆变(使用可控硅逆变轨道电焊机)的缺点是因有常规电焊机所必有的变压器、整流装置，故该焊机体积较大、重量较重(现最轻为35KG)、搬运不便；由于可控硅控制极只能控制开，不能控制关，故在逆变过程中易发生可控硅关不断而造成换向失败，导致故障率较高；电路结构比较复杂，维修难度高(可控硅逆变轨道电焊机电路结构见说明书附图2)。
本实用新型的目的是提供一种电焊机，将直流电源直接斩波成弧焊电源，从而克服现有矿用轨道电焊机的缺点。
本实用新型的目的是这样实现的在矿用直流电源轨道电焊机中摈弃电阻降压和可控硅逆变电路，采用斩波电路。为适用250V和550V两种架线电压，分别设计250V型和550V型两种微型轨道电焊机电路结构(250V型和550V型两种微型轨道电焊机电路结构分别见说明书附图3、4)。250V微型轨道电焊机因直流输入电压相对较低，采用单管斩波电路。斩波开关功率管采用IGBT(即绝缘栅晶体管，也可以采用MOSFET或GTR)。架线直流电源经隔离二极管D1进入由L1与C1组成的电源滤波电路，滤波后进入IGBT的集电极G，当栅极和发射极间加入脉宽可调的脉冲信号时，发射极即输出脉冲电流(或电压)，经电抗器L2续流二极管D2滤波电容C2直接输出可调的焊接电流。该焊机的陡降外特性与电流大小的调节功能均由控制板(7)和霍尔元件HR1所控制，电源板(6)的作用是将直流架线电源变为多种低压电源，以供散热风机、控制板、霍尔元件、指示灯的工作。550V微型轨道电焊机因直流输入电压较高，而采用先斩波降压并稳压后斩波输出的两级斩波电路。两只开关功率管G1、G2也采用IGBT(或MOSFET或GTR)。两级斩波电路的第一级为斩波降压稳压电路，由IGBT1、D2、L2、C3组成，它将550V直流电经D！、L1、C1、C2隔离和滤波后进行斩波，输出电压的高低取决于加在IGBT1栅极和发射极脉冲宽度的宽窄，脉冲越宽，C3两端直流电压就越高，反之就越低，由于降压控制板(9)电路中有稳压功能，故在输入电压大幅度变化下，C3两端可输出很稳定的直流电压，这个电压设定为100V。第二级为斩波输出电路，由IGBT2、D3、L3、C4组成，将C3两端100V电压斩波为电流可调的焊接电流(原理与250V微型轨道电焊机相同)。电路中的HR1和HR2是霍尔元件，IIR1是用于保护第一级降压电路中IGBT1的，防止过流或输出短路造成IGBT1的损坏，HR2的作用是配合控制板(10)控制IGBT2栅极脉冲宽度，达到获得焊接陡降外特性。
由于采用上述方案，免去了常规电焊机必须有的变压器和整流装置，使焊机体积和重量大大缩小，重仅10KG，比可控硅逆变轨道电焊机(35KG)降低25KG，工作人员携带方便，更适合煤矿井下轨道维修流动作业；电路结构简单，使用故障减少，易维修；适合很宽的电源电压波动范围，很适合直流架线电压大波动变化的使用条件；节能，由于无变压器和整流装置使该焊机的转换效率高于其它焊机；另外由于ICBT工作于超音频(20KHZ)，故该焊机工作时无噪声。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是现有焊接方法之一，使用电阻降压箱的电路原理。图2是现有焊接方法之二，可控硅逆变轨道电焊机电路结构。图3是本实用新型250V型(采用单管斩波)的电路结构。图4是本实用新型550V型(采用双管斩波)的电路结构。图中1、电阻降压箱 2、电焊钳 3、50HZ逆变板 4、吸收板 5、触发板 6、电源板 7、控制板 8、电流调节9、降压控制板 10、焊接控制板。
权利要求一种以矿井直流架线为电源的微型轨道电焊机，采用IGBT管(或MOSFET、GTR管)为功率开关管。其特征是250V直流电源电压的焊机主回路采用单管斩波电路结构，550V直流电源电压的焊机主回路采用双管斩波电路结构。
专利摘要矿用直流电源微型轨道电焊机,是电子技术应用于矿用轨道电焊的设备,它摒弃现有使用矿山直流架线为电源进行轨道焊接的电阻降压箱和可控硅逆变电焊机两种电焊设备的电路结构,首创采用IGBT管(或MOSFET、GTR管)组成的单管或双管斩波电路,将直流电源直接变成弧焊电源。使焊机重量大大减轻,更适合矿山轨道维修流动作业,且使用故障率低、适应直流架线电压大波动变化、节能和无噪音。
文档编号B23K9/06GK2275495SQ96210938
公开日1998年3月4日 申请日期1996年5月9日 优先权日1996年5月9日
发明者高利民 申请人:高利民