JP2000000678A - Power unit for flash butt welding - Google Patents

Power unit for flash butt welding

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JP2000000678A
JP2000000678A JP16793498A JP16793498A JP2000000678A JP 2000000678 A JP2000000678 A JP 2000000678A JP 16793498 A JP16793498 A JP 16793498A JP 16793498 A JP16793498 A JP 16793498A JP 2000000678 A JP2000000678 A JP 2000000678A
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JP
Japan
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voltage
power supply
current
inverter
power unit
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Application number
JP16793498A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Doi
真 土居
Takamine Mukai
敬峰 向井
Tadashi Fujioka
忠志 藤岡
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power unit for flash butt welding capable of generating a stable superior flash against fluctuation of a power unit voltage. SOLUTION: An AC of three-phase AC power unit 1 is converted to DC by the rectifier 3 of an inverter power unit circuit 2; the inverter input voltage is detected by a voltage detector 4; the frequency of square wave DC optimal for the voltage so detected is calculated by a computing element 7; on the basis of such frequency, the output current of an output part 6 is controlled by a controller 8, as is the rising speed of the output current; it is then converted to a low voltage high current; it is further rectified to a DC on the secondary side, with a constant welding current energized to an object 12 to be welded, regardless of the fluctuation of the power unit voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュバット
溶接に使用する電源装置に関する。
The present invention relates to a power supply device used for flash butt welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュバット溶接は、2つの被溶接
部材間に電圧を印加しフラッシュを発生させ部材端面を
加熱溶融し(フラッシュ行程)、十分に端面を加熱した
後、部材同士を急速に押し付けて(アプセット工程)溶
接するものである。このようなフラッシュバット溶接で
は、溶接装置の設置場所やその他の機器の電力負荷によ
り電源電圧の変動が発生すると部材印加電圧およびフラ
ッシュ電流の変動に直接つながり、最終的にはフラッシ
ュ発生率の低下を引き起こし、溶接品質を損なう。この
ため、従来のフラッシュバット溶接装置では送電ライン
からのダウントランスあるいは溶接トランスに多くのタ
ップを設け、電源電圧の変動の状態に対してフラッシュ
発生に最適な電圧タップへ手動あるいは自動で切り換
え、電源電圧の変動に伴う部材印加電圧およびフラッシ
ュ電流の変動を極力防止している。
2. Description of the Related Art In flash butt welding, a voltage is applied between two members to be welded to generate a flash to heat and melt the end surfaces of the members (flash process), sufficiently heat the end surfaces, and then rapidly press the members together. (Upset process). In such flash butt welding, when the power supply voltage fluctuates due to the installation location of the welding equipment or the power load of other equipment, it directly leads to fluctuations in the applied voltage of members and flash current, and ultimately reduces the flash generation rate. Cause damage to welding quality. For this reason, in the conventional flash butt welding equipment, many taps are provided on a down transformer or a welding transformer from the power transmission line, and the power tap is manually or automatically switched to a voltage tap that is optimal for flash generation in response to a fluctuation in power supply voltage. Fluctuations in the member applied voltage and flash current due to the voltage fluctuations are prevented as much as possible.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フラッシュバット溶接装置において、タップを自動で切
り換えるオートトランス方式のものは、非常に高価であ
るうえに、溶接中の電圧変動には対応することができな
い。また溶接トランスのタップと電源トランス間にサイ
リスタ式タップ切換機を設けた場合は、溶接中の電圧変
動に対して自動切り換えが可能であるが、非常に高価で
あるため、2タップの切り換えが限度である。よって、
電圧の時間変動に応じて細かく電圧タップを切り換える
ことは難しく、予め電圧低下分を予測して高い部材印加
電圧を設定することになる。この場合、電圧低下による
フラッシュ発生率の低下を防止することはできるが、電
圧低下がない場合は部材印加電圧が高いためフラッシュ
が荒くなり、溶接品質に悪影響を与える。
However, in the conventional flash butt welding apparatus, an automatic transformer type that automatically switches taps is very expensive and can cope with voltage fluctuations during welding. Can not. If a thyristor-type tap changer is installed between the tap of the welding transformer and the power transformer, automatic switching can be performed for voltage fluctuations during welding. It is. Therefore,
It is difficult to finely switch the voltage tap in accordance with the time variation of the voltage, and a high voltage applied to the member is set by predicting the voltage drop in advance. In this case, it is possible to prevent a decrease in the flash generation rate due to a voltage drop, but if there is no voltage drop, the flash becomes rough because the applied voltage to the member is high, which adversely affects welding quality.

【0004】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、電源電圧の変動に対して部材印
加電圧を一定にするための電圧タップ切換システムを導
入することなく、安定した良好なフラッシュを発生させ
ることのできるフラッシュバット溶接用電源装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has been made stable without introducing a voltage tap switching system for keeping a member applied voltage constant with respect to a power supply voltage fluctuation. It is an object of the present invention to provide a power supply device for flash butt welding capable of generating a good flash.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るフラッシュ
バット溶接用電源装置は、3相交流電源からの3相交流
を矩形波交流に変換するインバータ電源回路と、その矩
形波交流を低電圧高電流に変換する溶接トランスと、そ
の2次側で直流に整流して被溶接材に通電する整流回路
とを備えたフラッシュバット溶接用電源装置において、
前記インバータ電源回路の入力電圧を検出する電圧検出
器と、前記電圧検出器により検出された電圧の変化に対
して前記矩形波交流の周波数を変更し、前記インバータ
電源回路の出力電流および出力電流の立ち上がり速度を
制御する制御回路とを備えたことを特徴とするものであ
る。
A flash butt welding power supply according to the present invention comprises an inverter power supply circuit for converting three-phase alternating current from a three-phase alternating current power supply into a rectangular wave alternating current, and converting the rectangular wave alternating current to a low voltage high voltage. In a power supply device for flash butt welding, comprising a welding transformer for converting to a current, and a rectifying circuit for rectifying to a direct current on a secondary side thereof and supplying current to a material to be welded,
A voltage detector for detecting an input voltage of the inverter power supply circuit, and changing a frequency of the rectangular wave AC with respect to a change in the voltage detected by the voltage detector; And a control circuit for controlling the rising speed.

