MXPA01006657A - Fuente de poder para soldar con voltaje reducido de circuito abierto. - Google Patents

Fuente de poder para soldar con voltaje reducido de circuito abierto.

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Abstract

Un metodo y un aparato para proveer energia para soldar que incluye el control de un circuito de energia controlado por una fase para proveer una salida reducida de OCV. Preferentemente, la salida se controla en respuesta a una retroalimentacion, tal como una corriente que es inferior o superior al umbral.

Description

FUENTE DE PODER PARA SOLDAR CON VOLTAJE REDUCIDO DE CIRCUITO ABIERTO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona . en lo general con fuentes de poder, y, en particular con un método y un aparato para proveer energía con un voltaje reducido de circuito abierto. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existen muchos tipos de fuentes de poder para soldar. Uno de los tipos conocidos de fuentes de poder' es una fuente de poder controlada por una fase e incluye un circuito de energía que tiene interruptores controlables, como los SCR, que están controlados por una fase. Las fuentes de poder controladas por una fase son relativamente simples, robustas y no son caras . Por lo general, las fuentes de poder controladas por una fase reciben una entrada AC y proveen una salida AC, una salida AC rectificada o una salida de. Éstas controlan la cantidad de energía provista al controlar la fase de un ciclo de entrada AC en la que se activan los interruptores controlables. Típicamente, los interruptores se desactivan en el siguiente cruce de cero Es así como, la porción del ciclo de entrada del tiempo de encendido al cruce de cero se provee como una salida. (La longitud de ciclo AC, de la manera que se utiliza en la presente, es la longitud de tiempo desde un cruce de cero hasta el siguiente cruce de cero, o la longitud de tiempo desde un SCR que se activa, hasta el siguiente SCR que se activa) . Se provee una salida de mayor voltaje al hacer la activación anticipadamente en cada uno de los ciclos, proveyendo de esta manera una porción mayor del ciclo de entrada como la salida. Se provee un voltaje de salida menor al realizar la activación más tarde en el ciclo, proveyendo una porción menor del ciclo de entrada como la salida. El control actual puede obtenerse l alimentar nuevamente la corriente de salida al regulador de ángulo de fase. Una de esas fuentes de poder con control de fase conocida es la fuente de poder Miller Mark VI™. La fuente de poder Miller Mark VI™ es una fuente de poder para usuarios múltiples que incluye circuitos de energía controlados por seis fases, uno para cada una de las salidas del usuario. Los circuitos de energía proveen un cv (voltaje constante) de de o salida ce (corriente constante) . ' Los circuitos de energía incluyen un puente rectificador controlado de fase SCR que recibe una entrada AC . La salida del puente se provee para un circuito de salida que incluye un inductor para suavizar la salida. Un controlador recibe una señal de retroalimentación, y compara la señal de retroalimentación con un punto establecido por el usuario. La fase del SCR disparando se controla en respuesta a la comparación. Cuando el arco de soldadura se crea inicialmente , es deseable tener un voltaje relativamente alto (80 V, por ejemplo) . El voltaje relativamente alto ayuda a estabilizar y crear el arco. Sin embargo, un voltaje más alto posiblemente puede causar una incomodidad en el usuario en el caso de que el usuario tocase ambas salidas. Correspondientemente, es bien conocido en la tecnología que se proveen circuitos que ayudan a crear un voltaje reducido de circuito abierto. Es así como, cuando la soldadura no está ocurriendo, el voltaje de salida se reduce a un nivel en el que es menos probable que cause un malestar al usuario. Cuando inicia el proceso de soldadura, se provee un voltaje más alto, el cual es suficiente para iniciar el arco. Una tecnología anterior del circuito se muestra en la Patente estadounidense 5,513,093 (Corrigal et al), que se asigna al propietario de esta invención, y se incorpora a la presente. por referencia. Otros intentos se han realizado en la tecnología anterior para proveer un voltaje reducido de circuito abierto. Sin embargo, los intentos de esta tecnología anterior que por lo general no están bien adecuados para utilizarse con una fuente de poder controlada por una fase, son relativamente complicados o no proveen un voltaje suficientemente reducido sin interferir con el inicio del arco. Correspondientemente, se desea una fuente de poder para soladura controlado por una fase que provea un voltaje de salida reducido de circuito abierto. Adicionalmente, el voltaje reducido de circuito abierto no debe interferir con el inicio del arco y la estabilidad del arco. SUMARIO OE LA PRESENTE INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la invención una fuente de poder para soldadura incluye un circuito de energía controlado por una fase, un circuito sensor de salida y un circuito de reducción de OCV. El circuito de energía recibe una entrada AC y provee una energía de salida en respuesta a las señales de control de la fase. El circuito sensor de salida que detecta la salida y provee una señal de retroalimentación . El circuito de reducción OCV recibe la señal de retroalimentación y provee una señal de control de la fase de reducción de voltaje como una señal de control de fase.
