JP3453014B2 - アーク加工用電源装置 - Google Patents
アーク加工用電源装置Info
- Publication number
- JP3453014B2 JP3453014B2 JP21243295A JP21243295A JP3453014B2 JP 3453014 B2 JP3453014 B2 JP 3453014B2 JP 21243295 A JP21243295 A JP 21243295A JP 21243295 A JP21243295 A JP 21243295A JP 3453014 B2 JP3453014 B2 JP 3453014B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- output
- arc
- current
- high voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極と被加工物と
を接触させずにアークスタートさせるアーク加工用電源
装置において、アークスタート時の電磁輻射ノイズをな
くすとともに、装置の発生損失を大幅に低減し、さら
に、アークスタート性能を改善した装置に関するもので
ある。
を接触させずにアークスタートさせるアーク加工用電源
装置において、アークスタート時の電磁輻射ノイズをな
くすとともに、装置の発生損失を大幅に低減し、さら
に、アークスタート性能を改善した装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来の直流高電圧スタート方式
によるアーク加工用電源装置の例である。同図におい
て、１〜３は三相交流電源に接続される一次入力端子で
あり、４は電源装置、４１は第１の直流電源装置であ
り、電極側出力端子Ｔm1、被加工物側出力端子Ｔm2を経
て電極側ケーブル５および被加工物側ケーブル８を介し
て電極６と被加工物７とに加工用主電力を供給する。４
２はスタート用の直流高電圧を発生させる第２の直流電
源装置であり、４４は整流素子であり、第２の直流電源
装置４２から供給される高電圧が第１の直流電源装置４
１に逆方向に印加されないようにするための逆阻止ダイ
オードである。４３は主アーク電流を検出する電流検出
器、４５はスイッチ接点であり電流検出器４３の出力信
号によって第２の直流電源装置４２の入力回路を遮断し
て停止させるものである。９はアーク起動用スイッチ
で、この操作により第１の直流電源装置４１および第２
の直流電源装置４２を起動するものである。また、１０
は出力設定器であり定常時の加工用出力電流を設定す
る。
によるアーク加工用電源装置の例である。同図におい
て、１〜３は三相交流電源に接続される一次入力端子で
あり、４は電源装置、４１は第１の直流電源装置であ
り、電極側出力端子Ｔm1、被加工物側出力端子Ｔm2を経
て電極側ケーブル５および被加工物側ケーブル８を介し
て電極６と被加工物７とに加工用主電力を供給する。４
２はスタート用の直流高電圧を発生させる第２の直流電
源装置であり、４４は整流素子であり、第２の直流電源
装置４２から供給される高電圧が第１の直流電源装置４
１に逆方向に印加されないようにするための逆阻止ダイ
オードである。４３は主アーク電流を検出する電流検出
器、４５はスイッチ接点であり電流検出器４３の出力信
号によって第２の直流電源装置４２の入力回路を遮断し
て停止させるものである。９はアーク起動用スイッチ
で、この操作により第１の直流電源装置４１および第２
の直流電源装置４２を起動するものである。また、１０
は出力設定器であり定常時の加工用出力電流を設定す
る。
【０００３】図１の装置において、アーク起動用スイッ
チ９を操作すると、第１の直流電源装置４１が起動する
とともにスイッチ接点４５が閉じられて、第２の直流電
源装置４２が起動し、第１の直流電源装置４１からは出
力設定器１０によって定められた定常アークを形成する
ための直流低電圧大電流の出力が、また第２の直流電源
装置４２からはアーク起動のための直流高電圧微小電流
の出力が電極６と被加工物７の間に給電される。この第
２の直流電源４２の出力により電極６と被加工物７との
間のエアギャップは絶縁が破壊されて火花放電を発生
し、これに誘発されて第１の直流電源４１の出力によっ
て加工用の大電流の主アークが発生する。この加工用の
主アークの発生を電流検出器４３によって検出し、この
信号によってスイッチ手段４５が開路して第２の直流電
源装置４２は出力を停止する。
チ９を操作すると、第１の直流電源装置４１が起動する
とともにスイッチ接点４５が閉じられて、第２の直流電
源装置４２が起動し、第１の直流電源装置４１からは出
力設定器１０によって定められた定常アークを形成する
ための直流低電圧大電流の出力が、また第２の直流電源
装置４２からはアーク起動のための直流高電圧微小電流
の出力が電極６と被加工物７の間に給電される。この第
２の直流電源４２の出力により電極６と被加工物７との
間のエアギャップは絶縁が破壊されて火花放電を発生
し、これに誘発されて第１の直流電源４１の出力によっ
て加工用の大電流の主アークが発生する。この加工用の
主アークの発生を電流検出器４３によって検出し、この
信号によってスイッチ手段４５が開路して第２の直流電
源装置４２は出力を停止する。
【０００４】図２は第１の直流電源装置４１と第２の直
流電源装置４２の特性を図示したものである。すなわち
第１の直流電源装置４１はアーク加工用の溶接電流を供
給する低電圧大電流の特性を有し、第２の直流電源装置
４２は電極６と被加工物７とのエアギャップ間での絶縁
破壊をおこすのに必要な高電圧を発生する高電圧微小電
流特性を有し、これらの２種類の特性を持つ電源装置を
組み合わせて、非接触でアークスタートをさせようとす
るものである。
