JP2009171684A - Power supply device and power supply device for arc processing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランスに備えられるタップを切り替えて出力電圧調整を行う例えばアーク加工用の電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for, for example, arc machining that performs output voltage adjustment by switching taps provided in a transformer.
アーク加工機等に用いられる電源装置は、例えば特許文献1に示されているように、溶接トランスの一次側に商用電源等から単相交流電圧が入力され、その入力交流電圧から溶接トランスの二次側においてアーク加工に適したアーク加工用出力電圧を生成している。アーク加工用出力電圧の調整には、溶接トランスの一次側巻線の複数箇所にタップが設けられ、該タップの接続位置をスイッチで切り替えることで、溶接トランスの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値がそのタップ接続位置に応じて段階的に調整されるようになっている。
In a power supply device used for an arc machine or the like, for example, as shown in
また、特許文献2及び特許文献3に示されている電源装置は、入力が三相交流電源用であり、三相の溶接トランスが用いられて構成されている。このように入力交流電圧が三相の電源装置において、上記特許文献1のように出力電圧調整を行うべく溶接トランスの一次側巻線に複数のタップを設置する際、U相・V相・W相の各巻線に複数のタップがそれぞれ設けられ、各相のタップの接続をスイッチにて連動して切り替えることで、出力電圧の電圧値の調整が可能となる。
しかしながら、出力電圧の細かな調整を可能とするには、タップ数をより多くする必要があり、特許文献2,3の電源装置のように三相の入力交流電圧を扱うものにおいては、一次側の各相の巻線のそれぞれにタップを設ける関係上、総数はその3倍となる。例えば、11段階で出力電圧の電圧値を調整する場合、各相にはタップが11個必要で、総数はその3倍の33個必要となる。
However, in order to enable fine adjustment of the output voltage, it is necessary to increase the number of taps, and in the case of handling a three-phase input AC voltage like the power supply devices of
そのため、タップ自身の配置やタップへの配線の取り回しが煩雑となり、溶接トランスの構造が複雑化して、溶接トランス、ひいては電源装置の組み立てに多大な手間がかかってしまう。また、タップ数を多くして更なる微調整を可能に構成しても、その組み立ての問題以外にも段階的な出力電圧調整となることは否めず、漸次変化させるような微調整は行えない。更に、タップの接続を切り替えるスイッチの接点保護のため、タップ切り替えのためのスイッチ操作を全て電源装置を停止させて行う必要があり、調整も煩雑であった。 For this reason, the arrangement of the tap itself and the routing of the wiring to the tap become complicated, the structure of the welding transformer becomes complicated, and much effort is required to assemble the welding transformer and consequently the power supply device. Even if the number of taps is increased to enable further fine adjustment, it cannot be denied that the output voltage will be adjusted stepwise other than the assembly problem, and fine adjustment that gradually changes cannot be performed. . Furthermore, in order to protect the contact of the switch for switching the connection of the tap, it is necessary to perform all the switch operations for switching the tap with the power supply device stopped, and the adjustment is complicated.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to enable fine adjustment of output voltage adjustment and to easily perform adjustment while reducing the number of winding taps of the transformer. It is an object of the present invention to provide a power supply device and an arc machining power supply device that can be used.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、入力された三相交流電圧を所定電圧値の交流電圧に変換する三相トランスと、該三相トランスにて変換された変換後の三相交流電圧を直流出力電圧に変換する整流回路とを備えてなる電源装置であって、前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第1電圧調整手段と、前記整流回路は、各相で少なくとも1個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第2電圧調整手段とを備えたことをその要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention described in
この発明では、第1電圧調整手段では、三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線に備えられるタップの接続位置を切り替えることでトランスの電圧変換率が変更され、これにより出力電圧の電圧値が段階的に調整される。第2電圧調整手段では、各相で少なくとも1個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路のそのサイリスタの点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から直流出力電圧を生成する際のその出力電圧の電圧値が連続的に調整される。これにより、第1電圧調整手段においてタップ数を少ない構成としても第2電圧調整手段におけるサイリスタの点弧角制御により、出力電圧の連続調整(微調整)が可能である。しかも、このサイリスタの点弧角制御による電圧調整は電源装置が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタの点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、第1電圧調整手段との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応可能である。 