JPH0543987Y2

JPH0543987Y2 -

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Publication number: JPH0543987Y2
Application number: JP10691887U
Authority: JP
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1993-11-08
Anticipated expiration: 2002-07-10
Also published as: JPS6415667U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、プラズマ切断及びアーク溶接機兼用
の電源装置に係り、特にアーク溶接の出力特性に
おいて小電流域でのアーク特性の改善を図り得る
切断・溶接兼用電源装置に関する。

「従来の技術」一般の建設作業現場では、鉄材が多く使用され
ており、従来の溶接作業としてのアーク溶接機及
び切断・孔あけ作業を行う電動工具用電源として
の交流発電機を一台のエンジンによつて駆動し、
野外作業の電源として使用している。しかし、切
断・孔あけ作業に関しては、電動工具で施工して
いたのでは、切断・性能及び作業能率が悪く、こ
のため近年、切断・孔あけ加工の性能が頗る良好
なプラズマ切断機が使用されるに至つており、更
に利用上野外専用のプラズマ切断機として各種の
開発・改良が進められている。

野外専用機として使用される一般の建設作業機
としての必要条件は、小型かつ軽量で可搬性があ
り、騒音公害が少なく経済的であり、又一台のエ
ンジンで溶接と切断と照明等交流補助電源との三
つの機能を備えた発電機を駆動できるといつた要
望を満足し得るものが要求される。上記条件を満
足させるために、第６図に示す如き回路が提案で
きる。即ち、プラズマ切断とアーク溶接と補助交
流の各電源となる交流発電機１を有している。交
流発電機１は電機子巻線２ａと電機子巻線２ｄ、
電機子巻線２ｂと電機子巻線２ｅ、電機子巻線２
ｃと電機子巻線２ｆ、をそれぞれ直列に接続した
ものを三相星形結線し、該電機子巻線２ａ〜２ｆ
の出力を整流器３で整流した後、定電流制御装置
４を介して、プラズマ切断用電源をプラズマ切断
負荷１０に供給するようになつている。一方、ア
ーク溶接の電源は、上記三相星形結線をした電機
子巻線２ａ〜２ｆのうち低圧部の電機子巻線２ａ
〜２ｃを利用して、その交流出力を整流器５で整
流した後、直流リアクタ６を介してアーク溶接用
電源をアーク溶接負荷１１に供給するようになつ
ている。又、交流補助電源は、上記電機子巻線２
ａ〜２ｆとは別に単独で巻装した補助電機子巻線
２ｇから照明や電動工具等の交流負荷１２に供給
するようにしている。直流電源８から界磁巻線７
に供給される電流は、第１の巻線２ａ〜２ｃ及び
第２の巻線２ｄ〜２ｆ及び補助電機子巻線２ｇか
らプラズマ切断、アーク溶接及び交流補助出力に
おいて、それぞれ所定値が得られるように、抵抗
R₁，R₂及び可変抵抗VR₁を適宜選択するように
なつている。プラズマ切断、アーク溶接、及び交
流補助電源の各切換えは、互いに連動されている
切換えスイツチ９ａ〜９ｄで行うようになつてい
る。

「考案が解決しようとする問題点」しかし、上記回路構成によつても下記の如き問
題があつた。

(1) アーク溶接用電源の溶接特性は、可変抵抗
VR₁によつて溶接条件に応じ調整するが、第３
図に出力特性曲線２８ｂで示す小電流域におい
ては、無負荷電圧も低下して、各種の溶接欠陥
が生じ易すい。

(2) 照明用等の交流補助電源は、界磁巻線７に供
給される励磁電流が、プラズマ切断、若しくは
アーク溶接時に得るべき出力に見合うように調
整されるので、プラズマ切断、若しくはアーク
溶接と同時に使用できない。

(3) 溶接電流を溶接条件に対応させてサイリスタ
で制御しようとすると、第４図に示す如く、特
に小電流域において、脈流の如き通電不能な領
域が生じて、アーク切れ等溶接欠陥を招き、又
前項(2)と同様に無負荷電圧が低下するといつた
問題がある。

そこで、本考案は上記事情に鑑み、アーク溶接
電源の使用時には、プラズマ切断時に使用する主
電機子巻線の一部でアーク溶接用出力を得ると共
に、他の主電機子巻線の出力を利用してアーク溶
接の小電流域でのアーク特性の改善を図り、かつ
アーク溶接電源若しくはプラズマ切断電源の使用
の如何に拘らず交流補助電源の使用ができる切
断・溶接兼用電源装置を提供せんとするものであ
る。