流電源装置４２の特性を図示したものである。すなわち
第１の直流電源装置４１はアーク加工用の溶接電流を供
給する低電圧大電流の特性を有し、第２の直流電源装置
４２は電極６と被加工物７とのエアギャップ間での絶縁
破壊をおこすのに必要な高電圧を発生する高電圧微小電
流特性を有し、これらの２種類の特性を持つ電源装置を
組み合わせて、非接触でアークスタートをさせようとす
るものである。
【０００５】上記の従来装置においては、第２の直流電
源装置４２の出力電圧が直流であるため、高周波交流の
高電圧を用いる場合と異なり、アーク起動時に電磁輻射
ノイズを出さないという特長がある。
源装置４２の出力電圧が直流であるため、高周波交流の
高電圧を用いる場合と異なり、アーク起動時に電磁輻射
ノイズを出さないという特長がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
ては、逆阻止ダイオード４４には定常状態におけるアー
ク加工中に、加工用の大きな電流が流れ続けるためこの
部分における電力損失が過大になるという問題がある。
ては、逆阻止ダイオード４４には定常状態におけるアー
ク加工中に、加工用の大きな電流が流れ続けるためこの
部分における電力損失が過大になるという問題がある。
【０００７】即ち、アークスタート用に必要な直流高電
圧は一般に数ｋＶ以上必要であるが、現在市販されてい
る一方向性整流素子は、１００（Ａ）程度の電流容量の
もので１素子当たりの耐電圧は１２００（Ｖ）〜１５０
０（Ｖ）程度である。したがって、いま仮にアークスタ
ートのために第２の直流電源４２の出力として４（ｋ
Ｖ）の直流高電圧が必要であるとすると、逆阻止ダイオ
ード４４としてはこの直流高電圧に耐えるために余裕度
を考慮して直列に４個から５個接続して用いなければな
らない。例えば、定格出力電流３００（Ａ）のアーク加
工用電源装置を例にとると、この逆阻止ダイオードの順
方向電圧降下を１（Ｖ）とすると、１素子当たり ３００（Ａ）×１（Ｖ）＝３００（ｗ） の電力損失が発生し、全体では、５個直列に使用した場
合 ３００（ｗ）×５＝１５００（ｗ） もの電力損失が発生することになる。また、定格出力電
流３００（Ａ）のアーク加工用電源装置の定格出力は定
格出力電圧を２０（Ｖ）とすると、 ３００（Ａ）×２０（Ｖ）＝６０００（ｗ） であることから、この整流素子の電力損失は装置の定格
出力に対して実に２５（％）にもなる。さらに、この１
５００（ｗ）もの電力損失は熱エネルギーとして無駄に
消費されるばかりでなく、装置内部の温度上昇を加速す
るため大きな能力の冷却機構を使用することが必要とな
り、このために装置全体が大形で高価なものになるばか
りでなく構成部品が高温にさらされる可能性が多くなる
ために信頼性を低下させる原因ともなり得るものであっ
た。
圧は一般に数ｋＶ以上必要であるが、現在市販されてい
る一方向性整流素子は、１００（Ａ）程度の電流容量の
もので１素子当たりの耐電圧は１２００（Ｖ）〜１５０
０（Ｖ）程度である。したがって、いま仮にアークスタ
ートのために第２の直流電源４２の出力として４（ｋ
Ｖ）の直流高電圧が必要であるとすると、逆阻止ダイオ
ード４４としてはこの直流高電圧に耐えるために余裕度
を考慮して直列に４個から５個接続して用いなければな
らない。例えば、定格出力電流３００（Ａ）のアーク加
工用電源装置を例にとると、この逆阻止ダイオードの順
方向電圧降下を１（Ｖ）とすると、１素子当たり ３００（Ａ）×１（Ｖ）＝３００（ｗ） の電力損失が発生し、全体では、５個直列に使用した場
合 ３００（ｗ）×５＝１５００（ｗ） もの電力損失が発生することになる。また、定格出力電
流３００（Ａ）のアーク加工用電源装置の定格出力は定
格出力電圧を２０（Ｖ）とすると、 ３００（Ａ）×２０（Ｖ）＝６０００（ｗ） であることから、この整流素子の電力損失は装置の定格
出力に対して実に２５（％）にもなる。さらに、この１
５００（ｗ）もの電力損失は熱エネルギーとして無駄に
消費されるばかりでなく、装置内部の温度上昇を加速す
るため大きな能力の冷却機構を使用することが必要とな
り、このために装置全体が大形で高価なものになるばか
りでなく構成部品が高温にさらされる可能性が多くなる
ために信頼性を低下させる原因ともなり得るものであっ
た。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
電極と被加工物とを接触させずにアークスタートさせる
アーク加工用電源装置において、アーク加工用電流を出
力端子間に供給する低電圧大電流出力特性の直流主電源
と、前記電極と被加工物との間の絶縁を破壊して火花放
電を行うための高電圧微小電流を前記出力端子間に供給
する直流高電圧発生回路と、前記直流主電源と前記出力
端子との間に直列接続されて前記直流高電圧発生回路の
出力が前記直流主電源に逆方向に印加されることを防止
するための逆阻止ダイオードと、アーク起動後にこの逆
阻止ダイオードの両端を短絡する機械式スイッチ接点と
アーク起動指令により前記直流高電圧発生回路と前記直
流主電源とを起動し、アーク起動を検出したときに前記
直流高電圧発生回路の出力を遮断するとともに前記直流
高電圧発生回路の出力遮断の後に前記機械式スイッチ接
点の閉路を指令する制御回路とを具備したアーク加工用
電源装置である。
電極と被加工物とを接触させずにアークスタートさせる
アーク加工用電源装置において、アーク加工用電流を出
力端子間に供給する低電圧大電流出力特性の直流主電源
と、前記電極と被加工物との間の絶縁を破壊して火花放
電を行うための高電圧微小電流を前記出力端子間に供給
する直流高電圧発生回路と、前記直流主電源と前記出力
端子との間に直列接続されて前記直流高電圧発生回路の
出力が前記直流主電源に逆方向に印加されることを防止
するための逆阻止ダイオードと、アーク起動後にこの逆
