JPS6092081A - トランジスタ式直流ア−ク溶接機 - Google Patents

トランジスタ式直流ア−ク溶接機

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JPS6092081A
JPS6092081A JP19710483A JP19710483A JPS6092081A JP S6092081 A JPS6092081 A JP S6092081A JP 19710483 A JP19710483 A JP 19710483A JP 19710483 A JP19710483 A JP 19710483A JP S6092081 A JPS6092081 A JP S6092081A
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JP
Japan
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ripple
transistor
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JP19710483A
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English (en)
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Takao Shimizu
孝雄 清水
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、出力電流を安定して制御できるようにした
トランジスタ式直流アーク溶接機に関するものである。
〔従来技術〕
近年、半轡体技術の進歩に伴ってトランジスタ式の各イ
Φ溶接機が実用化されてきており、このf重ノトラ/ジ
スタ式直流アーク溶接磯としては第1図に示すようなも
のが知られている。これは゛PIG溶接機の一例であり
、図において、1は浴接変圧器の2次巻線、2はこの2
次巻線1に発生した交流を全波整流するダイオードスタ
ックで、肉離電源を構成している。3はダイオードスタ
ック2で全波整流された脈動電圧を平滑する大容量のコ
ンデンサ、4はダイオードスタック2の一方の出力端子
(正側)に接続されたトランジスタで、0N−OFFす
ることにより出力電流を制f卸する。
5はトランジスタ4に直列に接続された直流リアクトル
、6はトランジスタ4と直流リアクトル5との接続点に
一端が接続きれ他端がダイオードスタック2の他方の出
力端子(負側)に接続されたフライホイールダイオード
で、直流リアクトル5に蓄積されたエネルギーをトラン
ジスタ4が01”Fのときにこれ全弁して放出する。T
は出力電流を検出する出力電流検出器、8は出力電流全
設定する出力′電流設定器、9はこの出力電流設定器8
の発生する基準電圧(設定値)と出力電流検出器7から
のフィードバッグ電圧(検出値)と全比較し、設定した
出力電流になるようにトランジスタ4を制御する出力′
電流制御装置、10はタングステン電極、11は被溶接
物である母材、12はアークである。
上記のような回路構成の溶接機にあっては、一般にトラ
ンジスタ4のON・OFF時のサージ電圧を極力小さく
し、トランジスタ4へ印加されるストレスを小さくする
ように配慮がなされ、またT I G溶接においては、
タングステン電極1Cの消耗の観点から出力電流のリッ
プル重金極力小さくすることが要求され(一般にはリッ
プル電流は最大使用電流の20%以内が好ましいと言わ
れている)、出力電流、電圧の関係は定電流特性が要求
される。
上記の定電流特性を得る動作を第2図とともに説明する
と、出力電流設定器8にて決定された基準電圧と出力電
流検出器Iより帰還された電圧とが比較され、基準電圧
の方が大きい場合には出力電流制御装置9からトランジ
スタ4をONする信号が出力される。トランジスタ4が
ONすると、主回路定数、主としてアーク12と直流リ
アクトル5により決まる立上り速度で出力電流は増加し
、出力電流検出器7からの帰還電圧が出力電流設定器8
からの基準電圧より大きくなった時点(a点)でトラン
ジスタ4は0FFL、出力′電流は、直流リアクトル5
、母材11、アーク12、電極10、電流検出器7、フ
ライホイールダイオード6、直流リアクトル5の経路で
、直流リアクトル5に蓄積された磁気エネルギーの放出
とともに上記経路で決まる時定数により減少する。この
ようにして、トランジスタ4は0N−OFFを繰り返し
、電流設定器8で設定した電流値に従い、定電流特性全
有した出力電流が得られる。
ここで、トランジスタ4の動作であるが、基準電圧と帰
還電圧との間に時間遅れやヒステリシス特性の要素がな
ければ、リップル電流はなくなるが、トランジスタ4は
無限の周波数で0N−OFFl繰り返し、スイッチング
時に発生する熱の蓄積によりトランジスタ4線破損に至
るため、通常電流検出器7にヒステリシス特性を持たせ
、第2図のb点でトランジスタ4を再度ON状態にする
