11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B23K 9/ Inventor/es: Mela, Franco. 74 Agente: Ponti Sales, Adelaida

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1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B23K 9/10 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación: Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Generador para máquinas de soldadura con arco eléctrico. 30 Prioridad: IT PD Titular/es: SELCO S.R.L. Via Palladio, 19 I Onara di Tombolo, Padova, IT 45 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Mela, Franco 45 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Ponti Sales, Adelaida ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Generador para máquinas de soldadura con arco eléctrico. La presente invención se refiere a un generador para máquinas de soldadura por arco que dispone de una etapa rectificadora capaz de absorber una corriente prácticamente sinusoidal del suministro de potencia de la red eléctrica AC. Técnica anterior El generador según la presente invención es del tipo electrónico. Según el estado de la técnica, un diseño clásico de un generador para máquinas de soldadura por arco es el que se muestra en la figura 1, el cual comprende la presencia de una etapa rectificadora 1 seguida por un bloque 2 con condensadores de restitución al cual se conecta un bloque inversor con conmutadores electrónicos de alta frecuencia 3; el bloque inversor alimenta a un transformador 4 cuyo devanado secundario alimenta a una etapa rectificadora 5 que, por medio de un inductor 6 para el restablecimiento de la corriente de salida, alimenta a un arco de soldadura 7. Un generador de este tipo absorbe de la red eléctrica, durante el funcionamiento, una corriente cuya forma de onda presenta un alto contenido de armónicos, como la que se muestra en la figura 2. Con una forma de onda de este tipo se obtiene un factor de potencia bajo, es decir, si se requiere un nivel de potencia útil alto en la salida, es necesario absorber una corriente de alto valor eficaz de la red eléctrica. Esto conlleva problemas considerables sobre el suministro de potencia de la red eléctrica, puesto que un alto contenido de armónicos en la corriente absorbida limita la potencia que puede entregar el generador, y esto es una limitación severa en particular durante la utilización en sitios con baja potencia disponible, como la que entregan los suministros domésticos. Esto deriva del hecho de que el alto valor eficaz de la intensidad de corriente absorbida por el generador origina la actuación de la protección térmica del sistema aunque la potencia útil en la salida es menor que la de una carga resistiva equivalente. Para obviar estos problemas, se han diseñado generadores de soldadura que presentan etapas electrónicas auxiliares que permiten la absorción sinusoidal de corriente por el lado de la red eléctrica, para convertir al generador en equivalente a una carga resistiva. De esta forma es posible absorber toda la potencia activa disponible. En la figura 3 se muestra un diagrama típico de un generador según esta configuración, el cual presenta, respecto al diagrama de la figura 1, la adición de una etapa, indicada por medio del número de referencia 7, que se interpone entre el bloque rectificador y el bloque de restitución. Esta etapa, conocida como PFC tipo boost, comprende un inductor 71, un conmutador electrónico 72 y un diodo 73 dispuestos como se muestra. El conmutador 72 se controla por medio de un bloque apropiado 74 que permite convertir en sinusoidal la absorción del generador, como se representa en la figura 4. Evidentemente, sin embargo, la introducción de este bloque conlleva un aumento considerable de los componentes, y por tanto de los costes, del generador Además, el aumento de los componentes causa una reducción de la eficiencia debido a las pérdidas aumentadas en los dispositivos semiconductores. Descripción de la invención El propósito de la presente invención es proporcionar un generador para máquinas de soldadura por arco que supera los problemas arriba mencionados, en concreto en lo que respecta a la optimización del diseño y la eficiencia. Dentro del ámbito de este propósito, un objetivo primordial de la presente invención es proporcionar un circuito para el generador que reduce el número de componentes electrónicos, para reducir los costes y aumentar la eficiencia. Éste y otros objetivos que se harán más aparentes a continuación se alcanzan por medio de un generador de soldadura que comprende un transformador de corriente con un devanado primario y un devanado secundario, que alimenta, en el devanado secundario, un arco de soldadura, siendo alimentado un devanado primario de dicho transformador por medio de un bloque inversor con conmutadores electrónicos de alta frecuencia precedidos por un bloque de condensadores de restitución, siendo alimentados dichos condensadores de restitución por una etapa rectificadora, caracterizado por el hecho de que esta etapa rectificadora de entrada presenta un factor de potencia unidad y se compone por lo menos de un inductor, sobre un lado de red eléctrica, y de por lo menos dos conmutadores electrónicos, uno para cada diodo, estando conducidos dichos conmutadores por un controlador que al funcionar convierte prácticamente en sinusoidal la absorción de la etapa rectificadora de entrada. Breve descripción de las figuras Otras características y ventajas de la presente invención se harán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferida de la misma, que se ilustra solamente a modo de ejemplo no limitativo en las figuras adjuntas, en las cuales: la figura 1 es un diagrama de bloques típico de un generador para máquinas de soldadura, con la absorción en el lado de la red eléctrica caracterizada por la presencia de fuertes armónicos; la figura 2 representa la corriente que absorbe el generador de la figura 1; la figura 3 es un diagrama de bloques típico de un generador según el estado de la técnica, con una etapa de control para absorber, en el lado de la red eléctrica, corriente con una forma de onda sinusoidal; la figura 4 representa la corriente que absorbe el generador de la figura 3; la figura 5 es un diagrama de bloques de un generador según la presente invención; la figura 6 es un diagrama simplificado de la etapa rectificadora de entrada del generador de la figura 5, en el caso de un suministro de potencia de una fase; la figura 7 es un diagrama simplificado de la etapa rectificadora de entrada de un generador del tipo que se muestra en la figura 5, en el caso de un suministro de potencia de tres fases; la figura 8 es un diagrama detallado de la etapa de la figura 6, que ilustra la ruta de la corriente; la figura 9 es un diagrama detallado de la etapa rectificadora y la etapa de control de un generador convencional, del tipo que se muestra en la figura 3, que ilustra la ruta de la corriente, para la comparación con lo que se muestra en la figura 8.