【0006】フラッシュバット溶接において被溶接材条
件および溶接機各々に最適な部材印加電圧が存在するの
は、部材断面積および溶接機インピーダンスに応じて、
安定した良好なフラッシュを発生させるための最適なフ
ラッシュ溶接電流およびその電流の立ち上がり速度があ
ることに起因する。よって、従来技術のように電圧タッ
プを切り換えて印加電圧を一定にする以外に、電圧変動
に対してフラッシュ電流値およびその立ち上がり速度を
制御することによって安定したフラッシュを発生させる
ことが可能である。矩形波交流を出力するインバータ電
源回路と、その矩形波交流を低電圧高電流に変換する溶
接トランスと、その2次側で直流に整流して被溶接材に
通電する整流回路とを備えたフラッシュバット溶接用電
源装置においては、インバータ出力部から整流回路のダ
イオード手前までの溶接主回路部分のインダクタンスに
より、矩形波交流の周波数が高くなるとフラッシュ溶接
電流の立ち上がり速度および最大電流値は小さくなるこ
とがわかっている。そこで、インバータ電源回路におい
ては商用電源の3相交流を一旦直流に変換した後、サイ
リスタ、トランジスタ等のスイッチング素子により矩形
波交流を出力するため、スイッチングのタイミングを変
化させることにより簡単に矩形波交流の周波数を変える
ことができる。よって、インバータ電源回路の入力電圧
の検出器と、その入力電圧の変化に対して出力の矩形波
交流の周波数を変更する制御回路を設けることにより、
電源電圧が低下した場合は、周波数を下げて溶接2次電
流およびその電流の立ち上がり速度を上昇させ、電源電
圧が上昇した場合は逆に周波数を上げることにより、溶
接2次電流およびその電流の立ち上がり速度を下降さ
せ、このようにして電源電圧の変動にかかわらず溶接電
流を一定に保つことができ、安定した良好なフラッシュ
を発生させることが可能となる。
[0006] In flash butt welding, the conditions for the material to be welded and the optimum voltage applied to each welding machine exist depending on the cross-sectional area of the member and the impedance of the welding machine.
This is due to the fact that there is an optimum flash welding current for generating a stable and good flash and a rising speed of the current. Therefore, it is possible to generate a stable flash by controlling the flash current value and its rising speed with respect to voltage fluctuations, in addition to switching the voltage taps to make the applied voltage constant as in the related art. A flash including an inverter power supply circuit that outputs a rectangular wave AC, a welding transformer that converts the rectangular wave AC into a low voltage and a high current, and a rectifier circuit that rectifies the DC to a secondary side and supplies the current to the workpiece. In the butt welding power supply device, the rising speed and the maximum current value of the flash welding current may decrease as the frequency of the rectangular wave AC increases due to the inductance of the welding main circuit portion from the inverter output section to the diode side of the rectifier circuit. know. Therefore, in the inverter power supply circuit, since the three-phase alternating current of the commercial power supply is once converted to direct current, and then the rectangular wave alternating current is output by the switching elements such as thyristors and transistors, the rectangular wave alternating current can be easily changed by changing the switching timing. Can be changed. Therefore, by providing a detector of the input voltage of the inverter power supply circuit and a control circuit for changing the frequency of the output rectangular wave AC with respect to the change of the input voltage,
When the power supply voltage is reduced, the frequency is lowered to increase the rising speed of the welding secondary current and the current, and when the power supply voltage is increased, the frequency is raised to increase the welding secondary current and the rising of the current. The speed is decreased, and thus the welding current can be kept constant irrespective of the fluctuation of the power supply voltage, and a stable and good flash can be generated.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
フラッシュバット溶接用電源装置の回路構成図である。
図1において、1は3相交流電源、2はインバータ電源
回路で、3相交流全波整流器3、電圧検出器4、コンデ
ンサー5、およびインバータ出力部6を並列に接続して
なるものである。7は整流器3により整流された矩形波
交流の周波数を演算するインバータ周波数演算器、8は
最適な周波数に基づいてインバータ出力部6の出力電流
および出力電流の立ち上がり速度を制御するインバータ
制御装置、9は溶接トランス、10は溶接トランス2次
側の整流回路で、この例ではダイオード11を用いた中
点タップ形として構成されている。12は被溶接材であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device for flash butt welding according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a three-phase AC power supply, and reference numeral 2 denotes an inverter power supply circuit, in which a three-phase AC full-wave rectifier 3, a voltage detector 4, a capacitor 5, and an inverter output unit 6 are connected in parallel. 7 is an inverter frequency calculator for calculating the frequency of the rectangular wave AC rectified by the rectifier 3, 8 is an inverter control device for controlling the output current of the inverter output section 6 and the rising speed of the output current based on the optimum frequency, 9 Is a welding transformer, and 10 is a rectifier circuit on the secondary side of the welding transformer, which in this example is configured as a midpoint tap type using a diode 11. Reference numeral 12 denotes a material to be welded.

