JPH0466274A - 交流アーク溶接電源 - Google Patents
交流アーク溶接電源Info
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- JPH0466274A JPH0466274A JP18029590A JP18029590A JPH0466274A JP H0466274 A JPH0466274 A JP H0466274A JP 18029590 A JP18029590 A JP 18029590A JP 18029590 A JP18029590 A JP 18029590A JP H0466274 A JPH0466274 A JP H0466274A
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Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、商用周波数の単相電源を用いた交流アーク溶
接電源に関するものである。
接電源に関するものである。
〈従来の技術〉
従来、商用周波の単相交流を用いて正・逆開極性の期間
と電流とを調整可能とした交流アーク溶接電源としては
、サイリスタとこれに直列に接続した直流リアクトルと
を用いた装置が提案されていた。(例えば、特開昭51
−136544号。
と電流とを調整可能とした交流アーク溶接電源としては
、サイリスタとこれに直列に接続した直流リアクトルと
を用いた装置が提案されていた。(例えば、特開昭51
−136544号。
特開昭52−33853号、他)
第6図に従来装置の例を示す。同図において1は交流電
源、2は電源スィッチ、3は変圧器、4a、4bは出力
調整用サイリスタ、5a、5bは直流リアクトルであり
両リアクトルは鉄心を共有しかつそれぞれ直列のサイリ
スタ4a、4bが導通ずることによって共有する鉄心に
同一方向の磁束を生ずる極性の巻線を有する。6はアー
ク点弧用の高周波を重畳するためのカップリングコイル
、7は高周波電源、8は電極、9は被溶接物である。
源、2は電源スィッチ、3は変圧器、4a、4bは出力
調整用サイリスタ、5a、5bは直流リアクトルであり
両リアクトルは鉄心を共有しかつそれぞれ直列のサイリ
スタ4a、4bが導通ずることによって共有する鉄心に
同一方向の磁束を生ずる極性の巻線を有する。6はアー
ク点弧用の高周波を重畳するためのカップリングコイル
、7は高周波電源、8は電極、9は被溶接物である。
同図において、電源スィッチ2を閉じてサイリスタ4a
、4bを図示を省略した制御回路によって所定の位相で
交互に点弧させると、電極8および被溶接物9からなる
溶接負荷には直流リアクトル5a、5bの働きによって
波高値が制限された矩形波に近い電流が供給される。即
ち、いま電源電圧が図示の極性でサイリスタ4aが導通
状態にあり、電流が[サイリスタ4a−直流リアクドル
5a→被溶接物9−電極8−変圧器3の2次巻線3S1
]の経路で流れているとする。この電流は、直流リアク
トル5aのインダクタンスが大であると、これによって
制限されて電源電圧が正弦波状に変化してもこれに応じ
て変化せずほぼ一定の電流となり、この間に直流リアク
トル5aには正弦波との差に相当する電磁エネルギーが
蓄えられる。
、4bを図示を省略した制御回路によって所定の位相で
交互に点弧させると、電極8および被溶接物9からなる
溶接負荷には直流リアクトル5a、5bの働きによって
波高値が制限された矩形波に近い電流が供給される。即
ち、いま電源電圧が図示の極性でサイリスタ4aが導通
状態にあり、電流が[サイリスタ4a−直流リアクドル
5a→被溶接物9−電極8−変圧器3の2次巻線3S1
]の経路で流れているとする。この電流は、直流リアク
トル5aのインダクタンスが大であると、これによって
制限されて電源電圧が正弦波状に変化してもこれに応じ
て変化せずほぼ一定の電流となり、この間に直流リアク
トル5aには正弦波との差に相当する電磁エネルギーが
蓄えられる。
次に電源電圧が図示と逆の極性の半波になってもこの直
流リアクトル5aに蓄えられた電磁エネルギーを放出し
て電流は同じ方向に流れ続け、その値もあまり変化しな
い。この状態でサイリスタ4bに点弧信号が供給される
と、電源電圧はすでにサイリスタ4bに対して順方向と
なっているので直ちにサイリスタ4bは導通し、これに
よって電源からの逆電圧が印加されてアークは消滅する
。
流リアクトル5aに蓄えられた電磁エネルギーを放出し
て電流は同じ方向に流れ続け、その値もあまり変化しな
い。この状態でサイリスタ4bに点弧信号が供給される
と、電源電圧はすでにサイリスタ4bに対して順方向と
なっているので直ちにサイリスタ4bは導通し、これに
よって電源からの逆電圧が印加されてアークは消滅する
。
このとき、直流リアクトル5aと5bとは前述のように
鉄心を共有しかつその極性がそれぞれ直列サイリスタ4
a、4bの導通によって流れる電流によって共有する鉄
心に同一方向の磁束を発生する極性であるので、リアク
トル5aに残存する電磁エネルギーは速かにリアクトル
5bに移行し、このとき高周波電源7からの高周波高電
圧が供給されるとアークが再生し、電極8から被溶接物
9に向う方向に電流の極性が反転し、かつそのときに流
れ始める電流はりアクドル5aにその直前に流れていた
電流と同じ絶対値の電流が流れることになる。この結果
