JPS5847293B2 - ダンゾクホウデンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、放電加工機、パルス放電溶接機などパルス
放電装置の改良に関し、電力損失の軽減を図ったもので
ある。

第１図は、従来のパルス放電装置の一例を示す接続図で
、直流電源１と放電電極２との間に半導体スイッチ３及
び限流抵抗４を直列に挿入してなる。

ところで、かかる従来装置では放電開始のための電圧■
。

と放電中の電ＥＶ８との間に大きな開きがあり、他方直
流電歪源１の電ＥＥｄｏはＥｄｏ≧■ｏでなければなら
ないから、放電中は（Ｅｄｏ−Ｖａ）＝（■ｏ−■ａ）
なる電圧は抵抗４で消費しなければならない。

このため、損失が極めて大きい欠点があった。

この発明は前記欠点を解消するためなされたもので、電
力損失の軽減を目的とする。

他の目的は、上記電力損失の軽減を図ったものにおいて
、半導体スイッチの短絡電流の遮断責務を軽減すること
を目的とする。

以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す接続図で、同図に
おいて、５は放電開始電源装置で、直流高低電流電源５
１と高抵抗５２とからなり、直列ダイオード６と共働し
て直流電源１より高い放電開始電圧の印加手段を形成す
る。

そして、半導体スイッチ３を閉じるとき直流電源１−限
流抵抗４一半導体スイッチ３−放電電極２−放電開始電
源５なる閉ループで、放電開始型ＥＶ。

を放電電極２に印加する。

放電開始し、放電電流が増加して来ると、放電開始電源
５の端子電圧は高抵抗５２のために垂下し、直列ダイオ
ード６が通電する。

そして、主放電電流は、直列ダイオード６を通って流れ
る。

以上の放電開始動作によって、主電源１の電圧Ｅｄｏは
放電開始型ＥＶ。

より低くすることができ、限流抵抗４の電Ｅ（Ｅｄｏ−
Ｖａ）も低くなり、電力損失が軽減される。

しかるに、他面において放電電極２が短絡した場合、そ
の短絡電流■、と正常放電電流■８との比は、限流抵抗
４の抵抗値をＲ４とするとで表わされる。

即ち、損失を小さくすべく、主電源型ＢＥＥｄ。

を放電型ＢＥＶ８に近づければ近づける程、短絡電流■
、と正常放電電流■５との比が大きくなり、つまり電流
値が広範囲に亘って変化するようになり、ひいては半導
体スイッチの短絡電流の遮断責務を増大させることとな
る。

この事が、電力損失軽減の新たな問題となる。

そこで本案第２閏の実施例では、更に電流検出器７と半
導体スイッチ３の遮断制御装置８と、放電電極２と半導
体スイッチ３との直列部分に対して並列に第２の半導体
スイッチとなるスイッチング素子であるサイリスタ１０
とを設ける。

このサイリスタ１０としてはそのターンオフ速度が半導
体スイッチ３のターンオフ速度よりも速いものを用いる
。

同図にて、信号Ｐ。

は通常パルス放電のための断続信号である。

正常動作時は、この断続信号Ｐｏにより半導体スイッチ
３を断続させる。

他方、放電電極が短絡して電流が所定値より大きくなる
と、サイリスタ１０を点弧するとともに半導体スイッチ
３を高速遮断させる。

この遮断速度は直流電源１−限流抵抗４一半導体スイッ
チ３−放電電極２−ダイオード６からなる短絡ループの
時定数（配線インダクタンスなどのため遅れる）に対比
して充分はやい速度で遮断させるものである。

尚、この半導体スイッチ３の遮断過程において、半導体
スイッチ３がターンオフするよりもサイリスタ１０を早
くターンオンして半導体スイッチ３を短絡する。

このようにサイリスタ１０により半導体スイッチ３を短
絡しておいて半導体スイッチ３を分流遮断するので、半
導体スイッチ３のターンオフ中に現われるターンオフ開
放重臣サージがサイリスタ１０により抑止される。

