JP2711984B2 - プラズマアーク電源装置 - Google Patents
プラズマアーク電源装置Info
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- JP2711984B2 JP2711984B2 JP5240725A JP24072593A JP2711984B2 JP 2711984 B2 JP2711984 B2 JP 2711984B2 JP 5240725 A JP5240725 A JP 5240725A JP 24072593 A JP24072593 A JP 24072593A JP 2711984 B2 JP2711984 B2 JP 2711984B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアーク溶接や
切断用の電源装置に関し、特に電源装置の起動に関する
ものである。
切断用の電源装置に関し、特に電源装置の起動に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プラズマアーク電源装置には、
小型、軽量化を図るために、交流電源を整流、平滑して
直流化した後に、この直流をＩＧＢＴ、トランジスタ等
のスイッチング素子を高周波スイッチングさせるインバ
ータにより高周波交流に変換し、この高周波交流を変圧
器で変圧後、再び整流、平滑して得た直流を、プラズマ
負荷のノズル電極と母材との間に供給するものがある。
なお、このプラズマ負荷に供給する出力電流を検出し、
この出力電流が一定値になるように定電流制御も行われ
ている。
小型、軽量化を図るために、交流電源を整流、平滑して
直流化した後に、この直流をＩＧＢＴ、トランジスタ等
のスイッチング素子を高周波スイッチングさせるインバ
ータにより高周波交流に変換し、この高周波交流を変圧
器で変圧後、再び整流、平滑して得た直流を、プラズマ
負荷のノズル電極と母材との間に供給するものがある。
なお、このプラズマ負荷に供給する出力電流を検出し、
この出力電流が一定値になるように定電流制御も行われ
ている。
【０００３】このようなプラズマアーク電源装置として
は、例えば図４に示すようなものがある。このプラズマ
アーク電源装置は、入力端子１に供給された交流電源を
整流器２によって整流し、平滑用コンデンサ３によって
平滑して得た直流電圧が入力される直流電源装置４を有
している。
は、例えば図４に示すようなものがある。このプラズマ
アーク電源装置は、入力端子１に供給された交流電源を
整流器２によって整流し、平滑用コンデンサ３によって
平滑して得た直流電圧が入力される直流電源装置４を有
している。
【０００４】この直流電源装置４は、例えばＩＧＢＴま
たはトランジスタ等のスイッチング素子を備えたインバ
ータ６を有し、このインバータ６によって、平滑用コン
デンサ３からの直流電圧が高周波交流に変換され、この
高周波交流は変圧器７の一次巻線７ａに印加される。こ
の変圧器７は、二次巻線７ｂ、三次巻線７ｃも有し、二
次巻線７ｂに誘起された高周波交流は整流器８ａによっ
て整流され、平滑用リアクトル９ａから母材１７、主電
極１８に印加される。また、変圧器７の三次巻線７ｃに
誘起された高周波交流は、整流器８ｐによって整流さ
れ、平滑用リアクトル９ｐによって平滑後、開閉手段１
１、高周波発生装置１６を介して主電極１８及びノズル
電極１９に印加される。
たはトランジスタ等のスイッチング素子を備えたインバ
ータ６を有し、このインバータ６によって、平滑用コン
デンサ３からの直流電圧が高周波交流に変換され、この
高周波交流は変圧器７の一次巻線７ａに印加される。こ
の変圧器７は、二次巻線７ｂ、三次巻線７ｃも有し、二
次巻線７ｂに誘起された高周波交流は整流器８ａによっ
て整流され、平滑用リアクトル９ａから母材１７、主電
極１８に印加される。また、変圧器７の三次巻線７ｃに
誘起された高周波交流は、整流器８ｐによって整流さ
れ、平滑用リアクトル９ｐによって平滑後、開閉手段１
１、高周波発生装置１６を介して主電極１８及びノズル
電極１９に印加される。
【０００５】主電極１８、母材１７間に流れた電流、ま
たは主電極１８、ノズル電極１９間に流れた電流を検出
するように、電流検出器１２が設けられており、この電
流検出器１２の出力電流は、誤差増幅器１３に供給され
る。誤差増幅器１３には、基準電源１５から基準信号も
供給される。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力
信号と基準信号との差を出力し、駆動装置１４に供給す
る。駆動装置１４は、電流検出器１２によって検出され
る電流が基準信号に等しくなるようにインバータ６を制
御する。
たは主電極１８、ノズル電極１９間に流れた電流を検出
するように、電流検出器１２が設けられており、この電
流検出器１２の出力電流は、誤差増幅器１３に供給され
る。誤差増幅器１３には、基準電源１５から基準信号も
供給される。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力
信号と基準信号との差を出力し、駆動装置１４に供給す
る。駆動装置１４は、電流検出器１２によって検出され
る電流が基準信号に等しくなるようにインバータ６を制
御する。
【０００６】今、開閉手段１１、高周波発生装置１６は
非作動状態であり、主電極１８と母材１７とのギャップ
は大きく、主電極１８とノズル電極１９とのギャップは
小さいとする。
非作動状態であり、主電極１８と母材１７とのギャップ
は大きく、主電極１８とノズル電極１９とのギャップは
小さいとする。
【０００７】この状態において、コンデンサ３からの直
流は、インバータ６で高周波交流に変換され、変圧器７
の二次側巻線７ｂ、三次巻線７ｃに高周波交流が誘起さ
れる。これら高周波交流は、整流器８ａ、８ｐによって
整流され、平滑用リアクトル９ａ、９ｐによって平滑さ
れる。
流は、インバータ６で高周波交流に変換され、変圧器７
の二次側巻線７ｂ、三次巻線７ｃに高周波交流が誘起さ
れる。これら高周波交流は、整流器８ａ、８ｐによって
整流され、平滑用リアクトル９ａ、９ｐによって平滑さ
れる。
【０００８】平滑用リアクトル９ａからの直流は、母材
１７と主電極１８との間に印加されるが、主電極１８と
母材１７とのギャップが広いので、電流は流れない。
１７と主電極１８との間に印加されるが、主電極１８と
母材１７とのギャップが広いので、電流は流れない。
【０００９】一方、平滑用リアクトル９ｐからの直流
は、開閉手段１１、高周波発生装置１６を介して主電極
１８とノズル電極１９との間に印加されるが、開閉手段
１１が開放され、高周波発生装置１６が非作動状態であ
るので、主電極１８とノズル電極１９との間には電流は
流れない。従って、電流検出器１２には電流が流れず、
その出力は０である。このとき、誤差増幅器１３に供給
されている基準信号の方が、電流検出器１２の出力より
も大きいので、誤差増幅器１３の出力は最大となり、駆
動装置１４は、インバータ６が最大出力を発生するよう
にインバータ６を制御する。
は、開閉手段１１、高周波発生装置１６を介して主電極
１８とノズル電極１９との間に印加されるが、開閉手段
１１が開放され、高周波発生装置１６が非作動状態であ
るので、主電極１８とノズル電極１９との間には電流は
流れない。従って、電流検出器１２には電流が流れず、
その出力は０である。このとき、誤差増幅器１３に供給
されている基準信号の方が、電流検出器１２の出力より
も大きいので、誤差増幅器１３の出力は最大となり、駆
動装置１４は、インバータ６が最大出力を発生するよう
にインバータ６を制御する。
【００１０】この状態において、開閉手段１１を閉成
し、かつ高周波発生装置１６を動作させると、主電極１
８とノズル電極１９との間にパイロットアークが発生
し、パイロット電流が主電極１８、ノズル電極１９間に
流れるが、主電極１８と母材１７とのギャップが大きい
ので、主電極１８と母材１７との間にはプラズマアーク
は発生せず、プラズマ電流は流れない。
し、かつ高周波発生装置１６を動作させると、主電極１
８とノズル電極１９との間にパイロットアークが発生
し、パイロット電流が主電極１８、ノズル電極１９間に
流れるが、主電極１８と母材１７とのギャップが大きい
ので、主電極１８と母材１７との間にはプラズマアーク
は発生せず、プラズマ電流は流れない。
【００１１】また、パイロット電流が流れたことが電流
検出器１２によって検出され、誤差増幅器１３に供給さ
れる。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力信号と
基準信号との差を出力し、電流検出器１２によって検出
される電流、即ちパイロット電流が基準信号に等しくな
るように、駆動装置１４がインバータ６を制御する。
検出器１２によって検出され、誤差増幅器１３に供給さ
れる。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力信号と
基準信号との差を出力し、電流検出器１２によって検出
される電流、即ちパイロット電流が基準信号に等しくな
るように、駆動装置１４がインバータ６を制御する。
【００１２】このようにパイロットアークが発生してい
る状態において、主電極１８とノズル電極１９とからな
るトーチを母材１７に近づけると、整流器８ａ、リアク
トル９ａから主電極１８、母材１７に電流が流れ、プラ
ズマアークが発生する。
る状態において、主電極１８とノズル電極１９とからな
るトーチを母材１７に近づけると、整流器８ａ、リアク
トル９ａから主電極１８、母材１７に電流が流れ、プラ
ズマアークが発生する。
【００１３】プラズマアークが発生すると、パイロット
アークをこのまま発生させているのは損失が大きくなる
だけであるので、開閉手段１１を開放し、パイロットア
ークを消失させる。
アークをこのまま発生させているのは損失が大きくなる
だけであるので、開閉手段１１を開放し、パイロットア
ークを消失させる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このようなプラズマア
ーク電源装置では、パイロットアークを発生させた状態
において、トーチを母材に近づけると直ちにプラズマア
ークが発生する。しかし、パイロットアークを発生させ
た状態で、トーチをテスト走行させたり、トーチの位置
決めを行う必要があることがあり、このような場合に
は、トーチを母材に近づけても、プラズマアークが発生
しないことが望ましい。
ーク電源装置では、パイロットアークを発生させた状態
において、トーチを母材に近づけると直ちにプラズマア
ークが発生する。しかし、パイロットアークを発生させ
た状態で、トーチをテスト走行させたり、トーチの位置
決めを行う必要があることがあり、このような場合に
は、トーチを母材に近づけても、プラズマアークが発生
しないことが望ましい。
【００１５】また、このようなプラズマアーク電源装置
では、起動時に高い無負荷電圧をノズル電極１９と主電
極１８との間に印加して、パイロットアークを発生させ
るために、三次巻線７ｃ、整流器８ｐ、平滑用リアクト
ル９ｐを設けている。従って、インバータ６を用いて、
小型化を図ったにもかかわらず、装置全体の小型化が図
れず、しかも損失もあり、効率の低いものとなってい
た。
では、起動時に高い無負荷電圧をノズル電極１９と主電
極１８との間に印加して、パイロットアークを発生させ
るために、三次巻線７ｃ、整流器８ｐ、平滑用リアクト
ル９ｐを設けている。従って、インバータ６を用いて、
小型化を図ったにもかかわらず、装置全体の小型化が図
れず、しかも損失もあり、効率の低いものとなってい
た。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明は、直流電源をインバータによって
交流化し、この交流を整流平滑して直流電圧を生成する
直流生成手段と、この直流生成手段の出力電流を検出す
る電流検出手段と、この電流検出手段の出力信号と予め
設定した基準信号との差に基づいて上記インバータを制
御して上記出力電流を一定値に制御する制御手段とを具
備する複数台の直流電源装置から、プラズマ負荷の母材
と主電極とにプラズマアーク電流を供給するプラズマア
ーク電源装置において、上記各直流電源装置のうち少な
くとも１台のものの上記直流生成手段から上記プラズマ
負荷の主電極とノズル電極との間に延びる伝送路中に設
けられたパイロットアークの発生手段と、少なくとも、
上記パイロットアークの発生手段を有しない直流電源装
置の上記直流生成手段から上記母材と上記主電極との間
に延びる伝送路中に介在し、閉成状態において上記母材
と上記主電極との間にプラズマアークを発生させるスイ
ッチング手段と、上記直流電源と上記直流生成手段との
間に設けられ上記直流電源からの電圧を上記各直流生成
手段に直列に印加した状態と並列に印加した状態とに切
り換える切換手段とを、具備するものである。
するために、本発明は、直流電源をインバータによって
交流化し、この交流を整流平滑して直流電圧を生成する
直流生成手段と、この直流生成手段の出力電流を検出す
る電流検出手段と、この電流検出手段の出力信号と予め
設定した基準信号との差に基づいて上記インバータを制
御して上記出力電流を一定値に制御する制御手段とを具
備する複数台の直流電源装置から、プラズマ負荷の母材
と主電極とにプラズマアーク電流を供給するプラズマア
ーク電源装置において、上記各直流電源装置のうち少な
くとも１台のものの上記直流生成手段から上記プラズマ
負荷の主電極とノズル電極との間に延びる伝送路中に設
けられたパイロットアークの発生手段と、少なくとも、
上記パイロットアークの発生手段を有しない直流電源装
置の上記直流生成手段から上記母材と上記主電極との間
に延びる伝送路中に介在し、閉成状態において上記母材
と上記主電極との間にプラズマアークを発生させるスイ
ッチング手段と、上記直流電源と上記直流生成手段との
間に設けられ上記直流電源からの電圧を上記各直流生成
手段に直列に印加した状態と並列に印加した状態とに切
り換える切換手段とを、具備するものである。
【００１７】
【作用】本発明によれば、パイロットアーク発生手段が
非作動状態であり、かつスイッチング手段が開放状態で
あり、ノズル電極及び主電極と、母材とのギャップが大
きい状態であるとすると、この状態では、いずれの直流
生成手段を作動させても、プラズマアークは発生しな
い。ここで、パイロットアーク発生手段を作動させる
と、主電極とノズル電極との間にパイロットアークが発
生し、電流検出手段にパイロットアークによる電流が流
れ、これが所望値になるようにパイロットアーク発生手
段が設けられている直流電源装置の直流生成手段の制御
手段がインバータを制御する。この状態で、ノズル電極
と主電極とを母材に近づけ、これらの間のギャップを小
さくする。この状態では、スイッチング手段が開放され
ているので、プラズマアークは発生しない。このとき、
スイッチング手段を閉成すると、少なくとも、パイロッ
トアーク発生手段が設けられている直流電源装置以外の
直流電源装置の直流生成手段から電流が主電極と母材と
の間に流れ、これらの間にプラズマアークが発生する。
このプラズマアークが所望値になるように、直流生成手
段の制御手段が、インバータを制御する。
非作動状態であり、かつスイッチング手段が開放状態で
あり、ノズル電極及び主電極と、母材とのギャップが大
きい状態であるとすると、この状態では、いずれの直流
生成手段を作動させても、プラズマアークは発生しな
い。ここで、パイロットアーク発生手段を作動させる
と、主電極とノズル電極との間にパイロットアークが発
生し、電流検出手段にパイロットアークによる電流が流
れ、これが所望値になるようにパイロットアーク発生手
段が設けられている直流電源装置の直流生成手段の制御
手段がインバータを制御する。この状態で、ノズル電極
と主電極とを母材に近づけ、これらの間のギャップを小
さくする。この状態では、スイッチング手段が開放され
ているので、プラズマアークは発生しない。このとき、
スイッチング手段を閉成すると、少なくとも、パイロッ
トアーク発生手段が設けられている直流電源装置以外の
直流電源装置の直流生成手段から電流が主電極と母材と
の間に流れ、これらの間にプラズマアークが発生する。
このプラズマアークが所望値になるように、直流生成手
段の制御手段が、インバータを制御する。
【００１８】また、切換手段が、上記直流電源からの電
圧を上記各直流生成手段に直列に印加した状態と並列に
印加した状態とに切り換えるので、直流生成手段の電圧
が高い場合には、各直流生成手段が直列に接続され、低
い場合には、各直流生成手段が並列に接続される。
圧を上記各直流生成手段に直列に印加した状態と並列に
印加した状態とに切り換えるので、直流生成手段の電圧
が高い場合には、各直流生成手段が直列に接続され、低
い場合には、各直流生成手段が並列に接続される。
【００１９】
【実施例】本発明によるプラズマアーク電源装置の第１
の実施例を、図１及び図２に示す。この実施例も、図４
の従来のプラズマアーク電源装置と同様に、直流電源４
Ａを用いるもので、同一部分には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。
の実施例を、図１及び図２に示す。この実施例も、図４
の従来のプラズマアーク電源装置と同様に、直流電源４
Ａを用いるもので、同一部分には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。
【００２０】直流電源装置４Ａは、従来の直流電源装置
４と同様に、インバータ６、電流検出器１２、誤差増幅
器１３、駆動装置１４を有しているが、インバータ６で
変換された高周波交流が印加される変圧器７０は、一次
巻線７０ａ以外には、二次巻線７０ｂしか有していな
い。
４と同様に、インバータ６、電流検出器１２、誤差増幅
器１３、駆動装置１４を有しているが、インバータ６で
変換された高周波交流が印加される変圧器７０は、一次
巻線７０ａ以外には、二次巻線７０ｂしか有していな
い。
【００２１】この二次巻線７０ｂに整流器８が接続され
ている。この整流器８の一方の出力側が開閉手段１１と
高周波発生装置１６を介してノズル電極１９に接続さ
れ、他方の出力側が平滑用リアクトル９、電流検出器１
２を介して主電極１８に接続されている。
ている。この整流器８の一方の出力側が開閉手段１１と
高周波発生装置１６を介してノズル電極１９に接続さ
れ、他方の出力側が平滑用リアクトル９、電流検出器１
２を介して主電極１８に接続されている。
【００２２】また、整流器８の一方の出力側は、サイリ
スタ１０を介して母材１７に接続されている。このサイ
リスタ１０は、整流器８の一方の出力側から母材１７側
に電流が流れる極性に接続されている。このサイリスタ
１０は、駆動回路２１からのゲート信号によってターン
オンし、駆動回路２１は、スイッチ等のプラズマ起動装
置２２の操作によって、ゲート信号を発生するように構
成されている。
スタ１０を介して母材１７に接続されている。このサイ
リスタ１０は、整流器８の一方の出力側から母材１７側
に電流が流れる極性に接続されている。このサイリスタ
１０は、駆動回路２１からのゲート信号によってターン
オンし、駆動回路２１は、スイッチ等のプラズマ起動装
置２２の操作によって、ゲート信号を発生するように構
成されている。
【００２３】このように構成されたプラズマアーク電源
装置は、次のように動作する。今、開閉手段１１は開放
され、高周波発生装置１６は非作動状態であり、サイリ
スタ１０もオフ状態であり、主電極１８、ノズル電極１
９と母材１７とのギャップは大きく、主電極１８とノズ
ル電極１９とのギャップは小さいとする。
装置は、次のように動作する。今、開閉手段１１は開放
され、高周波発生装置１６は非作動状態であり、サイリ
スタ１０もオフ状態であり、主電極１８、ノズル電極１
９と母材１７とのギャップは大きく、主電極１８とノズ
ル電極１９とのギャップは小さいとする。
【００２４】このように状態において、図２（ａ）に示
す時刻Ｔ１に駆動装置１４を起動すると、図２（ｂ）に
示すようにインバータ６が動作を開始し、変圧器７０の
二次側巻線７０ｂに高周波交流が誘起される。この高周
波交流は整流器８によって整流される。しかし、サイリ
スタ１０がオフ状態であるので、母材１７と主電極１８
との間には印加されず、母材１７、主電極１８間には電
流は流れない。また、開閉手段１１が開放状態であり、
高周波発生装置１６が非作動状態であるので、主電極１
８、ノズル電極１９間にも電流は流れない。
す時刻Ｔ１に駆動装置１４を起動すると、図２（ｂ）に
示すようにインバータ６が動作を開始し、変圧器７０の
二次側巻線７０ｂに高周波交流が誘起される。この高周
波交流は整流器８によって整流される。しかし、サイリ
スタ１０がオフ状態であるので、母材１７と主電極１８
との間には印加されず、母材１７、主電極１８間には電
流は流れない。また、開閉手段１１が開放状態であり、
高周波発生装置１６が非作動状態であるので、主電極１
８、ノズル電極１９間にも電流は流れない。
【００２５】このとき、開閉手段１１が開放状態であ
り、高周波発生装置１６が非作動状態で、サイリスタ１
０がオフ状態であるので、電流検出器１２には電流が流
れず、その出力は０である。このとき、誤差増幅器１３
に基準電源１５から供給されている基準信号の方が、電
流検出器１２の検出信号よりも大きいので、誤差増幅器
１３の出力は最大となり、駆動装置１４は、インバータ
６をその最大出力が発生するように制御する。
り、高周波発生装置１６が非作動状態で、サイリスタ１
０がオフ状態であるので、電流検出器１２には電流が流
れず、その出力は０である。このとき、誤差増幅器１３
に基準電源１５から供給されている基準信号の方が、電
流検出器１２の検出信号よりも大きいので、誤差増幅器
１３の出力は最大となり、駆動装置１４は、インバータ
６をその最大出力が発生するように制御する。
【００２６】図２（ｃ）に示すように時刻Ｔ２に高周波
発生装置１６を作動させると共に、開閉手段１１をオン
させると、主電極１８とノズル電極１９との間のギャッ
プが小さいので、両者の間にパイロットアークが発生
し、パイロットアーク電流が主電極１８、ノズル電極１
９間に流れる。しかし、サイリスタ１０がオフしている
ので、プラズマ電流は流れない。
発生装置１６を作動させると共に、開閉手段１１をオン
させると、主電極１８とノズル電極１９との間のギャッ
プが小さいので、両者の間にパイロットアークが発生
し、パイロットアーク電流が主電極１８、ノズル電極１
９間に流れる。しかし、サイリスタ１０がオフしている
ので、プラズマ電流は流れない。
【００２７】この状態において、主電極１８とノズル電
極１９とからなるトーチを母材１７に近づけると、トー
チと母材１７とのギャップは小さくなる。しかし、サイ
リスタ１０がオフしているので、プラズマ電流は流れな
い。この状態で、図２（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３に
おいてプラズマ起動装置２２を操作すると、図２（ｅ）
に示すように、サイリスタ１０がオンする。このとき、
既にパイロットアークが発生しているので、整流器８か
ら母材１７、主電極１８、平滑用リアクトル９に、図２
（ｆ）に示すように、プラズマアーク電流が流れ、プラ
ズマアークが発生する。
極１９とからなるトーチを母材１７に近づけると、トー
チと母材１７とのギャップは小さくなる。しかし、サイ
リスタ１０がオフしているので、プラズマ電流は流れな
い。この状態で、図２（ｄ）に示すように、時刻Ｔ３に
おいてプラズマ起動装置２２を操作すると、図２（ｅ）
に示すように、サイリスタ１０がオンする。このとき、
既にパイロットアークが発生しているので、整流器８か
ら母材１７、主電極１８、平滑用リアクトル９に、図２
（ｆ）に示すように、プラズマアーク電流が流れ、プラ
ズマアークが発生する。
【００２８】このようにプラズマアークが発生すると、
開閉手段１１をオフして、パイロットアークを消失させ
る。
開閉手段１１をオフして、パイロットアークを消失させ
る。
【００２９】上記の実施例では、パイロットアーク電流
が流れているとき、インバータ６の出力電流が電流検出
器１２によって検出され、この検出出力と基準信号との
誤差が誤差増幅器１３によって増幅され、この誤差信号
が駆動装置１４に供給され、駆動装置１４がインバータ
６を制御するフィードバック制御が構成され、インバー
タ６の出力電圧が、インバータ６の無負荷時の出力電圧
よりも低くなるので、サイリスタ１０をオンしても、起
動しにくいことがある。また、入力端子１に供給される
交流電源を、低電圧系統（例えば２００Ｖ）と、高電圧
系統（例えば４００Ｖ）の２系統とすることがある。こ
のような場合に対応できるように、インバータ６のスイ
ッチング素子に、高耐圧用のものを使用する必要があっ
た。
が流れているとき、インバータ６の出力電流が電流検出
器１２によって検出され、この検出出力と基準信号との
誤差が誤差増幅器１３によって増幅され、この誤差信号
が駆動装置１４に供給され、駆動装置１４がインバータ
６を制御するフィードバック制御が構成され、インバー
タ６の出力電圧が、インバータ６の無負荷時の出力電圧
よりも低くなるので、サイリスタ１０をオンしても、起
動しにくいことがある。また、入力端子１に供給される
交流電源を、低電圧系統（例えば２００Ｖ）と、高電圧
系統（例えば４００Ｖ）の２系統とすることがある。こ
のような場合に対応できるように、インバータ６のスイ
ッチング素子に、高耐圧用のものを使用する必要があっ
た。
【００３０】図３に示す第２の実施例は、上記のような
問題を解決したものである。この実施例では、第１の実
施例と同一の直流電源装置４Ａを有し、更に直流電源装
置５も有している。この直流電源装置５は、インバータ
２６、駆動装置３４、変圧器２７、整流器２８、リアク
トル２９、電流検出器３２、誤差増幅器３３、サイリス
タ３０を有している。また、サイリスタ３０の駆動回路
５１、プラズマ起動装置５２も設けられている。これら
は、インバータ６、駆動装置１４、変圧器７０、整流器
８、リアクトル９、電流検出器１２、誤差増幅器１３、
サイリスタ１０、駆動回路２１、プラズマ起動装置２２
にそれぞれ対応するものである。但し、直流電源装置５
には、開閉手段１１、高周波発生装置１６に対応するも
のは、設けられていない。
問題を解決したものである。この実施例では、第１の実
施例と同一の直流電源装置４Ａを有し、更に直流電源装
置５も有している。この直流電源装置５は、インバータ
２６、駆動装置３４、変圧器２７、整流器２８、リアク
トル２９、電流検出器３２、誤差増幅器３３、サイリス
タ３０を有している。また、サイリスタ３０の駆動回路
５１、プラズマ起動装置５２も設けられている。これら
は、インバータ６、駆動装置１４、変圧器７０、整流器
８、リアクトル９、電流検出器１２、誤差増幅器１３、
サイリスタ１０、駆動回路２１、プラズマ起動装置２２
にそれぞれ対応するものである。但し、直流電源装置５
には、開閉手段１１、高周波発生装置１６に対応するも
のは、設けられていない。
【００３１】また、コンデンサ３に替えて、コンデンサ
３Ａ、３Ｂが設けられており、これらコンデンサ３Ａ、
３Ｂは、インバータ６、２６の入力側に接続されてい
る。さらに、コンデンサ３Ａ、３Ｂは、例えば入力端子
１に印加される電圧が高電圧系統（例えば４００Ｖ）の
とき、切換手段２３の切換接点２３ａが閉成され、接点
２３ｂ、２３ｃが開放されていることによって直列に接
続され、この直列のコンデンサ３Ａ、３Ｂに整流器２に
よって整流された電圧が印加され、各コンデンサ３Ａ、
３Ｂが分担する電圧が、インバータ６、２６に供給され
る。また、入力端子１に印加される電圧が低電圧系統
（例えば２００Ｖ）の場合には、コンデンサ３Ａ、３Ｂ
は切換手段２３の切換接点２３ｂ、２３ｃが閉成され、
接点２３ａが開放されることによって並列に接続され、
整流器２によって整流された電圧が、コンデンサ３Ａ、
３Ｂに並列に供給され、これらがそれぞれインバータ
６、２６に供給される。
３Ａ、３Ｂが設けられており、これらコンデンサ３Ａ、
３Ｂは、インバータ６、２６の入力側に接続されてい
る。さらに、コンデンサ３Ａ、３Ｂは、例えば入力端子
１に印加される電圧が高電圧系統（例えば４００Ｖ）の
とき、切換手段２３の切換接点２３ａが閉成され、接点
２３ｂ、２３ｃが開放されていることによって直列に接
続され、この直列のコンデンサ３Ａ、３Ｂに整流器２に
よって整流された電圧が印加され、各コンデンサ３Ａ、
３Ｂが分担する電圧が、インバータ６、２６に供給され
る。また、入力端子１に印加される電圧が低電圧系統
（例えば２００Ｖ）の場合には、コンデンサ３Ａ、３Ｂ
は切換手段２３の切換接点２３ｂ、２３ｃが閉成され、
接点２３ａが開放されることによって並列に接続され、
整流器２によって整流された電圧が、コンデンサ３Ａ、
３Ｂに並列に供給され、これらがそれぞれインバータ
６、２６に供給される。
【００３２】また、直流電源装置４Ａ、５は、直並列運
転制御装置４１によって直列運転時には、これに応じた
基準信号を誤差増幅器１３、３３に供給し、並列運転時
には、これに応じた基準信号を誤差増幅器１３、３３に
供給する。なお、直並列運転制御装置４１には、指令用
電源４２及び指令端子４３も設けられている。
転制御装置４１によって直列運転時には、これに応じた
基準信号を誤差増幅器１３、３３に供給し、並列運転時
には、これに応じた基準信号を誤差増幅器１３、３３に
供給する。なお、直並列運転制御装置４１には、指令用
電源４２及び指令端子４３も設けられている。
【００３３】このように構成されたプラズマアーク電源
装置は、次のように動作する。今、開閉手段１１は開放
状態、高周波発生装置１６は非作動状態、サイリスタ１
０はオフ状態で、主電極１８、ギャップ１９と母材１７
とのギャップが大きく、主電極１８とノズル電極１９と
のギャップは小さく、直並列運転制御装置４１から誤差
増幅器１３にのみ基準信号が供給されているとする。
装置は、次のように動作する。今、開閉手段１１は開放
状態、高周波発生装置１６は非作動状態、サイリスタ１
０はオフ状態で、主電極１８、ギャップ１９と母材１７
とのギャップが大きく、主電極１８とノズル電極１９と
のギャップは小さく、直並列運転制御装置４１から誤差
増幅器１３にのみ基準信号が供給されているとする。
【００３４】コンデンサ３Ａからの直流は、インバータ
６で高周波交流に変換され、変圧器７０の二次巻線７０
ｂに高周波交流が誘起される。この高周波交流は、整流
器８によって整流されるが、サイリスタ１０及び開閉手
段１１が共にオフであるので、主電極１８と母材１７と
の間、及び主電極１８とノズル電極１９との間いずれに
も印加されない。
６で高周波交流に変換され、変圧器７０の二次巻線７０
ｂに高周波交流が誘起される。この高周波交流は、整流
器８によって整流されるが、サイリスタ１０及び開閉手
段１１が共にオフであるので、主電極１８と母材１７と
の間、及び主電極１８とノズル電極１９との間いずれに
も印加されない。
【００３５】従って、電流検出器１２には電流が流れ
ず、その出力は０である。このとき誤差増幅器１３に供
給されている基準信号が電流検出器１２の出力よりも大
きいので、誤差増幅器１３の出力は最大となり、駆動装
置１４は、インバータ６をその最大出力を発生するよう
に制御する。
ず、その出力は０である。このとき誤差増幅器１３に供
給されている基準信号が電流検出器１２の出力よりも大
きいので、誤差増幅器１３の出力は最大となり、駆動装
置１４は、インバータ６をその最大出力を発生するよう
に制御する。
【００３６】この状態で、高周波発生装置１６を作動さ
せると共に、開閉手段１１をオンすると、主電極１８と
ノズル電極１９との間のギャップが小さいので、両者の
間にアークが発生し、パイロットアーク電流が主電極１
８、ノズル電極１９間に流れる。しかし、サイリスタ１
０にゲート信号が供給されていないので、主電極１８と
母材１７との間にはプラズマアークは発生せず、プラズ
マ電流は流れない。
せると共に、開閉手段１１をオンすると、主電極１８と
ノズル電極１９との間のギャップが小さいので、両者の
間にアークが発生し、パイロットアーク電流が主電極１
８、ノズル電極１９間に流れる。しかし、サイリスタ１
０にゲート信号が供給されていないので、主電極１８と
母材１７との間にはプラズマアークは発生せず、プラズ
マ電流は流れない。
【００３７】パイロットアーク電流が流れたことが電流
検出器１２によって検出され、誤差増幅器１３に供給さ
れる。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力信号と
基準信号との差を出力し、電流検出器１２によって検出
される電流、即ちパイロットアーク電流が基準信号に等
しくなるように駆動装置１４がインバータ６を制御す
る。このように制御がなされるので、インバータ６の出
力電圧は、パイロットアーク電流が流れる前の出力電圧
（無負荷電圧）よりも低くなっている。
検出器１２によって検出され、誤差増幅器１３に供給さ
れる。誤差増幅器１３は、電流検出器１２の出力信号と
基準信号との差を出力し、電流検出器１２によって検出
される電流、即ちパイロットアーク電流が基準信号に等
しくなるように駆動装置１４がインバータ６を制御す
る。このように制御がなされるので、インバータ６の出
力電圧は、パイロットアーク電流が流れる前の出力電圧
（無負荷電圧）よりも低くなっている。
【００３８】一方、直流電源５では、コンデンサ３Ｂか
らの直流をインバータ２６によって高周波交流に変換
し、変圧器２７によって変圧し、整流器２８で整流す
る。しかし、サイリスタ３０がオフ状態であるので、主
電極１８とノズル電極１９との間に電圧は印加されてい
ない。このとき、誤差増幅器３３には、基準信号が供給
されていないので、フィードバック系が形成されてな
く、駆動装置３４はインバータ２６をその最大出力電圧
を発生するように制御している。従って、整流器２８は
最大出力電圧（無負荷電圧）を発生している。
らの直流をインバータ２６によって高周波交流に変換
し、変圧器２７によって変圧し、整流器２８で整流す
る。しかし、サイリスタ３０がオフ状態であるので、主
電極１８とノズル電極１９との間に電圧は印加されてい
ない。このとき、誤差増幅器３３には、基準信号が供給
されていないので、フィードバック系が形成されてな
く、駆動装置３４はインバータ２６をその最大出力電圧
を発生するように制御している。従って、整流器２８は
最大出力電圧（無負荷電圧）を発生している。
【００３９】この状態において、主電極１８とノズル電
極１９とからなるトーチを母材１７に近づけると、トー
チと母材１７とのギャップが小さくなる。そして、サイ
リスタ１０、３０をオンすると、トーチと母材１７との
ギャップが小さい上に、既にパイロットアークが発生し
ており、直流電源装置５の出力電圧が高いので、直流電
源装置５の整流器２８から母材１７、主電極１８、平滑
用リアクトル２９に電流が流れ、プラズマアークが発生
する。
極１９とからなるトーチを母材１７に近づけると、トー
チと母材１７とのギャップが小さくなる。そして、サイ
リスタ１０、３０をオンすると、トーチと母材１７との
ギャップが小さい上に、既にパイロットアークが発生し
ており、直流電源装置５の出力電圧が高いので、直流電
源装置５の整流器２８から母材１７、主電極１８、平滑
用リアクトル２９に電流が流れ、プラズマアークが発生
する。
【００４０】このようにプラズマアークが発生すると、
開閉手段１１を開放し、パイロットアークを消失させ
る。
開閉手段１１を開放し、パイロットアークを消失させ
る。
【００４１】そして、直並列運転制御装置４１の指令端
子４３に直並列運転指令信号を入力し、直並列運転制御
装置４１から誤差増幅器１３、３３へそれぞれ基準信号
を供給する。これによって、直流電源装置４Ａの整流器
８、ダイオード１０、母材１７、主電極１８、平滑用リ
アクトル９にもプラズマ電流が流れる。このように、両
直流電源装置４Ａ、５にもプラズマ電流が流れ、これら
両プラズマ電流が基準信号によって表される所望値にな
るように誤差増幅器１３、３３、駆動装置１４、３４が
インバータ６、２６を制御して、直流電源装置４Ａ、５
が並列または直列運転される。
子４３に直並列運転指令信号を入力し、直並列運転制御
装置４１から誤差増幅器１３、３３へそれぞれ基準信号
を供給する。これによって、直流電源装置４Ａの整流器
８、ダイオード１０、母材１７、主電極１８、平滑用リ
アクトル９にもプラズマ電流が流れる。このように、両
直流電源装置４Ａ、５にもプラズマ電流が流れ、これら
両プラズマ電流が基準信号によって表される所望値にな
るように誤差増幅器１３、３３、駆動装置１４、３４が
インバータ６、２６を制御して、直流電源装置４Ａ、５
が並列または直列運転される。
【００４２】上記の各実施例では、主電極１８とノズル
電極１９との間にパイロットアークが発生したときに
も、主電極１８と母材１７との間にプラズマアークが発
生したときにも、電流を平滑することができる位置に平
滑用リアクトル９を設けたが、整流器８の一方の出力側
と開閉手段１１との間、及び整流器８の一方の出力側と
サイリスタ１０との間に、それぞれ平滑用リアクトルを
設けてもよい。また、上記の両実施例では、サイリスタ
１０を使用したが、リレー、トランジスタ等その他のス
イッチング素子を使用することもできる。また、第２の
実施例では、直流電源装置４Ａ、５の２台を設けたが、
直流電源装置５と同じ構成のものを複数台追加し、直並
列運転するようにしてもよい。また、第２の実施例で
は、各直流電源装置４Ａ、５ごとにサイリスタ１０、３
０を設けたが、図３に点線で示すような位置に１つだけ
サイリスタを設けてもよい。また、第２の実施例では、
サイリスタ１０、３０を同時にオンさせているが、直流
電源５に接続されているサイリスタ３０をまずオンさ
せ、直流電源４ａ、５を並列運転時にサイリスタ１０を
オンさせてもよい。
電極１９との間にパイロットアークが発生したときに
も、主電極１８と母材１７との間にプラズマアークが発
生したときにも、電流を平滑することができる位置に平
滑用リアクトル９を設けたが、整流器８の一方の出力側
と開閉手段１１との間、及び整流器８の一方の出力側と
サイリスタ１０との間に、それぞれ平滑用リアクトルを
設けてもよい。また、上記の両実施例では、サイリスタ
１０を使用したが、リレー、トランジスタ等その他のス
イッチング素子を使用することもできる。また、第２の
実施例では、直流電源装置４Ａ、５の２台を設けたが、
直流電源装置５と同じ構成のものを複数台追加し、直並
列運転するようにしてもよい。また、第２の実施例で
は、各直流電源装置４Ａ、５ごとにサイリスタ１０、３
０を設けたが、図３に点線で示すような位置に１つだけ
サイリスタを設けてもよい。また、第２の実施例では、
サイリスタ１０、３０を同時にオンさせているが、直流
電源５に接続されているサイリスタ３０をまずオンさ
せ、直流電源４ａ、５を並列運転時にサイリスタ１０を
オンさせてもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、直流生
成手段からプラズマ負荷の母材と主電極との間に延びる
伝送路中にスイッチング手段を介在させているので、パ
イロットアークが発生している状態で、トーチを母材に
近づけてもスイッチング手段を開放している限り、プラ
ズマアークは発生しない。従って、パイロットアークを
発生させた状態におけるテストランやトーチの位置決め
を容易に行える。また、切換手段によって直流電源から
各直流生成手段に電圧を直列に印加した状態と、並列に
印加した状態とに切り換えることができるので、直流電
源が高圧の直流電圧を印加する場合にも、低圧の直流電
圧を印加する場合にも対応することができ、しかも各直
流生成手段のインバータを構成するスイッチング素子は
全て低耐圧のものとすることができるので、コストの低
減を図ることができる。
成手段からプラズマ負荷の母材と主電極との間に延びる
伝送路中にスイッチング手段を介在させているので、パ
イロットアークが発生している状態で、トーチを母材に
近づけてもスイッチング手段を開放している限り、プラ
ズマアークは発生しない。従って、パイロットアークを
発生させた状態におけるテストランやトーチの位置決め
を容易に行える。また、切換手段によって直流電源から
各直流生成手段に電圧を直列に印加した状態と、並列に
印加した状態とに切り換えることができるので、直流電
源が高圧の直流電圧を印加する場合にも、低圧の直流電
圧を印加する場合にも対応することができ、しかも各直
流生成手段のインバータを構成するスイッチング素子は
全て低耐圧のものとすることができるので、コストの低
減を図ることができる。
【図１】本発明によるプラズマアーク直流電源装置の第
１の実施例の回路図である。
１の実施例の回路図である。
【図２】同第１の実施例の動作説明図である。
【図３】同第２の実施例の動作説明図である。
【図４】従来のプラズマアーク直流電源装置の回路図で
ある。
ある。
２ 整流器（直流電源） ３ ３Ａ、３Ｂ コンデンサ（直流電源） ４Ａ ５ 直流電源装置 ６ ２６ インバータ ８ ２８ 整流器 １０ ３０ サイリスタ（スイッチング手段） １１ 開閉手段（パイロットアーク発生手段） １６ 高周波発生装置（パイロットアーク発生手段） １２ ３２ 電流検出器 １３ ３３ 誤差増幅器（制御手段） １７ 母材 １８ 主電極 １９ ノズル電極 ２３ 切換手段 ２７ ７０ 変圧器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 敦史 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 檀上 謙三 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (56)参考文献 特開 平３−275283（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源をインバータによって交流化
し、この交流を整流平滑して直流電圧を生成する直流生
成手段と、この直流生成手段の出力電流を検出する電流
検出手段と、この電流検出手段の出力信号と予め設定し
た基準信号との差に基づいて上記インバータを制御して
上記出力電流を一定値に制御する制御手段とを具備する
複数台の直流電源装置から、プラズマ負荷の母材と主電
極とにプラズマアーク電流を供給するプラズマアーク電
源装置において、上記各直流電源装置のうち少なくとも
１台のものの上記直流生成手段から上記プラズマ負荷の
主電極とノズル電極との間に延びる伝送路中に設けられ
たパイロットアークの発生手段と、少なくとも、上記パ
イロットアークの発生手段を有しない直流電源装置の上
記直流生成手段から上記母材と上記主電極との間に延び
る伝送路中に介在し、閉成状態において上記母材と上記
主電極との間にプラズマアークを発生させるスイッチン
グ手段と、上記直流電源と上記直流生成手段との間に設
けられ上記直流電源からの電圧を上記各直流生成手段に
直列に印加した状態と並列に印加した状態とに切り換え
る切換手段とを、具備するプラズマアーク電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240725A JP2711984B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | プラズマアーク電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240725A JP2711984B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | プラズマアーク電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0768385A JPH0768385A (ja) | 1995-03-14 |
| JP2711984B2 true JP2711984B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17063779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5240725A Expired - Lifetime JP2711984B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | プラズマアーク電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711984B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1293736B1 (it) * | 1997-07-18 | 1999-03-10 | Flame Spray Snc | Apparecchiatura per l'applicazione di rivestimenti protettivi con tecnica a plasma |
| JP2006116555A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | アーク応用機器の電源装置 |
| JP2006116556A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | アーク応用機器の電源装置 |
| US20080061045A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-13 | The Esab Group, Inc. | Systems And Methods For Providing Paralleling Power Sources For Arc Cutting And Welding |
| US7586766B2 (en) * | 2006-12-15 | 2009-09-08 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Plasma arc power supply and control method for same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03275283A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-12-05 | Hitachi Seiko Ltd | プラズマアーク用電源 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP5240725A patent/JP2711984B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0768385A (ja) | 1995-03-14 |
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