、溶接負荷には急峻に極性が反転する略矩形波状の電流
が流れることになる。さらに時間が経過して電源電圧の
極性が反転し、図示の極性に戻ったときには同様の順序
で電流の継続、サイリスタ4aの点弧、アークの消滅、
再生が行なわれる。
鉄心を共有しかつその極性がそれぞれ直列サイリスタ4
a、4bの導通によって流れる電流によって共有する鉄
心に同一方向の磁束を発生する極性であるので、リアク
トル5aに残存する電磁エネルギーは速かにリアクトル
5bに移行し、このとき高周波電源7からの高周波高電
圧が供給されるとアークが再生し、電極8から被溶接物
9に向う方向に電流の極性が反転し、かつそのときに流
れ始める電流はりアクドル5aにその直前に流れていた
電流と同じ絶対値の電流が流れることになる。この結果
、溶接負荷には急峻に極性が反転する略矩形波状の電流
が流れることになる。さらに時間が経過して電源電圧の
極性が反転し、図示の極性に戻ったときには同様の順序
で電流の継続、サイリスタ4aの点弧、アークの消滅、
再生が行なわれる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上記従来装置においては、スイッチング素子にサイリス
タを用いているために自己消弧できない。
タを用いているために自己消弧できない。
このために反対極性のサイリスタが点弧したときにリア
クトルの蓄積エネルギーによる電流が両サイリスタを通
して循環電流となり、このときの溶接負荷には先に導通
していた方のサイリスタが自己消弧し得ないために電源
電圧のみが印加されるので、アークの再点弧が難しく失
敗することが多い。
クトルの蓄積エネルギーによる電流が両サイリスタを通
して循環電流となり、このときの溶接負荷には先に導通
していた方のサイリスタが自己消弧し得ないために電源
電圧のみが印加されるので、アークの再点弧が難しく失
敗することが多い。
この理由をつぎに説明する。いまサイリスタ4aが導通
していて電源電圧が逆の極性になり、溶接電流の極性を
反転させるべくサイリスタ4bを導通させると、リアク
トル5aを流れていた電流は〔リアクトル5a−リアク
トル5b−サイリスタ4b=変圧器3の2次巻線3S2
−2次巻線3Sl−サイリスタ4a−リアクトル5al
を巡る循環回路を流れる。このためにアークは消滅し、
また電極8と被溶接物9との間には変圧器2の2次巻線
3S2の出力電圧のみが印加されることになる。
していて電源電圧が逆の極性になり、溶接電流の極性を
反転させるべくサイリスタ4bを導通させると、リアク
トル5aを流れていた電流は〔リアクトル5a−リアク
トル5b−サイリスタ4b=変圧器3の2次巻線3S2
−2次巻線3Sl−サイリスタ4a−リアクトル5al
を巡る循環回路を流れる。このためにアークは消滅し、
また電極8と被溶接物9との間には変圧器2の2次巻線
3S2の出力電圧のみが印加されることになる。
この2次巻線382の出力電圧は高々100v前後であ
るのでアークの再点弧に必要な電圧に達しないときがあ
る。特に電極8や被溶接物9までのケーブルが長く、こ
のケーブルのインダクタンスが大であるときには溶接電
流の極性の切替時に比較的電流の変化が遅くなり、この
ためにアーク力に消滅したときの電極8と被溶接物9と
の間の絶縁の回復速度が大となってアークの再点弧に必
要な電圧が高くなる。このようなときには2次巻線3S
2の出力電圧だけではアークの再生に失敗することが起
る。もしアークの再生に失敗すればサイリスタ4aには
りアクドル5aの蓄積エネルギーによる電流が流れ続け
るために消弧せず、電流はりアクドル5g、5b、サイ
リスタ4a、4bを通して流れ続けることになる。この
現象はサイリスタ4bが導通していてサイリスタ4aに
点弧信号が供給されたときにも同様に発生し得る。この
ためにアークの再生を確実にするために高周波電圧の供
給が不可欠であり、このために近隣の電子機器等に対す
る誘導障害が発生することがさけられなかった。
るのでアークの再点弧に必要な電圧に達しないときがあ
る。特に電極8や被溶接物9までのケーブルが長く、こ
のケーブルのインダクタンスが大であるときには溶接電
流の極性の切替時に比較的電流の変化が遅くなり、この
ためにアーク力に消滅したときの電極8と被溶接物9と
の間の絶縁の回復速度が大となってアークの再点弧に必
要な電圧が高くなる。このようなときには2次巻線3S
2の出力電圧だけではアークの再生に失敗することが起
る。もしアークの再生に失敗すればサイリスタ4aには
りアクドル5aの蓄積エネルギーによる電流が流れ続け
るために消弧せず、電流はりアクドル5g、5b、サイ
リスタ4a、4bを通して流れ続けることになる。この
現象はサイリスタ4bが導通していてサイリスタ4aに
点弧信号が供給されたときにも同様に発生し得る。この
ためにアークの再生を確実にするために高周波電圧の供
給が不可欠であり、このために近隣の電子機器等に対す
る誘導障害が発生することがさけられなかった。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は、単相交流の各半波をスイッチング素子と直流
リアクトルとを用いて略矩形波状の出力電流を得るもの
において、スイッチング素子に自己消弧形の単方向スイ
ッチング素子を用いかつスイッチング素子を実質的に導
通期間が重なりを有するように交互に0N−OFF制御
してリアクトルの誘起電圧を有効に溶接負荷に供給する