【0008】インバータ電源回路2において3相交流電
源1からの3相交流は整流器3で全波整流された後、コ
ンデンサー5に蓄積され直流に変換される。この直流電
圧を電圧検出器4でモニターすることにより、3相交流
電源1の電圧変動を検出する。そしてこの検出された電
圧値に応じてインバータ周波数演算器7により、最適な
インバータ出力周波数を演算し、インバータ制御装置8
に伝送する。これによりインバータ出力部6では最適な
周波数の矩形波を出力し、溶接トランス9により低電圧
高電流に変換し、さらにその2次側の整流回路10で直
流に整流し、被溶接材12に流れる溶接電流を一定に保
つことができる。
In the inverter power supply circuit 2, the three-phase AC from the three-phase AC power source 1 is full-wave rectified by the rectifier 3, and then stored in the capacitor 5 and converted to DC. By monitoring this DC voltage with the voltage detector 4, the voltage fluctuation of the three-phase AC power supply 1 is detected. An optimum inverter output frequency is calculated by the inverter frequency calculator 7 according to the detected voltage value, and the inverter control device 8
To be transmitted. As a result, the inverter output section 6 outputs a rectangular wave having an optimum frequency, converts the rectangular wave into a low voltage and a high current by the welding transformer 9, further rectifies the current to a direct current by the rectifier circuit 10 on the secondary side, and flows to the work 12. The welding current can be kept constant.

【0009】図2はインバータ周波数と出力電流値の関
係を示したものであり、周波数が高くなると出力電流が
下がる右下がりの曲線となる。電源電圧V0 からV2
上昇するとこの曲線は全体的に上がり、V1 に低下する
と下がる。電源電圧V0 において最適出力電流となるイ
ンバータ周波数をf0 とすると、電源電圧が、V1 、V
2 に変化したときに出力電流を一定に保つためのインバ
ータ周波数はそれぞれf1 、f2 となる。これを電源電
圧とインバータ周波数の関係に直すと、図3に示すよう
に関数f=g(V)の形となる。図1のインバータ周波
数演算器7においてはこの関数より、電源電圧からイン
バータ周波数を求める。関数f=g(V)は図3に示す
ような連続的な曲線以外に細かく周波数を変更する必要
がない場合には、階段状の関数とすることもできる。
FIG. 2 shows the relationship between the inverter frequency and the output current value. The higher the frequency is, the lower the output current becomes. When increasing the power supply voltage V 0 to V 2 the curve rises overall, it decreases when reduced to V 1. Assuming that the inverter frequency at which the optimum output current is obtained at the power supply voltage V 0 is f 0 , the power supply voltages are V 1 and V
The inverter frequencies for keeping the output current constant when it changes to 2 are f 1 and f 2 , respectively. When this is converted into the relationship between the power supply voltage and the inverter frequency, the function f = g (V) is obtained as shown in FIG. The inverter frequency calculator 7 of FIG. 1 obtains the inverter frequency from the power supply voltage based on this function. The function f = g (V) can be a step-like function when it is not necessary to change the frequency finely other than a continuous curve as shown in FIG.

