JP4764991B2 - Contact-type electric welding pipe welding power supply - Google Patents
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Description
この発明は、コンタクト(接触)式電縫管溶接電源装置に関する。 The present invention relates to a contact type electric resistance welding pipe welding power source apparatus.
電縫管は金属板を管状に形成し、その端部を高周波電流で溶接して製造されるもので、土木,建築,鉄塔,支柱その他の構造物に広く一般的に使用されている。
図4にコンタクト式電縫管溶接電源装置の主回路構成図を、図5にその装置の外観図を示す。
まず、図5により、電縫管の製造方法を説明する。図5において、4は誘導性インピーダンス、5は電縫管溶接電源、8はコンタクト式電縫管負荷、10はコンタクトチップ、11はスクイズロールを示す。
An electric sewing tube is manufactured by forming a metal plate into a tubular shape and welding its end with a high-frequency current, and is widely used in civil engineering, architecture, steel towers, columns, and other structures.
FIG. 4 shows a main circuit configuration diagram of a contact type electric welding pipe welding power source apparatus, and FIG. 5 shows an external view of the apparatus.
First, referring to FIG. 5, a method for manufacturing an electric resistance welded tube will be described. In FIG. 5, 4 is an inductive impedance, 5 is an electric welding pipe welding power source, 8 is a contact type electric welding pipe load, 10 is a contact tip, and 11 is a squeeze roll.
図5に示すように、帯状の金属をオープンパイプ状に曲げ成形しながら示矢方向に移動させる。その端部同士の接触部の溶接は、電縫管溶接電源5から数10〜数100kW,数10〜数100kHzの電力を供給し、コンタクト式電縫管負荷8にコンタクトチップ10を接触させることで行なわれる。スクイズロール11は、溶接部を圧接する役目を果たしている。ここで、コンタクト式電縫管負荷8は、数m/分〜数10m/分で常に移動しているため、コンタトチップ10から見てコンタクト式電縫管負荷8は上下左右に変動し、お互いに頻繁に接触,開放を繰り返している。
As shown in FIG. 5, the band-shaped metal is moved in the direction indicated by the arrow while being bent into an open pipe. The welding of the contact portion between the ends is performed by supplying electric power of several tens to several hundred kW and several tens to several hundred kHz from the electric sewing tube
次に、図4により主回路構成を説明する。
電力変換器1は、真空管や最近はMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)などの半導体素子を用いて構成され、電圧源として動作する電圧型インバータであり、数10〜数100kW,数10〜数100kHzの電力を供給する。その出力には、誘導性インピーダンス2を介して、コンデンサ3が並列に接続され、全体として電縫管溶接電源5を形成している。
Next, the main circuit configuration will be described with reference to FIG.
The power converter 1 is a voltage type inverter that is configured by using a semiconductor element such as a vacuum tube or recently a MOSFET (metal oxide field effect transistor) and operates as a voltage source. Supply 100 kHz power. A
電縫管溶接電源5の出力には、誘導性インピーダンス6と抵抗成分7からなるコンタクト式電縫管負荷8が接続されている。スイッチ9は実際には無いもので、電縫管負荷8の位置変化により発生する電縫管溶接電源5とコンタクト式電縫管負荷8との接触,開放動作を分かり易く示すものである。一般的に、加熱負荷の抵抗は数10〜数100mΩであり、大電流を必要とするため様々な共振回路が用いられる。
その1つとして複合共振回路があるが、これには例えば非特許文献1に示すものがあり、また、電圧源に電流型インバータを用いるもの(例えば、特許文献1参照)もある。
Connected to the output of the ERW
One of them is a composite resonance circuit, for example, as shown in Non-Patent Document 1, and another using a current-type inverter as a voltage source (for example, see Patent Document 1).