ことによって上記従来装置の問題点を解決したものであ
る。
リアクトルとを用いて略矩形波状の出力電流を得るもの
において、スイッチング素子に自己消弧形の単方向スイ
ッチング素子を用いかつスイッチング素子を実質的に導
通期間が重なりを有するように交互に0N−OFF制御
してリアクトルの誘起電圧を有効に溶接負荷に供給する
ことによって上記従来装置の問題点を解決したものであ
る。
〈実施例〉
第1図は本発明の交流アーク溶接電源の実施例を示す接
続図である。
続図である。
同図において1ないし3および5a、5bないし9は第
6図の従来装置と同機能のものを示す。
6図の従来装置と同機能のものを示す。
10a、10bはトランジスタ、lla、llb。
12a、12bはそれぞれトランジスタ10a。
10bに逆電圧が印加されるのを防止するためのダイオ
ードであり、これらのトランジスタ10a。
ードであり、これらのトランジスタ10a。
ダイオードlla、12aおよびトランジスタJob、
ダイオードllb、12bはそれぞれ自己消弧形単方向
スイッチング素子を構成している。
ダイオードllb、12bはそれぞれ自己消弧形単方向
スイッチング素子を構成している。
なおトランジスタ10g、10bに替えてゲートターン
オフサイリスタや転流回路付サイリスタのように自己消
弧機能と整流機能とを有するスイ・ソチング素子を用い
るときにはダイオード11a。
オフサイリスタや転流回路付サイリスタのように自己消
弧機能と整流機能とを有するスイ・ソチング素子を用い
るときにはダイオード11a。
11b、12a、12bは省略することができる。
13は出力電流検出器、14は出力電流設定器、15は
出力電流設定器14の出力erと出力電流検出器13の
出力efとを入力とし差信号Δe −er−erを出力
する比較器、16は比較器16の出力に応じた位相でト
ランジスタ10a、10bを交互に0N−OFF制御す
るスイッチング素子制御回路である。
出力電流設定器14の出力erと出力電流検出器13の
出力efとを入力とし差信号Δe −er−erを出力
する比較器、16は比較器16の出力に応じた位相でト
ランジスタ10a、10bを交互に0N−OFF制御す
るスイッチング素子制御回路である。
同図の実施例においては、出力電流は検出器13にて検
出されて比較器14にて設定信号e「と比較されて差信
号Δe−er−efがスイッチング素子制御回路16に
供給される。スイッチング素子制御回路16はこの差信
号ΔCが減少する方向に出力信号SL、 82の位相を
決定する定電流制御回路として動作する。
出されて比較器14にて設定信号e「と比較されて差信
号Δe−er−efがスイッチング素子制御回路16に
供給される。スイッチング素子制御回路16はこの差信
号ΔCが減少する方向に出力信号SL、 82の位相を
決定する定電流制御回路として動作する。
ここでスイッチング素子駆動回路16は、スイッチング
素子10aまたは10bをそれぞれ間隙なく、実質上導
通期間が重複するように0N−OFFするものであれば
よく、このためには例えば通常の遮断遅れ時間を有する
スイッチング素子を用いるときには駆動信号S1と82
とを互に同時に反転する信号とすることにより実現でき
る。即ち信号S1の遮断と同時に信号S2を出力すれば
、信号Slの存在によってそれまで導通していたスイッ
チング素子10aはこれによって直ちには遮断せず若干
の遅れ時間tsの後に遮断する。一方スイツチング素子
10bは信号S2によって若干の遅れ時間tdの後に導
通するが、通常この導通遅れ時間tdは遮断遅れ時間t
sよりも十分に短いので、この(ts−td )の間は
すべてのスイッチング素子が導通ずる時間として確保で
きる。したがってスイッチング素子駆動回路6としては
特に複雑な回路を用いる必要はなく、電源電圧位相に同
期したパルス幅と位相の調整が可能なパルス発生器とこ
のパルス発生器の出力を反転する反転回路とを組合せた
ものでよく、公知の回路素子を組合せることによって簡
単に実現できる。そして信号S1としては発振器の出力
をそのまま、また信号S2としては反転回路の出力を引
出せばよい。
素子10aまたは10bをそれぞれ間隙なく、実質上導
通期間が重複するように0N−OFFするものであれば
よく、このためには例えば通常の遮断遅れ時間を有する
スイッチング素子を用いるときには駆動信号S1と82
とを互に同時に反転する信号とすることにより実現でき
る。即ち信号S1の遮断と同時に信号S2を出力すれば
、信号Slの存在によってそれまで導通していたスイッ
チング素子10aはこれによって直ちには遮断せず若干
の遅れ時間tsの後に遮断する。一方スイツチング素子
10bは信号S2によって若干の遅れ時間tdの後に導
通するが、通常この導通遅れ時間tdは遮断遅れ時間t
sよりも十分に短いので、この(ts−td )の間は
すべてのスイッチング素子が導通ずる時間として確保で
きる。したがってスイッチング素子駆動回路6としては
特に複雑な回路を用いる必要はなく、電源電圧位相に同
期したパルス幅と位相の調整が可能なパルス発生器とこ
のパルス発生器の出力を反転する反転回路とを組合せた
ものでよく、公知の回路素子を組合せることによって簡
単に実現できる。そして信号S1としては発振器の出力
をそのまま、また信号S2としては反転回路の出力を引
出せばよい。
第2図は第1図の実施例の装置の動作を説明するために
各部の波形を時間の経過とともに示したものであって、