ここで、半導体スイッチ３の遮断過程について、更に詳
しく述べると、半導体スイッチの遮断速度が充分でない
時すなわち、半導体スイッチ３の動作速度が遅いため短
絡電流が短絡ループで定まる時定数により増大しながら
半導体スイッチ３を流れ、半導体スイッチ３が短絡電流
の遮断動作をする時点においては、上記短終電流が半導
体スイッチ３の遮断可能な電流値以上に達し、半導体ス
イッチ３が短絡電流遮断の時期を逸するか、或いはその
ような時期を逸しないまでも、半導体スイッチ３が充分
な余裕をもって短終電流を遮断できる時期を逸し極めて
苛酷な条件下（ターンオフスイッチングエネルギーが極
めて大きい）において、短縮電流を遮断しなければなら
ない事態に対処すべく、サイリスタ１０で分流して半導
体スイッチ３を流れる短終電流を減少せしめ、更に、半
導体スイッチ３の両端を短終することによりターンオフ
中に現われるターンオフ開放重臣サージが抑制されター
ンオフスイッチングエネルギーすなわち第６図に示すカ
ットオフ電流値ｉ。

を極めて小さくしておいて遮断する構成としています。

尚、第６図において、縦軸は半導体スイッチ３を流れる
電流、横軸は時間を示し、そして１１は正常時における
半導体スイッチ３を流れる電流、ｌｃはカットオフ電流
値（半導体スイッチ３がターンオフする時の電流値）、
ｔ、は電極２の短絡開始時刻ｔ２はサイリスク１０のタ
ーンオン時刻、ｔｏは、半導体スイッチ３のターンオフ
する時刻を示す。

又、短絡電流が半導体スイッチ３の最大許容電流よりも
大きい値に達したとしても、サイリスタ１０の点弧に伴
い短終電流が減少するので、短期間だけ最大許容電流以
上の電流が半導体スイッチ３に流れることはあっても、
分流用のサイリスタ１０の点弧により短終電流が再び半
導体スイッチ３の遮断可能な値にまで減少し得る。

ところで半導体スイッチ３は蓄積時間内であれば通常使
用する最大許容電流よりも大きい電流を通電することが
でき、また通常の最大コレクタ電流に対して２〜４倍程
度の電流をパルス的に許容する保証したトランジスタも
市販されている。

更に順方向電歪が高上にならない限り、例えば蓄積時間
中であるような場合には、蓄積電荷のために更に大きな
パルス電流を流すことができる。

これに対し、分流用のサイリスク１０がないものは、短
終電流が一旦半導体スイッチ３の遮断可能な値を越えて
しまえば、遮断できる可能性は全くなくなり、上記遮断
可能な値を越えるまでに半導体スイッチ３の遮断動作を
完了しなければならない。

この意味において、遮断速度が充分でないとき、半導体
スイッチの遮断責務が軽減され、引いては、遮断動作を
確実に達成し得ます。

このことは、前述の如く半導体スィッチ３自体の動作速
度が遅く、半導体スイッチ３が極めて苛酷な条件下でタ
ーンオフ動作を要請される場合にその効果が大きい。

尚、スイッチング素子であるサイリスタ１０と半導体ス
イッチ３の動作速度については、両者の動作速度が同程
度のもの、或いは仕様によっては、サイリスク１０の方
がトランジスタよりも速いものも現実としては存在し得
るので、サイリスタ１０のターンオンを半導体スイッチ
３のターンオフよりも早く達成しうろことは充分実現可
能である。

従って、ターンオフ開放宝玉サージを短絡スイッチとし
てのサイリスタ１０で抑制した低電圧条件下で半導体ス
イッチ３を開放遮断するので、半導体スイッチ３のター
ンオフ責務が大巾は軽減される。