阻止ダイオードの両端を短絡する機械式スイッチ接点と
アーク起動指令により前記直流高電圧発生回路と前記直
流主電源とを起動し、アーク起動を検出したときに前記
直流高電圧発生回路の出力を遮断するとともに前記直流
高電圧発生回路の出力遮断の後に前記機械式スイッチ接
点の閉路を指令する制御回路とを具備したアーク加工用
電源装置である。
【０００９】本発明の第２の発明は電極と被加工物とを
接触させずにアークスタートさせるアーク加工用電源装
置において、アーク加工用電流を出力端子間に供給する
低電圧大電流出力特性の直流主電源と、前記電極と被加
工物との間の絶縁を破壊して火花放電を行うための高電
圧微小電流を前記出力端子間に供給する直流高電圧発生
回路と、アーク放電維持に必要な小電流を前記出力端子
間に供給する直流補助電源と、前記直流主電源と前記出
力端子との間に直列接続したアーク起動後に閉じる機械
式スイッチ接点と、前記直流補助電源と前記出力端子と
の間に直列接続されて前記直流高電圧発生回路の出力が
前記直流補助電源に逆方向に印加されるのを防止するた
めの逆阻止ダイオードと、アーク起動指令により前記直
流高電圧発生回路と前記直流補助電源と前記直流主電源
とを起動し、前記直流補助電源の出力電流を検出したと
きに前記直流高電圧発生回路の出力を遮断するとともに
前記直流高電圧発生回路の出力遮断の後に前記機械式ス
イッチ接点の閉路を指令する制御回路とを具備したアー
ク加工用電源装置である。
接触させずにアークスタートさせるアーク加工用電源装
置において、アーク加工用電流を出力端子間に供給する
低電圧大電流出力特性の直流主電源と、前記電極と被加
工物との間の絶縁を破壊して火花放電を行うための高電
圧微小電流を前記出力端子間に供給する直流高電圧発生
回路と、アーク放電維持に必要な小電流を前記出力端子
間に供給する直流補助電源と、前記直流主電源と前記出
力端子との間に直列接続したアーク起動後に閉じる機械
式スイッチ接点と、前記直流補助電源と前記出力端子と
の間に直列接続されて前記直流高電圧発生回路の出力が
前記直流補助電源に逆方向に印加されるのを防止するた
めの逆阻止ダイオードと、アーク起動指令により前記直
流高電圧発生回路と前記直流補助電源と前記直流主電源
とを起動し、前記直流補助電源の出力電流を検出したと
きに前記直流高電圧発生回路の出力を遮断するとともに
前記直流高電圧発生回路の出力遮断の後に前記機械式ス
イッチ接点の閉路を指令する制御回路とを具備したアー
ク加工用電源装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図３は本発明をインバータ制御形
直流アーク溶接電源装置に適用したときの好ましい一実
施形態を示す接続図である。同図において２０は電源装
置であり、２１は三相交流電源を整流して直流とする１
次整流回路、２２は１次整流回路２１の出力を平滑する
ための平滑回路であり、コンデンサやリアクトルからな
る通常の平滑回路が用いられる。２３は平滑回路２２の
直流出力を高周波の交流に変換するインバータ回路であ
り、半導体スイッチング素子を用いた公知の回路が利用
できる。２４は変圧器であり、インバータ回路２３から
の高周波出力をアーク溶接に適した電圧に変換する。２
５は２次整流回路であり、変圧器２４の出力を再度直流
にする。２６は直流高電圧電源であり出力端子Ｔm1とＴ
m2との間に放電開始のための高電圧を供給するものであ
り、その極性は２次整流回路２５の出力と同極性にされ
ている。２７は逆阻止ダイオードであり、直流高電圧電
源 ２６の出力が２次整流回路２５に印加されて破壊
されるのを防止するものである。２８は逆阻止ダイオー
ド２７の両端に並列に接続されてこれを短絡するための
機械式スイッチ接点であり、電磁接触器や真空スイッチ
等の電圧降下のほとんど発生しないものが適する。２９
は制御回路であり、アーク起動スイッチ９と出力設定器
１０から指令を受けてインバータ回路２３の起動停止と
出力制御とを行うとともに直流高電圧発生回路２６およ
び機械式スイッチ接点２８を制御する。同図のその他の
部分は図１の従来装置と同機能のものに同符号を付して
詳細な説明は省略する。
直流アーク溶接電源装置に適用したときの好ましい一実
施形態を示す接続図である。同図において２０は電源装
置であり、２１は三相交流電源を整流して直流とする１
次整流回路、２２は１次整流回路２１の出力を平滑する
ための平滑回路であり、コンデンサやリアクトルからな
る通常の平滑回路が用いられる。２３は平滑回路２２の
直流出力を高周波の交流に変換するインバータ回路であ
り、半導体スイッチング素子を用いた公知の回路が利用
できる。２４は変圧器であり、インバータ回路２３から
の高周波出力をアーク溶接に適した電圧に変換する。２
５は２次整流回路であり、変圧器２４の出力を再度直流
にする。２６は直流高電圧電源であり出力端子Ｔm1とＴ
m2との間に放電開始のための高電圧を供給するものであ
り、その極性は２次整流回路２５の出力と同極性にされ
ている。２７は逆阻止ダイオードであり、直流高電圧電
源 ２６の出力が２次整流回路２５に印加されて破壊
されるのを防止するものである。２８は逆阻止ダイオー
ド２７の両端に並列に接続されてこれを短絡するための
機械式スイッチ接点であり、電磁接触器や真空スイッチ
等の電圧降下のほとんど発生しないものが適する。２９
は制御回路であり、アーク起動スイッチ９と出力設定器
１０から指令を受けてインバータ回路２３の起動停止と
出力制御とを行うとともに直流高電圧発生回路２６およ
び機械式スイッチ接点２８を制御する。同図のその他の
部分は図１の従来装置と同機能のものに同符号を付して
詳細な説明は省略する。
【００１１】図３の装置において、アーク起動スイッチ
９が押されて起動指令が発せられると、制御回路２９は