同図(、りは交流電源電圧波形、(b)は信号S1、(
c)は信号S2、(d)はスイッチング素子10aに流
れる電流Ias (e)はスイッチング素子10bに
流れる電流1b、(f)はスイッチング素子10a、1
0b、 リアクトル5a、5b、ダイオードlla、
llb、2次巻線BS1.382を流れる循環電流1c
、(g)は電極8と被溶接物9との間の電圧eo、(h
)は溶接電流Iwをそれぞれ示す。また第3図は第2図
の線図のうち極性の切替時、即ち信号S1と82とが反
転する前後の短期間を拡大して詳細に示した線図であり
、同図(a)は信号S1、(b)は信号S2、CC)は
スイッチング素子10aを流れる電流■a、(d)はス
イッチング素子10bを流れる電流Ib、(e)はスイ
ッチング素子10aの端子電圧eas (f)はスイ
ッチング素子10bの端子電圧eb、(g)はスイッチ
ング素子10a。
各部の波形を時間の経過とともに示したものであって、
同図(、りは交流電源電圧波形、(b)は信号S1、(
c)は信号S2、(d)はスイッチング素子10aに流
れる電流Ias (e)はスイッチング素子10bに
流れる電流1b、(f)はスイッチング素子10a、1
0b、 リアクトル5a、5b、ダイオードlla、
llb、2次巻線BS1.382を流れる循環電流1c
、(g)は電極8と被溶接物9との間の電圧eo、(h
)は溶接電流Iwをそれぞれ示す。また第3図は第2図
の線図のうち極性の切替時、即ち信号S1と82とが反
転する前後の短期間を拡大して詳細に示した線図であり
、同図(a)は信号S1、(b)は信号S2、CC)は
スイッチング素子10aを流れる電流■a、(d)はス
イッチング素子10bを流れる電流Ib、(e)はスイ
ッチング素子10aの端子電圧eas (f)はスイ
ッチング素子10bの端子電圧eb、(g)はスイッチ
ング素子10a。
10b、リアクトル5g、5bl ダイオード11a、
llb、2次巻線3Sl、 382を流れる循環電流
Ic、(h)は出力電圧、即ち電極8と被溶接物9との
間の電圧eoの各変化をそれぞれ時間の経過とともに示
しである。
llb、2次巻線3Sl、 382を流れる循環電流
Ic、(h)は出力電圧、即ち電極8と被溶接物9との
間の電圧eoの各変化をそれぞれ時間の経過とともに示
しである。
第1図の実施例において第2図(b)、(c)および第
3図(a)、(b)のような駆動信号SLおよびS2が
各スイッチング素子10aおよび10bに交互に供給さ
れているときを考える。いま信号S1が供給されている
とスイッチング素子10aが導通し電流は2次巻線3S
1からダイオード11a1スイツチング素子10g、リ
アクトル5 a s被溶接物9、溶接アーク、電極8を
経て2次巻線3S1に戻る経路を流れている。
3図(a)、(b)のような駆動信号SLおよびS2が
各スイッチング素子10aおよび10bに交互に供給さ
れているときを考える。いま信号S1が供給されている
とスイッチング素子10aが導通し電流は2次巻線3S
1からダイオード11a1スイツチング素子10g、リ
アクトル5 a s被溶接物9、溶接アーク、電極8を
経て2次巻線3S1に戻る経路を流れている。
次に時刻t−tlにて信号Slが消滅すると同時に信号
S2がスイッチング素子10bに供給されると、スイッ
チング素子10aは遅れ時間tsの後に遮断し、スイッ
チング素子10bはこれより早く時刻tlからtdO後
に導通する。したがって時刻(tl+td)から時刻(
11+ts)の間は第2図の(d)、(e)および第3
図の(C)。
S2がスイッチング素子10bに供給されると、スイッ
チング素子10aは遅れ時間tsの後に遮断し、スイッ
チング素子10bはこれより早く時刻tlからtdO後
に導通する。したがって時刻(tl+td)から時刻(
11+ts)の間は第2図の(d)、(e)および第3
図の(C)。
(d)に示すようにスイッチング素子10aおよび10
bがともに導通することになる。このために時刻t−(
tl+td)以前にリアクトル5aに流れていた電流は
、リアクトル5b、スイッチング素子10b、ダイオー
ドllb、2次巻線382、 3 St、 ダイオード
11a、スイッチング素子10a、リアクトル5aの回
路を循環する電流1cとなる。この電流Icは、リアク
トル5aに蓄えられていた電磁エネルギーによるもので
あるので、これがリアクトル5bをも流れるために先に
流れていた溶接電流1wの1/2の値となる。一方、溶
接電流Ivは一旦零となって溶接アークは消滅する。そ
して、このとき電極8と被溶接物9との間には変圧器3
の2次巻線3S2の出力電圧(先と逆の極性)が印加さ
れるが、その値は前述のように低いのでアークは再生し
ない。
bがともに導通することになる。このために時刻t−(
tl+td)以前にリアクトル5aに流れていた電流は
、リアクトル5b、スイッチング素子10b、ダイオー
ドllb、2次巻線382、 3 St、 ダイオード
11a、スイッチング素子10a、リアクトル5aの回
路を循環する電流1cとなる。この電流Icは、リアク
トル5aに蓄えられていた電磁エネルギーによるもので
あるので、これがリアクトル5bをも流れるために先に
流れていた溶接電流1wの1/2の値となる。一方、溶
接電流Ivは一旦零となって溶接アークは消滅する。そ
して、このとき電極8と被溶接物9との間には変圧器3
の2次巻線3S2の出力電圧(先と逆の極性)が印加さ