In the present invention, in the first voltage adjusting means, the voltage conversion rate of the transformer is changed by switching the connection position of the tap provided in the primary side winding or the secondary side winding of each phase of the three-phase transformer, thereby The voltage value of the output voltage is adjusted stepwise. In the second voltage adjusting means, when generating the DC output voltage from the AC voltage after the transformer conversion by controlling the firing angle of the thyristor of the full-wave or half-wave rectifier circuit using at least one thyristor in each phase. The voltage value of the output voltage is continuously adjusted. As a result, even if the first voltage adjusting means has a small number of taps, the output voltage can be continuously adjusted (finely adjusted) by controlling the firing angle of the thyristor in the second voltage adjusting means. In addition, the voltage adjustment by controlling the firing angle of the thyristor can be performed while the power supply device is in operation, so that the voltage adjustment is easy. In addition, voltage adjustment only by controlling the firing angle of the thyristor is not suitable for wide range voltage adjustment, but it can be applied to wide range voltage adjustment by combination with the first voltage adjustment means.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電源装置において、前記第2電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第1電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the power supply device according to the first aspect, in the second voltage adjusting unit, the voltage adjustment range by the firing angle control of the thyristor is the switching of the tap in the first voltage adjusting unit. Its gist is that it is set to wrap around the stepwise adjustment voltage by connection.
この発明では、第2電圧調整手段では、第1電圧調整手段におけるタップの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が設定される。これにより、広い範囲の連続した出力電圧の電圧調整ができるようになる。 In the present invention, in the second voltage adjusting means, the voltage adjustment width by the firing angle control of the thyristor is set so as to wrap around the stepwise adjustment voltage by the tap switching connection in the first voltage adjusting means. Thereby, voltage adjustment of a continuous output voltage in a wide range can be performed.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電源装置において、前記第2電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the power supply device according to the first or second aspect, in the second voltage adjusting unit, a portion before the peak of the half-wave rectification portion where the firing angle control of the thyristor is performed is The gist is that it is set in the control target part.
この発明では、第2電圧調整手段では、サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタの整流動作(電圧生成動作)が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、出力電圧のリップル増加が低減され、この出力電圧の安定化が図られる。 In the present invention, in the second voltage adjusting means, the peak portion of the half-wave rectification portion where the firing angle control of the thyristor is performed is controlled, and the rectification operation (voltage generation operation) of the thyristor in the peak portion is controlled. It is controlled and the voltage value of the output voltage is adjusted. Thereby, an increase in the ripple of the output voltage is reduced, and the output voltage is stabilized.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置において、前記第2電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the second voltage adjusting unit is configured to ignite the thyristor based on a change in the resistance value of the variable resistor. The gist of the invention is that the phase of the trigger signal is changed.
