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电焊机节电器

文档名称:电焊机节电器
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上传者:chenzhong
添加时间:2020/02/11
内容摘要:
维资民httpiwww.cqvip.com
经验交流
电焊机节电器
罗秀文冯之铖
本文叙述与电焊配套用的节电器的原理,并对配以该节电器后电焊机的送行
状态进行分析。在此基础上对控制电路进行合翌设计,保证了配用节电器后电坪机
起孤可靠、操作安全、运行正常。
最后,给出该祥杌在现场运行的测试结果、其空載相对节电率达96%。
电焊机由于其起弧方便,电流容易调节,在大多数需要钢材焊接的场合,获得了广泛应
用。由于电焊机在不焊接时,主降压变压器处于空載运行,其损耗相当可观。以17kVA交
流电焊机为例,空载损耗接近1kW。尤其在建筑工地使用时,电焊机空载运行时间往往超
过焊接时间。据了解,电焊机焊接时间仅达通电时间的1/5,造成极大的电能损失。并且在
电焊机处于空載运行时,焊把之间有60V左右的交流电压,尤其在野外、雨天工作时,对
操作工人极不安全。为了解决上述问逝,我们为北京三建公司水电处研制了交流电焊机的安
全节电器。
为满足上述要求,必须在电焊机空载运行时,降低电焊机中降压变压器的输出电压。而
在焊工把焊条与工件接触时,使输出电压能立即上升至起弧电压,保证正常弧。在空载运
行降低电压的同时,也降低了电焊机中降压变压器的空載损耗。现分祈如下:
在空載时,通过该节电器,使电焊机的输入电压降至额定电压的K倍(K<1)。电焊
机的空载损耗主要由两部分构成。
空损耗
>P=PFE+Pcp
其中铁损
Pr=KB2?KC2
铜损
式中K1,K2-系数
B一一奕压器铁芯磁密;
U一变压器原边额定电压」
变压器空載电流
変压器原边电阻
Xm-一变压器励磁电抗。
为了分析简化,假设电焊机中降压器的励磁电抗Ym不随电压而变化,则从(1)ー(3)
式获得空载损耗与电压的关系式。
1991辛第2期
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普資民htp:/iwwww.cqvip.com
>P=(K2+
式中K2,r,Xm均由其变压器鑫数而决定。从(4)式获得电焊机空弐损耗与外加电压平
方成正比。假设其额定空载损耗为P,则其节电率可表达为下式
PrーK2xP.=1-K2
从(5)式看到,降压比K越小,节电率越高。但是为了保证电焊机正常操作,起弧可靠
K的值必须合适,并且要配合适当的控制,才能达到此要求。
交流电焊机基本上是由交流降压变压器和可调电抗器组成,如图1所示。通过变压器把
电网380V或220V电压降至所需的起孤电压,而通过可调电抗器的电抗值X的变化,
来调节焊接时电流的大小,以适应不同焊件要求。由于焊縫的深浅、焊件的大小及材料的不
同,要求电流调节范围很广,相对应的可调电抗器的电源值变化范围也很宽,这给降低降压
比的值带来一定因难。下面通过详细分析电焊机节电器的运行状态来说明这个问题
电,P
电强
图1交流电弧机示意图
图2节电器连接示意图
该节电器是串接在电网与电焊机之间,其接线示意图如图2所示。
假设降压比为K,接上该节电器后,电焊机共有四种工作状态
(1)已降压后的空載状态,此时电焊机处于非焊接状态,需要保持尽可能低的输入电
压,以达到节电及安全的目的。此时,节电器输出电压为Kg,对应的空载电流为Ka。
从空载到焊接的转换状态,此时电焊机的焊把通过焊条翔焊件短路来引弧。在短路
瞬间,变压器的副边电流2=KU2/x。设变压器变比为Ky,把此电流折合到原边,此
