JPS5978775A - 交流ア−ク溶接電源 - Google Patents

交流ア−ク溶接電源

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JPS5978775A
JPS5978775A JP18918582A JP18918582A JPS5978775A JP S5978775 A JPS5978775 A JP S5978775A JP 18918582 A JP18918582 A JP 18918582A JP 18918582 A JP18918582 A JP 18918582A JP S5978775 A JPS5978775 A JP S5978775A
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JP
Japan
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circuit
smoothing reactor
power source
arc
flywheel
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Pending
Application number
JP18918582A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Shinada
常夫 品田
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Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiko Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、正極性半波と逆極性半波の電流値、時間比率
、反転周波数がそれぞれ可変ガ交流アーク溶接電源に関
する。
従来、交流TIG溶接において、正極性半波と逆極性半
波の時間比率を変えたり、一方の半波の電流値と他方の
半波の電流値を変えたい場合、第1図に示すような交流
アーク溶接電源が用いられていた。1.2は直流電源、
3t4はl・ランジスタの内部抵抗の変化によるシリー
スレギュレータ方式の定電流制御回路、5はアーク負荷
、すなわち非消耗性電極6と母材7の間に発生するTI
Gアークであり、正極性半波と逆極性半波で定電流制御
回路3.4を交互に作動させてアーク負荷5へ電流を供
給する。
しかし、このようなシリースレギレータ方式の定電流制
御回路を用いた従来の交流アークm接電源では、アーク
負荷が交流アークで極性反して 転後の再点弧を容易に/アークを安定化する姑めに直流
アークの場合に比べ無負荷電圧を高くする必要があるの
で、定電流制御回路のトランジスタ部での損失が出力の
4〜5倍に達し、(1)  効率が15俤程度と低い。
(2)  並列接続するトランジスタの個数が多く、高
価に々る。
(3)電源装置が大形になる。
(4)  大量の冷却水を必要とする。
などの問題点があり、実用的でない。
上記問題点を解決する手段としては、第1図に示したシ
リースレギュレータ方式の定電流制御回路をオンオフ制
御によるチョッパ方式の定電流制御回路で置き換えるこ
とが考えられるがチョッパ方式を採用する場合には電流
波形平滑用の直流リアクタ(以下、平滑リアクタという
、)が必須要素となり、次のような問題が生じる。
(1)  出力の極性反転時に電源回路が開放されると
平滑リアクタにサージ電圧が発生し、制御回路のトラン
ジスタなどを損傷する恐れがある。
(2)アークの安定性の面からは出力の極性反転はでき
るだけ速やかに行なうことが望ましいが、平滑リアクタ
があると、これが負荷になって反転後の電流の立上りが
遅れ、アークの安定性を悪くする。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、正極性半波と逆極性半波の電流値、時
間比率、反転周波数のそれぞれが可変であり、製造コス
トおよびランニングコストが安く、かつ極性反転後の再
点弧が容易でアークの安定性がすぐれた交流アーク溶接
電源を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明では、正極性側電源回路
と逆極性側電源回路にそれぞれオンオフ制御による定電
流制御回路を設けて低損失化をはかると共に、正極性側
電源回路に設けた倒・1の平滑リアクタと逆極性側電源
回路に設は九第2の平滑リアクタをそれらの励磁方向が
同一に々るように磁気結合させ、かつ正極性側電源回路
と逆極性側電源回路にそれぞれオンオフ制御可能なフラ
イホイール回路を付加し、出力の極性反転時に上記フラ
イホイール回路の一方をオンからオフへ、他方をオフか
らオンへ切換えることにより、正極性半波から逆極性半
波への反転時には第1の平滑リアクタに蓄えられた電磁
エネルギーにより第2の平滑リアクタに発生する電圧を
直流電源からの電圧に加え合わせ、逆極性半波から正極
性半波への反転時には第2の平滑リアクタに蓄えられた
電磁エネルギーにより第1の平滑リアクタに発生する電
圧を直流電源からの電圧に加え合わせてそれぞれアーク
負荷に印加し、アークの再点弧を助けるようにしたもの
である。
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
まず、実施例の回路構成を第2図により説明すると、直
流電源1、定電流制御回路8、電流検出器14、平滑リ
アクタ12およびアーク負荷5を非消耗性電極6がプラ
ス側になるように直列接続し、平滑リアクタ12とアー
ク負荷5に並列にフライホイール回路10を接続して逆
極性(RP)側電源回路を構成する。一方、直流電源2