この発明では、第2電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいてサイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器の抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタの点弧角の調整が行える。 In the present invention, in the second voltage adjusting means, the phase of the trigger signal for starting the thyristor is changed based on the change in the resistance value of the variable resistor. That is, the firing angle of the thyristor can be easily adjusted simply by changing the resistance value of the variable resistor.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用出力電圧を生成するように構成されているアーク加工用電源装置である。
An invention according to claim 5 is an arc configured to generate an output voltage for arc machining that performs arc machining of a workpiece using the power supply device according to any one of
この発明では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置が用いられてアーク加工用電源装置が構成されるため、上記各請求項の作用効果が得られるアーク加工用電源装置を提供できる。
In this invention, since the power supply device according to any one of
本発明によれば、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power supply apparatus and an arc machining power supply apparatus that can finely adjust the output voltage while easily reducing the number of winding taps of the transformer and can easily perform the adjustment. it can.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態のアーク加工用電源装置11を備えたアーク加工機10を示す。アーク加工機10は、その電源装置11から出力されるアーク加工用出力電圧をトーチTHに供給し、そのトーチTHから加工対象物Mに向けてアークを発生させることで、加工対象物Mに対して溶接や切断等のアーク加工を行う装置である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an
アーク加工用電源装置11は、三相200V又は三相400Vの商用電源等から入力される三相交流電圧をアーク加工に適したアーク加工用出力電圧に変換する三相用の溶接トランスWTを備えている。溶接トランスWTの一次側では、開閉スイッチSW1がそれぞれ備えられU相、V相及びW相の入力交流電圧の供給を受けるU相、V相及びW相入力線L11〜L13を有し、U−V相入力線L11,L12間にはU相一次側巻線Puが、V−W相入力線L12,L13間にはV相一次側巻線Pvが、W−U相入力線L13,L11間にはW相一次側巻線Pwがそれぞれ備えられ、これら一次側巻線Pu,Pv,PwがΔ結線により接続されてなる。各相の入力線L11〜L13上の各開閉スイッチSW1は連動してオンオフされ、各相の一次側巻線Pu,Pv,Pwへの入力交流電圧の供給・遮断を行うものである。
The arc machining
各相の一次側巻線Pu,Pv,Pwの他端側には、一定巻数ずつ段階的に増加する箇所から引き出された5個のタップTがそれぞれ備えられており、各相の一次側巻線Pu,Pv,Pwの他端側と接続される入力線L12,L13,L11の接続を各タップTの接点のいずれか1つに切り替える切替スイッチSW2がそれぞれ備えられている。各相の切替スイッチSW2は連動して動作され、各相それぞれで同位置のタップTに切替接続する。つまり、切替スイッチSW2によるタップTの選択にて一次側巻線Pu,Pv,Pwの巻数が5段階で変更され、溶接トランスWTの電圧変換率が5段階で変更される。これにより、溶接トランスWTの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値はこの一次側においては5段階で調整されるようになっている。 On the other end side of the primary side windings Pu, Pv, Pw of each phase, five taps T drawn out from a portion that increases step by step by a fixed number of turns are provided, respectively. A change-over switch SW2 that switches the connection of the input lines L12, L13, and L11 connected to the other end side of the lines Pu, Pv, and Pw to one of the contacts of each tap T is provided. The change-over switch SW2 for each phase is operated in conjunction with each other and is connected to the tap T at the same position for each phase. That is, the number of turns of the primary side windings Pu, Pv, Pw is changed in five stages by the selection of the tap T by the changeover switch SW2, and the voltage conversion rate of the welding transformer WT is changed in five stages. Thereby, the voltage value of the arc machining output voltage generated on the secondary side of the welding transformer WT is adjusted in five steps on the primary side.
溶接トランスWTの二次側では、Δ結線よりなる前記一次側巻線Pu,Pv,Pwに対し、Δ結線にてU相、V相及びW相二次側巻線S1u,S1v,S1wが接続されてなり、これら二次側巻線S1u,S1v,S1wはその頂点(各巻線S1u,S1v,S1w間の接続点)がそれぞれU相、V相及びW相出力線L21〜L23を介して二次側整流回路DR2に接続されている。 On the secondary side of the welding transformer WT, the U-phase, V-phase, and W-phase secondary windings S1u, S1v, and S1w are connected to the primary windings Pu, Pv, and Pw made of Δ connection by Δ connection. These secondary side windings S1u, S1v, S1w have two vertices (connection points between the windings S1u, S1v, S1w) via U-phase, V-phase, and W-phase output lines L21-L23, respectively. It is connected to the secondary rectifier circuit DR2.
