KR100502699B1 - 전기용접기용 전원 공급장치 - Google Patents

전기용접기용 전원 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기용접기용 전원 공급장치에 관한 것으로, 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 아크의 집중이 향상되도록 하여 용접이 고르고 또한 용접깊이가 깊게 형성될 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 단상 또는 삼상 전원을 트랜스포머의 입력측 코일을 통해 유도하여 상기 입력측 코일로 유도된 유도전압을 상기 트랜스포머의 코일 1과 코일 2로 이루어진 출력측 코일을 통해 출력하는 구성으로 이루어진 전기용접기용 전원 공급장치에 있어서, 용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 용접봉과 모재 사이에 발생되는 아크의 집중이 이루어질 수 있도록 상기 출력측 코일의 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하되, 상기 코일 1의 권선수가 상기 코일 2의 권선수에 비해 더 많게 구성한 것이 특징이다.

Description

전기용접기용 전원 공급장치{POWER SUPPLY FOR ELECTRIC WELDING MACHINE}
본 발명은 전기용접기용 전원 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도전압의 출력이 이루어지는 트랜스포머의 출력측 코일의 권선 횟수를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접이 고르고 또한 용접깊이가 깊게 형성될 수 있도록 한 전기용접기용 전원 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 아크용접기는 단상 또는 삼상 전원을 유도한 출력으로 금속물을 용접하는 기기를 말하는 것으로, 이러한 아크용접기는 현장에서 소정길이로 연장된 배선이 전원 공급장치에 연결되어 사용되며, 배선은 작업을 요하는 위치까지 아크용접기의 이동이 보장될 수 있도록 구성된다.
전술한 바와 같은 아크 용접기는 통상 교류 아크 용접기와 직류 아크 용접기로 구별되며, 가장 보편적으로 사용되는 용접기와 아크 용접 방법으로는 교류 용접기에 의한 피복 아크 용접이다.
전술한 피복 아크 용접(shielded metal arc welding)이란 피복제를 도포한 용접봉과 피용접물(모재)과의 아크를 발생시켜 그 아크열(약 5,000℃)에 의하여 두 모재를 결합시키는 용접 방법 중 가장 널리 사용되고 있는 방법이다.
한편, 전술한 바와 같은 종래의 아크 용접기용 전원 공급장치는 출력 조절을 위해서 트랜스포머가 가변 코어식으로 구성되며, 아크용접기의 출력을 조절하기 위해서는 코어의 위치를 가변시켜야 했다. 다음은 종래의 직류 아크 용접기용 전원 공급장치를 보인 것이다.
도 1 은 종래 전기용접기용 전원 공급장치를 보인 회로도, 도 2 는 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 파형을 보인 파형도, 도 3 은 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 아크(arc)의 형태를 보인 아크 형상도, 도 4 는 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 아크(arc)로 인해 형성되는 용접 깊이를 보인 용접 형상도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 직류 아크 용접기용 전원 공급장치(10)는 단상 또는 삼상 전원을 트랜스포머(12)의 입력측 코일(14)을 통해 유도하여 입력측 코일(14)로 유도된 유도전압을 트랜스포머(12)의 출력측 코일(16)을 통해 출력하게 된다. 이때, 트랜스 포머(12)의 출력측 코일(16)은 그 코일 1(16a)과 코일 2(16b)의 권선비가 1:1의 비율로 이루어진다.
따라서, 전술한 바와 같이 코일 1(16a)과 코일 2(16b)의 권선비가 1:1의 비율로 이루어진 출력측 코일(16)은 입력측 코일(14)을 통해 유도된 유도전압이 출력측 코일(16)을 통해 출력되는 경우 도 2 에 도시된 바와 같이 그 출력 파형은 변화없이 일정하게 이루어진다. 즉, 펄스기능이 없으며, 이로 인한 무부하 전압이 높다는 문제가 있다.
또한, 저전류시 아크의 흔들림으로 용접하고자하는 위치에 아크 겨냥이 어렵고 용접열 집중이 어렵다.
전술한 바와 같이 일정한 파형으로 출력되는 전원에 의해 용접봉(20)과 모재(30) 사이에 발생되는 아크(40)는 도 3 의 (a)에 도시된 바와 같이 용접봉(20)으로부터 모재(30)로 넓게 확장되는 형태(퍼짐현상)로 발생된다. 이처럼 발생된 도 3 의 (a)에서와 같은 아크(40)는 정상적인 아크(40)이지만 모재(30)에 형성되는 용접깊이(L1)는 도 4 에 도시된 바와 같이 매우 얇게 형성된다. 따라서, 두 모재(30) 사이의 결합력은 매우 취약하다는 문제가 있다.
또한, 도 2 에 도시된 바와 같이 일정한 파형으로 출력되는 전원에 의해 용접봉(20)과 모재(30) 사이에 발생되는 아크(40)는 도 3 의 (b)에 도시된 바와 같이 경직성(stiffness)이 부족하고, 요동(swing)하는 아크(40)의 형태로 발생할 수 있다. 따라서, 아크(40)가 내뿜는 힘으로 슬래그(slag)나 용해금속(molten metal)의 흐름을 조절하여 비드(bead) 형상을 갖추는 것이 어렵다.
더구나, 일정한 파형으로 출력되는 전원에 의해 용접봉(20)과 모재(30) 사이에 발생되는 아크(40)는 도 3 의 (a)에 도시된 바와 같이 용접봉(20)으로부터 모재(30)로 넓게 확장되는 형태(퍼짐현상)로 발생되기 때문에 용접자의 눈에 피로감이 매우 크게 발생하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 아크의 집중이 향상되도록 하여 용접이 고르고 또한 용접깊이가 깊게 형성될 수 있도록 한 전기용접기용 전원 공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접부분으로 아크의 집중현상이 있도록 아크의 퍼짐현상을 방지하여 용접자의 눈의 피로감을 저감시킴은 물론, 이로 인하여 용접작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접부분으로 아크의 집중현상이 있도록 아크의 퍼짐현상을 방지하여 아크의 요동을 방지할 수 있도록 함에 있다.
나아가, 본 발명은 전술한 목적들 이외에 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 아크의 펄스기능이 발생되도록 함으로써 무부하 전압이 낮은 상태에서도 무부하 전압이 높은 상태의 효과를 내도록 하여 양호한 용접이 이루어질 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치는 단상 또는 삼상 전원을 트랜스포머의 입력측 코일을 통해 유도하여 상기 입력측 코일로 유도된 유도전압을 상기 트랜스포머의 코일 1과 코일 2로 이루어진 출력측 코일을 통해 출력하는 구성으로 이루어진 전기용접기용 전원 공급장치에 있어서, 용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 용접봉과 모재 사이에 발생되는 아크의 집중이 이루어질 수 있도록 상기 출력측 코일의 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하되, 상기 코일 1의 권선수가 상기 코일 2의 권선수에 비해 더 많게 구성된다.
삭제
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 따른 전기용접기용 전원 공급장치에 대해 상세히 설명한다.
도 5 는 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치를 보인 회로도, 도 6 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급 파형을 보인 파형도, 도 7 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급시 아크(arc)의 형태를 보인 아크 형상도, 도 8 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급시 아크(arc)로 인해 형성되는 용접 깊이를 보인 용접 형상도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치(100)는 종래의 전기용접기용 전원 공급장치(10)의 구성과 마찬가지로 단상 또는 삼상 전원을 트랜스포머(110)의 입력측 코일(112)을 통해 유도하여 입력측 코일(112)로 유도된 유도전압을 트랜스포머(110)의 코일 1(114a)과 코일 2(114b)로 이루어진 출력측 코일(114)을 통해 출력하는 구성으로 이루어진다. 다만, 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치(100)는 코일 1(114a)과 코일 2(114b)로 이루어지는 출력측 코일(114)에 있어 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 이루어진 것이다.
전술한 바와 같이 트랜스포머(110)의 출력측 코일(114)에서 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리하는 구성은 코일 1(114a)의 권선수가 코일 2(114b)의 권선수에 비해 더 많게 구성한다. 이처럼 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선을 코일 1(114a)의 권선수가 코일 2(114b)의 권선수에 비해 많게 구성함으로써 코일 1(114a)에서는 피크치가 낮은 저압이 출력되고, 코일 2(114b)에서는 피크치가 높은 펄스 전압이 출력된다.
즉, 코일 1(114a)의 권선수가 코일 2(114b)의 권선수에 비해 많게 구성함으로써 코일 1(114a)에서는 약한 아크 펄스가 형성되고, 코일 2(114b)에서는 강한 아크 펄스가 형성된다. 이처럼 약하고 강한 아크 펄스가 용접시 주기적으로 반복해서 발생되도록 함으로써 아크(140)의 퍼짐 현상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 코일 1(114a)의 권선수가 코일 2(114b)의 권선비는 아크 펄스의 진폭이나 아크 펄스의 강약에 따라 아크(140)의 퍼짐이 발생하지 않고 아크(140)의 집중이 발생하도록 하는 권선비로 전기용접기의 제조시 조절한다.
전술한 바와 같이 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성함으로써 도 6 에 도시된 바와 같이 그 출력 파형은 진폭에 차이가 뚜렷하게 발생하게 된다. 즉, 아크(140)의 발생빈도가 한 번은 약하게 한 번은 강하게와 같은 방식으로 강약이 반복적으로 발생하게 된다. 이러한 강약의 파형은 실제로 용접작업을 하는 작업자는 느끼지는 못한다.
한편, 전술한 바와 같이 아크(140)의 발생에 따른 파형의 진폭이 강약으로 반복해서 발생되기 때문에 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치에는 아크 펄스기능이 발생하게 된다. 이러한 아크 펄스기능의 발생으로 인하여 무부하 전압 또한 낮아지게 된다.
전술한 바와 같이 아크 펄스기능이 발생함으로써 아크(140)의 퍼짐현상은 방지되고, 이에 따라 모재(130)에 용접되는 아크(140)는 도 7 에 도시된 바와 같이 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접되는 부분으로 집중이 된다.
따라서, 전술한 바와 같이 모재(130)에 용접되는 아크(140)가 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접되는 부분으로 집중이 됨으로써 용접깊이는 보다 더 깊게 형성된다.
또한, 전술한 바와 같은 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리한 구성을 통해 아크(140)의 퍼짐현상을 방지하여 모재(130)에 용접되는 아크(140)가 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접되는 부분으로 집중이 되도록 함으로써 용접자 눈의 피로감을 현저히 줄일 수 있음은 당연할 것이다.
전술한 바와 같이 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성함에 따라 발생되는 작용들을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성함으로써 용접봉(120)과 모재(130) 사이에 발생하는 아크(140)의 퍼짐현상이 방지되도록 하여 도 8 에 도시된 바와 같이 모재(130)의 용접부분에 형성되는 용접깊이를 보다 깊게 형성시킬 수가 있다.
즉, 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 용접봉(120)과 모재(130) 사이에 발생하는 아크(140)의 퍼짐현상이 방지되도록 함으로써 모재(130)의 용접부분으로 아크(140)의 집중이 양호하게 이루어질 수 있도록 하여 용접되는 부분의 용접깊이를 보다 깊게 형성할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 모재(130)의 용접부분으로 아크(140)의 집중이 보다 양호하게 이루어질 수 있도록 함으로써 용접깊이를 보다 깊게 형성할 수 있음은 물론, 이로 인하여 모재(130) 결합부분의 결합력을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 모재(130)의 용접부분으로 아크(140)의 집중이 이루어질 수 있도록 함으로써 아크(140)의 경직성(stiffness)을 보다 강하게 하여 아크(140)의 요동(swing)이 발생하지 않도록 한다. 이처럼 아크(140)의 경직성(stiffness)을 보다 강하게 하여 아크(140)의 요동(swing)이 발생하지 않도록 함으로써 용접의 균일성을 제공할 수 있음은 물론, 용접깊이를 보다 균일하게 할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치(100)는 코일 1(114a)의 권선수가 코일 2(114b)의 권선수에 비해 더 많게 출력측 코일(114)의 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성함으로써 아크 경직성(stiffness)을 보다 강하게 하수 있음은 물론, 무부하 전압을 낮출 수 있다.
또한, 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 약하고 강한 아크 펄스기능이 발생되도록 함으로써 아크(140)가 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접 부분으로 집중되도록 하여 용접깊이를 보다 깊게 형성할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 아크(140)가 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접 부분으로 집중되도록 하여 용접깊이를 보다 깊게 형성되도록 함으로써 용접의 균일성을 제공함은 물론, 용접의 깊이를 균일하게 할 수 있다.
나아가, 본 발명은 코일 1(114a)과 코일 2(114b)의 권선비를 달리 구성하여 아크(140)가 옆으로 퍼지지 않고 모재(130)의 용접 부분으로 집중되도록 함으로써 용접작업을 하는 작업자의 눈의 피로감을 보다 저감시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 아크의 집중이 향상되도록 하여 용접이 고르고 또한 용접깊이가 깊게 형성되게 하는 효과가 발휘된다.
본 발명의 다른 효과로는 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접부분으로 아크의 집중현상이 있도록 아크의 퍼짐현상을 방지하여 용접자의 눈의 피로감을 저감시킴은 물론, 이로 인하여 용접작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 효과로는 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 양호한 아크 경식성을 유도함으로써 용접부분으로 아크의 집중현상이 있도록 아크의 퍼짐현상을 방지하여 아크의 요동을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 입력측 코일을 통해 유도된 유도전압을 출력하는 트랜스포머의 출력측 코일에서 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하여 아크의 펄스기능이 발생되도록 함으로써 무부하 전압을 낮출 수 있도록 하여 양호한 용접이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 발휘된다.
도 1 은 종래 전기용접기용 전원 공급장치를 보인 회로도.
도 2 는 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 파형을 보인 파형도.
도 3 은 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 아크(arc)의 형태를 보인 아크 형상도.
도 4 는 종래 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급에 따른 아크(arc)로 인해 형성되는 용접 깊이를 보인 용접 형상도.
도 5 는 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치를 보인 회로도.
도 6 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급 파형을 보인 파형도.
도 7 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급시 아크(arc)의 형태를 보인 아크 형상도.
도 8 은 본 발명에 따른 전기용접기용 전원 공급장치의 전원 공급시 아크(arc)로 인해 형성되는 용접 깊이를 보인 용접 형상도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100. 전기용접기용 전원 공급장치 110. 트랜스포머
112. 입력측 코일 114. 출력측 코일
114a. 코일 1 114b. 코일 2
120. 용접봉 130. 모재
140. 아크

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 단상 또는 삼상 전원을 트랜스포머의 입력측 코일을 통해 유도하여 상기 입력측 코일로 유도된 유도전압을 상기 트랜스포머의 코일 1과 코일 2로 이루어진 출력측 코일을 통해 출력하는 구성으로 이루어진 전기용접기용 전원 공급장치에 있어서,
    용접하고자 하는 모재의 용접부분으로 용접봉과 모재 사이에 발생되는 아크의 집중이 이루어질 수 있도록 상기 출력측 코일의 코일 1과 코일 2의 권선비를 달리 구성하되, 상기 코일 1의 권선수가 상기 코일 2의 권선수에 비해 더 많게 구성한 것을 특징으로 하는 전기용접기용 전원 공급장치.
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