.定電流制御回路9.電流検出器15.平滑リアクタ1
3およびアーク負荷5を母材7がプラス側圧なるように
直列接続し、平滑リアクタ13とアーク負荷5に並列に
フライホイール回路11を接続して正極性(sp)側電
源回路を構成する。
定電流制御回路8,9はそれぞれの電流設定信号と電流
検出器14 、15からのフィードバック信号をあるヒ
ステリシス幅をもたせて比較し、フィードバック信号が
上限値に達するとトランジスタをオフにし、フィードバ
ック信号が下限値に達するとトランジスタをオンにする
オンオフ制御によるチョッパ式の定電流制御回路である
フライホイール回路10 、11はオン信号を受けたと
きのみトランジスタがオンになり、定電流制御回路8.
9のオフ時に平滑リアクタ12 、13の放出エネルギ
ーによるフライホイール電流を流す回路である。
平滑リアクタ12と平滑リアクタ13は同一鉄心16に
巻かれ、それらの励磁方向、すなわち正極性半波で平滑
リアクタ13の発生する磁束の方向と逆極性半波で平滑
リアクタ12の発生する磁束の方向が同一になるように
磁気結合されている。
なお、17はシーケンス制御部で、定電流制御回路8,
9への電流設定信号およびフライホイール回路10 、
11へのオン信号を所定の制御シーケンスに扼吟周期的
に発生する回路であり、それぞれの信号の時間幅、周期
を変えることにより正極性半波と逆極性半波の時間比率
、反転周波数が変化し、また定電流制御回路8.9の電
流設定信号のレベルを変えることによって各半波の電流
値が変化する。
第3図は本実施例の各部の信号波形およびその結果とし
て生じる電流波形を示す。
次に、出力電流の制御および極性反転の動作を第3図に
よって説明する。
(1)  、a−b間では定電流制御回路8μ電流設定
(il) IBPに対しΔRPのヒステリシスをもって
オンオフを繰り返すため、定電流制御回路8に流れる電
流Is、フライホイール回路10に流れる電流りおよび
h t Izを加え合わせたRP側出力電流工3はそれ
ぞれ図示のような波形になる。
(2)b−c間では定電流制御回路8がオフとなり、フ
ライホイール回路10のみがオンになっているため、平
滑リアクタ12の放出エネルギーによって流れる電流工
2は図示のように漸減する。
(3)0点に達すると、フライホイール回路11もオン
になり、今まで12→6→5→7→10→14→12と
流れていた電流はアーク負荷5を通るよりもフライホイ
ール回路11を通った方が流れやすいため、12→13
→15→11→10→14→12へと移行し、アーク負
荷5には電流が流れなくなる。ただし、0点からは定電
流制御回路9に電流設定信号工sPが与えられるので、
0点で電流検出器15に流れる電流工。がIspに対す
るヒステリシス幅△SPの下限値より小さければ定電流
制御回路9もオンになり1その場合は12→13→15
→9→2→10→14→12と電流が流れる。
(4)d点に達すると、フライホイール回路10がオフ
に、外るため、平滑リアクタ12の放出エネルギーによ
り平滑リアクタ13に発生する電圧で13→15−>1
1→7→5→6→13というようにアーク負荷5を通っ
て電流が流れ、正極性半波へ移行する。
(5)平滑リアクタ13による電流が漸減して電流設定
信号I8Fに対するヒステリシス幅ΔSP4のヒステリ
シスをもってオンオフを繰り返すため、定電流制御回路
9に流れる電流1番、フライホイール回路11に流れる
電流I5およびI4 * I5を加え合わせたSP側山
方電流I7はそれぞれ図示のような波形になる。
(6)f−g間では定電流制御回路9がオフとなり、フ
ライホイール回路11のみがオンになっているため、平
滑リアクタ13の放出エネルギーにより流れる電流I5
は図示のように漸減する。
(7)g点に達すると、定電流制御回路8、フライホイ
ール回路10もオンになり、今まで13−→15→11
→7→5→6→13と流れていた電流はアーク負荷5を
通るよりも定電流制御回路8を通った方が流れやすいた
め、13→15→11→1→8→14→12→13へと
移行し、アーク負荷5には電流が流れなくなる。
(8)h点に達すると、フライホ・イール回路11がオ
フにたるため、平滑リアクタ130放出−?−$ルギー
えより、PゆU −1゜K’lEすあ。
圧で12→6→5−→7→1→8→14−→12という
ようにアーク負荷5を通って電流が流れ、逆極性半波へ
移行する。
以下はその繰返しである。したがって、出力電流工1は
図示のようIc c −dおよびg−hの電流中断区間
をおいて逆極性半波から正極性半波へ、正極性半波から
逆極性半波へと反転する交流波形とかみ。
このように本発明では、シリースレギュレータ方式によ
る従来の交流アーク溶接電源のように直流電源電圧のみ
で再点弧が行なわれるのと異なり、極性反転後に平滑リ
アクタの放出エネルギーが直流電源電圧に加え合わされ
てアーク負荷に印加されるため、直流電源電圧が比較的
低くても再点弧が容易に行なわれる。
すなわち、上記説明(4)t (s)で分るように比較
的再点弧が容易な大電流(逆極性半波)から小電流(正
極性半波)への反転時には平滑リアクタの放出エネルギ
ーのみで再点弧し、再点弧が困難な小電流(正極性半波
)から大電流(逆極性半波)への反転時には平滑リアク
タの放出エネルギーによる電圧が直流電源電圧に加え合
わされるため、再点弧が非常に容易になる。さらに付記
すれば、大電流から小電流への反転時に、もし再点弧が
うまくいかず、電流が小電流側(正極性側)の電流制御
幅以下になれば直流電源電圧も印加されるようになり、
その意味ではいずれの場合も平滑リアクタの放出エネル
ギーと直流電源電圧の和で再点弧が行なわれ、平滑リア
クタが負荷となって極性反転後の電流の立上りが遅れる