二次側整流回路DR2は、3個のダイオードD1〜D3及び3個のサイリスタSCR1〜SCR3を用いた全波整流ブリッジ回路で構成されている。具体的には、ダイオードD1〜D3のアノードとサイリスタSCR1〜SCR3のカソードとが接続された3つの直列回路に対し、対応する出力線L21〜L23がダイオードD1〜D3とサイリスタSCR1〜SCR3との間にそれぞれ接続されるとともに、ダイオードD1〜D3のカソードが直流リアクトルDCLを有するプラス側出力線L31に、サイリスタSCR1〜SCR3のアノードがマイナス側出力線L32にそれぞれ接続されて構成されている。このプラス側出力線L31にはトーチTHが接続されるとともに、マイナス側出力線L32には加工対象物Mが接続され、トーチTHへのアーク加工用出力電圧の供給に基づいて該トーチTHから加工対象物Mに向けて加工のためのアークが生じるようになっている。 The secondary rectifier circuit DR2 is configured by a full-wave rectifier bridge circuit using three diodes D1 to D3 and three thyristors SCR1 to SCR3. Specifically, for three series circuits in which the anodes of the diodes D1 to D3 and the cathodes of the thyristors SCR1 to SCR3 are connected, the corresponding output lines L21 to L23 are between the diodes D1 to D3 and the thyristors SCR1 to SCR3. The cathodes of the diodes D1 to D3 are connected to the plus side output line L31 having the DC reactor DCL, and the anodes of the thyristors SCR1 to SCR3 are respectively connected to the minus side output line L32. A torch TH is connected to the plus side output line L31, and a workpiece M is connected to the minus side output line L32, and machining is performed from the torch TH based on the supply of the arc machining output voltage to the torch TH. An arc for machining is generated toward the object M.
また、各相のサイリスタSCR1〜SCR3のゲートは、それぞれ抵抗R11〜R13、ダイオードD11〜D13及びパルストランスPT1〜PT3の二次巻線部PT1b〜PT3bを介して自身のカソードにそれぞれ接続されている。サイリスタSCR1〜SCR3は、パルストランスPT1〜PT3を通じて後述の点弧角制御回路12による点弧角制御がなされ、溶接トランスWTの二次側でもアーク加工用出力電圧の電圧値が調整、この場合、連続調整(リニア調整)ができるようになっている。
The gates of the thyristors SCR1 to SCR3 of each phase are connected to their cathodes via the resistors R11 to R13, the diodes D11 to D13, and the secondary winding portions PT1b to PT3b of the pulse transformers PT1 to PT3, respectively. . The thyristors SCR1 to SCR3 are controlled by a firing
サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御を行う点弧角制御回路12は、溶接トランスWTの二次側に備えられ、Δ結線よりなる前記一次側巻線Pu,Pv,Pwに対し、Y結線(スター結線)にて接続されるU相、V相及びW相補助巻線S2u,S2v,S2wを有している。これら補助巻線S2u,S2v,S2wは、各相の交流電圧の位相を検出する位相検出用電圧信号V1u,V1v,V1wを得るために設けられている。各相の補助巻線S2u,S2v,S2wの一端は中点としてグランドGND(ゼロボルト電位)に接続されるとともに、各相の補助巻線S2u,S2v,S2wの他端は、それぞれ位相シフタ13u,13v,13wを介してコンパレータ14u,14v,14wのプラス側入力端子に接続されている。各相の位相シフタ13u,13v,13wは、それぞれ抵抗及びコンデンサ等で構成されており、各相の補助巻線S2u,S2v,S2wで得られる位相検出用電圧信号V1u,V1v,V1wに対して60°遅延させた制御用電圧信号V2u,V2v,V2wを生成し(図2参照、但しU相のみ代表で図示)、各相のコンパレータ14u,14v,14wのプラス側入力端子にはこの制御用電圧信号V2u,V2v,V2wがそれぞれ入力される。各相のコンパレータ14u,14v,14wのマイナス側入力端子はともに可変抵抗器VRに接続されており、該マイナス側入力端子には可変抵抗器VRにて抵抗を変化させることで電圧調整可能な比較電圧Vaが入力されている。
An ignition
ここで、各相の補助巻線S2u,S2v,S2wの他端は、それぞれダイオードD21〜D23を介してカソード側で互いに接続され、そのカソードが平滑コンデンサC1を介してグランドGNDに接続されている。つまり、補助巻線S2u,S2v,S2wで生じる相電圧(位相検出用電圧信号V1u,V1v,V1w)からこれらダイオードD21〜D23と平滑コンデンサC1とで直流電圧VDCを生成する直流電圧生成部15が構成され、生成された直流電圧VDCは抵抗R21を介して前記可変抵抗器VRに供給される。可変抵抗器VRは、供給された直流電圧VDCから比較電圧Vaを生成し、抵抗値を漸次変化させることでその比較電圧Vaの電圧値が漸次変化するようになっている。
Here, the other ends of the auxiliary windings S2u, S2v, S2w of each phase are connected to each other on the cathode side via diodes D21 to D23, respectively, and the cathode is connected to the ground GND via the smoothing capacitor C1. . That is, the
各相のコンパレータ14u,14v,14wの出力端子は、それぞれコンデンサC11〜C13を介してトリガ生成用トランジスタTr1〜Tr3のベースに接続されている。各コンパレータ14u,14v,14wは、各相の制御用電圧信号V2u,V2v,V2wと比較電圧Vaとの入力に基づいて、制御用電圧信号V2u,V2v,V2wの電圧値が比較電圧Vaを越える期間でHレベルとなる出力信号をコンデンサC11〜C13を介して各トランジスタTr1〜Tr3のベースにそれぞれ出力する。各トランジスタTr1〜Tr3のコレクタは、それぞれ各相の前記パルストランスPT1〜PT3を構成する一次巻線部PT1a〜PT3a及び共通の起動/停止用リレー接点CRを介して直流電圧生成部15に接続されており、エミッタはそれぞれダイオードD31〜D33を介してベースに接続されるとともに、それぞれグランドGNDに接続されている。
