[發明專利]一種交流鋼軌焊機

無效

• 申請號: 201010297368.0
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN101954533A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 鄭浩;鄭全
• 申請（專利權）人: 廣州三業科技有限公司
• 主分類號: B23K11/04
• 分類號: B23K11/04;B23K11/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;廖繼海

技術領域

本發明涉及軌道交通工程領域，特別涉及鋼軌焊機，尤其是一種交流鋼軌焊機。

背景技術

軌道交通(高鐵、普鐵、地鐵、輕軌、重軌)的高速發展導致了軌道機械質高、量大的需求，其中軌道敷設已全面采用無縫焊接工藝，以致全球大量需求高質量的軌道焊接設備。基于成本、效率與可靠性，目前世界上多采用交流閃光焊接工藝，采用單相變壓器降壓至6～7V后直接碰焊，碰焊電流峰值超過10萬安培，最大功率超過500KVA。由于焊接過程的預閃、頂鍛階段，電源近似被短路而產生很大的沖擊電流，另外因焊接工藝的需要必須對輸入電壓進行調壓/變流處理，通常是采用雙向晶閘管進行移相調壓，從而導致電源的功率因素偏低，并產生較大的諧波電流，因而須配置高性能的電源供給系統。當焊接在固定的施工場合，若由市電網供電，問題相對容易解決。但軌道施工通常是移動作業，因而，移動式柴油發電機為常規配置。那么對該移動式柴油發電機的容量、抗沖擊能力、電壓調節器的勵磁能力與調節性能、可靠性均提出較高的要求。

現有技術中，在軌道施工中應用最多的是鋼軌焊機的結構示意圖如圖2所示，采用恒速運行的柴油發動機拖動恒壓、恒頻運行的三相交流電勵磁同步發電機。通過大電流的雙向晶閘管與焊接設備的單相變壓器的初級繞組連接，焊接的輸出電流由系統程序根據工藝要求控制雙向晶閘管的導通角實現調壓/變流。輔助液壓動力由三相電動機拖動的液壓泵提供。由于采用晶閘管進行移相調壓，移相斬波導致電流產生大量的高次諧波，高次諧波分量限制了變壓器及發電機的輸出功率，并導致相關部件、器件發熱產生損耗。另外移相調壓使發電機的功率因數下降，進一步導致能耗增加。另外，一個更大的技術缺陷是：由單相變壓器直接降壓方式進行焊接，具有設備簡單、抗大短路電流沖擊能力強的優點，但由于該變壓器是單相運行，對普通的三相電源，特別是常用的柴油機驅動的三相同步發電機，缺一相應用，電機的最高利用率只有0.577，而單相不對稱運行導致發電機產生大量的負序電流和零序電流，這些負序電流和零序電流會大大增加發電機的功率損耗及震動，降低了發電機的效率與使用壽命。通常的同步發電機均須采用自動電壓調節器進行勵磁/輸出電壓調節。當焊接在預閃階段(變壓器輸出近似被短路，將需求三倍以上的輸入功率)，發電機被突加超過100％負載，由于勵磁調節電流的滯后，發電機輸出電壓必然會產生較大的瞬態下跌偏差(瞬態偏差大于-30％，恢復時間1～2秒)，導致閃光焊接質量下降。為了提高焊接的成功率，通常是選配為單相變壓器3倍容量的發電機(例如：50％暫載率設計，250KVA的焊接變壓器，多配置750KVA～1000KVA的發電機)。發電機的功率選大了，拖動的發動機也須同時加大配給功率，當然系統的能耗、體積及造價也同時增大了。

現有的移動式鋼軌焊機具有結構復雜、能耗大、造價高、體積大等缺陷。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種能耗低的交流鋼軌焊機。

一種交流鋼軌焊機，包括液壓泵、發電機、發動機以及單相變壓器以及一對焊接電極；發電機由發動機驅動，液壓泵由發電機驅動，發電機與單相變壓器的初級繞組電氣連接，單相變壓器的次級繞組與焊接電極電氣連接，發動機包括調速器，其特征在于：發電機為單相永磁發電機，包括前輸入軸和后輸出軸，前輸入軸與發動機的主軸機械連接，后輸出軸與液壓泵機械連接。

進一步的，還包括用于檢測單相變壓器的初級繞組的電流的電流互感器以及電流-速度調節器，電流互感器與電流-速度調節器電氣連接，電流-速度調節器與調速器電氣連接。調速器受電流-速度調節器控制，電流-速度調節器根據電流互感器檢測的電流來控制調速器，實現電流/速度閉環調節。

進一步的，所述的電流-速度調節器為以電流/速度閉環調節的PID調節器。

進一步的，還包括飛輪，飛輪通常設于發電機的前輸入軸，也可以設于發電機的后輸出軸，也可以在發電機的前輸入軸和后輸出軸同時各設置一個飛輪。進一步的，所述的飛輪為鋼制蓄能慣性輪。

進一步的，所述的發動機為柴油機或燃氣機。

配置于發動機中的調速器通常為電子控制調速器或電噴控制調速器。