かくして、前記の問題即ち短終遮断責務の増大を軽減で
き、ひいては主電源型ＥＥｄｏを放電室ＥＶ３に近づけ
て、限流抵抗損失を大巾に軽減することができる。

第３図は、この発明の更に他の一実施例を示す接続図で
、同図において、直流電源１は交流電源１１と整流器１
□とからなり、整流器１２は直列ダイオード６の機能即
ち放電開始直流電源のための電匡阻止作用を兼ねる。

更に交流電源１１の回路インダクタンスは、放電電極２
が短終した時その短縮電流の増加速度を制御する使用を
兼ね、半導体スイッチ３の遮断速度に対する速度要求を
軽減する。

このインダクタンスは整流器１２の直流出力線路に別途
挿入してもよい。

他方、ダイオード１４は正常断続動作中の、上記インダ
クタンスによる半導体スイッチ２のターンオフサージ電
玉を放電開始直流電源５１（又はその平滑コンデンサ）
で吸収するためのものである。

尚、半導体スイッチ３に並列に接続されたサイリスク１
０の作用は第２図の場合と同様である。

又、同図にて電流検出抵抗７及び上記インダクタンスは
パルス放電電流の安定化（限流）作用を兼ねる。

次に第３図にて、半導体スイッチ３の断続制御装置８の
詳細実施例を説明する。

電流検出出力は高速コンパレータ８１を介してフリップ
フロップメモリ８２に接続される。

正常動作中フリップフロップ８２は論理積８３に対して
導通指令“１“を与えており、断続信号Ｐ。

が論理要素８３通過してベースアンプ８４を介して半導
体スイッチ３を断続させる。

コンパレータ８１が過電流又は放電電極の短終を検出す
ると、遮断信号Ｂ ｒｅａｋを発生し、フリップフロッ
プメモリ８２を反転させ、論理積要素８３に対して遮断
指令“０“を与える。

そしてサイリスタ１０を点弧するとともに半導体スイッ
チ３を遮断信号Ｐ。

に拘らず遮断する。放電電極が正常に復帰すればフリッ
プフロ、ツプメモノ８２にリセット信号Ｒｅ５ｅｔを外
部からの入力信号として、または電流検出出力に応じて
信号を発生するトリガー回路により与え、前記正常動作
に戻るものである。

尚、半導体スイッチ３がターンオフするよりも早くサイ
リスタ１０をターンオンせしめることは、回路のインダ
クタンスや両者の素子自体、特性を考慮することにより
、充分達成しうる。

第４図は、この発明の他の一実施例を示し、放電開始手
段５を主電源１及び半導体スイッチ３を兼用して、高重
臣を発生せしめたものである。

又放電電極の短終を、放電電極２の端子重臣検出器９に
よって検出したものである。

尚、サイリスタ１０は前述の実施例に示したものと同一
の機能を果すものである。

同図にて、放電開始手段の発生部５は半導体スイッチ３
の導通により、主電源１−抵抗５６−パルストランス５
４の一次巻線５４１一半導体スイッチ３なる一次ループ
を形成すると共に、パルストランス５４の二次巻線５４
２−ダイオード５５放電電極２なる二次ループにより放
電開始直流電正印加するものである。

放電開始後は、主電源１−直列ダイオード６放電電極２
一半導体スイッチ３−限流抵抗４を通って主放電電流が
流れると共に、上記二次ループは低電圧になる。

この時、抵抗５６は一次ループ及び二次ループの両者に
対して小さい電流に抑制する作用を持つ。

ダイオード５７は半導体スイツチ３をＯＦＦにした時の
パルストランス磁束リセットサージ重臣を抑制する働き
を持つ。

この第４図実施例は、半導体スイッチ３がＯＮになると
同期して、高重臣を発生し、半導体スイッチ３のＯＦＦ
中に高圧を発生しないので、常時高圧を印加している第
２図〜第３図に比べ、半導体スイッチ３の所要耐圧が低
くて済む特長を有する。