The output terminals of the
このように構成された点弧角制御回路12では、図2を参照しつつU相を中心に説明すると、可変抵抗器VRの抵抗値の変化に基づいて、コンパレータ14u,14v,14wに入力される比較電圧Vaの電圧値がゼロボルトと所定電圧との間で上下し、これにより例えばU相では、コンパレータ14uの出力信号のHレベルへの立ち上がりがU相の制御用電圧信号V2uの0°〜30°の範囲で変化する。
The firing
コンパレータ14uの出力信号がHレベルに立ち上がると、後段のコンデンサC11はその立ち上がりの短い時間にオンのためのベース電流をトランジスタTr1に出力し、該トランジスタTr1はこのベース電流に基づいてオンされる。U相のトランジスタTr1のコレクタ電位の変化から分かるように、該トランジスタTr1のオンに基づいてコレクタ電位がコンパレータ14uの出力信号の立ち上がりから短い時間だけゼロ(グランドGNDレベル)となり、これによりパルストランスPT1の一次巻線部PT1aにてひげ状のトリガ信号が生成される。 When the output signal of the comparator 14u rises to H level, the capacitor C11 at the subsequent stage outputs a base current for turning on to the transistor Tr1 in a short time of the rise, and the transistor Tr1 is turned on based on this base current. As can be seen from the change in the collector potential of the U-phase transistor Tr1, the collector potential becomes zero (ground GND level) for a short time from the rise of the output signal of the comparator 14u based on the transistor Tr1 being turned on. The primary winding part PT1a generates a whisker-like trigger signal.
生成されたU相のトリガ信号は、パルストランスPT1を介してU相のサイリスタSCR1のゲートに入力され、該サイリスタSCR1は、コンパレータ14uの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号V2uの0°〜30°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてオン状態に切り替えられる。V相及びW相のトリガ信号についても同様にして生成される。生成されたV相及びW相のトリガ信号は、それぞれV相及びW相のサイリスタSCR2,SCR3のゲートに入力され、該サイリスタSCR2,SCR3は、コンパレータ14v,14wの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号V2v,V2wの0°〜30°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてそれぞれオン状態に切り替えられる。
The generated U-phase trigger signal is input to the gate of the U-phase thyristor SCR1 via the pulse transformer PT1, and the thyristor SCR1 rises from the rising edge of the output signal of the comparator 14u, that is, from 0 ° to the control voltage signal V2u. Based on a trigger signal that rises in any of the 30 ° ranges, the switch is turned on. V-phase and W-phase trigger signals are similarly generated. The generated V-phase and W-phase trigger signals are input to the gates of the thyristors SCR2 and SCR3 of the V-phase and W-phase, respectively. The thyristors SCR2 and SCR3 are used for rising of the output signals of the
これらU相、V相及びW相の制御用電圧信号V2u,V2v,V2wの0°〜30°を含む60°までの範囲は、各相のサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御が実施される半波整流部分であり、その制御にて整流回路DR2の出力電圧に変化が生じる部分である。特に、制御用電圧信号V2u,V2v,V2wの0°は、直前の整流部分から上回る境目点である。従って、可変抵抗器VRの抵抗値を漸次変化させることで各相のサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角が0°〜30°の範囲で変更され、その半波整流部分のピーク前部分のサイリスタSCR1〜SCR3の整流動作(電圧生成動作)が制御され、出力電圧の電圧値が調整される。因みに、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角を30°から0°に向かって変更させることで、出力電圧の電圧値が上昇するようになっている。 The firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 of each phase is performed in a range from 0 ° to 30 ° including the control voltage signals V2u, V2v, and V2w for the U phase, V phase, and W phase. This is a half-wave rectification part, and a part in which the output voltage of the rectification circuit DR2 is changed by the control. In particular, 0 ° of the control voltage signals V2u, V2v, V2w is a boundary point that exceeds the immediately preceding rectified portion. Accordingly, by gradually changing the resistance value of the variable resistor VR, the firing angles of the thyristors SCR1 to SCR3 of each phase are changed in the range of 0 ° to 30 °, and the thyristor SCR1 in the pre-peak portion of the half-wave rectification portion is changed. The rectification operation (voltage generation operation) of SCR3 is controlled, and the voltage value of the output voltage is adjusted. Incidentally, by changing the firing angle of the thyristors SCR1 to SCR3 from 30 ° to 0 °, the voltage value of the output voltage is increased.
尚、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御は、0°〜60°の範囲まで拡大可能であり、このようにすればより広い電圧調整も可能となる。これに対し本実施形態では、その点弧角制御を0°〜30°に限定することにより点弧角制御が30°以降になった場合の整流回路DR2の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化が図られている。 Note that the firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 can be expanded to a range of 0 ° to 60 °, and in this way, a wider voltage adjustment is possible. On the other hand, in this embodiment, by limiting the ignition angle control to 0 ° to 30 °, the output voltage of the rectifier circuit DR2 when the ignition angle control is 30 ° or more, that is, the output voltage for arc machining. Ripples can be reduced, and the arc machining output voltage can be stabilized.
こうして、整流回路DR2の出力電圧、即ちトーチTHに供給するアーク加工用出力電圧の電圧値が溶接トランスWTの二次側でも調整できるようになっており、本実施形態では、一次側のタップTによる段階的な調整電圧にラップさせるようにこの二次側では出力電圧の連続調整が可能となっている。つまり、このアーク加工用電源装置11では、一次側のタップTの切り替えと二次側の点弧角制御との組み合わせにより、アーク加工用出力電圧の連続調整を広い範囲で行うことが可能な構成となっている。
Thus, the output voltage of the rectifier circuit DR2, that is, the voltage value of the arc machining output voltage supplied to the torch TH can be adjusted even on the secondary side of the welding transformer WT. In the present embodiment, the tap T on the primary side is adjusted. On the secondary side, the output voltage can be continuously adjusted so as to wrap around the stepwise adjustment voltage. That is, in the arc machining
しかも、二次側の点弧角制御でのアーク加工用出力電圧の調整は、アーク加工中でも調整可能であることからその調整が容易であり、また電源装置11の起動・停止を繰り返さなくても済むことから、電源装置11の開閉スイッチSW1の接点保護に寄与できる。また、サイリスタSCR1〜SCR3を用いていることから電源装置11の停止制御も容易であり、トーチTHにアークを生じさせる電極としてワイヤを自動送り装置により送られるものにおいては、サイリスタSCR1〜SCR3の停止制御にてアンチスティック時限(自動送り装置によるワイヤの慣性分、トーチTHへの電圧供給の停止を遅らせ、加工後にワイヤが加工対象物Mに接合されてしまうことを防止するための時限)の設定も容易となる。
Moreover, the adjustment of the arc machining output voltage in the secondary side firing angle control is easy because the adjustment is possible even during the arc machining, and the
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
(1)本実施形態では、溶接トランスWTの各相の一次側巻線Pu,Pv,Pwに備えられるタップTの接続位置を切替スイッチSW2にて切り替えることで該溶接トランスWTの電圧変換率が変更され、これによりアーク加工用出力電圧の電圧値が段階的に調整される(第1電圧調整手段)。また、点弧角制御回路12による二次側整流回路DR2のサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から該整流回路DR2にて直流出力電圧を生成する際のその出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧の電圧値が連続的に調整される(第2電圧調整手段)。これにより、一次側巻線Pu,Pv,Pwに備えられるタップTの数を本実施形態のように5個と少ない構成としても整流回路DR2でのサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御により、アーク加工用出力電圧の連続調整(微調整)を行うことができる。しかも、このサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御による電圧調整は電源装置11が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、タップTの切替接続による電圧調整との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応することができる。
Next, characteristic effects of the present embodiment will be described.
