KR100355594B1 - 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치 - Google Patents

전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 시의 전기적인 부하와 유사한 부하를 용접기에 가하고, 이때의 용접기의 출력변수를 재현성 있게 수집함으로써 용접기의 출력 특성을 분석할 수 있는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치를 제공한다.
본 발명은 상용교류전원에 의해 동작하는 전기 아크 용접기의 출력 측에 연결되어 상기 전기 아크 용접기에 대해 용접시의 전기적 부하로서의 기능을 가지며, 상기 전기 아크 용접기의 출력 특성을 시험하기 위한 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 출력단에 접속되어 전기 아크 용접기의 출력을 인위적으로 단락 또는 아크 상태로 만들기 위한 단락수단과; 상기 전기 아크 용접기의 출력이 아크 상태일 경우 상기 단락수단의 직류출력전압을 소정비율로 승압시키는 승압수단과; 상기 승압수단의 직류출력전압을 정현파 전압으로 변환시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측으로 피드백 시키는 전력회생수단과; 전기 아크 용접기 및 각 수단으로부터 사용자가 원하는 소정의 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 분석 및 가공하여 사용자가 확인 가능한 데이터로 출력하는 신호측정 및 분석수단를 구비함으로써 전력회생기능을 갖추며, 인위적인 부하를 용접기에 가하고 그 출력특성을 나타내는 각종 데이터를 측정 및 분석할 수 있게 됨에 따라 용접기의 정확한 성능평가가 가능하게 된다.

Description

전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치{LOAD SIMULATION APPARATUS OF ELECTRIC ARC WELDING MACHINE}
본 발명은 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 특히 용접 시의 전기적인 부하와 유사한 부하를 용접기에 가하고, 이때의 용접기의 출력특성을 재현성 있게 수집함으로써 용접기의 출력 특성을 분석할 수 있는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
전기 아크 용접기는 조선, 자동차 등 수송기계분야, 화학설비와 발전설비 등 산업기계분야, 건축, 교량 등 철구조물 분야, 기계요소 등의 제작 또는 시공시 널리 사용되는 전력기기이다.
이러한 산업현장에서 전기아크용접기에 대한 기술적인 요구사항은 전기기기로서의 안전성과 우수한 용접성능이다.
안전성 평가 항목 중 하나인 온도시험은 용접시의 부하를 전기적인 정적부하(예 : 정격사용률 60%, 정격전압 29V, 정격전류 300A의 용접기의 경우 6분간 29V-300A의 부하를 가하고, 4분간은 부하를 가하지 않는 10분 주기의 전기적 부하)로 등가 시켜 전기적 부하를 가하고, 이때의 용접기 구성부품의 온도가 규정치 이상으로 상승하는지 여부 및 절연, 내압을 평가하는 시험이다.
온도 시험에는 도 1에 도시한 바와 같은, 부하기(Load Bank)로 불리는 가변저항기가 사용되고 있으며, 통상 저항선택스위치와 용접기의 전류, 전압 스위치를 연계 조정하여 정격전압과 정격전류를 맞추고 있다. 온도시험 또는 정격부하시험을 할 경우 용접기를 거쳐 부하기에 흐르는 전력은 저항발열로 소비되며, 이에 따라 저항발열을 냉각시키는 장치를 필요로 하며, 또한 발열되는 전력요금을 사용자가부담하여야만 하였다.
한편, 현재까지 용접기의 용접성능은 측정기나 분석기를 사용하지 않고 용접사에 의해 평가되어 왔다. 즉, 용접사는 실제로 아크를 일으켜 용접을 하면서 용접기의 용접성능을 감각적으로 평가하여 왔다. 평가항목은 아크기동성, 아크발생음, 스팻터 발생량, 용접부 외관 및 용접사 손에 느껴지는 아크상태 등이다. 이들 평가 항목은 정량적인 평가 또는 객관적인 평가가 사실상 어렵고 용접사의 주관적인 판단에 의해 평가된다. 또한, 실제로 아크를 일으키기 때문에 아크 안전성에 영향을 미치는 용접봉 또는 와이어의 특징, 보호가스, 용접사의 용접습관(예: 아크 길이나 토치 각도) 등에 의하여도 용접기의 용접성능이 달리 평가될 수 있다.