図4の共振回路では、誘導性インピーダンス2(L2)と、誘導性インピーダンス6(L6)とコンデンサ3(C3)との並列回路となる。ここで、誘導性インピーダンス2と6には、図示しない電縫管溶接電源5とコンタクト式電縫管負荷8の配線などによる誘導性インピーダンスも含まれる。
The resonant circuit of FIG. 4 is a parallel circuit of inductive impedance 2 (L2), inductive impedance 6 (L6), and capacitor 3 (C3). Here, the
図4で、電力変換器1の出力電圧,電流をVo,Io、負荷電流をILとした場合の、これらの関係を図6に示す。ここでは具体的に、L2=1μH、L6=0.08μH、C3=2μFのとき、共振周波数fr=1/[2×π×√[(L2×L6)/(L2+L6)×C3]]=413kHzとなり、その近傍の周波数で電力変換器1を運転するとき、IoとILの関係はIL≒Io×(L2/L6)で、Ioの10倍程度のILを流すことができることを示している。 FIG. 6 shows these relationships when the output voltage and current of the power converter 1 are Vo and Io and the load current is IL in FIG. Specifically, when L2 = 1 μH, L6 = 0.08 μH, and C3 = 2 μF, the resonance frequency fr = 1 / [2 × π × √ [(L2 × L6) / (L2 + L6) × C3]] = 413 kHz. Thus, when the power converter 1 is operated at a frequency in the vicinity thereof, the relationship between Io and IL is IL≈Io × (L2 / L6), indicating that an IL that is about 10 times Io can flow.
図4において、コンタクト式電縫管負荷8が開放されると、共振周波数fr=1/[ 2×π×√(L2×C3)]=113kHzとなり、電力変換器1の運転周波数も大幅に低くなる。
さらに、図5のように、溶接部の手前にコンタクト式電縫管負荷8を予熱する機能を持たせる場合は、予熱電源12から予熱コイル13に高周波電力を供給し、誘導加熱することにより行なう。その例としては、例えば特許文献2に示すものがある。
In FIG. 4, when the contact type
Further, as shown in FIG. 5, when the contact-type electric
上述のように、コンタクト式電縫管負荷の開放時において、電力変換器の運転周波数が大幅に低くなるため、制御が不安定となり、さらに電力変換器の出力側に変圧器が接続されている場合に、変圧器鉄心の飽和を引き起こすと云う問題がある。また、予熱する場合は、別の予熱電源を必要とすると云う問題もある。
したがって、この発明の課題は、電縫管負荷の安定な制御を可能とし予熱電源を不要にすることにある。
As described above, when the contact type ERW pipe load is released, the operation frequency of the power converter is significantly reduced, so that the control becomes unstable, and a transformer is connected to the output side of the power converter. In some cases, there is a problem of causing saturation of the transformer core. Further, when preheating, there is a problem that a separate preheating power source is required.
Therefore, an object of the present invention is to enable stable control of the electric sewing tube load and eliminate the need for a preheating power source.
このよう課題を解決するため、この発明では、電力変換器に直列に接続された誘導性インピーダンスを介して、コンデンサとコンタクト式電縫管負荷とを並列に接続してなるコンタクト式電縫管溶接電源装置において、
前記コンタクト式電縫管負荷と並列に別の誘導性インピーダンスを接続し、この別の誘導性インピーダンスを予熱コイルとして用いることにより、予熱のための電源を省略可能にしたことを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the present invention, a contact type electric welded pipe welding in which a capacitor and a contact type electric pipe load are connected in parallel via an inductive impedance connected in series to the power converter. In power supply,
By connecting another inductive impedance in parallel with the contact type electric resistance tube load and using this another inductive impedance as a preheating coil, it is possible to omit a power source for preheating .
この発明によれば、コンタクト式電縫管負荷と並列に誘導性インピーダンスを接続することにより、コンタクト式電縫管負荷の開放時においても、電力変換器の運転周波数の低下をコンタクト式電縫管負荷の接触時のほぼ1/2程度に抑えられため、安定な制御が可能となる。さらに、新たに追加する誘導性インピーダンスが予熱コイルを兼ねるため、予熱電源を省略でき、大幅な設備省略,小型化が可能となる。 According to the present invention, the inductive impedance is connected in parallel with the contact type electric resistance tube load, so that even when the contact type electric resistance pipe load is opened, the operating frequency of the power converter is reduced. Stable control is possible because the load is reduced to about half of the load contact. Furthermore, since the newly added inductive impedance also serves as a preheating coil, the preheating power source can be omitted, and the equipment can be greatly reduced and downsized.