时节电器的输出电压为KU,电流为K』a+Kro。由于电压的降低,Kび1已低于引弧
的电压,因此要求在这瞬间,一检测出K「a+で=:的电流后,立即把节电器的输出
电压由KUg上升至额定电压Uひn,从而使此时电焊机电流上开为U2/x,达到正常引弧条
件,保证起孤可靠。但是,应该看到,由于x的变化范很大,K值一定后,这瞬间2的
变化范围也很大、并且随K的变化,2也变化,给两种状态的电流比较带来了因难。
(3)正常焊接状态,此时电焊机的输入为额定电压Ur,保证了正常焊接,不会断弧。
在这个工作状态下,节电器的输出电压为び,其输出电流为lor+と-2,其中2=(U
ムU)/x,式中ムU为电弧压降,正常焊接时为一定值。
(4)从焊接到停止焊接的转换状态,当焊接结東时,电焊机的焊条和焊件脱离,电焊机
中交压器副边开路,它的副边电流为零,即2=0、而这瞬间的节电器的输出电压为Ur,
输出电流为H,为了达到空载时节电的目的,必须经过一个短的时间间隔△t,使节电器
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《电工电能新技求》
峃資民htp:/www.cqvip.com
的输出电医降至KU,从而电流也降至Kom,进入降氏后的空载状态。既能保证输出电
压低于安全电压,又达到良好的节电效果。
四种状态用表1来表示,从上述的工作状态中,我们雷到关键是24的两令转换状态
的实祝。电焊杌节电器的设计原则应在尽可能低的降压比的情况下,保证两种状态的相互转
换,即空载状态到焊接工作状态的转换、焊接工作状态到空载状紊的转换。而从节电器本身
只能檢测出它的输出电压和输出电流、从这两个可取的输出信号中看到,在两和转换的瞬
时,仅是电流发生变化,而这两个电流变化量与外加电压、降压比及串联在电抗器副边的可
调电抗x的大小有关。一般外电网电压有士106的变化,x的大小与所需要调节的焊接电
流有关,变化范极宽,因此测得两个转换瞬间时的电流变化范也很大、有时会造成满足
不了转换的要求。即只能满足一种转换状态的要求。例如电路设计满足了空载到工作状态的
转换,就满足不了工作状态劉空载的转换。因此只采用输出电流作为转换的信号是不够的,
还要同时取出这些状态的电压信号来作状态的鉴别信号,通过适当控制电路,使其达到圆满
的状态转换。同时,在空载到焊接工作的转换时,希望瞬时转换。以保证利起弧,而在焊
接工作到空載转换时,希望有一个时间延迟,以保证在正常焊接工作状态时,不会由于焊弧
的不稳定,发出假的信号而造成断弧
表1节电器四种工作状态
空载运行状态
空载劉工作转换状态
工作状态
工作到空转换状
电压KUr
转换前电压KUH
电压Uh
转换前电压UA
电流Klo
电Korよを
电流or-f
电流og
UH At
转换后电压Kびr
电流IoH
转换后电压Ur
电流for+t2
根掃上述要求所设计的节电器的电路示意图在图3中给出。其工作过程如下:在空载
状态时,根据鉴别电路的输出信号,控制移相
角为某一定值、使输出电压为KUn。当电焊

开长
机开始工作时,状态鉴別电路立即鉴剝出需要
进行状态转换,发相应信号,使移相角为零,
工L作状容
全部开通晶阐管,保证输出电压为U。在爆
探电
鉴引电路
接过程中,即使发生焊弧不稳定或外界电压瞬
时波动,会使状态嫛别电路发出溪转换动作信
号,但由于延时电路的作用,而不发生状态的
图3节电器电路示意图
转换,保证了焊机的正常工作。当焊接停止时,状态鉴别电路检测出状态变化,送出恒定
的转换信号,使移相角返回原来的值,经一定的延时后,使输出电压为KUァ。进入空载状

现场运行测试,证明了上述的分析。工作焊机为17kVA,其规格如下
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