出力設定器１０の設定値に従ってインバータ回路２３を
駆動し、数１０（ｋＨz ）の高周波交流を変圧器２４に
出力し、変圧器２４はこれをアーク溶接に適した電圧に
変換し、変圧器２４の出力は２次整流回路２５にて直流
に変換されて出力端子Ｔm1とＴm2を経て電極６と被加工
物７とに供給される。これと同時に制御回路２９は直流
高電圧電源２６にも起動指令を出力し、これによって、
直流高電圧発生回路２６は数Ｋｖ程度の高電圧を出力端
子Ｔm1とＴm2との間に供給する。直流高電圧発生回路の
出力が出力端子Ｔm1とＴm2との間に供給されたとき、こ
の高電圧がケーブル５と８とを介して電極６と被加工物
７との間に印加されるが、このとき電極６が被加工物７
に接近していると両者間の絶縁がこの直流高電圧によっ
て破壊されて火花放電が発生し、これによって２次整流
回路２５からの出力によって溶接用アークが誘発され
る。この溶接用アークの発生を電流検出器３０によって
検出し、この検出信号を受けて制御回路２９は直流高電
圧発生回路２６の出力を停止させる。制御回路２９は直
流高電圧発生回路を停止させた後に機械的スイッチ接点
２８を閉路し、逆阻止ダイオード２７を短絡する。
９が押されて起動指令が発せられると、制御回路２９は
出力設定器１０の設定値に従ってインバータ回路２３を
駆動し、数１０（ｋＨz ）の高周波交流を変圧器２４に
出力し、変圧器２４はこれをアーク溶接に適した電圧に
変換し、変圧器２４の出力は２次整流回路２５にて直流
に変換されて出力端子Ｔm1とＴm2を経て電極６と被加工
物７とに供給される。これと同時に制御回路２９は直流
高電圧電源２６にも起動指令を出力し、これによって、
直流高電圧発生回路２６は数Ｋｖ程度の高電圧を出力端
子Ｔm1とＴm2との間に供給する。直流高電圧発生回路の
出力が出力端子Ｔm1とＴm2との間に供給されたとき、こ
の高電圧がケーブル５と８とを介して電極６と被加工物
７との間に印加されるが、このとき電極６が被加工物７
に接近していると両者間の絶縁がこの直流高電圧によっ
て破壊されて火花放電が発生し、これによって２次整流
回路２５からの出力によって溶接用アークが誘発され
る。この溶接用アークの発生を電流検出器３０によって
検出し、この検出信号を受けて制御回路２９は直流高電
圧発生回路２６の出力を停止させる。制御回路２９は直
流高電圧発生回路を停止させた後に機械的スイッチ接点
２８を閉路し、逆阻止ダイオード２７を短絡する。
【００１２】図３の装置は上記のように動作するので、
直流高電圧発生回路２６は電極６と被加工物７との間の
絶縁を破壊するための高電圧であればよく、その電流容
量は火花放電を発生させるだけでよいので極く小容量の
ものでよい。また火花放電が発生したときには、その出
力電圧は低くてもよいので直流高電圧発生回路２６の内
部抵抗は高いものとするか、または出力回路に電流制限
用の抵抗器を直列に接続して、出力電圧電流特性を急峻
な垂下特性としておく。また、逆阻止ダイオード２７に
はアークスタート時に直流高電圧発生回路の高い出力電
圧を阻止するとともに、火花放電の発生から溶接用アー
クが誘発されて制御回路がこれを検出して機械式スイッ
チ接点２８を閉じるまでの極く短時間のみ溶接電流が流
れるだけであるので、逆阻止ダイオード２７にて消費さ
れる電力もわずかとなる。
直流高電圧発生回路２６は電極６と被加工物７との間の
絶縁を破壊するための高電圧であればよく、その電流容
量は火花放電を発生させるだけでよいので極く小容量の
ものでよい。また火花放電が発生したときには、その出
力電圧は低くてもよいので直流高電圧発生回路２６の内
部抵抗は高いものとするか、または出力回路に電流制限
用の抵抗器を直列に接続して、出力電圧電流特性を急峻
な垂下特性としておく。また、逆阻止ダイオード２７に
はアークスタート時に直流高電圧発生回路の高い出力電
圧を阻止するとともに、火花放電の発生から溶接用アー
クが誘発されて制御回路がこれを検出して機械式スイッ
チ接点２８を閉じるまでの極く短時間のみ溶接電流が流
れるだけであるので、逆阻止ダイオード２７にて消費さ
れる電力もわずかとなる。
【００１３】例えば、溶接電流を３００（Ａ）、逆阻止
ダイオード２７として順方向電圧降下１（Ｖ）のものを
５個直列とし、火花発生から機械式スイッチ接点２８の
動作までの時間を１０（ｍｓ）とすると、発生する電力
損失は ３００（Ａ）×１（Ｖ）×５＝１５００（ｗ） である
が その時間積である電力量はスタート１回当り １５００×１０×１０-3（ｗｓ）＝１５（ｗｓ） となって、ほとんど損失電力量としては無視できる程度
のものである。また、アーク発生中は電流はほとんどが
機械式スイッチ接点２８を通るので、この接点２８の接
触抵抗を１（ｍΩ）とすると、接点における電力損失は １×１０-3（Ω）×３００2 （Ａ）＝９０（ｗ） となり、図１の従来装置における電力損失が前述のよう
に１５００（ｗ）であったことと比較すると実に１６分
の１に低減することができる。
ダイオード２７として順方向電圧降下１（Ｖ）のものを
５個直列とし、火花発生から機械式スイッチ接点２８の
動作までの時間を１０（ｍｓ）とすると、発生する電力
損失は ３００（Ａ）×１（Ｖ）×５＝１５００（ｗ） である
が その時間積である電力量はスタート１回当り １５００×１０×１０-3（ｗｓ）＝１５（ｗｓ） となって、ほとんど損失電力量としては無視できる程度
のものである。また、アーク発生中は電流はほとんどが
機械式スイッチ接点２８を通るので、この接点２８の接
触抵抗を１（ｍΩ）とすると、接点における電力損失は １×１０-3（Ω）×３００2 （Ａ）＝９０（ｗ） となり、図１の従来装置における電力損失が前述のよう
に１５００（ｗ）であったことと比較すると実に１６分
の１に低減することができる。
【００１４】図４は、本発明の第２の発明をインバータ