En otras formas de realización, el circuito sensor de salida detecta la corriente de salida en una forma de realización ' y el circuito de energía controlado por la fase se dispone para proveer un voltaje de salida en respuesta por lo menos a dos señales de control de la fase. El controlador recibe la señal de retroalimentación y una señal seleccionada por el usuario, y provee una señal de control de fase para el punto ajustado como una señal de control de fase en una alternativa. En otra forma de realización, el controlador combina la señal de control de fase de punto establecido y la 'señal de control de fase de reducción de voltaje para producir una sola señal de control de fase. En una forma de realización se provee un circuito de salida, que incluye un circuito RC a través de dos terminales. El circuito RC preferentemente tiene un tiempo constante mayor que la duración de la mitad de la longitud del ciclo SCR. De acuerdo con otro aspecto de la invención se provee un método para proveer energía para soldar. El método incluye la recepción de una entrada AC y una fase que controla el circuito de energía para proveer la energía de salida. Se provee una señal de retroalimentación de salida y el circuito de energía se manda de regreso por una fase en respuesta a la retroalimentación cuando la corriente de salida está por debajo del umbral. En una alternativa, la retroalimentación es la retroalimentación de corriente. En una forma de realización, la fase de control incluye la recepción de per lo menos dos señales de control de fase y en otra forma de realización, una de las señales de control de fase se deriva de un punto de ajuste del usuario. En otra forma de realización, las señales de control de fase se combinan para formar una sola señal En otra forma de realización, la salida se suaviza cuando el voltaje se reduce. De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, una fuente de poder para soldadura incluye un circuito de energía controlado por una fase, un circuito sensor de salida y un controlador. El circuito de energía recibe una señal AC que tiene una longitud de ciclo y provee energía de salida a un circuito de entrada. El circuito de entrada incluye un circuito RC que tiene una constante de tiempo superior al de la longitud de ciclo. El circuito sensor de salida detecta la salida y provee una señal de retro-alimentación . El controlador recibe la señal de salida y provee una señal de control de fase. Otras características y ventajas principales de la invención serán aparentes para las personas habilitadas en la tecnología ante la revisión de los siguientes dibujos, la descripción detallada y las reivindicaciones anexas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloque de una fuente de" poder para soldadura construida de acuerdo con la forma de realización de preferencia; y La Figura 2 es un diagrama ce circuito de un circuito de reducción de voltaje dé circuito abierto de acuerdo con la forma de realización de preferencia. Antes de explicar en detalle por lo menos una forma de realización de la invención debe entenderse que la invención no está limitada en su aplicación por los detalles de la construcción y la disposición de los componentes establecidos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención tiene la capacidad de que se practiquen otras formas de realización o se lleven a cabo en diversas maneras. También, debe entenderse que la fraseología y la terminología empleada en la presente son con el propósito de descripción y no deben considerarse como limitantes. Se utilizan números de referencia iguales para indicar componentes iguales. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN DE PREFERENCIA Aunque la presente invención se ilustrará con referencia a un circuito de energía en particular y una serie de circuitos de control en particular, debe entenderse desde el comienzo que la invención par proveer un voltaje reducido de circuito abierto también puede implement'arse con otros circuitos de potencia, otros circuitos de control y en otros ambientes. Por lo general, la invención provee que una fuente de poder para- soldar tiene un voltaje reducido de circuito abierto, pero con un voltaje suficiente para iniciar el arco y mantener el arco durante el proceso de soldadura. La fuente de poder de soldadura es, en una forma de realización de preferencia, una fuente de poder controlada por una fase. El voltaje reducido de circuito abierto se obtiene a través retrofasear la energía durante la condición de circuito abierto. Se determina que