KR0125894B1

KR0125894B1 - 교류 아크 용접기의 전격방지장치

Info

Publication number: KR0125894B1
Application number: KR1019940038266A
Authority: KR
Inventors: 하재성
Original assignee: 하재성
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1997-12-26
Also published as: KR960021341A

Abstract

본 발명은 교류전압이 트랜스의 1차권선에 인가되고 트랜스의 2차권선에 용접봉과 모재가 각각 연결되는 교류 아크 용접기에 있어서, 교류 아크 용접기의 전격방지장치는 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 스위칭하는 교류전력 스위칭수단 ; 트랜스의 2차권선에 흐르는 전류변화를 검출하기 위한 검류기 ; 검류기에 의한 전류변화의 검출여부에 따라 부하상태 및 무부하상태를 제어하는 제어신호를 발생하고 부하상태에서 무부하상태를 전환시에 소정의 자동시간을 설정하기 위한 타이머 집적회로를 포함하는 제어신호 발생부 ; 위생제어 집적회로를 포함하여 무부하시에 상기 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 교류위상에 동기하여 위상제어하는 위상제어신호를 발생하는 무부하 구동부 ; 제어신호 발생부의 제어신호에 응답하여 무부하시에 위상제어신호를 선택하고 부하시에는 교류전압신호를 선택하여 출력하는 스위칭수단 ; 스위칭수단의 출력에 응답하여 상기 교류전력 스위칭수단을 트리거링하는 트리거회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 회로특성이 안정화되고 신뢰성이 향상된다.

Description

교류 아크 용접기의 전격방지장치

제1도는 본 발명에 의한 교류 아크 용접기의 전격방지장치의 회로구성을 나타낸 도면.

본 발명은 교류 아크 용접기의 전격방지장치에 관한 것으로서, 특히 전기적 특성이 안정된 교류 안정된 교류 아크 용접기의 전격방지장치에 관한 것이다.

교류 아크 용접기는 코일 또는 철심을 가동시켜서 용접전류를 조절할 수 있는 것으로서 용접봉과 모재사이의 교류 아크열을 이용한 저전압 강전류형 용접기이다. 그러므로, 교류 아크 용접기에는 강전류를 사용하므로 감전사고의 위험이 조재하여 산업재해의 원인이 되고 있다. 따라서, 감전사고의 위험을 감소시키기 위해서는 사용하지 않을 경우에는 전원을 차단시키고 사용시에만 전원을 공급하여 사용해야 하나 이러한 경우에는 초기 기동시에 돌입전류의 발생으로 용접효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

따라서, 최근에는 교류 아크 용접기에 있어서, 감전사고를 예방하면서도 초기 기동시의 돌입전류의 유통을 방지하여 지장없이 용접작업을 수행하도록 하는 전격방지장치를 채용하고 있다. 여기서 전격방지장치란 용접기의 주회로를 제어하는 장치를 포함하여 용접봉의 조작에 따라 원칙으로 원칙으로 용접할 때에만 용접기의 주회로를 형성하고 그 외에는 용접기의 출력측의 무부하전압을 저하시키도록 동작하는 장치를 말한다. 전격방지장치는 감전방지를 위해 무부하시에 출력전압이 30볼트를 넘어서는 안되며 부하작업종료시에 무부하상태로 전환되는 지동시간이 1초이내로 동작되지 않으면 안되는 규정이 정해져 있다. 이러한 전격방지장치로는 특허공고 93-2012, 93-2013, 실용신안공고 93-1280, 93-1281호 등이 개시되어 있다.