制御形直流溶接電源装置に適用したときの好ましい一実
施形態を示す接続図である。同図において、変圧器２４
は直流主電源用主巻線２４ａと直流補助電源用補助巻線
２４ｂの２個の出力巻線を有する。３１は変圧器２４の
補助２次巻線２４ｂの出力を整流する補助整流回路、３
３は直流補助電源の電流を制限する電流制限用抵抗器で
あり、３４は直流高電圧の逆阻止ダイオードであり、３
２は補助整流回路３１の出力電流を検出する電流検出
器、３０は直流主電源の電流検出器である。
制御形直流溶接電源装置に適用したときの好ましい一実
施形態を示す接続図である。同図において、変圧器２４
は直流主電源用主巻線２４ａと直流補助電源用補助巻線
２４ｂの２個の出力巻線を有する。３１は変圧器２４の
補助２次巻線２４ｂの出力を整流する補助整流回路、３
３は直流補助電源の電流を制限する電流制限用抵抗器で
あり、３４は直流高電圧の逆阻止ダイオードであり、３
２は補助整流回路３１の出力電流を検出する電流検出
器、３０は直流主電源の電流検出器である。
【００１５】ここで変圧器２４の補助巻線２４ｂ、補助
整流回路３１および電流制限抵抗器３３は直流補助電源
を構成し、その出力電圧は２次整流回路２５の出力電圧
よりも高く、かつ出力電流は１０（Ａ）以下の小電流の
ものが適する。その他は図１と同機能のものに同符号を
付して説明を省略する。
整流回路３１および電流制限抵抗器３３は直流補助電源
を構成し、その出力電圧は２次整流回路２５の出力電圧
よりも高く、かつ出力電流は１０（Ａ）以下の小電流の
ものが適する。その他は図１と同機能のものに同符号を
付して説明を省略する。
【００１６】図４の装置においてアーク起動用スイッチ
９を操作すると、制御回路２９からインバータ回路２３
に起動信号が出力されて、変圧器２４の主巻線２４ａと
補助巻線２４ｂにそれぞれ高周波交流電圧が発生し、２
次整流回路２５と補助整流回路３１とにそれぞれ出力が
発生する。また直流高電圧発生回路２６にも起動信号が
供給されて、出力端子Ｔm1、Ｔm2間すなわち電極６と被
加工物７間に直流高電圧が供給される。このとき逆阻止
ダイオード３４および機械式スイッチ接点２８によりこ
の直流高電圧は２次整流回路２５および補助整流回路３
１には印加されない。次に、電極６と被加工物７とを接
近させると、この間のエアギャップの絶縁が直流高電圧
によって破壊されて火花放電が発生する。この火花放電
に誘発されて直流補助電源からの電流が供給される。こ
のときに供給される電流値は抵抗器３３によってアーク
放電持続に必要な最小電流値に制限される。一般にこの
電流は４（Ａ）程度である。この小電流によりアーク放
電に移行すると、電流検出器３２により検出され、この
検出信号によって制御回路２９は直流高電圧発生回路２
６を停止させた後に、機械式スイッチ接点２８を閉路と
し、溶接電流を２次整流回路２５から供給する。
９を操作すると、制御回路２９からインバータ回路２３
に起動信号が出力されて、変圧器２４の主巻線２４ａと
補助巻線２４ｂにそれぞれ高周波交流電圧が発生し、２
次整流回路２５と補助整流回路３１とにそれぞれ出力が
発生する。また直流高電圧発生回路２６にも起動信号が
供給されて、出力端子Ｔm1、Ｔm2間すなわち電極６と被
加工物７間に直流高電圧が供給される。このとき逆阻止
ダイオード３４および機械式スイッチ接点２８によりこ
の直流高電圧は２次整流回路２５および補助整流回路３
１には印加されない。次に、電極６と被加工物７とを接
近させると、この間のエアギャップの絶縁が直流高電圧
によって破壊されて火花放電が発生する。この火花放電
に誘発されて直流補助電源からの電流が供給される。こ
のときに供給される電流値は抵抗器３３によってアーク
放電持続に必要な最小電流値に制限される。一般にこの
電流は４（Ａ）程度である。この小電流によりアーク放
電に移行すると、電流検出器３２により検出され、この
検出信号によって制御回路２９は直流高電圧発生回路２
６を停止させた後に、機械式スイッチ接点２８を閉路と
し、溶接電流を２次整流回路２５から供給する。
【００１７】図４の装置において、いま仮に、定格出力
電流３００（Ａ）の溶接電源装置を例にとると、電流制
限用抵抗器３３の損失は、その抵抗値を２０（Ω）とし
た場合は、４（Ａ）×４（Ａ）×２０（Ω）＝３２０
（ｗ）の損失となり、逆阻止ダイオード３４の電力損失
は、電圧降下を１（Ｖ）とし、５個直列に接続した場合
は、 ４（Ａ）×１（Ｖ）×５＝２０（ｗ） の損失となる。また機械式スイッチ接点２８の損失は、
接触抵抗値を１ｍ（Ω）とすると、 ３００（Ａ）×３００（Ａ）×０．００１＝９０（ｗ） の損失になる。したがって、損失合計は、 ３２０＋２０＋９０＝４３０（ｗ） の損失になり、従来技術の１５００（ｗ）に比べて３分
に１以下になることがわかる。
電流３００（Ａ）の溶接電源装置を例にとると、電流制
限用抵抗器３３の損失は、その抵抗値を２０（Ω）とし
た場合は、４（Ａ）×４（Ａ）×２０（Ω）＝３２０
（ｗ）の損失となり、逆阻止ダイオード３４の電力損失
は、電圧降下を１（Ｖ）とし、５個直列に接続した場合
は、 ４（Ａ）×１（Ｖ）×５＝２０（ｗ） の損失となる。また機械式スイッチ接点２８の損失は、
接触抵抗値を１ｍ（Ω）とすると、 ３００（Ａ）×３００（Ａ）×０．００１＝９０（ｗ） の損失になる。したがって、損失合計は、 ３２０＋２０＋９０＝４３０（ｗ） の損失になり、従来技術の１５００（ｗ）に比べて３分
に１以下になることがわかる。
【００１８】図５は図４の装置における２次整流回路２
５と補助整流回路３１および直流高電圧発生回路２６の
各出力電圧・電流特性の例を図示したものである。２次
整流回路２５の出力は溶接に適した電流電圧を供給する
ため低電圧大電流特性をもち、無負荷電圧は５０（Ｖ）
程度である。直流高電圧発生回路２６の出力は電極６と