れるが、その値は前述のように低いのでアークは再生し
ない。
次に時刻t−tl +tSに至ると遅れていたスイッチ
ング素子10aは遮断するので電流通路が急に断たれる
ことになり、リアクトル5bはこの電流の急変を阻止す
べく高いサージ電圧を発生する。このサージ電圧はスイ
ッチング素子10bがすでに導通しているために全て電
極8と被加工物9との間に印加されることになる。この
サージ電圧と2次巻線3S2の出力電圧とは同極性であ
るので加算されて溶接アークを再生するのに十分な高電
圧に達する。この結果、電極8から被溶接物9に向う方
向のアークが発生することになる。
ング素子10aは遮断するので電流通路が急に断たれる
ことになり、リアクトル5bはこの電流の急変を阻止す
べく高いサージ電圧を発生する。このサージ電圧はスイ
ッチング素子10bがすでに導通しているために全て電
極8と被加工物9との間に印加されることになる。この
サージ電圧と2次巻線3S2の出力電圧とは同極性であ
るので加算されて溶接アークを再生するのに十分な高電
圧に達する。この結果、電極8から被溶接物9に向う方
向のアークが発生することになる。
上記と逆の場合、即ち信号S2が供給されている状態か
ら信号S1に切替わるとき(第2図の時刻t2)におけ
る動作は上記と同様であるので省略する。
ら信号S1に切替わるとき(第2図の時刻t2)におけ
る動作は上記と同様であるので省略する。
以上の結果、溶接電流■は各極性の切替時点で一旦途切
れるものの、この休止期間の末期に発生するサージ電圧
が変圧器の出力電圧に重畳されて溶接部に有効に供給さ
れるために安定に溶接アークが再生することになる。
れるものの、この休止期間の末期に発生するサージ電圧
が変圧器の出力電圧に重畳されて溶接部に有効に供給さ
れるために安定に溶接アークが再生することになる。
なお第1図の実施例においてはスイッチング素子駆動信
号81と82とを単純に逆の位相関係として同時に相反
して0N−OFFするものについて説明したが、第2図
の線図においてその動作を説明したようにこの実施例は
スイッチング素子の導通開始遅れ時間tdよりも遮断遅
れ時間tsの方が長いことを利用している。したがって
低速の大容量トランジスタやゲートターンオフサイリス
ク(GTO)または転流回路付サイリスタなどをスイッ
チング素子として用いると、この遮断遅れ時間が長すぎ
てスイッチング素子がすべて導通している期間が長くな
りすぎることがある。この時間があまり長いと電極8と
被溶接物9との間の絶縁回復が進んで溶接アークの再生
が困難になることが考えられる。それ故このような遅い
素子をスイッチ素子として用いるときには駆動信号S1
と82との間に短時間の間隙を設けておき、一方のスイ
ッチング素子の遮断遅れ時間の終了直前に他方のスイッ
チング素子が導通するように駆動回路を構成すればよい
。逆にスイッチング素子として高速のトランジスタ、例
えばMOS FETのような素子を使用するときは、
遅れ時間tsとtdとの差がほとんどなく、かつ短いの
で、駆動信号S1と82とを同時に相反して0N−OF
Fする先の例のような制御を行うと、スイッチング素子
が重復して導通する期間が安定に得られないことがある
。したかってこの場合には駆動信号S1と82にも相互
に重復する期間を有するようにスイッチング素子駆動回
路を構成すればよい。上記いずれの場合もスイッチング
素子駆動回路16としては各スイッチング素子が実質的
にすべてか導通ずる期間を経て一方から他方に切替わる
ように制御するものであればよい。
号81と82とを単純に逆の位相関係として同時に相反
して0N−OFFするものについて説明したが、第2図
の線図においてその動作を説明したようにこの実施例は
スイッチング素子の導通開始遅れ時間tdよりも遮断遅
れ時間tsの方が長いことを利用している。したがって
低速の大容量トランジスタやゲートターンオフサイリス
ク(GTO)または転流回路付サイリスタなどをスイッ
チング素子として用いると、この遮断遅れ時間が長すぎ
てスイッチング素子がすべて導通している期間が長くな
りすぎることがある。この時間があまり長いと電極8と
被溶接物9との間の絶縁回復が進んで溶接アークの再生
が困難になることが考えられる。それ故このような遅い
素子をスイッチ素子として用いるときには駆動信号S1
と82との間に短時間の間隙を設けておき、一方のスイ
ッチング素子の遮断遅れ時間の終了直前に他方のスイッ
チング素子が導通するように駆動回路を構成すればよい
。逆にスイッチング素子として高速のトランジスタ、例
えばMOS FETのような素子を使用するときは、
遅れ時間tsとtdとの差がほとんどなく、かつ短いの
で、駆動信号S1と82とを同時に相反して0N−OF
Fする先の例のような制御を行うと、スイッチング素子
が重復して導通する期間が安定に得られないことがある
。したかってこの場合には駆動信号S1と82にも相互
に重復する期間を有するようにスイッチング素子駆動回
路を構成すればよい。上記いずれの場合もスイッチング
素子駆動回路16としては各スイッチング素子が実質的
にすべてか導通ずる期間を経て一方から他方に切替わる
ように制御するものであればよい。
第4図は、本発明の別の実施例を示す接続図である。同
図は第1図の実施例の変圧器3を1個の2次巻線とした
ものであり、この2次巻線の出力を逆並列に接続した自
己消弧形単方向スイッチング素子と直流リアクトルとか
らなる直列回路によって正・負の出力調整を行うように