ようにしている。従って、上述の゛l’IQ溶接機に要
求されるリップル率の低下をはかるためには、第3図に
示すように、電流検出器Iのヒステリシス幅を小さくし
てトランジスタ4を制御すれば良いが、ヒステリシス幅
を狭くすれば上述した理由によりトランジスタ4のON
・01” Fの周波数が増加し、発生する損失も大きく
、経済的にも不利益となる。他方、トランジスタ4のO
N・OFFの周波数が数KHzになるとアーク音が大き
くなり、溶接作業者に精神的苦痛を与えるという別の問
題も発生する。第2図や第3図に示す出力電流波形にお
いては、リップル電流が20A〜数十Aの範囲では、リ
ップル電流を小さくするよりも周波数を下げる方がアー
ク音による苦痛の程度が大幅に軽減され、l、 5 K
Hz以下ではほとんど気にならなくなることが実験の結
果により知られる。また、同様に周波数を下げた方がト
ランジスタ4のスイッチングの損失も減少し、有益であ
る。
上述した理由により、この種の溶接機においては、定格
電流付近でリップル電流が数十へ程度、またトランジス
タ4のoN、apr’の周波数が1KHz程度になるよ
うに制御回路構成全選定し、直流リアクトル5のインダ
クタンス値および′電流検出器Iのヒステリ7ス特性を
決定している。
しかしながら、上記のような従来のトランジスタ式直流
アーク溶接機にあっては、定格電流付近でのリップル電
流およびトランジスタ4のON・OFFの周波数を決定
しているため、小電流にて使用する場合、出力電流が安
定しないという欠点を有していた。すなわち、第4図に
示すように、トランジスタ4を再度ON状態にするb点
の電流値がOになればアークは消弧してしまうので、b
点における出力電流は少なくとも1〜2人としなければ
ならない。このため、例えばリップル電流を4OAとし
た場合には、最小出力電流が20A程度となり、これ以
下ではアーク切れが狛生じてしまうという欠点があった
。また、アーク切れを防止するだめ第5図に示すように
、トランジスタ4と並列に抵抗13を接続し、トランジ
スタ4の0N−OFFに関係なく抵抗13により制限し
た電流IB2重畳することも考えられるが、この場合第
6図に示すように、重畳電流IBによりアーク切れは防
止できるが、リップル電流が40Aあるため、出力電流
が20A以下でのパルス波形(出力波形)は歯抜は状態
になってしまう。従って、負荷変動等の原因により1個
のパルスから次のパルスまでの間隔が不規則となり、出
力電流が変動するという欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、出力電流に応じてリップル率を
変化させる手段を設けることにより、小電流から定格電
流まで安定して制御できるトランジスタ式直流アーク溶
接機を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を第7図について説明する。
なお、前記従来例と同一、または相当部分の構成要素に
は同一符号を付して重複する説明は省略する。
第7図において、13はアーク切れ防止用の抵抗で、重
畳電流IBを流す。14.15は出力電流に応じてリッ
プル率を変化させる手段としてのリップル電流設定器で
、出力電流検出器7からの帰還電圧を入力し、出力電流
制御装置19 f:制御する。16は上記リップル電流
設定器14.15の何れかを選択する切換スイッチであ
る。なお、リップル電FILR定器14,15は2個設
けてSt+、設定器14はリップル電流が大、設定器1
5はリップル電流が小となるように出力電流制御装置9
を制御するものであり、この設定器は、切換スイッチ1
6にて切換可能に適当に設ければ良い。
前記従来例で説明したように、出力電流を下げるために
はリップル電流を減少させればよいが、定格電流付近で
はリップル電流を数十へにする必要がある。そこで、小
電流から定格電流まで安定した制御を行うため、出力電
流値に応じてリップル電流値を変える手段、すなわち複
数のリップル電流設定器14 、15を切換スイッチ1
6により選択可能に設けである。
今、リップル電流設定器15で設定したリップル電流’
に8A(周波数1.5 KHzとする)、抵抗13によ
り制限される重畳電流IBをIAとしたとき、第8図に
示すように、出力電流は最小5Aまで安定に制御できる
ことが実験の結果確認された。
リップルを流が減少するとトランジスタ4のON・OF
 Fの周波数は増大するが、トランジスタ4の容量は定
格出力電流によって選定されているので、出力電流が2
0〜30Aの小1ttAf、の時におけるスイッチング
周波数の増加は問題ない。また、リップル電流設定器1
4で設定するリップル電流は、従来例のように4OA(
周波数1Kl−1z)とすれば、−例として定格出力室
fi(例えば300A)から30A付近までは設定器1
4を、30A付近から5Aまでは設定器15をそれぞれ
切換スイッチ16により選択すれば良い。
上記のように、この実施例によれば、切換スイッチ16
を切換えるだけで5Aから定格出力電流まで安定して制
御することができる。
第9図は、この発明の他の実施例を示す構成図である。
この実施例は、出力電流値に応じて自動的にリップル電
流値を追従させるようにしたものであり、同図において
、17は出力電流設定器8の設定値に基づいて出力電流
制御装置9を制御するリップル電流設定器である。
リップル電流設定器17は、出力電流設定器8の基準電
圧を入力し、この基準電圧に比例したリップル電流値と
なるように出力電流制御装置9へ指令を出す。このよう
にして、自動的に出力電流に比例したリップル電流にな
るように制御することができ、この場合には第7図の実
施例のような切換スイッチ16を操作する必要がなく、
一層便利である。また、上記実施例と同様に出力電流が
犬のときはリップル電流を数十穴、出力電流が小(20
〜3oA以下)のときはリップル電流を10A程度とな
るように構成することができ、小電流から大電流まで安
定して制御することができる。
なお、上記各実施例では直流T I G溶接機の場合に
ついて説明したが、この発明はプラズマ溶接機等信の非
消耗電極式アーク溶接機に適用可能であり、上記実施例
と同様の結果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、出力電流に応
じてリップル率を変化させる手段を設けた構成としたた
め、定格出力電流付近においてはトランジスタのスイッ
チングによる損失全抑制してトランジスタを効率よく使
用でき、小電流においても変動のない安定した出力電流
が得られるという効果があり、小電流から定格電流゛ま
で安定して制御できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のトランジスタ式直流アーク溶接FS’c
示す構成図、第2図および第3図はトランジスタの制御
動作を説明するだめの出力電流波形図、第4図は従来の
トランジスタ式直流アーク溶接機金小電流で使用1.7
だときの出力′電流波形図、第5図は重畳電流金流す抵
抗全接続した従来例を示す構成図、第6図は歯状は状態
の出力パルスを示1−図、第7図はこの発明の一実施例
を示す構成図、第8図は第7図に示したトランジスタ式
直流アーク溶接機金小電流で使用したときの出力電流波
形図、第9図はこの発明の他の実施例を示す構成図であ
る。 2・・・・・・・・ダイオードスタック4・・・・・・
・・・トランジスタ 7・・・・・・・・・出力電流検出器 8・・・・・・・・・出力電流設定器 9・・・・・・・・・出力電流制御装置14.15.1
7・・・・・・リップル電流設定器16・・・・・・・
・・切換スイッチ なお1図中同一符号は同一、または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第8図 \1シ7ハ出77f;胤 5△ 第9図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源に接続され出力電流を制御するトランジ
    スタと、出力電流を検出する出力電流検出器と、出力電
    流全設定する出力電流設定器と、この出力電流設定器の
    設定値と前記出力電流検出器からの検出値全比較し設定
    した出力電流になるようにトランジスタ全制御する出力
    電流制御装置とを備えたトランジスタ式直流アーク溶接
    國において、出力電流に応じてリップル率を変化させる
    ように前記出力電流制御装置を制御するリップル電流設
    定器を具備したことを特徴とするトラフジ12式直流ア
    1り溶接機。
  2. (2)前記リップル電流設定器は、切換可能に複数個か
    ら成ること全特徴とする特許請求の範囲第1項記載のト
    ランジスタ式直流アーク溶接機。
  3. (3)前記リップル電流設定器は、出力電流設定器の設
    定値に基づいて出力電流制御装置を制御するよ゛うにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のトラン
    ジスタ式直流アーク溶接機。
JP19710483A 1983-10-21 1983-10-21 トランジスタ式直流ア−ク溶接機 Pending JPS6092081A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05509039A (ja) * 1990-05-15 1993-12-16 ザ ユニヴァーシティ オヴ シドニー 直流切換え式アークトーチ電源
WO2016050627A1 (en) * 2014-10-01 2016-04-07 Umicore Power supply for electric arc gas heater

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CN107006087B (zh) * 2014-10-01 2020-08-25 尤米科尔公司 用于电弧气体加热器的电源
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