JP2547186Y2 - アーク加工用電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、商用交流電源を一旦整
流して直流とし、スイッチング素子によって商用交流電
源よりも高い周波数の交流に再変換した後に変圧器、整
流回路等によって所定の出力形態とする、いわゆるイン
バータ式アーク加工用電源装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接やアークガウジング、プラズ
マアーク加工等に用いられる電源装置において、商用交
流を一旦整流して直流とした後にスイッチング素子を用
いたインバータによって商用周波よりも高い周波数の交
流に再変換し、この再変換した高周波交流を変圧器、整
流回路を通して直流とし、あるいはこの直流を再度低周
波にてスイッチングして交流として出力する方式のもの
がある。この方式のものにおいては、商用交流電源を整
流した出力を平滑するために大容量のコンデンサが用い
られており、電源主開閉器の閉路時にこの平滑回路のコ
ンデンサを充電するための突入電流が過大となって整流
回路の破壊のみならず電源ラインに大きな電圧降下を生
じて他機器に対して大きな影響を及ぼす危険性がある。

【０００３】これを防止するためには、回路に直列抵抗
器を挿入して、突入電流をこれによって抑制する方式が
一般に用いられている。（例えば実開昭６１−７４２８
４号、実開昭６３−１１６１８２号の装置）

【０００４】図５は従来装置の例を示す接続図である。
同図において１は商用交流電源からの入力電力を開閉す
る主開閉器、２は主開閉器１からの交流電力を整流する
整流回路、３は整流回路２の出力を平滑するためのコン
デンサ、４は電源投入時にコンデンサ３に流れる突入電
流を安全な値に制限するための抵抗器、５は抵抗器４に
並列接続された電磁接触器の接点、６は整流回路２およ
びコンデンサ３によって整流平滑された直流を商用交流
の周波数よりも高い周波数の交流に変換するインバータ
回路であり、スイッチング用トランジスタやサイリスタ
によって構成される。７はインバータ回路６の出力を目
的のアーク加工に適した電圧に変換する変圧器、８は変
圧器７の出力を整流する整流回路、９は整流回路８の出
力を平滑するためのリアクトル、１０はアーク加工用電
極、１１は被加工物である。

【０００５】同図の装置においては、主開閉器１が投入
閉路されると商用交流電源が整流回路２に入力されてコ
ンデンサ３によって平滑される。このとき、主開閉器１
の投入から一定時間の間は接点５が開放のままとされ
て、コンデンサ３に対する流入電流は抵抗器４にて制限
されるので、抵抗器４の抵抗値および接点５が閉じるま
での時間を適当に選定することによって、電源投入時の
突入電流は安全な値に制限される。所定の時間の後に接
点５が閉じると整流回路の全出力が平滑されてインバー
タ回路６に供給される。この時点以後にインバータ回路
６を起動することによって、整流出力は高周波交流に変
換され、変圧器７にて適当な電圧に変圧された後に整流
回路８およびリアクトル９にて再度整流平滑されて直流
となり、電極１０および被加工物１１に供給される。

【０００６】図６は、図５の従来装置の接点５をサイリ
スタ５ａに変更したものであり、このサイリスタ５ａを
主開閉器１の閉路後の所定の時間遅れの後に導通させる
ようにゲート信号を供給するものである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、いずれも主回路に直列に突入電流防止のための接点
またはサイリスタを接続している。この接点、サイリス
タ等は整流回路とは別に必要となり、かつこれらには回
路の全電流が出力中の全期間にわたって流れるので大き
な容量のものが必要となりコストアップとなる。またサ
イリスタを用いる図６の装置においては、このサイリス
タによって発生する順方向電圧降下に基づく電力損失が
整流回路とは別に発生し、この電力損失は出力電流の全
電流に基づくものであるために大きく、大形の冷却機構
が必要となってさらにコストアップとなるばかりではな
く、電力効率が悪くなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記従来装置
の問題点を解決するために、商用交流電源を整流する整
流回路をサイリスタまたはサイリスタとダイオードとか
らなる混合回路によって構成し、この整流回路を構成す
るサイリスタのうち少なくとも商用交流の１相の半波を
負担するサイリスタに並列に抵抗器とダイオードとから
なる直列回路を接続し、主開閉器の閉路後所定の時間遅
れをもってすべてのサイリスタを導通させ、定常動作中
はすべてのサイリスタを全導通状態で使用するようにし
たものである。