3 3 ES T3 4 Formas de realización de la invención En referencia a las figuras adjuntas, el generador según la presente invención se muestra en las figuras 5 a 8. El generador se compone de un conjunto de bloques que en la figura 5 se indican como etapa rectificadora de entrada 101, etapa de restitución por condensador 102, etapa inversora con conmutadores electrónicos rápidos 103, transformador de corriente 104, y etapa de suministro de potencia 105 para el arco de soldadura 106. La parte que caracteriza al generador se encuentra en la etapa rectificadora de entrada 101, la cual se muestra en detalle en las figuras 6, 7 y 8. En la figura 6, la etapa de entrada 101 se muestra en un primer detalle y se refiere a un generador con suministro de potencia de una fase. En esta configuración de circuito se proporciona un inductor 107 conectado directamente a la entrada de red eléctrica 108. El inductor 107 se encuentra seguido por dos diodos 109 y 110 conectados mutuamente en oposición, siendo servido cada diodo por un conmutador electrónico, que se indica respectivamente por medio de los números de referencia 111 y 112. Las salidas 113 y 114 alimentan la etapa de condensador de restitución 102. En el caso de suministro de potencia de tres fases, como se muestra en la figura 7, existen tres inductores, uno para cada fase, que se indican por medio de los números de referencia 115, 116 y 117 y se encuentran conectados directamente a la red eléctrica 118. Cada uno de los inductores va seguido por un diodo respectivo 119, 120 y 121, siendo servido cada uno por un conmutador electrónico, indicados por medio de los números de referencia 112, 123 y 124 respectivamente. La figura 8 muestra con mayor detalle la estructura de la etapa rectificadora de entrada, ilustrando además el controlador 125 que actúa sobre los conmutadores 111 y Como se muestra por medio de la ruta trazada con líneas quebradas, la corriente (en una de las etapas de funcionamiento) fluye a través del inductor 107, el diodo 109, los condensadores 102 y el conmutador 112, que se encuentra cerrado. Una ruta similar tiene lugar cuando el conmutador 111 se encuentra cerrado y el diodo 110 conduce. La figura 9 muestra el circuito que corresponde al generador de la figura 3, el cual comprende un puente rectificador con cuatro diodos 201, 202, 203 y 204, un inductor 205 situado a continuación del puente respecto a la entrada de red eléctrica 206, otro diodo 207, un condensador de restitución 208 y un conmutador 209 controlado por un controlador 210. En la etapa de conducción ilustrada, la corriente fluye a través del diodo 201, el diodo 207, los condensadores 208 y el diodo 204. Como se muestra claramente al comparar la ruta de la corriente en los dos circuitos, en el circuito según la presente invención la corriente atraviesa solamente dos dispositivos semiconductores, contra los tres del circuito realizado según la técnica anterior. En términos de componentes, aunque se añade un conmutador rápido más, los diodos se reducen a dos, contra los cinco proporcionados en el circuito realizado según la técnica anterior. La reducción del número de dispositivos semiconductores por un lado reduce el coste del generador y por otro lado aumenta la eficiencia del mismo, puesto que se producen menores pérdidas en los semiconductores debido a su número inferior. A partir de la descripción anterior y de las figuras, se hace evidente que el propósito y objetivo que se pretendía se han logrado y que se ha presentado en concreto un generador para soldadura que presenta una absorción sinusoidal sobre el lado de la red eléctrica y que ofrece una eficiencia mejorada y un bajo coste. Los materiales y los componentes pueden por supuesto ser cualquiera según el tamaño del generador

4 5 ES T3 6 REIVINDICACIONES 1. Generador para máquinas de soldadura por arco que comprende un transformador de corriente (104) con un devanado primario y uno secundario, que alimenta, en el devanado secundario, al arco de soldadura, estando alimentado el devanado primario de dicho transformador por un bloque inversor (103) con conmutadores eléctricos de alta frecuencia precedidos por un bloque de condensadores de restitución (102), estando alimentados dichos condensadores por una etapa rectificadora de entrada (101), caracterizado por el hecho de que dicha etapa rectificadora de entrada presenta un factor de potencia unidad y está compuesta por lo menos por un inductor (107; 115, 11, 117), sobre el lado de la red eléctrica, y por lo menos dos diodos (109, 110; 119, 120, 121) y por lo menos dos conmutadores electrónicos (111, 112; 122, 123, 124), uno para cada diodo, estando conducidos dichos conmutadores por un controlador (125) que al funcionar convierte en prácticamente sinusoidal la absorción de la etapa rectificadora de entrada. 2. Generador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende un par de diodos y un par de conmutadores electrónicos, uno para cada diodo. 3. Generador según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que al funcionar en cualquier etapa de conducción la corriente circula a través de un sólo diodo y un sólo conmutador electrónico. 4. Generador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que al funcionar la absorción de corriente sobre el lado de la red eléctrica es sinusoidal. 5. Generador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende tres inductores, tres diodos y tres conmutadores electrónicos, uno para cada fase, dirigidos por un controlador que convierte al funcionar en prácticamente sinusoidal la absorción de la etapa rectificadora de entrada NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluida en la mencionada reserva. 4

5 ES T3 5

6 6 ES T3

7 ES T3 7

8 8 ES T3