la condición de circuito abierto existe cuando la corriente de salida es menor al umbral (7.5 amperes en la forma de realización de preferencia) . La forma de realización de preferencia se describirá con respecto a una fuente de poder de soldadura controlada por una fase de la tecnología anterior, como una Miller Mark VI™. La Miller Mark VI™ se conoce bien en la tecnología, y se describe en el manual del propietario de la Mark VI™ OM-2211; Agosto 1998. La Figura 1 muestra un diagrama de bloque de una fuente, de poder para soldar 100, construido de acuerdo con la forma de realización de preferencia. La fuente de poder para soldadura 100 incluye un circuito de energía 101, un controlador 103, un circuito de retroalimentación 105 y un circuito de reducciones de OCV 107. El circuito de energía 101, el 'controlador 103 y el circuito de retroalimentación 105 se construyen de acuerdo con el Miller Mark VI™ de la tecnología anterior, y no se describirán en detalle en la presente. Aunque estos componentes se encuentran en el Miller Mark VI™ en la forma de realización de preferencia, pueden implementarse sin problemas utilizando otras fuentes de poder, como otras fuentes de poder para soldadura y otros circuitos de control de fase. Por lo general, el circuito de energía 101 incluye un puente rectificador de SCR. Cada una de las SCR se activa en un momento deseado dentro de cada uno de los ciclos (controlados por fase) a través de un controlador 103. El controlador 103 recibe una señal indicativa de la salida del circuito de retroalimentación 195, y compara la señal de retroalimentación a un punto establecido por el usuario. Como es bien sabido en la tecnología, el controlador 103 determina el ángulo de fase al que se activan las SCR en respuesta a esa comparación. Un resistor 108 (10k Ohms ) y un capacitor 109 (10 microfaradios ) se ' proveen a través de las terminales de salida. Este circuito RC suaviza la salida cuando se provee un voltaje reducido de circuito abierto. Debido a que el voltaje reducido de circuito abierto se provee al ajustar la fase hacia atrás, o sea " retrofasear " la " activación de las SCR sin el circuito RC, por lo que el voltaje de salida del circuito abierto tendrá picos sustancialmente más altos que el voltaje promedio. El circuito RC, que tiene una constante de tiempo de 0.1 segundos, puede permitir el voltaje pico para que tenga una duración a lo largo de todo el ciclo. La constante de tiempo RC debe seleccionarse de manera que se obtenga el voltaje de salida deseado cuando se reduzca el voltaje de circuito abierto . En la Figura 2 se muestra un circuito que implementa un circuito de reducción de voltaje de circuito abierto 107 e incluye una unidad de reducción de circuito 201 y un circuito sensor de corriente 203. El circuito de reducción de voltaje 201 recibe una entrada VFB, que es una señal de retroalimentación de voltaje que tien-e un voltio que es igual a 10 voltios del voltaje del arco. El Vfb se provee hacia un amplificador Al a través de un resistor Rl (10 Ohms ) . Un resistor de retroalimentación R2 (51.1 K Ohms) da como resultado una ganancia 'de alrededor de 5 para el amplificador Al. El amplificador Al es un amplificador de inversión y su salida se provee a través de un resistor R3 (200 K Ohms) hacia un amplificador A2. El amplificador A2 también recibe como entrada una señal, polarizada de de provista a través de un resistor R4 (332 K Ohms). Se provee un capacitor de retroalimentación Cl (1 µ F) para que el amplificador A2 integre la diferencia entre la señal de retroalimentación de voltaje y ' la corriente polarizada de de. La salida del amplificador A2 pasa a través de un diodo y sobre un interruptor Ul . Cuando el interruptor Ul está cerrado, se provee la salida del amplificador a un nodo en el circuito de control 103 que establece el ángulo de la fase del puente SCR. El voltaje del nodo que controla el ángulo de la fase se escala de manera que -2.1 voltios cause que el puente desactive la fase completa (0 voltaje de salida) . El diodo Ul realiza la combinación de la señal de control OCV y la señal normal de operación controla una conexión OR, de manera que el regulador de voltaje puede retrofasearse hacia el puente pero no puede activar la fase del puente. Cuando el circuito de reducción de voltaje esté activado (el interruptor Ul está cerrado) el ángulo de fase se retrofaseará determinado por el circuito de reducción de voltaje. Pero, cuando el circuito de reducción de voltaje está desactivado ( el interruptor Ul está abierto) el ángulo de fase estará controlado de acuerdo con el esquema de control de la tecnología anterior. El circuito sensor de corriente 203 recibe una señal de retroalimentación de corriente IFB que se provee hacia un amplificador A3. El amplificador A3 incluye resistores de retroalimentación R5 (1 'K Ohms ) y R6 (100 K Ohms) . IFB se escala de manera que un voltio corresponde a 100 amperes de corriente de salida. La salida del amplificador A3 se escala de manera que un Amper de corriente de salida es igual a un voltio, y se provee a través de un diodo D2 hacia un amplificador A4. Un capacitor C2 (3.3 microfaradios ) y un resistor R9 (1 Mega Ohm) provee un retraso de tiempo como se describirá a continuación. El amplificador A4 también recibe como una entada una señal dividida de voltaje desde un resistor R7 (10 K Ohms ) y un resistor R8 (10 K Ohms) . El amplificador A4 es un comparador que compara la señal en el capacitor C2 hacia la señal dividida del voltaje. La salida del comparador A4 se provee a través de un diodo D3 y un resistor 10 (10 K Ohms) hacia la entrada de control del interruptor Ul . Cuando la corriente de carga es menor que 7.5 amperes, la salida del comparador A4 es baja y causa que el interruptor Ul se cierre. Cuando el interruptor Ul se cierra, la salida del circuito de reducción de voltaje se provee hacia el regulador de ángulo de fase en el circuito de control 103. Cuando la corriente de carga excede 7.5 amperes, la salida del comparador A4 se intercambia a más de 156 voltios. Esto abre el interruptor Ul y libera la abrazadera de voltaje en el regulador del ángulo de fase. Cuando se libera la abrazadera del ángulo de fase, el voltaje máximo de salida es de 80 voltios (mientras se está soldando) . Cuando el arco de soldadura se rompe, el capacitor C2 y el resistor R9 provee un retardo de aproximadamente tres segundos antes que el capacitor C2 se descargue a menos de 7.5 V. Es asi como, el voltaje reducido de circuito abierto no se provee hade tres segundos de retardo. Si el soldador inadvertidamente o erróneamente rompe el arco, tiene tres segundos de tiempo durante el cual el arco puede reestablecerse sin que se reduzca el voltaje de salida. Cuando se inicia el proceso de soldado, el voltaje de salida puede reducirse debido á que no se provee ninguna carga de corriente. El soldador utiliza un comienzo de contacto (toca el electrodo hacia la pieza de trabajo) para que la corriente comience a fluir. Cuando la corriente excede 7.5 amperes, el voltaje de salida ya no se reduce, como se describe anteriormente . Numerosas modificaciones pueden realizarse .a la presente invención que caen todavía dentro de la intención del alcance de la presente. Es así como, será aparente que se ha provisto, de acuerdo con la presente invención, un método y un aparato para proveer un voltaje reducido de voltaje abierto que satisface plenamente los objetivos y ventajas establecidos anteriormente. Aunque la invención se ha descrito en conjunto con las formas de realización específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán aparentes para las personas habilitadas en la tecnología.
Correspondientemente, se intenta abarcar todas estas alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del espíritu y amplio alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (22)

  1. REIVINDICACIONES 1. Una fuente de poder para soldar que comprende : un circuito de energía controlado por una fase dispuesto para recibir una señal AC y proveer una energía de salida en respuesta a por lo menos una señal de control de la fase; un circuito sensor de salida dispuesto para detectar la salida y proveer una señal de retroalimentacion en respuesta al mismo; y un circuito de reducción de voltaje dispuesto para recibir la señal de retroalimentacion y provee una señal de control de fase de reducción de voltaje como uno de por lo menos una de las señales de control de fase.
  2. 2. El aparato de la Reivindicación 1 donde el circuito sensor de salida se dispone para detectar la corriente de entrada.
  3. 3. El aparato de la Reivindicación 1 donde el circuito de energía controlado por fase se dispone para proveer un voltaje de salida en respuesta a por lo menos dos señales de control de fase.
  4. 4. El aparato de la Reivindicación 3 además comprende un controlador dispuesto para recibir la señal de retroalimentacion y una señal seleccionada por el usuario, y además dispuesta para proveer una señal de control de fase de un punto establecido como una de por lo menos dos señales de control de fase en respuesta a esto.