ことも々いため、アークの安定性は非常に良く力る。
また、平滑リアクタにサージ電圧が発生するのは再点弧
に失敗したときだけとなるので、第2図に示すように過
電圧により導通する保障素子18 、19を電源回路に
挿入することにより、定電流制御回路8,9、フライホ
イール回路10゜11のトランジスタなどをサージ電圧
から保@することが容易にできる。
さらに、シリースレギュレータ方式と異たりオンオフ制
御によるチョッパ方式の定電流制御回路を採用したため
、 (1)損失は約1/10 に低減し、効率が大幅に向上
する。
(2)  並列接続するトランジスタの個数を大幅に低
減でき、小形軽量、安価になる。
(3)冷却水量も大幅に少なくでき、場合によっては空
冷化も可能となる。
なお、本発明は原理的には極性反転時に定電流制御回路
8とフライホイール回路10を同時にオフさせ、遅れな
しに定電流制御回路9とフライホイール回路11を同時
オンさせるというように第3図e−d、g−hの電流中
断区間をおくことなく極性反転を行なわせることも可能
であるが、牙3図について説明したようにc −d問お
よびg−h間でフライホイール回路10 、11ともに
オンとすることにより平滑リアクタの放出エネルギーの
移行をよりスムーズに行たい、再点弧の確実性を高める
ことができる。
以上の説明かられかるように本発明によれば、オンオフ
制御による定電流制御回路を採用したため、電源装置の
小形軽量化、製造コストの低減および大幅な効率向上、
冷却水量の減少によるランニングコストの低減がはかれ
、さらに平滑リアクタの放出エネルギーを直流電源電圧
に加え合わせて再点弧エネルギーとして利用したことに
より、極性反転後の再点弧を容易にしてアークを安定化
でき、平滑リアクタからのサージ電圧の発生を抑えてス
イッチング素子の保護が容易にできる等の大きな効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のシリースレギュレータ方式にる交流アー
ク溶接電源の回路構成図、第2図は本発明の一実施例を
示す回路構成図、牙3図は牙2図各部の信号波形および
電流波形を示すタイミングチャートである。 1t2・・・直流電源、  5・・・アーク負荷、6・
・・非消耗性電極、 7・・・母材、 8,9・・・オ
ンオフ制御による定電流制御回路、 10 、11・・
・オンオフ制御可能なフライホイール回路、12 、1
3・・・平滑リアクタ、 14 t 15・・・電流検
出器16・・・平滑リアクタ12 、13を磁気結合す
る鉄心、17・・・シーケンス制御部、18.19・・
・過電圧保護素子。 第1図 3 第2図 $3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源、第1のオンオフ制御による定電流制御回路、
    之・1の平滑リアクタ、アーク負荷および上記第1の平
    滑リアクタとアーク負荷に並列に接続された第1のオン
    オフ制御可能なフライホイール回路を含む正極性側電源
    回路と、直流電源、牙2のオンオフ制御による定電流制
    御回路、第2の平滑リアクタ、アーク負荷および上記第
    2の平滑リアクタとアーク負荷に並列に接続され九第2
    のオンオフ制御可能なフライホイール回路を含む逆極性
    側電源回路を備え、上記第1および第2の平滑リアクタ
    をそれらの励磁方向が同一となるように磁気結合させ、
    かつ正極性半波から逆極性半波への反転時には上記第1
    のフライホイール回路をオンからオフへ、上記第2のフ
    ライホイール回路をオフからオンへ切換え、逆極性半波
    から正極性半波への反転時には上記第2のフライホイー
    ル回−をオンからオフへ、上記第1のフライホイール回
    路をオフからオンへ切換えるように制御シーケンスを設
    定1.またことを特徴とする交流アーク溶接電源。
JP18918582A 1982-10-29 1982-10-29 交流ア−ク溶接電源 Pending JPS5978775A (ja)

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JP18918582A JPS5978775A (ja) 1982-10-29 1982-10-29 交流ア−ク溶接電源

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JP18918582A JPS5978775A (ja) 1982-10-29 1982-10-29 交流ア−ク溶接電源

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JPS5978775A true JPS5978775A (ja) 1984-05-07

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JP18918582A Pending JPS5978775A (ja) 1982-10-29 1982-10-29 交流ア−ク溶接電源

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0819494A1 (en) * 1996-07-16 1998-01-21 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0819494A1 (en) * 1996-07-16 1998-01-21 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply

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