即ち、第２図〜第３図では、正常放電時の半導体スイッ
チ３のターンオフ時に、放電電極が放電により低インピ
ー々゛ンスになっていたため、その両印加電里が放電開
始電源５１の重臣相当の高重臣になる。

これに対して、第４図では、正常放電時の半導体スイッ
チ３のターンオフ時には、パルストランスが逆方向電圧
極性になり、且つダイオード５７で短終されるので、タ
ーンオフ再印加重臣は主電源１の重臣相当の低重臣でよ
いことになる。

なお、第２図乃至第４図に示した実施例において、サイ
リスタ１０をターンオフさせるには、サイリスタ１０と
して周知のゲ゛−トクーンオフサイリスクを用いるか、
または主電源１を遮断すればよい。

第５図はこの発明の更に他の一実施例を示す図で、前述
の各実施例と同様半導体スイッチ３の遮断速度が充分で
ない時、分流遮断を行ったものである。

同図において、１０は逆導通サイリスク（又はサイリス
クと逆並列ダイオードとの並列体）、１１は転流コンデ
ンサ、１２は転流リアクトル、１３はコンデンサ１１の
充電重臣が主回路側へ逆流するのを防止するダイオード
、１４はコンデンサ１１を高圧充電するための高圧充電
抵抗である。

放電電極２が短終すると検出器９の出力によりサイリス
ク１０を点弧させ、主電流をサイリスク１０へ分流させ
、半導体スイッチ３の電流を前述の実施例と同様に分流
遮断する。

その後転流コンデンサ１１、転流リアクトル１２、サイ
リスク１０を介してコンデンサ１１の電荷は振動的に放
電し、■サイクルの振動電流が流れる。

この時後続の後半半サイクル中の振動パルス電流がサイ
リスタ１０を逆バイアスし、これをターンオフさせる。

そしてこの分流電流も遮断される。この間に、半導体ス
イッチ３は断続制御装置８により遮断されている。

以上の動作構成により、半導体スイッチ３の遮断速度や
遮断電流に対する責務が軽減される。

以上、この発明によれば、放電開始電型印加手段を設け
て、主電源型モを低くすると共に、放電電極の短絡又は
短終電流を検出して、スイッチング素子により短絡電流
を分流し且つ半導体スイッチを短絡しておいて半導体ス
イッチを高速遮断することにより、短終電流の遮断責務
を増大させることなく、電力損失を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス放電装置を示す接続図、第２図〜
第５図はこの発明によるパルス放電装置の夫々一実施例
を示す接続図である。 第６図はこの発明の実施例における遮断過程を説明する
説明図である。 図において、１は主直流電源、２は放電電極（対）３は
半導体スイッチ、４は限流抵抗、５は放電開始電源装置
、６は放電開始電圧印加用直列ダイオード、７は電流検
出器、８は半導体スイッチ３の断続制御装置、９は放電
電極短終検出器（放電電極端子重臣検出器）、１０は分
流遮断用サイリスクである。 尚図中同一符号は同−或いは相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トランジスタと低電圧電源と放電電極とを直列に接
   続してなる放電ループを有し、上記トランジスタを断続
   制御することにより上記放電電極において断続放電を行
   なわせるようにした断続放電装置に於て、上記放電ルー
   プに設けられ上記放電開始時に上記低電圧電源の電圧よ
   り高い放電開始電圧を上記放電電極に印加するための高
   電圧電源と、上記放電ループの短絡事故を検出して検出
   出力を発生する検出手段と、上記トランジスタと上記放
   電電極との直列部分に対して並列に設けられた側路と、
   上記側路に設けられ、上記トランジスタのターンオフ速
   度よりも速いターンオフ速度を有するサイリスクと、正
   常放電時に上記トランジスタを断続制御すると共に、上
   記検出手段による短絡電流の検出時に上記検出手段から
   の検出出力に応動して上記サイリスクをターンオフさせ
   、その後導通状態にある上記トランジスタをターンオフ
   させる断続制御装置とを備えた断続放電装置。