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交流电焊机

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分类:交流电焊机

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  交流电焊机在建筑施工现场是一种不可缺少的焊接工具之一 ,但是在实际的使用过程中,电焊机的空载时间甚至超过了操作时间,其空载损耗一般约在200W左右。这不仅白白浪费了许多电能,还会降低电网的功率因数,甚至会造成人身触电伤亡事故。至此,我利用普通晶闸管可关断电源的电路,来实现电焊机空载节电电路,只要随手关掉焊钳手柄上的开关,即可实现断电的节电电路。并在实际操作中取得了良好的节电效果。其特点是:功耗低、操作方便、动作简捷、灵敏可靠、实用性强等优点

  化机部属于压力容器制造及压力管道安装的部门,承担全集团各子公司的压容制造、技改扩建、检修等工程,由于施工中的主要材料为大量的钢板及金属管道焊接等工作,每天都有上百台的电焊机同时工作,在电焊工作中,从焊好一道焊缝到焊接下一到焊缝时,经常要做很多辅助的工作。这时的电焊机就处于空载运行状态,电焊机变压器的初级绕组中仍有空载电流流过,有时工人吃饭或下班都忘记关掉电源。这样,就白白浪费掉许多电能。为了减少这些无功电能损耗,使电焊机工作时有电,停焊时就能断电的控制,我采用了两个单向或一个双向晶闸管作为交流电焊机的电源开关。因为双向晶闸管在正、反相电压下都不能导通,要想导通必须经控制级和阴极所加一个触发电压才能导通。所以可以用它做电焊机的交流开关,利用双向晶闸管作电子开关比机械开关更加优越。因为只需很低的控制功率,就能控制相当大的电流,它不存在触点抖动问题,动作速度极快,在关断时也不会出现电弧现象

  经闸管是由两层P型和两层N型半导体交叉迭装而成,在这四层半导体的交界面处形成3个PN结,从一端的P区引出一个阳极(A),从另一端的N区引出一个阴极(C),在中间层的P区引出一个控制极(G)。可见,经闸管是一种四层三端器件,电路中用V表示。当经闸管的阳极A加正向阳极电压,可以理解为一个PNP型和一个NPN型的三极管直接耦合而成的

  主电路由双向晶闸管、熔断器、电焊机变压器、开关等组成,控制电路则由晶闸管VS的触发极G微动开关SA2组成。当电焊机工作时其工作原理如下:(详见图2)

  图2当合上开关SA1,接通380V电源,在焊机未焊接前,即当焊钳按钮开关SA2处于断开状态时,晶闸管的阳极A和阴极K之间只是加上一个正向电压,由于控制极G未加触发电压,晶闸管内部有一个PN结处于反相偏置,因此其中只有很小的电流流过,这个电流为正向漏电流。这时,晶闸管阳极和阴极之间表现出很大的内阻,处于阻断(截止)状态,此时晶闸管VS无触发信号而不导通。当焊接工作开始时,只要操作人员按下SA2开关时,双向晶闸管VS经控制极(G)和阴极(K)加正向电压被触发导通。焊机接通电源即可以进行焊接。当焊接结束时,只要工作人员关掉SA2开关,维持元件继续导通的最小电流为维持电流IH。当晶闸管的正向电流小于这个电流时,晶闸管将自动关断。这里的R、C是保护电路,其作用主要是防止电压突变时使VS损坏

  图3为采用两个单向晶闸管实现的节电电路。其工作原理和双向晶闸管的工作原理差不多。工作时手握焊钳,用手指按下按钮开关SA2后, VS1、 VS2的控制极便靠对方的漏电流相互触发至使两个单向晶闸管同时导通,焊机接通电源后,便处于工作状态,即可焊接。当要停焊时,再按一下SA2,后,VS1, VS2便会在电压过零时迅速关断,从而断开电焊机的电源,电路中压敏电阻RV用于吸收操作高峰电压,保护VS1, VS2。要控制交流负载,必须将两只单项晶闸管反极性并联,让每只SCR控制一个半波,为此需两套独立的触发电路

  双向晶闸管VS由于能承受较大电压,因此安全系数不必过大。在380V交流回路中,一般取600V即可。双向晶闸管的额定电流以有效值计算,因此元件额定电流的选择只要大于负载电流有效值即可。为安全起见,可取焊机初级最大电流的1.2倍左右。我公司电焊机均使用BX3-500型电焊机,一次最大电流为75A乘以1.2倍得90A,可选KS-100-8-21型,其中KS表示双向可控(闸流)额定通断电流100A,断态重复峰值电压8级(800V)断态电压临界上升率(Dv/Dt)2级(不小于200V/VS)换向电流临界下降率(Di/dt)1级(不小于1%额定通断电流=1A/us)。即可,为了限制加在双向晶闸管上的(Du/Dt)值,防止误导通,在元件两端要并联阻容电路,通常取R=50~100Ω; C=0.1uf。电容C和电阻R是常用的过电压保护方法,是加一个阻容吸收电路,利用电容器电压不能突变的特点,把尖峰电压吸收。其实质是当电流切断的瞬间,把电感回路内的磁场吸收过来,转变成电场,能储存在电容器中,然后电容器通过电阻放电,把聚积的能量逐渐散掉。阻容吸收电路中的电阻,不仅可以减小放电时的电流冲击,而且还可以抑制电容与负载电感可能引起的自激振荡。并联在晶闸管上的阻容吸收电路要尽量靠近元件,引线要短,最好采用无感电阻。通常这种阻容元件参数可按下表的经验数据选用。在大容量的晶闸管电路中,也可接入非线性电阻器件(如压敏电阻或硒堆),用来抑制电网上侵入的很大的、持续时间较长的浪涌电压

  单向晶闸管VS1,VS2应选用型号同规格的元件,其额定电压为1200V,额定电流不低于最大初级电流的1.5倍,即75×1.5=112A,选120A即可。RV采用MY31—1100/5型的。按钮开关应尽量选用小型按钮,同时要便于操作。有条件者,可将圆形的胶布手柄改为手枪柄似的长方形手柄,同时将按钮开关安装在手柄里

  按图上所示安装,由于电路简单,只要将元器件焊接在接线架上,而无需使用印制电路板,即可成功

  此电路经过使用,取得良好的节电效果。按每天每台焊机节约几度电来计算,上百台电焊机一年要节约上万度电以上,可为单位节约大量的电力能源,并在大部分电焊机停用时可提高系统的功率因数等

  可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极K、控制极G三个引脚。双向可控硅有第一阳极A1(T1),第二阳极A2(T2)、控制极G三个引脚。只有当单向可控硅阳极A与阴极K之间加有正向电压,同时控制极G与阴极间加上所需的正向触发电压时,方可被触发导通。此时A、K间呈低阻导通状态,阳极A与阴极K间压降约为1V。单向可控硅导通后,控制极G即使失去触发电压,只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压,单向可控硅继续处于低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K之间电压极性发生改变(交流过零)时,单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状态。单向可控硅一旦截止,即使阳极A和阴极间又重新加上正向电压,仍需在控制极G和阴极K之间重新加上正向触发电压方可导通。单向可控硅的导通与截止状态相当于形成的闭合和断开状态,用它可制成无触点开关

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