したものであり、図中第1図と同機能のものに同符号を
付してあり、その動作も第1図と略同様であるので詳細
な説明は省略する。
図は第1図の実施例の変圧器3を1個の2次巻線とした
ものであり、この2次巻線の出力を逆並列に接続した自
己消弧形単方向スイッチング素子と直流リアクトルとか
らなる直列回路によって正・負の出力調整を行うように
したものであり、図中第1図と同機能のものに同符号を
付してあり、その動作も第1図と略同様であるので詳細
な説明は省略する。
第5図は本発明のさらに別の実施例を示す接続図でる。
同図は先の第1図および第4図に示した実施例と異なり
、自己消弧形単方向スイッチング素子をダイオード11
aないしlldおよび12aないし12dとトランジス
タ10aないし10dからなる4組とし、これをブリッ
ジに接続し、一方の交流端子を変圧器3の2次巻線の出
力の一方に接続し、ブリッジ回路の他方の交流端子と変
圧器3の2次巻線の他方の出力とを溶接用出力端子に接
続したものであり、さらにブリッジ回路の直流端子間に
は直流リアクトル5を接続しである。
、自己消弧形単方向スイッチング素子をダイオード11
aないしlldおよび12aないし12dとトランジス
タ10aないし10dからなる4組とし、これをブリッ
ジに接続し、一方の交流端子を変圧器3の2次巻線の出
力の一方に接続し、ブリッジ回路の他方の交流端子と変
圧器3の2次巻線の他方の出力とを溶接用出力端子に接
続したものであり、さらにブリッジ回路の直流端子間に
は直流リアクトル5を接続しである。
また各トランジスタはブリッジ回路の相対向するトラン
ジスタ10aとIC1b、またはトランジスタ10cと
10dとがそれぞれ1対となって、スイッチング素子制
御回路16の出力信号SL、 S2によってそれぞれ同
時にかつ各対のトランジスタが導通期間の初期と終期と
に重なり期間をもって交互に0N−OFF制御される。
ジスタ10aとIC1b、またはトランジスタ10cと
10dとがそれぞれ1対となって、スイッチング素子制
御回路16の出力信号SL、 S2によってそれぞれ同
時にかつ各対のトランジスタが導通期間の初期と終期と
に重なり期間をもって交互に0N−OFF制御される。
同図において変圧器3の出力電圧の極性が図中に示した
通りの極性のときにスイッチング素子制御回路16から
信号S1が出力されると、トランジスタ10aと10b
とが導通し、電流は〔変圧器3の2次巻線→ダイオード
11a→トランジスタ10a→リアクトル5→トランジ
スタ10b→ダイオードllb→被溶接物9→溶接アー
ク→電極8−変圧器3の2次巻線〕の経路を通って流れ
る。
通りの極性のときにスイッチング素子制御回路16から
信号S1が出力されると、トランジスタ10aと10b
とが導通し、電流は〔変圧器3の2次巻線→ダイオード
11a→トランジスタ10a→リアクトル5→トランジ
スタ10b→ダイオードllb→被溶接物9→溶接アー
ク→電極8−変圧器3の2次巻線〕の経路を通って流れ
る。
このときりアクドル5のインダクタンスを大きな値にし
ておくと変圧器の出力電圧が正弦波状に変化しても流れ
る電流の変化は少なく、リアクトル5にはこの電流によ
って電磁エネルギーが蓄積される。次に電源電圧の極性
が図示と逆の極性になると変圧器3の2次巻線からの電
力の供給はなくなるが、それまでにリアクトル5に蓄積
された電磁エネルギーによって電流は流れ続ける。この
状態で信号S1を遮断すると同時に信号S2を供給する
と、第1図にて説明したようにトランジスタ10a、l
Qbは遅延時間tsの後に遮断し、トランジスタ10c
、10dは遅れ時間td (td<ts)の後に導通
ずる。このため遅れ時間の差(tstd)の間はすべて
のトランジスタが導通する。
ておくと変圧器の出力電圧が正弦波状に変化しても流れ
る電流の変化は少なく、リアクトル5にはこの電流によ
って電磁エネルギーが蓄積される。次に電源電圧の極性
が図示と逆の極性になると変圧器3の2次巻線からの電
力の供給はなくなるが、それまでにリアクトル5に蓄積
された電磁エネルギーによって電流は流れ続ける。この
状態で信号S1を遮断すると同時に信号S2を供給する
と、第1図にて説明したようにトランジスタ10a、l
Qbは遅延時間tsの後に遮断し、トランジスタ10c
、10dは遅れ時間td (td<ts)の後に導通
ずる。このため遅れ時間の差(tstd)の間はすべて
のトランジスタが導通する。
このため(ts −td )の間はりアクドル5はトラ
ンジスタ10aと10cおよび10bと10dとによっ
て短絡された状態となり、リアクトル5に流れていた電
流は〔リアクトル5→トランジスタ10b→ダイオード
llb→ダイオード11d−トランジスタ10d−リア
クトル5〕の回路と〔リアクトル5→トランジスタ10
c→ダイオードllc→ダイオードlla→トランジス
タ10a−リアクトル5〕の回路とに分れて循環する電
流となる。また電極8と被溶接物9とには変圧器3の出
力電圧(図示と逆の極性)が印加され、この電圧はそれ
までの電流の方向と逆であるのでアークは一旦消滅する
。アークが消滅した後もリアクトル5の電流は変化しな
いのでリアクトル5は何ら電圧を発生せず電極8と被溶
接物9との間には変圧器3の出力電圧のみが印加される
ので、アークが再点弧するためには不足する。この状態
、即ちアークが消滅し、リアクトル5がトランジスタに
て短絡状態にある間は、高周波発生回路7からの高電圧