「考案が解決しようとする手段」本考案は、上記目的を達成するために、交流発
電機に主電機子巻線と補助電機子巻線とを有し、
主電機子巻線が第１の巻線と第２の巻線とから成
り、第１の巻線及び第２の巻線に定電流制御装置
を介してプラズマ切断用出力端子を接続し、上記
第１の巻線に出力制御装置を介してアーク溶接用
出力端子を接続すると共に、第２の巻線に無負荷
電圧設定装置を介して上記アーク溶接用出力端子
を接続し、かつ補助電機子巻線に交流補助出力端
子を接続した切断・溶接兼用電源装置を特徴とす
るものである。

「作用」本考案は、上記手段において、プラズマ切断時
には、主電機子巻線の第１の巻線及び第２の巻線
の各出力を利用して定電流制御装置を介してプラ
ズマ切断負荷に供与し、又アーク溶接時には、主
電機子巻線の第１の巻線の出力を利用して出力制
御装置を介しアーク溶接負荷に供与すると共に、
主電機子巻線の第２の巻線の出力を無負荷電圧設
定装置により、所定の電圧値に調整してアーク溶
接負荷に加え、小電流域での溶接時における無負
荷電圧を高めてアーク特性を改善し、一方補助電
機子巻線においては、プラズマ切断若しくはアー
ク溶接の如何に拘らず、照明用等の補助電源とし
て同時に使用できるようにしたものである。

「実施例」以下、本考案に係る切断・溶接兼用電源装置の
実施例を図面に基づき説明する。第１図は第１実
施例を示し、第６図と同一部分は同一符号を付し
て説明する。第１図において、１は上記と同様エ
ンジンで駆動される交流発電機である。交流発電
機１は、第１の巻線２ａ〜２ｃ及び第２の巻線２
ｄ〜２ｆから成る主電機子巻線２と、界磁巻線７
と、補助電機子巻線２ｇとを有し、又上記第１の
巻線２ａと第２の巻線２ｄとを、第１の巻線２ｂ
と第２の巻線２ｅとを、第１の巻線２ｃと第２の
巻線２ｆとを、それぞれ直列に接続し、かつこれ
らの直列接続したものを三相星形に結線すること
は第６図に示すものと同様である。界磁巻線７
は、抵抗R₃を介在させて直流電源８に接続し、
一定の励磁電流を与える。第１の巻線２ａ〜２ｃ
及び第２の巻線２ｄ〜２ｆを三相星形結線とした
主電機子巻線２には、互いに連動する切換えスイ
ツチ１３ａ〜１３ｃ及び整流器３を介して定電流
制御装置４を接続する。定電流制御装置４に、プ
ラズマ切断用出力端子１４ａ，１４ｂを介してプ
ラズマ切断負荷１０を接続する。定電流制御装置
４は、コンデンサｃと、運転スイツチ２０の投入
で動作するチヨツパ制御部２１と、該チヨツパ制
御部２１によりチヨツパ制御されるトランジスタ
Trと、フライホイールダイオードD₁と、シヤン
ト２２と、直流リアクタＬとを備え、シヤント２
２で検出する平均出力電流を可変抵抗VR₂により
設定した値に保持させるべくチヨツパ制御部２１
がトランジスタTrを制御するものである。上記
各第１の巻線２ａ〜２ｃと第２の巻線２ｄ〜２ｆ
との接続点に出力制御装置１５を接続する。つま
り、三相星形結線の第１の巻線２ａ〜２ｃのみの
出力を出力制御装置１５に供与するようにしたも
のである。出力制御装置１５には、アーク溶接用
出力端子１６ａ，１６ｂを介してアーク溶接負荷
１１を接続する。出力制御装置１５は、整流器２
３ａ〜２３ｃとサイリスタSCR₁〜SCR₃と点弧制
御部２４と上記切換スイツチ１３ａ〜１３ｃに連
動する切換えスイツチ１３ｄとを有している。一
方、各第２の巻線２ｄ〜２ｆには、上記切換えス
イツチ１３ａ〜１３ｃを介在させて上記無負荷電
圧設定装置としての三相変圧器１７ａ〜１７ｃの
一次巻線を接続する。三相変圧器１７ａ〜１７ｃ
の二次巻線には交流リアクタ１８ａ〜１８ｃ及び
整流器２５を介して上記アーク溶接用出力端子１
６ａ，１６ｂを接続する。補助電機子巻線２ｇ
は、補助電源用出力端子１９ａ，１９ｂを介して
交流負荷１２に接続する。

そして、上記構成において、まずプラズマ切断
用の電源を使用する場合は、互いに連動する切換
えスイツチ１３ａ〜１３ｄをａ側に切換える。次
に運転スイツチ２０を投入すれば、第１の巻線２
ａ〜２ｃ及び第２の巻線２ｄ〜２ｆからの第２図
に示す出力特性曲線２６に相当する出力が切換え
スイツチ１３ａ〜１３ｃを経て整流器３に供与さ
れて整流された後、定電流制御装置４において可
変抵抗VR₂により設定された値の定電流電源がプ
ラズマ切断負荷１０に供給される。プラズマ切断
負荷１０の相違など切断条件の変化に応じて所定
の出力電圧を得ると共に、可変抵抗VR₂を可変さ
せ、これによりプラズマ切断負荷１０に供給され
る定電流値を第２図の出力特性曲線２７ａ〜２７
ｃに示すI₁〜I₂〜I₃の如く可変し調節する。プラ
ズマ切断負荷１０に供与される出力電圧の値は、
アーク溶接に比較して高い所定の電圧が印加され
る。

次にアーク溶接を行う場合は、切換えスイツチ
１３ａ〜１３ｄをｂ側に切換える。従つて、第１
の巻線２ａ〜２ｃの出力は、整流器２３ａ〜２３
ｃとサイリスタSCR₁〜SCR₃とで整流され、かつ
所定の値に調節されてアーク溶接用出力端子１６
ａ，１６ｂを介してアーク溶接負荷１１に供与さ
れる。アーク溶接負荷１１に供与される出力は、
可変抵抗VR₃により溶接条件に応じて第３図に示
す出力特性曲線２８ａ，２８ｂの如く調整する。
又、第２の巻線２ｄ〜２ｆの出力は、切換えスイ
ツチ１３ａ〜１３ｃを介して三相変圧器１７ａ〜
１７ｃに供与されて、所定の電圧値にまで変圧さ
れた後、交流リアクタ１８を経て整流器２５によ
り整流された後に、アーク溶接用出力端子１６
ａ，１６ｂを介してアーク溶接負荷１１に供与さ
れる。上記第１の巻線２ａ〜２ｃの出力のみを出
力制御装置１５で制御した際に、特に第３図に示
す出力特性曲線２８ｂの如き小電流域では、無負
荷電圧もVa₂の如く低下し、又第４図に示す如く
無通電域３０も生ずる。一方、アーク溶接用出力
端子１６ａ，１６ｂに加わる第２の巻線２ｄ〜２
ｆからの出力は、第３図に示す如き出力特性曲線
２９を呈し、上記小電流域のアーク溶接を行う時
に、Va₀の如く無負荷電圧を高めて、アーク発生
の容易化を図る。又、第２の巻線２ｄ〜２ｆから
アーク溶接用出力端子１６ａ，１６ｂに至る間
に、交流リアクタ１８ａ〜１８ｃの介入と併わせ
て、第２の巻線２ｄ〜２ｆからの出力が、第４図
に二点鎖線で示す如く上記小電流域で生ずる無通
電域３０を補充して、アーク切れの発生を防止す
る。

更に、界磁巻線７には、上記プラズマ切断時、
若しくはアーク溶接時に、出力を調整するための
手段が何等介在されていないので、プラズマ切断
時、若しくはアーク溶接時においても、補助電機
子巻線２ｇに所定電圧が誘起される。従つて、補
助電機子巻線２ｇからは、プラズマ切断、又はア
ーク溶接と同時に、補助電源用出力端子１９ａ，
１９ｂを介して照明具等の交流負荷１２に所定電
圧の出力を供給できる。