被加工物７との間のエアギャップの絶縁を破壊して火花
放電を行うための直流高電圧微小電流特性を持ち、その
無負荷電圧は４（ｋＶ）程度が望ましい。補助整流回路
３１の出力は火花放電から小アーク放電を行うための中
電圧小電流特性をもち、その無負荷電圧を２次整流回路
２５の無負荷電圧より高くしておくことにより、火花放
電から小アーク放電への移行をスムーズに行いアークス
タート性能をより良好にすることができる。
５と補助整流回路３１および直流高電圧発生回路２６の
各出力電圧・電流特性の例を図示したものである。２次
整流回路２５の出力は溶接に適した電流電圧を供給する
ため低電圧大電流特性をもち、無負荷電圧は５０（Ｖ）
程度である。直流高電圧発生回路２６の出力は電極６と
被加工物７との間のエアギャップの絶縁を破壊して火花
放電を行うための直流高電圧微小電流特性を持ち、その
無負荷電圧は４（ｋＶ）程度が望ましい。補助整流回路
３１の出力は火花放電から小アーク放電を行うための中
電圧小電流特性をもち、その無負荷電圧を２次整流回路
２５の無負荷電圧より高くしておくことにより、火花放
電から小アーク放電への移行をスムーズに行いアークス
タート性能をより良好にすることができる。
【００１９】図６は本発明の別の実施形態を示す接続図
である。同図において３５は補助整流回路３１の出力回
路に直列に接続されたスイッチ接点であり、アークスタ
ートして機械式スイッチ接点２８が閉路となり定常アー
ク放電へ移行した後に開路し、直流補助電源の出力電流
を絶ち、電流制限用抵抗器３３と逆阻止ダイオード３４
に電流を流さないようにして、両者の電力損失を無く
し、装置の効率をさらに改善したものである。同図のそ
の他の部分は図４に示した装置と同機能のものに同符号
を付して詳細な説明は省略する。図６の装置において
は、直流補助電源の電流はアークスタート時の極く短時
間の間しか流れないので、これらの損失は無視でき、機
械式スイッチ接点２８の接触抵抗によって発生する電力
損失９０（ｗ）だけとなり、図３に示した装置と同様に
発生する電力損失は図１の従来装置に比べて１６分の１
になる。
である。同図において３５は補助整流回路３１の出力回
路に直列に接続されたスイッチ接点であり、アークスタ
ートして機械式スイッチ接点２８が閉路となり定常アー
ク放電へ移行した後に開路し、直流補助電源の出力電流
を絶ち、電流制限用抵抗器３３と逆阻止ダイオード３４
に電流を流さないようにして、両者の電力損失を無く
し、装置の効率をさらに改善したものである。同図のそ
の他の部分は図４に示した装置と同機能のものに同符号
を付して詳細な説明は省略する。図６の装置において
は、直流補助電源の電流はアークスタート時の極く短時
間の間しか流れないので、これらの損失は無視でき、機
械式スイッチ接点２８の接触抵抗によって発生する電力
損失９０（ｗ）だけとなり、図３に示した装置と同様に
発生する電力損失は図１の従来装置に比べて１６分の１
になる。
【００２０】図７は本発明のさらに別の実施形態を示す
接続図である。同図においては図３に示した装置とは直
流高電圧発生回路２６の印加箇所が異なるのみであり、
その他は全く図３に示した装置と同様であるので同機能
のものに同符号を付して詳細な説明は省略する。同図の
装置において発生する電力損失は、図４の装置と同様に
４３０（ｗ）である。
接続図である。同図においては図３に示した装置とは直
流高電圧発生回路２６の印加箇所が異なるのみであり、
その他は全く図３に示した装置と同様であるので同機能
のものに同符号を付して詳細な説明は省略する。同図の
装置において発生する電力損失は、図４の装置と同様に
４３０（ｗ）である。
【００２１】図８は本発明のさらにまた別の実施形態を
示す接続図である。同図においては図７に示した装置に
対して図６に示した装置のようにスイッチ接点３５を設
けたものであり、その他は図７の装置と同様であるので
同機能のものに同符号を付して詳細な説明は省略する。
ここでスイッチ接点３５は、アークスタートして機械式
スイッチ接点２８が閉路となり定常アークへ移行した後
に、開路とし、直流補助電源の出力電流を絶ち、電流制
限用抵抗器３３と逆阻止ダイオード３４に対する電流を
遮断して、電力損失を無くし、装置の効率を上げるもの
である。それ故、同図の装置において発生する損失を前
述の例と同様に仮定して算出すると、図６の装置と同様
に９０（ｗ）となる。
示す接続図である。同図においては図７に示した装置に
対して図６に示した装置のようにスイッチ接点３５を設
けたものであり、その他は図７の装置と同様であるので
同機能のものに同符号を付して詳細な説明は省略する。
ここでスイッチ接点３５は、アークスタートして機械式
スイッチ接点２８が閉路となり定常アークへ移行した後
に、開路とし、直流補助電源の出力電流を絶ち、電流制
限用抵抗器３３と逆阻止ダイオード３４に対する電流を
遮断して、電力損失を無くし、装置の効率を上げるもの
である。それ故、同図の装置において発生する損失を前
述の例と同様に仮定して算出すると、図６の装置と同様
に９０（ｗ）となる。
【００２２】前記いずれの装置においても、電源装置の
主回路はインバータ制御式を用いて説明したが、本発明
の実施に当たっては電源装置の主回路の方式はインバー
タ制御式に限られるものではない。すなわちトランスの
２次側でのサイリスタ制御、直流のチョッパ制御等であ
ってもよい。さらにその出力形態は先に説明した直流以
外に周期的に脈動する成分を含むものやパルス波形を含
むものでも良いのはもちろんである。
主回路はインバータ制御式を用いて説明したが、本発明
の実施に当たっては電源装置の主回路の方式はインバー
タ制御式に限られるものではない。すなわちトランスの
２次側でのサイリスタ制御、直流のチョッパ制御等であ
ってもよい。さらにその出力形態は先に説明した直流以
外に周期的に脈動する成分を含むものやパルス波形を含
むものでも良いのはもちろんである。
【００２３】また、２次整流回路と機械的スイッチ接点
側との間に溶接出力電流の極性を切替えるスイッチ手段
を設けて交流を出力するものであってもよい。
側との間に溶接出力電流の極性を切替えるスイッチ手段
を設けて交流を出力するものであってもよい。
【００２４】さらに、上記に示した各実施形態において
は、本発明をアーク溶接に適用する場合についてのみ説
明したが、本発明はアーク放電を利用して加工を行うも
のであれば何にでも適用出来るものであり、例えば溶接
以外にアーク切断、アーク溶射、アーク加熱、アーク溶
融などに適用出来る。
は、本発明をアーク溶接に適用する場合についてのみ説
明したが、本発明はアーク放電を利用して加工を行うも
のであれば何にでも適用出来るものであり、例えば溶接
以外にアーク切断、アーク溶射、アーク加熱、アーク溶
融などに適用出来る。
【００２５】また、パイロットアークを用いないプラズ
マアーク溶接やプラズマアーク切断にも適用出来る。
マアーク溶接やプラズマアーク切断にも適用出来る。
【００２６】
【発明の効果】本発明の装置は、直流高電圧を用いてア
ークスタートを行う方式のアーク加工装置において、ア
ーク加工用の大電流を機械式接点に流して直流高電圧阻
止用のダイオードに流さないようにしたものであるの
で、直流高電圧によるアークスタート方式の電磁輻射ノ
イズの低減とともに、装置全体の電力損失を大幅に低減
することができ、電力効率の大幅な改善ができるのみで
なく、これによって装置を小形、軽量、安価にすること
ができるものである。
ークスタートを行う方式のアーク加工装置において、ア
ーク加工用の大電流を機械式接点に流して直流高電圧阻
止用のダイオードに流さないようにしたものであるの
で、直流高電圧によるアークスタート方式の電磁輻射ノ
イズの低減とともに、装置全体の電力損失を大幅に低減
することができ、電力効率の大幅な改善ができるのみで
なく、これによって装置を小形、軽量、安価にすること
ができるものである。
【００２７】また、本発明の第２の発明においては、直
流補助電源を設けて、直流高電圧による火花放電から直
流補助電源による小電流アークを経て主アークへ移行さ
せるようにしたので、この直流補助電源の無負荷電圧を
直流主電源の無負荷電圧より高くしておくことにより、
火花放電から主アーク放電への移行をスムーズに行うこ
とができるので、アークスタート性をさらに改善するが
できる。
流補助電源を設けて、直流高電圧による火花放電から直
流補助電源による小電流アークを経て主アークへ移行さ
せるようにしたので、この直流補助電源の無負荷電圧を
直流主電源の無負荷電圧より高くしておくことにより、
火花放電から主アーク放電への移行をスムーズに行うこ
とができるので、アークスタート性をさらに改善するが
できる。
【図１】従来のアーク加工用電源装置の例を示す接続図
である。
である。
【図２】図１の従来装置の出力特性を示す線図である。
【図３】本発明をアーク溶接に適用したときの施形態を
示す接続図である。
示す接続図である。
【図４】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施
形態を示す接続図である。
形態を示す接続図である。
【図５】図４の装置の出力電流・電圧特性を示す線図で
ある。
ある。
【図６】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施
形態を示す接続図である。
形態を示す接続図である。
【図７】本発明をアーク溶接に適用したときのさらに別
の実施形態を示す接続図である。
の実施形態を示す接続図である。
【図８】本発明をアーク溶接に適用したときのさらに別
の実施形態を示す接続図である。
の実施形態を示す接続図である。
１、２、３ 一次入力端子
４ 電源装置
５ 電極側ケーブル
６ 電極
７ 被加工物
８ 被加工物側ケーブル
９ アーク起動用スイッチ
１０ 出力設定器
２０ 電源装置
２１ １次整流回路
２２ 平滑用回路
２３ インバータ回路
２４ 変圧器
２４ａ 主出力用２次巻線
２４ｂ 補助巻線
２５ ２次整流回路
２６ 直流高電圧電源
２７ 逆阻止ダイオード
２８ 機械式スイッチ接点
２９ 制御回路
３０ 電流検出器
３１ 補助整流回路
３２ 電流検出器
３３ 抵抗器
３４ 逆阻止ダイオード
３５ スイッチ接点
４１ 第１の直流電源装置
４２ 第２の直流電源装置
４３ 電流検出器
４４ 逆阻止ダイオード
４５ スイッチ接点
４６ 制御回路
Ｔm1 電極側出力端子
Ｔm2 被加工物側出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】電極と被加工物とを接触させずにアークス
タートさせるアーク加工用電源装置において、アーク加
工用電流を出力端子間に供給する低電圧大電流出力特性
の直流主電源と、前記電極と被加工物との間の絶縁を破
壊して火花放電を行うための高電圧微小電流を前記出力
端子間に供給する直流高電圧発生回路と、前記直流主電
源と前記出力端子との間に直列接続されて前記直流高電
圧発生回路の出力が前記直流主電源に逆方向に印加され
ることを防止するための逆阻止ダイオードと、アーク起
動後に前記ダイオードの両端を短絡する機械式スイッチ
接点と、アーク起動指令により前記直流高電圧発生回路
と前記直流主電源とを起動しアーク起動を検出したとき
に前記直流高電圧発生回路の出力を遮断するとともに前
記直流高電圧発生回路の出力遮断の後に前記機械式スイ
ッチ接点の閉路を指令する制御回路とを具備したアーク
加工用電源装置 - 【請求項２】電極と被加工物とを接触させずにアークス
タートさせるアーク加工用電源装置において、アーク加
工用電流を出力端子間に供給する低電圧大電流出力特性
の直流主電源と、前記電極と被加工物との間の絶縁を破
壊して火花放電を行うための高電圧微小電流を前記出力
端子間に供給する直流高電圧発生回路と、アーク放電維
持に必要な小電流を前記出力端子間に供給する直流補助
電源と、前記直流主電源と前記出力端子との間に直列接
続したアーク起動後に閉じる機械式スイッチ接点と、前
記直流補助電源と前記出力端子との間に直列接続されて
前記直流高電圧発生回路の出力が前記直流補助電源に逆
方向に印加されるのを防止するための逆阻止ダイオード
と、アーク起動指令により前記直流高電圧発生回路と前
記直流補助電源と前記直流主電源とを起動し前記直流補
助電源の出力電流を検出したときに前記直流高電圧発生
回路の出力を遮断するとともに前記直流高電圧発生回路
の出力遮断の後に前記機械式スイッチ接点の閉路を指令
する制御回路とを具備したアーク加工用電源装置。 - 【請求項３】前記直流補助電源の出力は前記直流主電源
の出力電流の発生を検出したときに遮断するスイッチ接
点を設けた請求項２に記載のアーク加工用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21243295A JP3453014B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | アーク加工用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21243295A JP3453014B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | アーク加工用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938771A JPH0938771A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3453014B2 true JP3453014B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=16622509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21243295A Expired - Fee Related JP3453014B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | アーク加工用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453014B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10859068B2 (en) * | 2014-06-02 | 2020-12-08 | Aerojet Rocketdyne, Inc. | Electric propulsion power circuit |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP21243295A patent/JP3453014B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0938771A (ja) | 1997-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3453014B2 (ja) | アーク加工用電源装置 | |
| JPH01245972A (ja) | 携帯用エアープラズマ切断機 | |
| JPH10178779A (ja) | 降圧形コンバータにおける過電圧保護回路 | |
| JPH08215853A (ja) | スタッド溶接機 | |
| JP2987547B2 (ja) | アーク機器電源装置 | |
| JP3467323B2 (ja) | プラズマアーク加工装置 | |
| JP2005066603A (ja) | プラズマアーク電源装置 | |
| JPH0114818B2 (ja) | ||
| KR950001779B1 (ko) | 플라즈마 아크 절단용 전원 장치 | |
| JPH0662600A (ja) | ２次励磁装置 | |
| CN211089117U (zh) | 基于晶闸管的固态交流断路器 | |
| KR0124956Y1 (ko) | 플라즈마 아크용 전원장치 | |
| JPH0768385A (ja) | プラズマアーク電源装置 | |
| JP3467322B2 (ja) | アーク加工装置 | |
| JP4440358B2 (ja) | 溶接用電源装置 | |
| JP3463965B2 (ja) | プラズマアーク加工装置 | |
| JP3607334B2 (ja) | 交直両用アーク加工装置 | |
| CN115333375A (zh) | 具有交联逆变器电路系统的焊接电力供应器 | |
| JPH06261402A (ja) | 車両用補助電源装置 | |
| JP3701704B2 (ja) | 交直両用アーク加工装置 | |
| JPH0910936A (ja) | アーク加工装置 | |
| JP3607326B2 (ja) | アーク加工装置 | |
| JPH07264875A (ja) | 電力半導体変換器の制御装置 | |
| JP4436077B2 (ja) | 消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法 | |
| JP2000288731A (ja) | アーク溶接機およびアークスタート補助装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |