JPH0560665U - アーク加工用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータ式アーク加工用電源装置における
電源投入時の突入電流防止回路の改良に関する 【構成】 商用交流電源を主開閉器と整流回路とを通し
て直流とした後にインバータ回路によって高周波交流と
し、さらに変圧器にて適当な電圧に変圧した後に直流ま
たは交流に再変換する方式のアーク加工用電源装置にお
いて、前記整流回路をサイリスタまたはサイリスタとダ
イオードとからなる混合整流回路とし、これらのサイリ
スタのうち少なくとも商用交流電源の１相の半波を負担
するサイリスタに抵抗器とダイオードとからなる直列回
路を並列に接続するとともに前記整流回路のすべてのサ
イリスタを主開閉器の閉路後に時間遅れをもって全位相
で導通させる点弧回路を設けた装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、商用交流電源を一旦整流して直流とし、スイッチング素子によって 商用交流電源よりも高い周波数の交流に再変換した後に変圧器、整流回路等によ って所定の出力形態とする、いわゆるインバータ式アーク加工用電源装置の改良 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

アーク溶接やアークガウジング、プラズマアーク加工等に用いられる電源装置 において、商用交流を一旦整流して直流とした後にスイッチング素子を用いたイ ンバータによって商用周波よりも高い周波数の交流に再変換し、この再変換した 高周波交流を変圧器、整流回路を通して直流とし、あるいはこの直流を再度低周 波にてスイッチングして交流として出力する方式のものがある。この方式のもの においては、商用交流電源を整流した出力を平滑するために大容量のコンデンサ が用いられており、電源主開閉器の閉路時にこの平滑回路のコンデンサを充電す るための突入電流が過大となって整流回路の破壊のみならず電源ラインに大きな 電圧降下を生じて他機器に対して大きな影響を及ぼす危険性がある。

【０００３】 これを防止するためには、回路に直列抵抗器を挿入して、突入電流をこれによ って抑制する方式が一般に用いられている。（例えば実開昭６１−７４２８４号 、実開昭６３−１１６１８２号の装置）

【０００４】 図１は従来装置の例を示す接続図である。同図において１は商用交流電源から の入力電力を開閉する主開閉器、２は主開閉器１からの交流電力を整流する整流 回路、３は整流回路２の出力を平滑するためのコンデンサ、４は電源投入時にコ ンデンサ３に流れる突入電流を安全な値に制限するための抵抗器、５は抵抗器４ に並列接続された電磁接触器の接点、６は整流回路２およびコンデンサ３によっ て整流平滑された直流を商用交流の周波数よりも高い周波数の交流に変換するイ ンバータ回路であり、スイッチング用トランジスタやサイリスタによって構成さ れる。７はインバータ回路６の出力を目的のアーク加工に適した電圧に変換する 変圧器、８は変圧器７の出力を整流する整流回路、９は整流回路８の出力を平滑 するためのリアクトル、１０はアーク加工用電極、１１は被加工物である。

【０００５】 同図の装置においては、主開閉器１が投入閉路されると商用交流電源が整流回 路２に入力されてコンデンサ３によって平滑される。このとき、主開閉器１の投 入から一定時間の間は接点５が開放のままとされて、コンデンサ３に対する流入 電流は抵抗器４にて制限されるので、抵抗器４の抵抗値および接点５が閉じるま での時間を適当に選定することによって、電源投入時の突入電流は安全な値に制 限される。所定の時間の後に接点５が閉じると整流回路の全出力が平滑されてイ ンバータ回路６に供給される。この時点以後にインバータ回路６を起動すること によって、整流出力は高周波交流に変換され、変圧器７にて適当な電圧に変圧さ れた後に整流回路８およびリアクトル９にて再度整流平滑されて直流となり、電 極１０および被加工物１１に供給される。

【０００６】 図２は、図１の従来装置の接点５をサイリスタ５ａに変更したものであり、こ のサイリスタ５ａを主開閉器１の閉路後の所定の時間遅れの後に導通させるよう にゲート信号を供給するものである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来装置においては、いずれも主回路に直列に突入電流防止のための接点 またはサイリスタを接続している。この接点、サイリスタ等には回路の全電流が 出力中の全期間にわたって流れるので大きな容量のものが必要となりコストアッ プとなる。またサイリスタを用いる図２の装置においては、このサイリスタによ って発生する順方向電圧降下に基づく電力損失が大きく、大形の冷却機構が必要 となってさらにコストアップとなるばかりではなく、電力効率が悪くなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 本考案は、上記従来装置の問題点を解決するために、商用交流電源を整流する 整流回路をサイリスタまたはサイリスタとダイオードとからなる混合回路によっ て構成し、この整流回路を構成するサイリスタのうち少なくとも商用交流の１相 の半波を負担するサイリスタに並列に抵抗器とダイオードとからなる直列回路を 接続し、主開閉器の閉路後所定の時間遅れをもってすべてのサイリスタを導通さ せ、定常動作中はすべてのサイリスタを全導通状態で使用するようにしたもので ある。

【０００９】 図３は、本考案の実施例を示す接続図である。同図においては先の図１および 図２に示した従来装置とは整流回路２の構成が異なるのでこの部分について説明 する。図３において、整流回路２は、サイリスタ２１ａないし２１ｃおよびダイ オード２２ａないし２２ｃからなる三相全波混合ブリッジを構成している。また サイリスタ２１ａおよび２１ｂには並列にダイオード２３ａ、２３ｂおよび抵抗 器２４ａ、２４ｂが図示のように接続され、またサイリスタ２１ａないし２１ｃ のゲート回路は各サイリスタのアノードとゲート端子との間に接続されたダイオ ード２５ａ（ないし２５ｃ）、抵抗器２６ａ（ないし２６ｃ）および遅延接点２ ７ａ（ないし２７ｃ）からなる直列回路によって構成されている。また２７は遅 延接点２７ａないし２７ｃの励磁コイルであり主開閉器１の出力側に接続されて 、主開閉器１が閉路された時から時限を開始し、設定時限の後に励磁されて接点 ２７ａないし２７ｃを閉路し、主開閉器１の開放によって非励磁となって接点２ ７ａないし２７ｃを開くタイマである。なお図１および図２の従来装置における 抵抗器４および接点５（またはサイリスタ５ａ）は本考案では使用しない。

【００１０】 図３の装置において、主開閉器１が閉路されて商用交流電源が投入されると、 励磁コイル２７は起動されて時限を開始するが、この時限が終了するまでの間は 遅延接点２７ａないし２７ｃが開放のままであるので、サイリスタ２１ａないし ２１ｃは遮断のままである。

【００１１】 このために交流電源の出力はダイオード２３ａと抵抗器２４ａ、ダイオード２ ３ｂと抵抗器２４ｂおよびダイオード２２ａ、２２ｂからなる回路によって整流 された出力が整流回路２の出力となってコンデンサ３に供給される。

【００１２】 それ故、コンデンサ３を充電する充電電流は抵抗器２４ａおよび２４ｂによっ て制限されることになる。励磁コイル２７の設定時限が終了するとその接点２７ ａないし２７ｃが閉路し、サイリスタ２１ａないし２１ｃはこれによってゲート 電流がダイオード２５ａ（２５ｂ、２５ｃ）および抵抗器２６ａ（２６ｂ、２６ ｃ）を通して供給されて導通する。この結果、商用交流電源からの入力は全導通 となるサイリスタ２１ａないし２１ｃとダイオード２２ａないし２２ｃによって 三相両波整流されてコンデンサ３によって平滑された後にインバータ回路６に供 給される。

【００１３】 ここで抵抗器２４ａおよび２４ｂはコンデンサ３を充電する電流が安全な値に なるように制限することができる抵抗値のものであり、この抵抗器および直列の ダイオード２３ａおよび２３ｂは通電される時間がコンデンサ３の充電に要する 時間であるので短いために小容量のものでよい。またゲート回路を構成するダイ オード２５ａないし２５ｃ、抵抗器２６ａないし２６ｃおよび遅延接点２７ａな いし２７ｃはサイリスタを点孤させるための電流を流すだけでよいので極く小容 量のものでよい。

【００１４】 なお図３においてはサイリスタ２１ａと２１ｂとにのみ並列にダイオードと抵 抗器とからなる直列回路を接続したが、同様の直列回路をサイリスタ２１ｃにも 並列に接続してもよく、また、サイリスタ２１ａにのみ直列回路を設けてもよい 。

【００１５】 図４は本考案を整流回路２として３相倍電圧整流回路を用いる場合に適用した ものであり、整流回路２がサイリスタ２１ａないし２１ｃ、ダイオード２２ａな いし２２ｆ1 およびコンデンサ２８ａないし２８ｃから構成されており、サイリ スタ２１ａないし２１ｃにはそれぞれ並列に抵抗器２４ａ（ないし２４ｃ）とダ イオード２３ａ（ないし２３ｃ）とからなる直列回路が接続されていることが異 なるだけで、他は図３の実施例と同様である。なお同図においてはサイリスタ２ １ａないし２１ｃのゲート回路は図３の実施例と同じであるので図示は省略して ある。

【００１６】 図５および図６は商用交流電源が単相の場合の例を示す接続図である。図５に おいては整流回路２を単相全波回路によって構成しており、図６においては整流 回路を単相倍電圧整流回路によって構成している。いずれの実施例においてもそ の動作は、図３または図４の実施例を単相に変更しただけであるので重複した説 明は省略する。

【００１７】 上記の各実施例においては、インバータ回路６の構成に制限はなく、フルブリ ッジ形インバータ、ハーフブリッジ形インバータ、または特殊な例としてフォー ワードコンバータ等公知のあらゆる直流／交流変換回路が適用できる。また変圧 器７もインバータ回路６および整流回路８の構成に応じてセンタータップ式の巻 線や二個以上の巻線を有するものとしてもよい。さらに得られた直流出力をスイ ッチング素子によって低周波で極性を正・負に切りかえて交流出力を得るように リアクトル９と電極１０、被溶接物１１との間に低周波のインバータ回路（直流 ／交流変換回路）を追加してもよい。

【００１８】 さらに、各実施例において、サイリスタを全導通とするゲート信号を供給する タイミングは先に示した実施例のように主開閉器１の投入から設定時間の後とす る以外に、コンデンサ３の端子電圧を監視しておき、この端子電圧が一定値以上 になったときにゲート信号を供給するようにしてもよいのはもちろんである。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は上記のように商用交流電源の入力を整流する整流回路において、整流 素子の一部にサイリスタを使用して整流と突入電流期間の経過待ち後のスイッチ とを共用させたものであり、かつ突入電流を制限するための回路は小容量のダイ オードと抵抗器とでよく、またサイリスタは全導通か遮断かのみを制御するだけ でよいので、簡単なゲート回路でよく、安価にかつ小形に製作することができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】、

【図２】従来の装置の例を示す接続図

【図３】ないし

【図６】本考案の実施例を示す接続図

【符号の説明】 １ 主開閉器 ２ 整流回路 ３ コンデンサ ６ インバータ回路 ７ 変圧器 ８ 整流回路 ９ リアクトル １０ 電極 １１ 被加工物 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ サイリスタ ２２ａないし２２ｆ ダイオード ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ ダイオード ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 抵抗器 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ ダイオード ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 抵抗器 ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 遅延接点 ２７ 励磁コイル ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２９ａ、２９ｂ コンデン
サ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流電源を主開閉器と整流回路とを
   通して直流とし平滑した後にスイッチング素子によって
   前記商用交流電源よりも高い周波数の交流とし、さらに
   変圧器にてアーク加工に適した電圧に変圧した後に直流
   または所定の周波数の交流に再変換する方式のアーク加
   工用電源装置において、前記整流回路をサイリスタまた
   はサイリスタとダイオードとからなる混合整流回路と
   し、前記整流回路のサイリスタのうち少なくとも前記商
   用交流電源の１相の半波を負担するサイリスタに抵抗器
   とダイオードとからなる直列回路を並列に接続するとと
   もに前記整流回路のすべてのサイリスタを前記主開閉器
   の閉路後に時間遅れをもって前記商用交流入力の全位相
   で導通させる点弧回路を設けたアーク加工用電源装置。