[发明专利]用于电弧焊接的电源

说明书

本发明涉及电弧焊接技术，更具体地说，本发明涉及一种使用交流(AC)电弧电流，用于电弧焊接的电源。

根据本发明构造的电源用来产生正负电流脉冲，这些电流脉冲的幅度通常超过1000安培。根据标准操作规程，通过脉冲宽度调制器操作开关，产生各个脉冲。因为开关在高压时必须改变极性，所以电源的构造能够从一个极性转换到电流降低的下一个相反的极性。1999年1月19日递交的233,235号在先申请中公开了用于不同类型的电流脉冲的技术，在此引入该在先申请作参考，以便描述在高电流电弧焊机内转换低电流极性的技术。在Stava的6,051,810号专利中描述了用于管道焊接的变换器电源提供交变极性的技术。结合该专利作为公开技术参考。

生产有焊缝的管道时，通常使用电流非常高如超过1000-2000安培的多个AC焊接电弧。产生上述超高焊接电流的不太昂贵的电源为具有正弦输出电流的以变压器为基础的焊机。这种电源仅需要又大又重的变压器和相关的控制电路。但是，为得到高焊接电流，与由正弦波的均方根确定的加热电流比较，正弦输出具有非常高的峰电流。相对便宜的电源可以产生所需的高电流，但产生严重影响焊接操作的峰电流。为克服正弦型电弧焊机的缺点，现在通常使用根据高频变换技术制造的电源。这些开关型电源的输入线电压经整流，以产生直流(DC)环节。该DC直流通过输出变压器的初级线圈转换为交变脉冲，以产生构成AC电弧焊接电流的输出电流。脉冲宽度调制器决定输出变压器的初级线圈的频率。所以，输出变压器的脉冲基本上为方波。因而次级电流的均平方根基本上与电源的最大输出电流相同。利用此方式，为获得加热所需的均方根电流，焊接电弧不需要高峰电流。所以，当进行缝焊连接管道需要高电流电弧焊接时，变换器型电源克服了正弦电源的缺点。正因上述原因，管道焊接已转换为变换器技术。

虽然变换器广泛用于管道焊接，但仍有一难题。标准变换器型电源的最大输出通常在500安培范围内。为提供超过1000-2000安培的高电流的变换器型电源，必须设计和构造特殊的变换器。这包括大量的成本和经过高级培训的电力工程师和焊接工程师。但是，上述高容量电源具有相对低的销售量。所以，用于管道焊接的高电流变换器在经济上不可行，而且需要长的从设计到投产的时间。为克服这些缺点，林肯电力公司已经开发了一种电源，该电源使用主变换器，同时控制和操作一个或多个副变换器。如果焊接操作需要超过1500安培的电流，那么三个变换器并联。复合变换器的额定输出电流为单个变换器的电流的三倍。为提供高电流型的焊机，增加同时操作的变换器的数目是很昂贵的，但达到了所希望的效果。

需要一种高电流电源，该电源产生均方根电流超过1000-2000安培的AC焊接电流，而不需要并联几个标准的低电流变换器。上述的用于电弧焊接管道的高电流电源没有正弦型电源所经受的峰电流问题。

本发明涉及一种改进的用于高电流进行AC电弧焊接的电源，该电源可以用于管道焊接领域及其它应用高电流的领域。变压器将AC线电压如单相或三相线电压变为低输出AC电压，如70-100伏。整流输出电压，从而驱动两个标准下断路模块，由常用的脉冲宽度调制器驱动每个标准下断路模块。在某些情况下，由检测的脉冲宽度调制器驱动每个模块。带有微处理器控制器的准标准的控制板设定脉冲宽度，从而设定构成AC焊接电流的正负电流脉冲的幅度。这种相对便宜的电源可以代替大的变换器装置，而不需要大量工程及从设计到投产的时间。本发明的唯一缺点是它的重量大，这是由于输入变压器大；但是上述重量在管道焊接或其它应用高电流的领域中并不是一个严重的问题。而且根据本发明制造的电源即耐用，又容易构造，同时可用容易获得的组件构造电源。