【0010】また、図4に、電源電圧が一定の場合のイ
ンバータ周波数と出力電流の立ち上がり速度の関係を示
す。インバータ周波数が高くなると、出力電流の立ち上
がり速度は下がり、低くなると立ち上がり速度は上が
る。所定の電源電圧において、出力電流の最適立ち上が
り速度となるインバータ周波数を定め、電源電圧が変動
した際に出力電流の立ち上がり速度を最適とするインバ
ータ周波数と電源電圧の関係を示す関数を求めておき、
この関数に基づいてインバータ出力部6を制御する。ま
た、図1における電圧検出器4は電源電圧の変動を検出
可能な箇所ならばどこに設置してもよく、3相交流電源
1や3相交流電源1と整流器3の間に設けてもよい。
FIG. 4 shows the relationship between the inverter frequency and the rising speed of the output current when the power supply voltage is constant. When the inverter frequency increases, the rising speed of the output current decreases, and when the inverter frequency decreases, the rising speed increases. At a predetermined power supply voltage, an inverter frequency at which the output current has an optimum rising speed is determined, and a function indicating a relationship between the inverter frequency and the power supply voltage at which the output current rising speed is optimized when the power supply voltage fluctuates is obtained.
The inverter output unit 6 is controlled based on this function. Further, the voltage detector 4 in FIG. 1 may be installed anywhere as long as the fluctuation of the power supply voltage can be detected, and may be provided between the three-phase AC power supply 1 or between the three-phase AC power supply 1 and the rectifier 3.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電源電
圧の変動に対して溶接中においても常に最適な溶接電流
を保つことができるため、安定した良好なフラッシュを
発生させることができる。さらに、フラッシュバット溶
接装置の部材送り制御においてフラッシュ電流値の含む
パラメータによるフィードバック制御を行う場合、電源
電圧の変動によりフラッシュ溶接電流が変化するため、
それに応じて制御条件を変更しなければ適正な制御状態
を保てないが、本発明によれば電源電圧の変動にかかわ
らずフラッシュ溶接電流を常に一定に保つことができる
ため、制御条件を変更する必要がなく、適正な制御状態
を保つことができるという効果をもたらす。
As described above, according to the present invention, an optimum welding current can always be maintained even during welding with respect to fluctuations in the power supply voltage, so that a stable and good flash can be generated. . Further, in the case of performing feedback control using a parameter including a flash current value in the member feed control of the flash butt welding device, since the flash welding current changes due to a change in the power supply voltage,
Unless the control conditions are changed accordingly, the proper control state cannot be maintained. However, according to the present invention, the flash welding current can always be kept constant regardless of the fluctuation of the power supply voltage. There is no need to bring about an effect that an appropriate control state can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のフラッシュバット溶接用電源装置の回
路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power supply device for flash butt welding according to the present invention.

【図2】インバータ周波数と出力電流値の関係を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an inverter frequency and an output current value.

【図3】出力電流が一定の場合の電源電圧とインバータ
周波数の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a power supply voltage and an inverter frequency when an output current is constant.

【図4】電源電圧が一定の場合のインバータ周波数と出
力電流の立ち上がり速度の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an inverter frequency and a rising speed of an output current when a power supply voltage is constant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3相交流電源 2 インバータ電源回路 3 3相交流全波整流器 4 電圧検出器 5 コンデンサー 6 インバータ出力部 7 インバータ周波数演算器 8 インバータ制御装置 9 溶接トランス 10 整流回路 11 ダイオード 12 被溶接材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 phase alternating current power supply 2 Inverter power supply circuit 3 3 phase alternating current full-wave rectifier 4 Voltage detector 5 Capacitor 6 Inverter output part 7 Inverter frequency calculator 8 Inverter control device 9 Welding transformer 10 Rectifier circuit 11 Diode 12 Workpiece

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相交流電源からの3相交流を矩形波交
流に変換するインバータ電源回路と、その矩形波交流を
低電圧高電流に変換する溶接トランスと、その2次側で
直流に整流して被溶接材に通電する整流回路とを備えた
フラッシュバット溶接用電源装置において、 前記インバータ電源回路の入力電圧を検出する電圧検出
器と、 前記電圧検出器により検出された電圧の変化に対して前
記矩形波交流の周波数を変更し、前記インバータ電源回
路の出力電流および出力電流の立ち上がり速度を制御す
る制御回路と、を備えたことを特徴とするフラッシュバ
ット溶接用電源装置。
1. An inverter power supply circuit for converting a three-phase AC from a three-phase AC power supply to a rectangular wave AC, a welding transformer for converting the rectangular wave AC to a low voltage and a high current, and a rectifier to a DC on a secondary side thereof. A flash butt welding power supply device comprising: a rectifier circuit for energizing the work to be welded; and a voltage detector for detecting an input voltage of the inverter power supply circuit; and a voltage detector for detecting a change in the voltage detected by the voltage detector. A control circuit for changing a frequency of the rectangular wave AC to control an output current of the inverter power supply circuit and a rising speed of the output current.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003039174A (en) * 2001-07-30 2003-02-12 Nkk Corp Flush welding method for large cross-sectional area high temperature member

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