【０００９】図１は、本考案の実施例を示す接続図であ
る。同図においては先の図５および図６に示した従来装
置とは整流回路２の構成が異なるのでこの部分について
説明する。図１において、整流回路２は、サイリスタ２
１ａないし２１ｃおよびダイオード２２ａないし２２ｃ
からなる三相全波混合ブリッジを構成している。またサ
イリスタ２１ａないし２１ｃには並列にダイオード２３
ａ、２３ｂ、２３ｃおよび抵抗器２４ａ、２４ｂ、２４
ｃが図示のように接続され、またサイリスタ２１ａない
し２１ｃのゲート回路は各サイリスタのアノードとゲー
ト端子との間に接続されたダイオード２５ａないし２５
ｃ、抵抗器２６ａないし２６ｃおよび遅延接点２７ａな
いし２７ｃからなる直列回路によって構成されている。
また２７は遅延接点２７ａないし２７ｃの励磁コイルで
あり主開閉器１の出力側に接続されて、主開閉器１が閉
路された時から時限を開始し、設定時限の後に励磁され
て接点２７ａないし２７ｃを閉路し、主開閉器１の開放
によって非励磁となって接点２７ａないし２７ｃを開く
タイマである。なお図５および図６の従来装置における
抵抗器４および接点５またはサイリスタ５ａは本考案で
は使用しない。

【００１０】図１の装置において、主開閉器１が閉路さ
れて商用交流電源が投入されると、励磁コイル２７は起
動されて時限を開始するが、この時限が終了するまでの
間は遅延接点２７ａないし２７ｃが開放のままであるの
で、サイリスタ２１ａないし２１ｃは遮断のままであ
る。

【００１１】このために交流電源の出力はダイオード２
３ａと抵抗器２４ａ、ダイオード２３ｂと抵抗器２４
ｂ、ダイオード２３ｃと抵抗器２４ｃおよびダイオード
２２ａないしダイオード２２ｃからなる回路によって整
流された出力が整流回路２の出力となってコンデンサ３
に供給される。

【００１２】それ故、コンデンサ３を充電する充電電流
は抵抗器２４ａないし２４ｃによって制限されることに
なる。励磁コイル２７の設定時限が終了するとその接点
２７ａないし２７ｃが閉路し、サイリスタ２１ａないし
２１ｃはこれによってゲート電流がダイオード２５ａ、
２５ｂ、２５ｃおよび抵抗器２６ａ、２６ｂ、２６ｃを
通して供給されて導通する。この結果、商用交流電源か
らの入力は全導通となるサイリスタ２１ａないし２１ｃ
とダイオード２２ａないし２２ｃによって三相両波整流
されてコンデンサ３によって平滑された後にインバータ
回路６に供給される。

【００１３】ここで抵抗器２４ａないし２４ｃはコンデ
ンサ３を充電する電流が安全な値になるように制限する
ことができる抵抗値のものであり、この抵抗器および直
列のダイオード２３ａないし２３ｃは通電される時間が
コンデンサ３の充電に要する時間であるので短いために
小容量のものでよい。またゲート回路を構成するダイオ
ード２５ａないし２５ｃ、抵抗器２６ａないし２６ｃお
よび遅延接点２７ａないし２７ｃはサイリスタを点孤さ
せるための電流を流すだけでよいので極く小容量のもの
でよい。

【００１４】なお図１においてはサイリスタ２１ａない
し２１ｃのすべてに並列にダイオードと抵抗器とからな
る直列回路を接続したが、この直列回路はサイリスタ２
１ａないし２１ｃのうちの少なくとも１個にのみ並列に
設けてもよい。

【００１５】図２は本考案を整流回路２として３相倍電
圧整流回路を用いる場合に適用したものであり、整流回
路２がサイリスタ２１ａないし２１ｃ、ダイオード２２
ａないし２２ｆおよびコンデンサ２８ａないし２８ｃか
ら構成されており、サイリスタ２１ａないし２１ｃには
それぞれ並列に抵抗器２４ａないし２４ｃとダイオード
２３ａないし２３ｃとからなる直列回路が接続されてい
ることが異なるだけで、他は図１の実施例と同様であ
る。なお同図においてはサイリスタ２１ａないし２１ｃ
のゲート回路は図１の実施例と同じであるので図示は省
略してある。

【００１６】図３および図４は商用交流電源が単相の場
合の例を示す接続図である。図３においては整流回路２
を単相全波整流回路によって構成しており、図４におい
ては整流回路を単相倍電圧整流回路によって構成してい
る。いずれの実施例においてもその動作は、図１または
図２の実施例を単相に変更しただけであるので重複した
説明は省略する。

【００１７】上記のいずれの実施例においても図１の実
施例において説明したのと同様にサイリスタに並列に接
続するダイオードと抵抗器とからなる直列回路は、商用
交流電源の少なくとも１相の半波の電流を負担するサイ
リスタと並列に接続されておればよいのはもちろんであ
る。さらに各実施例において、インバータ回路６の構成
に制限はなく、フルブリッジ形インバータ、ハーフブリ
ッジ形インバータ、または特殊な例としてフォーワード
コンバータ等公知のあらゆる直流／交流変換回路が適用
できる。また変圧器７もインバータ回路６および整流回
路８の構成に応じてセンタータップ式の巻線や２個以上
の巻線を有するものとしてもよい。さらに得られた直流
出力をスイッチング素子によって低周波で極性を正・負
に切りかえて交流出力を得るようにリアクトル９と電極
１０、被溶接物１１との間に低周波のインバータ回路
（直流／交流変換回路）を追加してもよい。

【００１８】さらに、各実施例において、サイリスタを
全導通とするゲート信号を供給するタイミングは先に示
した実施例のように主開閉器１の投入から設定時間の後
とする以外に、コンデンサ３の端子電圧を監視してお
き、この端子電圧が一定値以上になったときにゲート信
号を供給するようにしてもよいのはもちろんである。

【００１９】

【考案の効果】本考案は上記のように商用交流電源の入
力を整流する整流回路において、整流素子の一部にサイ
リスタを使用して整流と突入電流期間の経過待ち後のス
イッチとを共用させたものであり、かつ突入電流を制限
するための回路は小容量のダイオードと抵抗器とでよ
く、整流回路に発生する電力損失は主回路の整流用に用
いる素子における損失のみであるので、図６に示した従
来装置のように余分な電力損失の増加はない。またサイ
リスタは全導通か遮断かのみを制御するだけでよいの
で、簡単なゲート回路でよく、安価にかつ小形に製作す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例を示す接続図。

【図２】 本考案の別の実施例を示す接続図。

【図３】 本考案の別の実施例を示す接続図。

【図４】 本考案の別の実施例を示す接続図。

【図５】 従来の装置の例を示す接続図。

【図６】 従来の装置の例を示す接続図。

【符号の説明】

１ 主開閉器 ２ 整流回路 ３ コンデンサ ６ インバータ回路 ７ 変圧器 ８ 整流回路 ９ リアクトル １０ 電極 １１ 被加工物 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ サイリスタ ２２ａないし２２ｆ ダイオード ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ ダイオード ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 抵抗器 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ ダイオード ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 抵抗器 ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 遅延接点 ２７ 励磁コイル ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２９ａ、２９ｂ コンデン
サ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流電源を主開閉器と整流回路とを
   通して直流とし平滑した後にスイッチング素子によって
   前記商用交流電源よりも高い周波数の交流とし、さらに
   変圧器にてアーク加工に適した電圧に変圧した後に直流
   または所定の周波数の交流に再変換する方式のアーク加
   工用電源装置において、前記整流回路をサイリスタまた
   はサイリスタとダイオードとからなる混合整流回路と
   し、前記整流回路のサイリスタのうち少なくとも前記商
   用交流電源の１相の半波を負担するサイリスタに抵抗器
   とダイオードとからなる直列回路を並列に接続するとと
   もに前記整流回路のすべてのサイリスタを前記主開閉器
   の閉路後に時間遅れをもって前記商用交流入力の全位相
   で導通させる点弧回路を設けたアーク加工用電源装置。