(1) In this embodiment, the voltage conversion rate of the welding transformer WT is changed by switching the connection position of the tap T provided in the primary side windings Pu, Pv, Pw of each phase of the welding transformer WT with the changeover switch SW2. Thus, the voltage value of the arc machining output voltage is adjusted stepwise (first voltage adjusting means). Further, by the firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 of the secondary side rectifier circuit DR2 by the firing
(2)本実施形態では、タップTの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御による電圧調整幅が設定されている。これにより、広い範囲の連続したアーク加工用出力電圧の電圧調整を行うことができる。 (2) In this embodiment, the voltage adjustment width by the firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 is set so as to wrap around the stepwise adjustment voltage by the switching connection of the tap T. Thereby, voltage adjustment of the output voltage for continuous arc machining of a wide range can be performed.
(3)本実施形態では、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタSCR1〜SCR3の整流動作(電圧生成動作)が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、整流回路DR2の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化を図ることができる。 (3) In the present embodiment, the pre-peak part of the half-wave rectification part in which the firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 is performed is the control target, and the rectification operation (voltage generation of the thyristors SCR1 to SCR3 in the pre-peak part Operation) is controlled, and the voltage value of the output voltage is adjusted. Thereby, an increase in the ripple of the output voltage of the rectifier circuit DR2, that is, the output voltage for arc machining can be reduced, and the output voltage for arc machining can be stabilized.
(4)本実施形態では、可変抵抗器VRの抵抗値の変化に基づいてサイリスタSCR1〜SCR3の点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器VRの抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタSCR1〜SCR3の点弧角の調整を行うことができる。 (4) In this embodiment, the phase of the trigger signal for firing the thyristors SCR1 to SCR3 is changed based on the change in the resistance value of the variable resistor VR. That is, it is possible to easily adjust the firing angles of the thyristors SCR1 to SCR3 only by changing the resistance value of the variable resistor VR.
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、一次側巻線Pu,Pv,Pwに複数のタップTを設け、タップTの切替接続による出力電圧の調整を溶接トランスWTの一次側で行う構成としたが、二次側巻線S1u,S1v,S1wにタップを設け、トランスWTの二次側で出力電圧の調整を行うようにしてもよい。
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, the primary side windings Pu, Pv, Pw are provided with a plurality of taps T, and the output voltage is adjusted on the primary side of the welding transformer WT by switching connection of the taps T. Taps may be provided on the windings S1u, S1v, and S1w, and the output voltage may be adjusted on the secondary side of the transformer WT.
・上記実施形態では、一次側巻線Pu,Pv,Pw及び二次側巻線S1u,S1v,S1wをともにΔ結線したΔ−Δ変換型の溶接トランスWTを用いたが、Δ−Y変換やY−Δ変換、更にはY−Y変換型の三相トランスを用いて電源装置を構成してもよい。また、トランスの二次側をY結線の巻線で構成した場合、上記実施形態のように全波整流回路でなく、半波整流回路を用いることもできる。 In the above embodiment, the Δ-Δ conversion type welding transformer WT in which the primary windings Pu, Pv, Pw and the secondary windings S1u, S1v, S1w are Δ-connected is used. You may comprise a power supply device using a Y-delta conversion and also a YY conversion type three phase transformer. Further, when the secondary side of the transformer is configured by a Y-connected winding, a half-wave rectifier circuit can be used instead of a full-wave rectifier circuit as in the above embodiment.