종래의 전격방지장치들은 개별소자를 사용한 마그네틱접점방식 및 무접점방식들로서, 이들 종래의 방식들은 교류전압이 인가되는 트랜스의 1차측에 검류기를 결합하여 2차측의 시동전류의 통전여부에 따라 1차측의 전류변동을 검출해서 부하전압을 공급하고 작업종료시에는 캐패시터의 시정수에 의해 소정시간 지연된 후에 위상제어하여 부하전압의 40%이하만 유통시켜서 무부하전압을 25볼트 이하의 안전전압으로 유지하고 있다. 그러나, 이와같은 종래의 전격방지장치들은 개별소자를 사용하여 회로구성을 형성하기 때문에 장치의 조립생산공정이 복잡하고 개별소자들의 회로정수 및 온도특성이 불안정하여 회로동작특성이 불안정한 문제가 있었다.

또한, 종래의 장치들에서는 시간이 지남에 따라 개별소자의 특성이 변하게 되어 자동시간이 생산 초기의 규정시간인 1초 이내를 벗어나게 될 우려가 있고 무부하시에 안전전압인 25볼트이하로 무부하전압이 강하되는 시간을 지연시키게 되어 전격방지기능의 효과를 감쇠시킬 영려가 있었다.

또한, 종래의 장치들은 정격전압변동에 따라 부하전압이 변동되므로 이를 점퍼와 같은 수동방식으로 조정해야 하므로 사용상 불편하였다.

본 발명의 목적은 이와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 전격방지장치의 회로구성을 집적회로화함으로서 회로구성이 간단하고 회로동작의 특성을 안정되게 할 수 있는 교류 아크 용접기의 전격방지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 정격전원전압을 220/380/440볼트로 자유로이 사용할 수 있는 교류 아크 용접기의 전격방지장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 교류전압이 트랜스의 1차권선에 인가되고 트랜스의 2차권선에 용접봉과 모재가 각각 연결되는 교류 아크 용접기에 있어서, 교류 아크 용접기의 전격방지장치는 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 스위칭하는 교류전력 스위칭수단 ; 트랜스의 2차권선에 흐르는 전류변화를 검출하기 위한 검류기 ; 검류기에 의한 전류변화의 검출여부에 따라 부하상태 및 무부하상태를 제어하는 제어신호를 발생하고 부하상태에서 무부하상태로 전환시에 소정의 자동시간을 설정하기 위한 타이머 집적회로를 포함하는 제어신호 발생부 ; 위상제어 집적회로를 포함하여 무부하시에 상기 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 교류 위상에 동기하여 위상제어하는 위상제어신호를 발생하는 무부하 구동부 ; 제어신호 발생부의 제어신호에 응답하여 무부하시에는 위상제어신호를 선택하고 부하시에는 교류전압신호를 선택하여 출력하는 스위칭수단 ; 스위칭수단의 출력에 응답하여 상기 교류전력 스위칭수단을 트리거링하는 트리거회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 도시한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1도는 본 발명에 의한 교류 아크 용접기의 전격방지장치의 바람직한 일 실시예의 회로구성을 나타낸다. 교류 아크 용접기는 트랜스(10)의 1차 권선(N1)에 교류전압이 인가되고 2차권선(N2)의 일단에는 용접봉(12)이 연결되고 타단에는 모재(14)가 각각 연결되어서 된 것이다. 전격방지장치는 트랜스(10)의 1차권선(N1)에 인가되는 교류전류를 스위칭하는 교류전력 스위칭수단(20)과, 트랜스(10)의 2차권선(N2)에 흐르는 전류변화를 검출하기 위한 검류기(30)와, 검류기(30)에 의한 2차측 전류변화의 검출여부에 따라 부하상태 및 무부하상태를 제어하는 제어신호(CS)를 발생하고 부하상태에서 무부하상태로 전환시에 소정의 지동시간을 설정하기 위한 타이머 집적회로(42)를 포함하는 제어신호 발생부(40)와, 위상제어 집적회로(52)를 포함하여 무부하시에 트랜스(10)의 1차권선(N2)에 인가되는 교류전력을 교류 위상에 동기하여 위상제어하는 위상제어신호를 발생하는 무부하 구동부(50)와, 제어신호 발생부(40)의 제어신호(CS)에 응답하여 무부하시에는 위상제이선호를 선택하고 부하시에는 교류전압신호를 선택하여 출력하는 스위칭수단(60)과, 스위칭수단(60)의 출력에 응답하여 상기 교류전력 스위칭 수단을 트리거링하는 트리거회로(70)를 포함한다.