第５図は他の実施例を示し、第１の巻線２ａ〜
２ｃと第２の巻線２ｄ〜２ｆとの間に、切換えス
イツチ１３ａ〜１３ｃを介入させたもので、切換
えスイツチ１３ａ〜１３ｃのａ側接点が第１の巻
線２ａ〜２ｃと第２の巻線２ｄ〜２ｆとの間を接
続し、切換えスイツチ１３ａ〜１３ｃのｂ側接点
が第１の巻線２ａ〜２ｃと第２の巻線２ｄ〜２ｆ
との間を切離すと共に、第２の巻線２ｄ〜２ｆの
各一端を互いに接続し、つまり第２の巻線２ｄ〜
２ｆのみを単独で三相星形結線にする。第２の巻
線２ｄ〜２ｆの他端は、第１図に示す整流器３に
接続する。又、第２の巻線２ｄ〜２ｆには中間タ
ツプ３２ａ〜３２ｃを設け、該中間タツプ３２ａ
〜３２ｃに交流リアクタ１８ａ〜１８ｃを介して
第１図に示す整流器２５を接続する。中間タツプ
３２ａ〜３２ｃの位置は、第３図に示す出力特性
曲線２９と同一のものが得られるように設定す
る。従つて、中間タツプ３２ａ〜３２ｃを備えた
第２の巻線２ｄ〜２ｆは、第１図に示す第２の巻
線２ｄ〜２ｆと三相変圧器１７ａ〜１７ｃと類似
する形式になつており、その他第１図に示す上記
実施例と同じ動作をする。

尚、上記各実施例は主電機子巻線２が三相の場
合について説明したが、六相等の他の相数でも同
様に実施できる。又、出力制御装置１５におい
て、サイリスタSCR₁〜SCR₃と整流器２３ａ〜２
３ｃとを組合せたが、整流器２３ａ〜２３ｃの代
わりに更にサイリスタを用いることもでき、更
に、サイリスタ制御に限定されず、可飽和リアク
タ等の回路を使用することも可能である。又出力
制御装置として可飽和リアクタと整流器との組合
せの使用も可能である。補助電機子巻線２ｇは単
相に限らず三相であつても、又これら複数の組合
せでも可能である。主電機子巻線２は、第三高調
波の出力を取出し得る形式であつても可能であ
る。更に上記切換えスイツチ１３ａ〜１３ｄは、
リレーや電磁開閉器等を利用して、遠隔操作が可
能に形成することもできる。

「考案の効果」以上の如く、本考案に係る切断・溶接兼用電源
装置によれば、アーク溶接電源に切換えた時に、
特殊な回路を使用することなく切断電源として使
用していた主電機子巻線の一部を利用し、小型の
変圧器と交流リアクタとの組合せなどの無負荷電
圧設定装置により、大電流域はもとより、特に小
電流域での溶接アークを維持し、又切断電源、溶
接電源に関係なく、交流補助電源出力が単独に得
られ、しかも同時に使用が可能で使用上頗る便利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る切断・溶接兼用電源装置
の回路図、第２図はプラズマ切断用電源の出力特
性曲線を示す図、第３図はアーク溶接用電源の出
力特性曲線を示す図、第４図は、アーク溶接用電
源における出力制御装置の小電流域での出力制御
を示す波形図、第５図は他の実施例を示す要部回
路図、第６図は、従来の電源装置を基にして提案
された改良前の回路図である。１……交流発電機、２……主電機子巻線、２ａ
〜２ｃ……第１の巻線、２ｄ〜２ｆ……第２の巻
線、３，２３ａ〜２３ｃ，２５……整流器、４…
…定電流制御装置、７……界磁巻線、８……直流
電源、１０……プラズマ切断負荷、１１……アー
ク溶接負荷、１２……交流負荷、１３ａ〜１３ｄ
……切換えスイツチ、１５……出力制御装置、１
７ａ〜１７ｃ……三相変圧器、１８……交流リア
クタ、３２ａ〜３２ｃ……中間タツプ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

交流発電機に主電機子巻線と補助電機子巻線と
を有し、主電機子巻線が第１の巻線と第２の巻線
とから成り、第１の巻線および第２の巻線に定電
流制御装置を介してプラズマ切断用出力端子を接
続し、上記第１の巻線に出力制御装置を介してア
ーク溶接用出力端子を接続すると共に、第２の巻
線に無負荷電圧設定装置を介して上記アーク溶接
用出力端子を接続し、かつ補助電機子巻線に交流
補助出力端子を接続したことを特徴とする切断・
溶接兼用電源装置。