・上記実施形態では、整流回路DR2を3個のサイリスタSCR1〜SCR3と3個のダイオードD1〜D3とで構成したが、6個のサイリスタで構成してもよく、この場合、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。 In the above embodiment, the rectifier circuit DR2 is configured by the three thyristors SCR1 to SCR3 and the three diodes D1 to D3. However, the rectifier circuit DR2 may be configured by six thyristors. The voltage adjustment range by control can be expanded.
・上記実施形態では、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分をその制御対象としたが、そのピーク後部分もその制御対象としてもよい。このようにすれば、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。 In the above embodiment, the portion before the peak of the half-wave rectification portion where the firing angle control of the thyristors SCR1 to SCR3 is performed is the control target, but the portion after the peak may be the control target. By doing so, it is possible to expand the voltage adjustment range by controlling the firing angle of the thyristors SCR1 to SCR3.
・上記実施形態の点弧角制御回路12の構成を適宜変更してもよい。例えば、補助巻線S2u,S2v,S2wをY結線としたものを用いたが、Δ結線で構成したものを用いて制御回路を構成してもよい。また、バイポーラ型のトランジスタTr1〜Tr3を用いたが、その他のスイッチング素子を用いて構成してもよい。また、サイリスタSCR1〜SCR3の点弧角の調整(トリガ信号の位相調整)を可変抵抗器VRにて行う構成としたが、可変抵抗器以外で調整する態様としてもよい。
-You may change suitably the structure of the ignition
・上記実施形態では、アーク加工用電源装置11に実施したが、アーク加工用以外の用途の電源装置に実施してもよい。
-In the said embodiment, although implemented in the
11…電源装置
12…点弧角制御回路(第2電圧調整手段)
DR2…二次側整流回路(整流回路)
Pu,Pv,Pw…一次側巻線
S1u,S1v,S1w…二次側巻線
SCR1〜SCR3…サイリスタ(第2電圧調整手段)
SW2…切替スイッチ(第1電圧調整手段)
T…タップ(第1電圧調整手段)
VR…可変抵抗器
WT…溶接トランス(三相トランス)
DESCRIPTION OF
DR2 ... Secondary side rectifier circuit (rectifier circuit)
Pu, Pv, Pw ... Primary winding S1u, S1v, S1w ... Secondary winding SCR1-SCR3 ... Thyristor (second voltage adjusting means)
SW2 ... changeover switch (first voltage adjusting means)
T ... Tap (first voltage adjusting means)
VR: Variable resistor WT: Welding transformer (three-phase transformer)
Claims (5)
前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第1電圧調整手段と、
前記整流回路は各相で少なくとも1個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第2電圧調整手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。 A three-phase transformer that converts an input three-phase AC voltage into an AC voltage having a predetermined voltage value, and a rectifier circuit that converts the converted three-phase AC voltage converted by the three-phase transformer into a DC output voltage. A power supply unit comprising:
A voltage value of the output voltage by switching a connection position of the taps, having a plurality of taps drawn from locations with different numbers of turns on the primary side winding or the secondary side winding of each phase of the three-phase transformer. First voltage adjusting means for adjusting stepwise,
The rectifier circuit is composed of a full-wave or half-wave rectifier circuit using at least one thyristor in each phase, and a second value that continuously adjusts the voltage value of the output voltage based on the firing angle control of the thyristor. A power supply apparatus comprising a voltage adjusting means.
前記第2電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第1電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
In the second voltage adjusting means, the voltage adjustment width based on the firing angle control of the thyristor is set so as to wrap around the stepwise adjusted voltage due to the switching connection of the tap in the first voltage adjusting means. Power supply.
前記第2電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2,
The power supply apparatus according to claim 2, wherein the second voltage adjusting unit is configured such that a part before peak of a half-wave rectification part where the firing angle control of the thyristor is performed is set as a part to be controlled.
前記第2電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
In the second voltage adjusting means, the phase of a trigger signal for firing the thyristor is changed based on a change in the resistance value of the variable resistor.
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