용접사가 직접 용접을 함으로써 평가하는 용접기의 용접성능은 동적 파형 관점에서 보면, 재현성을 갖추고 있지 못하다. 즉, 동일한 용접사가 동일한 재료를 사용하여 용접을 할 경우에도, 용접전압 및 전류의 파형(특히, 단락이행 파형과 용적이행)은 서로 다를 수 있기 때문에 성능시험의 재현성을 갖추고 있지 못하다고 말할 수 있다. 용접사가 직접 용접을 하는 경우에도 순간적인 단락부하에 대한 용접기의 반응 또는 아크길이변화에 대한 용접기의 출력 특성 등은 빠른 부하 속도나 아크 길이의 정밀한 유지능력의 결여 때문에 용접사의 기량만으로 시험하기가 곤란한 단점이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 전기 아크 용접기의 전력부하를 필요한 주기로 스위칭 하여 전기 아크 용접기의 출력 특성을 시험할 수 있는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 용접기에 흐르는 전력을 회생시켜 전기 아크 용접기의 전원 측에 피드백 시킴으로써 전력사용요금을 줄일 수 있도록 한 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동적으로 변하는 용접부하에 대한 용접기의 출력특성을 재현성 있게 수집하고 분석함으로써 용접기의 성능을 평가할 수 있는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치를 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 전기 아크 용접기의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치의 블록 구성도
도 3은 도 2의 단락부의 상세 구성도
도 4는 도 2의 승압부의 상세 구성도
도 5는 도 2의 전력회생부의 상세 구성도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전기 아크 용접기 20 : 타임 스위치
30 : 단락부 40 : 승압부
50 : 전력회생부 60 : 신호측정 및 분석부
31,41,54 : 제어부 51 : 컨버터
52 : 결합부 53 : 변압기
55 : 위상검출부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치는, 상용교류전원에 의해 동작하는 전기 아크 용접기의 출력 측에 연결되어 상기 전기 아크 용접기에 대해 용접시의 전기적 부하로서의 기능을 가지며, 상기 전기 아크 용접기의 출력 특성을 시험하기 위한 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 출력단에 접속되어 전기 아크 용접기의 출력을 인위적으로 단락 또는 아크 상태로 만들기 위한 단락수단과; 상기 전기 아크 용접기의 출력이 아크 상태일 경우 상기 단락수단의 직류출력전압을 소정비율 승압시키는 승압수단과; 상기 승압수단의 직류출력전압을 정현파 전압으로 변환시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측으로 피드백 시키는 전력회생수단과; 상기 전기 아크 용접기 및 각 수단으로부터 사용자가 원하는 소정의 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 분석 및 가공하여 사용자가 확인 가능한 데이터로 출력하는 신호측정 및 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면과 함께 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치의 블록 구성도를 도시한 것으로, 크게 단락부(30), 승압부(40), 전력회생부(50), 신호측정 및 분석부(60)를 포함하며, 전기 아크 용접기(10)에 정적 부하를 가할 경우 부하를 동작시키기 위한 타임 스위치부(20)를 더 포함한다.
상기 단락부(30)는 전기 아크 용접기(10)의 출력단에 상기 타임 스위치부(20)를 통해 접속되어 전기 아크 용접기(10)의 출력을 인위적으로 단락 또는 아크 상태로 시뮬레이션 하기 위한 부분으로 도 3에 그의 상세 구성도를 도시하였다.
도시된 바와 같이, 내부 프로그램에 의해 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부(31)에는 스위칭용 트랜지스터(TR31)의 베이스단이 접속되며, 상기 트랜지스터(TR31)는 상기 전기 아크 용접기(10)의 +전원 출력단 측에 직렬로 연결된 선저항(R31)에 병렬로 콜렉터단이 접속되고, 에미터단은 전기 아크 용접기(10)의 -전원 출력단 측에 병렬로 접속되어, 상기 제어부(31)로부터의 스위칭 제어신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되어 상기 전기 아크 용접기(10)의 출력을 단락 또는 아크상태로 만들게 된다. 또한, 상기 트랜지스터(TR31)의 콜렉터단에는 역전류 방지용 다이오드(D31)의 애노드단이 병렬로 접속되고, 상기 다이오드(D31)의 캐소드단과 상기 트랜지스터(TR31)의 에미터단에는 각각 병렬로 상기 전기 아크 용접기(10)의 아크 전류를 필터링 하는 콘덴서(C31)가 접속되어 구성된다.
도 4는 상기 전기 아크 용접기(10)의 출력이 아크 상태일 경우 상기단락부(30)의 직류출력전압을 소정 비율 승압시키는 승압부(40)의 상세 구성도를 도시한 것으로, 내부 프로그램 또는 가변저항에 의해 기 설정 된 승압 비율에 따른 해당 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부(41)에는 스위칭용 트랜지스터(TR41)의 게이트단이 접속되며, 상기 트랜지스터(TR41)의 콜렉터단은 에너지의 저장 및 방출기능을 갖는 코일(L41)을 통해 단락부(30)의 +전원 출력단에 병렬로 접속되고, 에미터단은 단락부(30)의 -전원 출력단에 병렬로 접속되어, 상기 스위칭 제어신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되어 기 설정된 승압 비율에 해당하는 승압이 이루어지도록 한다. 또한, 상기 트랜지스터(TR41)의 콜렉터단과 병렬로 역전류 방지용 다이오드(D41)가 접속되며, 트랜지스터(TR41)의 콜렉터단과 에미터단에는 각각 병렬로 역류방지용 다이오드(D42)가 접속되어 구성된다.
도 5는 상기 승압부(40)의 직류출력전압을 정현파 전압으로 변환시켜 상기 전기 아크 용접기(10)의 상용교류전원 측으로 피드백 시키는 전력회생부(50)의 상세 구성도를 도시한 것으로, 외부로부터의 제어신호에 따라 상기 승압부(40)의 직류출력전압을 PWM변조하여 3상의 정현파 전압으로 변환하는 컨버터(51)에는 상기 컨버터(51)의 출력을 전기 아크 용접기(10)의 상용교류전원과 절연함과 동시에 상용교류전원수준으로 승압시켜 전기 아크 용접기(10)의 상용교류전원 측에 피드백 시키는 변압기(53)가 연결되며, 상기 컨버터(51)와 변압기(53)는 코일로 구성된 결합부(52)에 의해 결합되도록 구성된다.
그리고 상기 변압기(53)의 출력파형의 전압파형과 전류파형이 동일한 위상을 갖도록 상기 컨버터(51)에 PWM 변조 제어신호를 출력하는 제어부(54)가 더 구성되며, 상기 제어부(54)에는 전기 아크 용접기(10)의 상용교류전원의 위상을 검출하여 상기 제어부(54)에서 적정한 PWM 변조 제어신호를 출력할 수 있도록 하는 위상검출부(55)가 접속되어 구성된다.
여기서, 상기 컨버터(51)는 스위칭 소자인 트랜지스터(TR51-TR56)로 구성된 PWM 방식의 전압형 컨버터이며, 상기 변압기(53)는 3상 변압기이다. 또한, 상기 위상검출부(55)는 도시하지 않은 3개의 소형 변압기와 저항 및 제로 크로싱(Zero Crossing) 검출회로로 구성되며, 미설명 부호인 (C51)은 평활용 콘덴서이다.
또한, 상기 제어부(51)는 도시하지는 않았지만 상기 결합부(52)의 각각의 코일에 흐르는 전류측정을 위한 홀 변류기(Hall CT), 상기 컨버터(51)의 직류 측 전압과 과전류 검출을 위한 PT(Potential Transformer) 및 콘덴서를 주변에 갖출 수 있으며, 과전류 및 상 단락으로부터 전력회생부(50)를 보호하기 위한 보호회로를 그 주변에 갖출 수 있다.
상기에서 제어부(31,41,51)는 마이크로프로세서로 구성될 수 있다.
한편, 상기 신호측정 및 분석부(60)는 상기 전기 아크 용접기(10)나 각부(30-50)로부터 사용자가 원하는 용접조건 데이터(예 : 용접전류, 용접전압, 용접속도 등의 용접조건)를 수집하여 수집된 데이터를 분석 및 가공하여 사용자가 확인 가능한 데이터로 출력하는 부분으로, 수집된 데이터를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기를 가지며, 랩뷰(Labview) 소프트웨어가 탑재된 PC로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 시뮬레이션 장치는 전기 아크 용접기의 출력 측에 용접토치나 건(Gun) 대신에 연결되어 용접시의 전기적 부하로서의 기능을 하며, 전기적인 부하는 용적이행 상태를 대표하는 단락이행(Short Circuit Transfer), 용적 이행(Globular Transfer), 스프레이 이행(Spray Transfer), 펄스 이행(PulseTransfer)시 나타나는 부하이다. 이러한 전기적 부하는 수 ㎲에서 수백 ms까지의 온/오프 스위칭 또는 지속적인 온(예 : 스프레이 이행) 스위칭에 의해 구현될 수 있다.
이러한 본 발명에서 단락부(30)의 트랜지스터(TR31)가 턴 온 되어 있으면 용접시의 단락상태를 나타내며, 이때 전기 아크 용접기(10)에는 단락전류가 흐르게 된다. 또한, 단락부(30)의 트랜지스터(TR31)가 턴 오프되어 있으면 용접시의 아크 상태를 나타내며, 이때 전기 아크 용접기(10)에는 아크 전류가 흐르게 되며, 아크 전류는 승압부(40)와 전력회생부(50)를 거쳐 전기 아크 용접기(10)의 상용교류전원 측으로 되돌아가게 된다.
상기에서 트랜지스터(TR31)는 제어부(31)로부터의 스위칭 제어신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되는데, 제어부(31)는 내부 타이머와 프로그램에 의하여 해당 스위칭 제어신호를 출력하며, 트랜지스터(TR31)의 턴 온 또는 턴 오프 구간은 가변 가능하다.
예를 들면, 온 시간은 0.1ms에서 100ms까지 가능하고, 오프 시간은 1ms에서 1000ms까지 가능하며, 단락의 반복과 여러 개의 단락패턴(서로 다른 단락주기의 군)의 반복도 프로그램에 의해 가능하다.
그리고 단락시간의 설정은 다음의 [표1] 및 [표2]와 같이 단일단락표시와 단락루틴으로 나누어 표시될 수 있다.
[표1]
순번 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
단락시간(ms) 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 3.0 5.0 10.0 20.0
단락오프(ms) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
[표2]
순번 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
단락시간(ms) 3 4 1 5 2 4 3 4 4 5
단락오프(ms) 12 20 8 30 10 25 10 10 15 12
한편, 대부분의 MIG/MAG용접기를 사용하여 용접하는 경우, 용접기의 출력전압은 13∼40V 수준이고, 용접기 출력전류는 70∼350A 수준이다.
본 발명의 시뮬레이션 장치가 전기 아크 용접기(10)의 출력 측에 연결된 경우 아크 전류를 대표하는 전류는 단락부(30)와 승압부(40)를 거쳐 전력회생부(50)의 컨버터(51)로 흐르게 되며, 승압부(40)의 승압 비율에 대한 결정은 상기 컨버터(51)의 직류측 전압을 결정시키고, 이에 따라 회로소자가 선정되며, 교류 측에 사용해야 할 변압기(53)의 변압비 및 PWM 변조율의 조절범위 등을 정하게 된다. 이들 소자의 선택재원 또는 소자에 흐르거나 걸리는 변수는 상호의존적 관계에 있다.
여기서, 상기 승압부(40)는 1단 승압 또는 2단 승압을 할 수 있으며, 승압의 원리는 수식에 의해 표현된다. 이때 전원 측 전압은 220V 또는 440V 등 상용전압인 반면 직류측 전압(Ed)은 다음식으로 표시되는 전압이 유지되어져야 한다.
Vac=Ed
즉, 전원 전압이 220V 정현파 교류인 경우 직류 측 전압은 약 135V 수준으로 유지되어져야 한다.
따라서 용접기 출력전압이 28V인 경우 약 10.7배의 직류전압 상승이 요구되고 있다.
이러한 요구를 만족시키기 위하여 쵸퍼 승압방식으로 불리어지는 부스터회로를 승압부(40)에 사용하며, 승압부(40)에서는 스위칭 소자인 트랜지스터(TR41)의 턴 온 구간(Ton) 및 턴 오프구간(Toff), 단락부(30) 출력 측의 전압(Eω), 전력회생부(50) 측 전압(EC) 사이에는 다음의 식과 같은 관계가 성립한다.
Ton×Eω= Toff×(EC- Eω)
이 관계식에 따라 승압(EC/Eω)비는 (1+Ton/Toff)의 비로 정하여 진다.
따라서 본 발명에서는 제어부(41)를 이용하여 Ton과 Toff를 제어하며, Ton과 Toff의 설정은 제어부(41)에 접속되는 가변저항(도시하지 않음)에 의해 직접 설정하거나 제어부(41)내의 프로그램에 의해 자동 설정한다.
그리고 상기 전력회생부(50)에서 콘덴서(C51)에 의해 평활된 승압부(40)의 직류출력전압은 컨버터(51)에 입력되어 정현파 전압으로 변환된다. 즉, 상기 컨버터(51)는 제어부(54)에서 입력되는 PWM 변조 제어신호에 따라 각 트랜지스터(TR51-TR56)가 동작하여 승압부(40)의 직류출력전압을 3상 정현파 전압으로 출력하게 되며, 이에 따라 직류전력이 상용교류전원의 파형과 동일한 파형으로 변조되기 때문에 전원으로 전력의 회생이 가능하게 되는 것이며, 컨버터(51)의 출력이 결합기(52)를 거쳐 3상 변압기(53)를 통해 전원 파형과 동일한 크기로 변압되어 상용교류전원 측으로의 피드백 된다. 여기서, 상기 변압기(53)는 결합기(52)의 출력을 상용교류전원과 절연하는 역할도 동시에 수행한다.
또한, 상기 변압기(53)의 출력은 전압파형과 전류파형이 동일한 위상(역율이 1인 상태)으로 이루어져야 하며, 이는 제어부(54)에서 출력되는 PWM 변조 제어신호에 따라 가능하게 되며, 제어부(54)는 위상검출부(55)에서 검출된 전원의 위상에 따라 해당 PWM 변조 제어신호를 출력하게 된다. 여기서, PWM 변조 제어신호는 교류 전원의 1주기 당 42개의 펄스를 출력하도록 되어 컨버터(51)에서는 정현파에 매우 근접한 파형이 출력될 수 있게 되는 것이다.
상기 제어부(54)는 PWM 변조시 직류 측 전압, 전원 측 전압, 결합기(52)의 코일 사이에 벡터관계를 유지하고 변조 파형이 정현파를 근사하게 나타내기 위하여 변조율 연산 및 비례적분(PI) 제어를 위한 기능을 그 주변에 갖추고 있다.
상기 신호측정 및 분석부(60)는 전기 아크 용접기(10)나 상기 각 부(30-50)로부터 원하는 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 A/D변환기를 이용하여 디지털 신호로 변환한 후, 랩뷰(Labview) 소프트웨어에 의해 가공 및 분석하여 원하는 결과치를 얻어 모니터 등에 디스플레이 하게 된다.
상기 A/D변환기는 용접 중 또는 용접 시뮬레이션 중 전압, 전류 및 기타 시간에 따라 변하는 아날로그 신호를 8채널까지 고속으로 측정하여 디지털 신호로 변환하며, 디지털 변환은 12비트로써 충분히 정밀한 분해능을 갖추고 있으며, 측정속도는 250kbps까지이다.
상기 랩뷰(Labview) 소프트웨어는 Data Acquisition, 인터페이스, 데이터 가공, 기타 수학적 라이브러리 기능을 활용하여 용접시의 여러 가지 신호를 측정 분석할 수 있으며, 대표적인 것은 필터 기능, V-I곡선작성, 단락횟수 계수, 퓨리에(Fourier) 변환, Z변환 등이다.
이러한 본 발명은 상기에 기술된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존의 전기 아크 용접기의 전기 저항체로 이루어진 부하기를 대체함으로써 종래 저항발열을 냉각시키는 냉각장치가 필요 없게 되며, 전력회생기능을 갖춤으로써 전력사용요금을 현저히 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 인위적인 부하를 용접기에 가하고 그 출력특성을 나타내는 각종 데이터를 측정 및 분석할 수 있게 됨에 따라 용접기의 정확한 성능평가가 가능하게 된다.

Claims (26)

  1. 상용교류전원에 의해 동작하는 전기 아크 용접기의 출력 측에 연결되어 상기 전기 아크 용접기에 대해 용접시의 전기적 부하로서의 기능을 가지며, 상기 전기 아크 용접기의 출력 특성을 시험하기 위한 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 있어서,
    상기 전기 아크 용접기의 출력단에 접속되어 전기 아크 용접기의 출력을 인위적으로 단락 또는 아크 상태로 만들기 위한 단락수단과;
    상기 전기 아크 용접기의 출력이 아크 상태일 경우 상기 단락수단의 직류출력전압을 내부 프로그램 또는 가변저항에 의해 설정된 비율만큼 승압시키는 승압수단과;
    상기 승압수단의 직류출력전압을 정현파 전압으로 변환시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측으로 피드백 시키는 전력회생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단락수단은
    외부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 상기 전기 아크 용접기의 출력을 단락 또는 아크상태로 시뮬레이션하기 위한 스위칭수단과;
    내부 프로그램에 의해 상기 스위칭수단에 스위칭 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭수단은
    상기 전기 아크 용접기의 +전원 출력단 측에 직렬로 접속된 선저항에 콜랙터단이 병렬로 접속되고, 게이트단은 상기 제어수단에 접속되며, 에미터단은 상기 전기 아크 용접기의 -전원 출력단 측에 병렬로 접속되어, 상기 제어수단으로부터 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되는 스위칭용 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 트랜지스터의 콜렉터단에는 역전류 방지용 다이오드의 애노드단이 병렬로 접속되고, 상기 다이오드의 캐소드단과 상기 트랜지스터의 에미터단에는 각각 병렬로 상기 전기 아크 용접기의 아크 전류를 필터링하는 콘덴서가 접속된 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 승압수단은
    외부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 상기 단락수단의 출력전류를 온/오프 하는 스위칭수단과;
    기 설정 된 승압 비율에 따라 상기 스위칭수단에 해당 스위칭 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위칭수단은
    상기 단락수단의 +전원 출력단에 직렬로 접속된 코일에 콜렉터단이 병렬로 접속되고, 게이트단은 상기 제어수단에 접속되며, 애노드단은 상기 단락수단의 -전원 출력단에 병렬로 접속되어, 상기 스위칭 제어신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프 되는 스위칭용 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제어수단의 승압 비율은 제어수단의 내부 프로그램 또는 제어수단에 접속되는 가변저항에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전력회생수단은
    상기 승압수단의 출력단에 연결되며 외부제어신호에 따라 상기 승압수단의 직류출력전압을 PWM 변조하여 정현파 전압으로 변환하는 변환수단과;
    상기 변환수단의 출력을 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원과 절연함과 동시에 상용교류전원수준으로 승압시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측에 피드백 시키는 변압수단과;
    상기 변환수단에 PWM 변조 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 변환수단은 상기 승압수단의 직류출력전압을 3상 정현파 전압으로 변환하기 위한 복수개의 스위칭소자로 이루어진 PWM 방식의 전압형 컨버터인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 변압수단의 출력파형의 전압파형과 전류파형이 동일한 위상을 갖도록 PWM 변조 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원의 위상을 검출하여 상기 제어수단에서 적정한 PWM 변조 제어신호를 출력할 수 있도록 하는 위상검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 변환수단과 변압수단을 결합시키기 위한 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 결합수단은 코일인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 출력단과 단락수단 사이에는 상기 전기 아크 용접기에 정적 부하를 가할 경우 상기 전기 아크 용접기의 출력 부하를 동작시키기 위한 타임 스위치 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 아크 용접기 및 각 수단으로부터 사용자가 원하는 용접조건 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 분석 및 가공하여 사용자가 확인 가능한 데이터로 출력하는 신호측정 및 분석수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 신호측정 및 분석수단은 랩뷰(Labview) 소프트웨어가 탑재된 PC인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  17. 상용교류전원에 의해 동작하는 전기 아크 용접기의 출력 측에 연결되어 상기 전기 아크 용접기에 대해 용접시의 전기적 부하로서의 기능을 가지며, 상기 전기 아크 용접기의 출력 특성을 시험하기 위한 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치에 있어서,
    상기 전기 아크 용접기의 출력단에 접속되어 전기 아크 용접기의 출력을 인위적으로 단락 또는 아크 상태로 만들기 위한 단락수단과;
    상기 전기 아크 용접기의 출력이 아크 상태일 경우 상기 단락수단의 직류출력전압을 내부 프로그램 또는 가변저항에 의해 설정된 비율만큼 승압시키는 승압수단과;
    상기 승압수단의 직류출력전압을 정현파 전압으로 변환시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측으로 피드백 시키는 전력회생수단과;
    상기 전기 아크 용접기 및 각 수단으로부터 사용자가 원하는 용접조건 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 분석 및 가공하여 사용자가 확인 가능한 데이터로 출력하는 신호측정 및 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 단락수단은
    외부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 상기 전기 아크 용접기의 출력을 단락 또는 아크상태로 시뮬레이션하기 위한 스위칭수단과;
    내부 프로그램에 의해 상기 스위칭수단에 스위칭 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 승압수단은
    외부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 상기 단락수단의 출력전류를 온/오프 하는 스위칭수단과;
    기 설정 된 승압 비율에 따라 상기 스위칭수단에 해당 스위칭 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 전력회생수단은
    상기 승압수단의 출력단에 연결되며 외부제어신호에 따라 상기 승압수단의 직류출력전압을 PWM 변조하여 정현파 전압으로 변환하는 변환수단과;
    상기 변환수단의 출력을 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원과 절연함과 동시에 상용교류전원수준으로 승압시켜 상기 전기 아크 용접기의 상용교류전원 측에 피드백 시키는 변압수단과;
    상기 변환수단에 PWM 변조 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 변환수단은 상기 승압수단의 직류출력전압을 3상 정현파 전압으로 변환하기 위한 복수개의 스위칭소자로 이루어진 PWM 방식의 전압형 컨버터인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 변압수단의 출력파형의 전압파형과 전류파형이 동일한 위상을 갖도록 PWM 변조 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 사용교류전원의 위상을 검출하여 상기 제어수단에서 적정한 PWM 변조 제어신호를 출력할 수 있도록 하는 위상검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 변환수단과 변압수단을 결합시키기 위한 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 전기 아크 용접기의 출력단과 단락수단 사이에는 상기 전기 아크 용접기에 정적 부하를 가할 경우 상기 전기 아크 용접기의 출력 부하를 동작시키기 위한 타임 스위치 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
  26. 제 17 항에 있어서, 상기 신호측정 및 분석수단은 랩뷰(Labview) 소프트웨어가 탑재된 PC인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접기의 부하 시뮬레이션 장치.
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