  5. 5. El aparato de la Reivindicación 4 donde el controlador además comprende circuitos que combinan el punto establecido- de la señal de control · de la fase y la señal de control de fase de la reducción de voltaje para producir una señal de control de fase simple.
  6. 6. El aparato de la Reivindicación 1 además comprende un circuito de salida, que incluye una primera 'terminal de salida y una segunda terminal de salida y un capacitor dispuesto a través de la primera terminal de salida y la segunda terminal de salida, y además comprende un resistor dispuesto a través de la primera terminal de salida y la segunda terminal de salida .
  7. 7. El aparato de la reivindicación 6 donde la señal AC tiene una longitud de ciclo AC, y además donde el capacitor y el resistor forman un circuito RC que tiene una constate de tiempo mayor que la duración de la mitad de la longitud del ciclo AC.
  8. 8. Una fuente de poder para soldar que comprende: un elemento de circuito de energía para proveer energía de salida desde la energía de entrada AC en respuesta de por lo menos una señal de control de fase; ¦ ' los elementos de retroalimentacion para detectar la salida y proveer una señal de retroalimentacion en respuesta a esto; y elementos de reducción - de voltaje para retrofasear el elemento del circuito de energía en respuesta al elemento, de retroalimentacion cuando la salida está debajo del umbral.
  9. 9. El aparato de la Reivindicación 8 donde el elemento de retroalimentacion incluye un elemento para detectar la corriente de salida.
  10. 10. El aparato de la Reivindicación 8 donde el elemento de circuito de energía incluye elementos para recibir por lo menos dos señales de control de fase .
  11. 11. El aparato de la Reivindicación 10 además comprende elementos para proveer un punto de ajuste de la señal de control de fase.
  12. 12. El aparato de la Rei indicación 11 además comprende elementos para combinar el punto establecido de la señal de control de la fase y una señal de control de la fase de reducción de voltaje para producir una sola señal de control de fase.
  13. 13. El aparato de la Reivindicación 8 además comprende elementos de salida que incluyen elementos para proveer una constante de tiempo.
  14. 14. Un método para proveer energía para soldadura que comprende: la recepción de una entrada- de AC y una fase que controla un circuito de energía para proveer la energía de salida; detectar la salida y proveer una señal de retroalimentación en respuesta al mismo; y retrofasear el elemento de circuito de energía en respuesta al elemento de retroalimentación cuando la corriente de salida está por abajo del umbral.
  15. 15. El . aparato del método de la Reivindicación 14 donde la detección de salida incluye la detección de la corriente de salida.
  16. 16. El método de la Reivindicación 14 donde el control de la fase incluye la recepción de por lo menos dos señales de control de fase.
  17. 17. El método de la Reivindicación 16 además comprende proveer un punto de ajuste de la señal de control de la fase.
  18. 18. El método de la Reivindicación 17 además comprende la combinación del punto de ajuste de la señal de control de fase y una señal de control de fase de reducción de. voltaje para producir una señal de control de fase simple.
  19. 19. El método de la Reivindicación 14 además comprende suavizar la salida con un circuito que tiene una constante de tiempo.
  20. 20. El método de la Reivindicación 19 donde la señal AC tiene una longitud de ciclo AC, y además donde la constante de tiempo es superior a la duración ' de la mitad de la longitud del ciclo.
  21. 21. Una fuente de poder para soldadura que comprende : un circuito dé energía controlado por una fase dispuesto para recibir una señal AC que tiene una longitud de ciclo y que. provee energía de salida a un circuito de salida en respuesta a por lo menos una señal de control de fase, donde el circuito de salida incluye un circuito RC que tiene una constante de tiempo mayor a una longitud de ciclo AC . Un circuito sensor de sálica dispuesto para detectar la salida y proveer una señal de retroalimentación en respuesta al mismo; y un controlador dispuesto para recibir la señal de retroalimentación y proveer por lo menos una señal de control de fase.
  22. 22. üna fuente de poder para soldar que comprende : un elemento para recibir una señal de entrada AC que tiene una longitud de cicle y para proveer energía controlada por una fase; un elemento de retardo para proveer una salida suavizada, donde el elemento de retardo se conecta a una salida del elemento para recepción; el elemento de retroalimentación para detectar la' salida y proveer una señal de retroalimentación en respuesta al mismo; y un elemento controlador para recibir la señal de retroalimentación y proveer por lo menos una señal de control de fase hacia el elemento de recepción.
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