교류전력 스위칭수단(20)의 1차권선(N1)의 일단과 교류입력단자(U)의 사이에 역방향 병렬연결된 한 쌍의 SCR(22, 24)로 구성된다.

제어신호 발생부(40)는 검류기(30)의 출력을 브리지 다이오드(BR)로 정류하고 정류된 전압신호를 캐피시터(C1)로 평활한 다음에 제너다이오드(ZD)로 일정 전압으로 안정화하고 이 안정화된 전압신호를 트랜지스터(Q1)의 베이스 에미터사이에 인가하여 트랜지스터(Q1)를 구동하는 검출회로와, 검출회로의 출력이 로우이면 턴온되는 트랜지스터(Q2)와 트랜지스터(Q2)를 통해 방전되는 캐패시터(C2)와 시정수를 조정하기 위한 가변저항(VR1)과 범용 타이머 집적회로(42)와 집적회로의 출력에 의해 구동되는 릴레이코일(RYC)로 구성되는 제어신호 발생회로와, 교류를 입력하여 정류하는 브리지 다이오드(BR2)와, 커패시터(C3) 및 제너다이오드(ZD2)로 구성된 전원회로와, 릴레이접점부(RCT1), 적색 및 녹색 발광다이오드(L1, L2)로 구성된 동작표시회로를 포함한다. R1-R5는 저항이고 C4는 커패시터이다.

무부하 구동부(50)는 위상제어 집적회로(52)와 커패시터(C5-C7), 저항(R6, R11), 다이오드(D2, D3), 제너다이오드(ZD3) 및 가변저항(VR2)을 포함한다. 여기서, 위상제어 집적회로(52)는 TEA1007칩을 사용한다. 무부하 구동부(50)는 저항(R6, R8)을 통하여 집적회로(52)에 입력된 교류의 제로크로싱을 검출하고, 집적회로(52)를 통해서 집적회로(52)에 입력된 교류의 제로크로싱을 검출하고, 집적회로(52)를 통해서 커패시터(C7)를 방전시킨 다음에 가변저항(VR2)에 의해 조정되는 충전전류로 캐패시터를 충전하여 얻은 램프파형과 기준신호를 비교하여 기준신호보다 램프파형의 레벨이 높아지면 저항(R10)을 통해 위상제어신호를 발생시킨다. 따라서, 교류신호의 매 반사사이클마다 동기되어 위상 점호각이 제어되는 위상제어신호가 발생되게 된다.

트리거회로(70)는 스위칭수단(RCT2)에서 선택된 신호에 의해 트리거되는 트라이악(T1)과 다이오드(D4, D5) 및 저항(R12-R15)를 포함한다. 따라서, 트리아악이 무부하시에는 위상제어신호에 의해 트리거제어되어 부하시에는 저항(R11)을 통해서 공급되는 교류신호에 의해 트리거된다. 트리거회로(70)는 교류전력 스위칭수단(20)의 SCR(22, 23)를 트리거하여 트랜스(10)의 1차권선(N1)에 교류전력의 공급을 제어한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

용접봉을 모재로부터 멀리 이격시킨 상태에서는 트랜스의 2차측 전류의 흐름이 없으므로 검류기(30)를 통해서 전류변화를 검출하지 못하므로 스위칭수단(60)은 무부하상태로 스위칭된다. 그러므로, 녹색 발광다이오드(11)이 점등되고 무부하 구동부에서 발생되는 위상제어신호에 의해 트라이악이 위상제어되므로 교류전력 스위칭수단(20)의 SCR(22, 24)들도 위상제어되는 1차권선에는 40% 이하의 전력만이 공급되고 이 전력은 트랜스를 포화상태로 유지시키고 2차측의 무부하전압을 25볼트 이하로 유지시킨다.

용접봉(12)를 모재(12)에 닿게하면 순간적으로 포화전류가 2차권선을 통하여 흐르게 되고 이에 검류기(30)을 통해서 2차측의 전류변화가 검출되고 이에 제어신호가 집적회로(42)를 통하여 발생되어 릴레이코일이 여자되므로 릴레이접점(RCT1, RCT2)이 온상태로 절환된다. 그러므로, 녹색 발광다이오드(L1)는 소등되고 적색발광다이오드(L2)가 점등되며 위상제어신호 대신에 저항(R11)을 통해서 교류신호가 트라이악(T1)을 트리거링함으로써 트리거회로(70)는 SCR(22, 24)를 교류신호에 따라서 스위칭시킨다. 그러므로 1차권선에는 교류 전전력이 공급되어 2차측에는 부하전압 및 용접전류가 발생되어 용접동작을 수행할 수 있도록 한다.

용접동작을 중지하고 용접봉(12)를 모재(14)로부터 이격시키면 2차권선에 전류흐름이 차단되고 이에 검류기(30)를 통해서 전류변화가 없음이 감지되므로 트랜지스터(Q1)이 턴오프되고 이에 트랜지스터(Q2)도 턴오프되므로 캐패시터(C2)가 가변저항(VR1)으로 조정된 시정수에 따라 충전되기 시작하여 소정 레벨로 충전되면 타이머 집적회로의 출력이 로우상태로 된다. 즉, 부하동작 중지 직후로부터 소정 지동시간동안 지연되어 출력이 로우상태로 떨어지도록 타이머 집적회로에서 조정할 수 있다. 이 로우상태에 의해 릴레이코일(RYC)이 탈자되고 이에 릴레이접점(RCT1, RCT2)들이 오프상태로 결합된다. 그러므로, 적색발광다이오드(L2)는 소등되고 녹색 발광다이오드(L1)가 점등되어 무부하상태를 표시하고 SCR(22, 24)은 무부하 구동부(50)의 위상 제어신호에 응답하여 스위칭제어되게 된다.

이상과 같이 본 발명은 전격방지장치의 회로구성을 집적회로화함으로써 회로동작특성이 안정되고 신뢰성이 향상되며 정격전압이 220/380/440볼트로 변화되어도 출력전압은 25볼트 이하로 유지되므로 전원전압에 관계없이 자유로이 사용할 수 있다.

Claims

교류전압이 트랜스의 1차권선에 인가되고 트랜스의 2차권선에 용접봉과 모재가 각각 연결되는 교류 아크 용접기에 있어서, 교류 아크 용접기의 전격방지장치는 상기 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 스위칭하는 교류전력 스위칭수단 ; 상기 트랜스의 2차권선에 흐르는 전류변화를 검출하기 위한 검류기 ; 상기 검류기에 의한 전류변화의 검출여부에 따라 부하상태 및 무부하상태를 제어하는 제어신호를 발생하고 부하상태에서 무부하상태를 전환시에 소정의 자동시간을 설정하기 위한 타이머 집적회로를 포함하는 제어신호 발생부 ; 위생제어 집적회로를 포함하여 무부하시에 상기 트랜스의 1차권선에 인가되는 교류전력을 교류위상에 동기하여 위상제어하는 위상제어신호를 발생하는 무부하 구동부 ; 상기 제어신호 발생부의 제어신호에 응답하여 무부하시에는 상기 위상제어신호를 선택하고 부하시에는 교류전압신호를 선택하여 출력하는 스위칭수단 ; 상기 스위칭수단의 출력에 응답하여 상기 교류전력 스위칭수단을 트리거링하는 트리거회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 교류 아크 용접기의 전력방지장치.