図1はこの発明の実施の形態を示すコンタクト式電縫管溶接電源装置の主回路構成図、図2はその装置の外観図を示す。
図1と図4との相違は、誘導性インピーダンス4をコンタクト式電縫管負荷に並列に接続した点にあり、図2と図5との相違は、予熱コイルとしての誘導性インピーダンス4を電縫管溶接電源5に接続し、図2からは新たな予熱電源および予熱コイルを省略した点にある。
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram of a contact type electric welding tube welding power source apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an external view of the apparatus.
The difference between FIG. 1 and FIG. 4 is that the
図1の場合の共振回路は、誘導性インピーダンス2(L2)と、誘導性インピーダンス6(L6)と4(L4)とコンデンサ3(C3)との並列回路となる。ここで、誘導性インピーダンス2,4および6には、図示しない電縫管溶接電源5とコンタクト式電縫管負荷8の配線などによる誘導性インピーダンスも含まれる。
The resonant circuit in the case of FIG. 1 is a parallel circuit of inductive impedance 2 (L2), inductive impedances 6 (L6) and 4 (L4), and a capacitor 3 (C3). Here, the
図3に、電力変換器1の出力電圧,電流と負荷電流との関係を示す。ここでは具体的に、L2=1μH、L4=0.4μH、L6=0.08μH、C3=2μFのとき、共振周波数fr=1/[2×π×√[(L2×L4×L6)/(L2×L4+L2×L6+L4×L6)×C3]]=450kHzとなり、その近傍の周波数で電力変換器1を運転するとき、IoとILの関係はIL≒Io×(L2/L6)で、Ioの10倍程度のILを流すことができることを示している。 FIG. 3 shows the relationship between the output voltage and current of the power converter 1 and the load current. Specifically, when L2 = 1 μH, L4 = 0.4 μH, L6 = 0.08 μH, and C3 = 2 μF, the resonance frequency fr = 1 / [2 × π × √ [(L2 × L4 × L6) / ( L2 × L4 + L2 × L6 + L4 × L6) × C3]] = 450 kHz. When the power converter 1 is operated at a frequency in the vicinity thereof, the relationship between Io and IL is IL≈Io × (L2 / L6), and Io is 10 It shows that about twice as much IL can flow.
図1において、コンタクト式電縫管負荷8が開放されると、共振周波数fr=1/[2×π×√[(L2×L4)/(L2+L4)×C3]]=210kHzであり、電力変換器1の運転周波数が大幅に低くなることはない。つまり、図3と図6とを比較すれば明らかなように、電縫管負荷8の開放時における電力変換器1の運転周波数は、図6では大幅に低くなっているのに対し、図3ではそれほど低下していないことが分かる。
In FIG. 1, when the contact type
1…電力変換器、2,4,6…誘導性インピーダンス、3…コンデンサ、5…電縫管溶接電源、7…抵抗成分、8…コンタクト式電縫管負荷、9…スイッチ、10…コンタクトチップ、11…スクイズロール、12…予熱電源、13…予熱コイル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter, 2, 4, 6 ... Inductive impedance, 3 ... Capacitor, 5 ... Electric welding pipe welding power supply, 7 ... Resistance component, 8 ... Contact-type electric sewing tube load, 9 ... Switch, 10 ... Contact tip , 11 ... squeeze roll, 12 ... preheating power source, 13 ... preheating coil.
Claims (1)
前記コンタクト式電縫管負荷と並列に別の誘導性インピーダンスを接続し、この別の誘導性インピーダンスを予熱コイルとして用いることにより、予熱のための電源を省略可能にしたことを特徴とするコンタクト式電縫管溶接電源装置。 In a contact type electric welding pipe welding power source device in which a capacitor and a contact type electric pipe load are connected in parallel via an inductive impedance connected in series to the power converter,
A contact type characterized in that another inductive impedance is connected in parallel with the contact type electric welded tube load, and the power source for preheating can be omitted by using this other inductive impedance as a preheating coil. ERW welding power supply.
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