が供給されない限りアークは再点弧しない。次に信号S
1が消滅してから時間tsが経過するとトランジスタ1
0gと10cとは完全に遮断する。このときりアクドル
5の蓄積エネルギーによってブリッジ回路の両側に流れ
ていた循環電流は急に遮断されることになるために、リ
アクトル5にこれを妨げる方向の図示の極性の高いサー
ジ電圧が発生する。このサージ電圧はトランジスタ10
c、10dがこれより先にすでに導通状態であるので、
このとき図示と逆の極性になっている変圧器3の出力電
圧に同極性で加算されて電極8と被溶接物9との間に印
加される。アークか消滅した直後の電極8と被溶接物9
との間の成長しつつある絶線は、この電圧(サージ電圧
十変圧器出力電圧)によって破壊されてアークが再生し
、先とは逆に電極8から被溶接物9に向う方向の電流が
流れる。この電流はブリッジ接続されたトランジスタ1
0cと106とを通るのでリアクトル5には再び先と同
じ方向に電流が流れて、電磁エネルギーが蓄積されてゆ
く、さらに電源電圧の極性が反転して、再び図示の極性
になっても信号S2が供給されている間はりアクドル5
に蓄積された電磁エネルギーよってこの方向の電流が維
持される。その後に信号S2を遮断し信号SLを供給す
るとりアクドル5の電流はブリッジ回路の両側を循環す
る電流となるとともにアークが消滅し、この後にトラン
ジスタ10c、10dが遮断するときのサージ電圧がト
ランジスタ10a、10bによって変圧器3の出力電圧
と同極性に加算されて被溶接物9から電極8に向う方向
のアークを再生する。
ンジスタ10aと10cおよび10bと10dとによっ
て短絡された状態となり、リアクトル5に流れていた電
流は〔リアクトル5→トランジスタ10b→ダイオード
llb→ダイオード11d−トランジスタ10d−リア
クトル5〕の回路と〔リアクトル5→トランジスタ10
c→ダイオードllc→ダイオードlla→トランジス
タ10a−リアクトル5〕の回路とに分れて循環する電
流となる。また電極8と被溶接物9とには変圧器3の出
力電圧(図示と逆の極性)が印加され、この電圧はそれ
までの電流の方向と逆であるのでアークは一旦消滅する
。アークが消滅した後もリアクトル5の電流は変化しな
いのでリアクトル5は何ら電圧を発生せず電極8と被溶
接物9との間には変圧器3の出力電圧のみが印加される
ので、アークが再点弧するためには不足する。この状態
、即ちアークが消滅し、リアクトル5がトランジスタに
て短絡状態にある間は、高周波発生回路7からの高電圧
が供給されない限りアークは再点弧しない。次に信号S
1が消滅してから時間tsが経過するとトランジスタ1
0gと10cとは完全に遮断する。このときりアクドル
5の蓄積エネルギーによってブリッジ回路の両側に流れ
ていた循環電流は急に遮断されることになるために、リ
アクトル5にこれを妨げる方向の図示の極性の高いサー
ジ電圧が発生する。このサージ電圧はトランジスタ10
c、10dがこれより先にすでに導通状態であるので、
このとき図示と逆の極性になっている変圧器3の出力電
圧に同極性で加算されて電極8と被溶接物9との間に印
加される。アークか消滅した直後の電極8と被溶接物9
との間の成長しつつある絶線は、この電圧(サージ電圧
十変圧器出力電圧)によって破壊されてアークが再生し
、先とは逆に電極8から被溶接物9に向う方向の電流が
流れる。この電流はブリッジ接続されたトランジスタ1
0cと106とを通るのでリアクトル5には再び先と同
じ方向に電流が流れて、電磁エネルギーが蓄積されてゆ
く、さらに電源電圧の極性が反転して、再び図示の極性
になっても信号S2が供給されている間はりアクドル5
に蓄積された電磁エネルギーよってこの方向の電流が維
持される。その後に信号S2を遮断し信号SLを供給す
るとりアクドル5の電流はブリッジ回路の両側を循環す
る電流となるとともにアークが消滅し、この後にトラン
ジスタ10c、10dが遮断するときのサージ電圧がト
ランジスタ10a、10bによって変圧器3の出力電圧
と同極性に加算されて被溶接物9から電極8に向う方向
のアークを再生する。
なお、第4図および第5図に示した実施例においても、
第1図に示した実施例と同様にスイッチング素子をGT
Oや転流回路材のサイリスクにすることは可能である。
第1図に示した実施例と同様にスイッチング素子をGT
Oや転流回路材のサイリスクにすることは可能である。
また、スイッチング素子制御回路の出力信号も、スイッ
チング素子の導通期間が実質的に短時間の重なりをもっ
て切替わるように制御するものであればよく、使用する
スイッチング素子の性能に応じて、信号SL、 82を
同時に反転するもの、短時間の重なりをもって反転する
もの、あるいは短時間の間隙をもって反転するものなど
を適宜用いればよい。
チング素子の導通期間が実質的に短時間の重なりをもっ
て切替わるように制御するものであればよく、使用する
スイッチング素子の性能に応じて、信号SL、 82を
同時に反転するもの、短時間の重なりをもって反転する
もの、あるいは短時間の間隙をもって反転するものなど
を適宜用いればよい。
〈発明の効果〉
本発明は上記の通りであるのでつぎの効果を有する。
(1)スイッチング素子駆動回路に複雑な回路や高精度
の回路を必要としない。
の回路を必要としない。
(2)溶接電流の極性切替時に発生するサージ電圧は溶
接アークの再生時に溶接電源の出力電圧に同極性で加算
されて出力端子即ち溶接電極と被溶接物との間に印加さ
れるので溶接アークの再生が確実である。
接アークの再生時に溶接電源の出力電圧に同極性で加算
されて出力端子即ち溶接電極と被溶接物との間に印加さ
れるので溶接アークの再生が確実である。
(3)極性の切替時にアークの再生が確実に行なわれる
ので高周波高電圧を重畳してアークの再生を補助する必
要がなく、高周波は溶接の開始時にのみ用いるだけでよ
いので、近隣の電子機器に対する誘導障害が極めて少な
くなる。
ので高周波高電圧を重畳してアークの再生を補助する必
要がなく、高周波は溶接の開始時にのみ用いるだけでよ
いので、近隣の電子機器に対する誘導障害が極めて少な
くなる。
第1図は本発明の実施例を示す接続図、第2図は第1図
の実施例の動作を説明するために示した各部の波形を示
した線図、第3図は第1図の実施例における極性切替時
のみを拡大して示した詳細説明図、第4図および第5図
は本発明の別の実施例を示す接続図、第6図は従来の装
置の例を示す接続図である。 1・・・単相交流電源、 3・・・変圧器、5,5a
、5b・・・直流リアクトル、10c〜10d・・・ス
イッチング素子(トランジスタ)、 11a〜11d
および12a〜12b・・・ダイオード、 16・
・・スイッチング素子制御回路 第2
の実施例の動作を説明するために示した各部の波形を示
した線図、第3図は第1図の実施例における極性切替時
のみを拡大して示した詳細説明図、第4図および第5図
は本発明の別の実施例を示す接続図、第6図は従来の装
置の例を示す接続図である。 1・・・単相交流電源、 3・・・変圧器、5,5a
、5b・・・直流リアクトル、10c〜10d・・・ス
イッチング素子(トランジスタ)、 11a〜11d
および12a〜12b・・・ダイオード、 16・
・・スイッチング素子制御回路 第2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、商用周波の単相交流電源をアーク溶接に適した電圧
に変換する変圧器と、前記変圧器の2次端子と溶接負荷
との間に直列接続された第1の自己消弧形単方向スイッ
チング素子と第1の直流リアクトルとからなる第1の直
列回路と、前記第1の直列回路に対して逆の極性に前記
変圧器の2次端子と溶接負荷との間に直列接続された第
2の自己消弧形単方向スイッチング素子と前記第1の直
流リアクトルと鉄心を共有しかつ共有する鉄心に同方向
の磁束を生ずる極性の巻線を有する第2の直流リアクト
ルとからなる第2の直列回路と、前記第1および第2の
自己消弧形単方向スイッチング素子を交互に導通期間に
実質的に重なり期間を設けて導通・遮断するためのスイ
ッチング素子制御回路とを具備した交流アーク溶接用電
源。 2、商用周波の単相交流電源をアーク溶接に適した電圧
に変換する変圧器と、前記変圧器の2次側と溶接負荷と
の間に交流端子が接続された自己消弧形単方向スイッチ
ング素子からなるブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整
流回路の直流端子間に接続された直流リアクトルと、前
記ブリッジ整流回路を構成する自己消弧形単方向スイッ
チング素子の相対向する素子を1組として同時にかつ相
隣接する素子と交互に導通期間が実質的に重なり期間を
設けて導通・遮断制御するためのスイッチング素子制御
回路とを具備する交流アーク溶接電線。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2180295A JP2973481B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 交流アーク溶接電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2180295A JP2973481B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 交流アーク溶接電源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0466274A true JPH0466274A (ja) | 1992-03-02 |
JP2973481B2 JP2973481B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=16080716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2180295A Expired - Fee Related JP2973481B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 交流アーク溶接電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2973481B2 (ja) |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP2180295A patent/JP2973481B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2973481B2 (ja) | 1999-11-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |