DE2244472A1 - Elektrische speisequelle zur speisung eines plasmabrenners - Google Patents

Description

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Institut ülektrosvarkl iraeni ü. 0. Patona
Akademii ITauk Ukrainskoj SSR

SPEISE^üXLLE 2UB SPEISUNG BIWES PLASMABRENNERS

Die Erfindung betrifft elektrische Speisequellen zur Versorgung des Plasma tr onbogens mit stabilisiertem Strom,

l/eitgehend ist eine elektrische Speisequelle zur Speisung das Plasmatronbogens bekannt, die einen Dreiphasentransformator mit zwei Gruppen von Sekundärwicklungen enthält. liine Gruppe
von Wicklungen ist an die Bogenstrecke des Plasmatrons über eine in der Kegel mit !lichtgesteuerten Hulbleiterventilen bestückte Gleichrichterschaltuns' geringer Leistung angeschlossen. Dieser elektrische Suromlireis bewirkt die Zündung des Plasmatronbogens. Die andere Gruppe von Wicklungen Ist an dieselbe Bogenstrecke
über eine mit gesteuerten lialblelterventllon (Thyristoren) bestückte Starkstrom-Gleichrichterschaltung angeschlossene Über · diesen elektrischen Stromkreis erfolgt die Speisung des Bogens

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mit einem den jeweiligen Betriebsbedingungen entsi)recheiidon Strom· Im Thyristor-Steuerstromlo'eis liegt eine Linheit zur Änderung des öffnungswinkels bei Thyristoren, die In der Fach~ literatur als Phasenschieber bezeichnet wird. Zur Steuerung des Betriebs dieser Linheit ist ein System zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstromos vorgesehen, das aus einer Schaltung zun Vergleich der Bogenspannung mit einer Referenzspannung und einem am Ausgang dieser Schaltung in Reihe liegenden Potentiometer besteht. Mit dem Potentiometer wird der erforderliche Bogenctrom eingestellt· Die Vergleichsschaltung verfolgt die Änderungen der Bogenspannung und ermöglicht dadurch die Stabilisierung des

Bogonstromes·

Eine derartige Speisequelle ermöglicht eine kontinuierliche und trägheitslose Regelung des Bogenstromes während des Bogenbrennens. Für die Speisung von Leistungs-Plasmatronen mit Ströoien über "100 bis 200 A rnuß man auch einen automatischen gleichmaßigon Stromanstieg während der Bogenzündung von einem Minimalwert bis zum Nennwert gewährleisten, der dem erforderlichen /»rbeltsstromwert bei der Bearbeitung eines Erzeugnissos entspricht. Gewöhnlich wird ein derartiger Stromanstieg durch Einführung eines Integriergliedes in den Steuerkreis der Thyristoren erreicht, wobei die Schnellwirkung der Stromregelung beim Bogenbrennen und die Betriebsstabilität des Bogenstrom-Stabllisierungssystems sprunghaft herabgesetzt werden·

Die Erflnuuue, Dezweckt, einen automatischen gleichmäßigen üogenstromanstieg am Anfang der Bogonaündung, eine trägholts-

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lose Regelung und eine beständige Stabilisierung des Bogenstromes während des Bogenbrennens sicherzustellen·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das System zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstromes in einer Speisequelle zur elektrischen Bogenspeisung so auszuführen, daß dieses System bei der Inbetriebsetzung des Plasmatrons ein Signal für eine gleichmäßige änderung des öffnungswinkels der gesteuerten Thyristoren formiert und keinen Einfluß auf das Signal zur Bogenstrqmsteuerung während des Bogenbrennens ausübt» ■

Diese ilufgabe wird dadurch relöst, daß in der elektrischen Speisequelle zur -Speisung des Plasmatronbogens, die einen Dreiphasen-Hetztransformator mit zwei Gruppen von Sekundärwicklungen enthält, von denen eine Gruppe an die Bogenstrecke des Plasmatrons über eine Glelclirlchterschaitung geringer Leistung zur Bogenzündung angeschlossen ist und die andere Gruppe an der Bogenstrecke über eine mit Thyristoren bestückte Leistungs-Gleichrichterseiialtung liegt, die den Bogen mit einem den jeweiligen Boarbeitimgsbedingungen entsprechenden Strom versorgt und eine Einheit zur Änderung des öffnungswinkels von Thyristoren aufweist, wobei der Eingang dieser Einheit mit einem ihre Betriebsart bestimmenden System zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstromes verbunden ist, das aus einer Schaltung zum Vergleich aer Bogonspannung mit einer Referenzspannung sowie aus einem am Ausgang dieses Systems liegenden Potentiometer besteht, - das System zur Regelung und Stabilisierung dec Bogenstromes erfin-

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dungsgemäß einen Transistor aufweist, dessen Emitter-Kollektorübei'gang parallel zum Potentiometer liegt, wobei in den Basis-Stromkreis dieses Transistors ein Integriergliod eingefügt ist, dessen Zeitkonstante ungefähr gleich der Zeit dos gleichmäßigen Bogenstromanstiegs von einem Iv.'tnimalwert bis zum vorgegebenen

..die
Stromwert für*jeweiligenBcarbeitungsbedingungen ist_e

Ein Vorteil dieser elektrischen Speisequelle zur Speisung des Plasmatronbogens besieht darin, daß die Steuerung dos Betriebs der Thyristoren bei Inbottt^set^uug u.es Plasmatrons und während des Bogenbrennens praktisch über zwei unabhängige elektrische Kanäle erfolgt, und zwar in einem Falle (bei Inbetriebsetzung) über den Transistor und im zweiten Falle über einen Widerstand· Dies ermöglicht eine Steigerung der Zuverlässigkeit und der Stabilität des Systems zur Stabilisierung des Bogcnstromes im Plasmatron und trägt in bedeutendem Maße zur Erhöhung der Schnellwirkung bei der Stromregelung während des Bogenbrennens bei.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines .Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektrischen Speisequelle zur Speisung des Plasmatronbogens dargestellt ist_e

Die Speisequelle enthält einen Dreiphasentransformator 1, dessen Pr Imärwicltlungen 2 an das Speisenetz angeschlossen sinde Der Transformator 1 v/eist zwei Gruppen von Sekundärwicklungen ■3 und 4 auf. Die Wicklungen 5 sind miteinander in Dreieck ge-

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schaltet und über eine Gleichrichterschaltung 3 geringer Leistung sowie über ein Stromrelais 6 an die Bogenstrecke des Plasmatrons 7 angeschlossene

Die Sekundärwickluns en ^ ^dQS Transformators 1 sind miteinander in Stern geschaltet und über eine mit Thyristoren bestückte Leistungs-Gleichrichterschaltung an die Bogenstrecke des Plasmatrons 7 angeschlossene

Der durch die Wicklungen 3 und die Gleichrichterschaltung 5 gebildete elektrische Stromkreis sichert die Bogenzündung und die Formierung- den Soekel-Bogenstrom, ^{und der aas den} Wicklungen 4 und der Gleichrichterschaltung 8 bestehende elektrische Stromkreis speist den Bogen mit einem Strom, der den Boarbeitungsbedingungen des Erzeugnisses entspricht»

Im Stouerkreis der Thyristoren der Gleichrichterschaltung 8 liegt eine Einheit 9 ²^r änderung des öffnungswinkels der

Λ - A

Thyristoren. Als Einheit 9 kann ein Phasenschieber, z. B« ein Rechteckimpulsgenerator mit konstanter Impulsdauer dienen, bei den die Impulszahl der Anzahl der Thyristoren in der Brücken-

schaltung entspricht und die Impulse je nach.der Größe des dem Eingang der Einheit 9 zugeführten elektrischen Signals in der Zeit verschoben werden.

Das System 10 zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstromes steuert den Betrieb der Einheit 9 und enthält eine Schaltung 11 zum Spannungsvergleich, eine Referenzspannungsquelle 12, ein Potentiometer 13, einen Transistor 14, ein Integrierglied 15 und eine Gleichspannungsquelle 16.

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" 2 2 A Λ Α 7 2

Die Eingänge der Vergleichsschaltung 11 sind nit den Elektroden des Plasmatrons 7 und mit der lieferenzspannungsquelle 12 verbunden. Der Λus gang dieser Schaltung 11 ist an die Einheit 9 über das Potentiometer 13 angeschlossen, und parallel zum letzteren liegt der Emitter-Kollektor-Ubergang des Transistors 14. Der Basisstromkreis des Transistors 14 v/ird von der Glelchspannungsquclle 1j5 über das Integrierglied 15 gespeist. Das Integrierglied 15 stellt ein E-L- oder «tu κ-C-Trägheitsglied dar. Die Zeitkonstante dieses Gliedes muß ungefähr gleich der Dauer des gleichmäßigen Bogenstromanstiegs im Plasmatron von

..die einem Minimalwert bis zum Stromwert fur^äeweiligenBoarbeitungsbedingungen soin.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt.

Bei Anlegung der Speisenetzspannung an die Primärwicklungen 2 des Transformators 1 werden gleichzeitig die Quellen 12 und 16 angeschlossen. Dabei wird der Transistor 14 infolge der Spannungsanlegung an seinen Basiskreis voll geöffnet.

Der Einheit 9 wird von der "Vergleichsschaltung 11 eine Spannung zugeführt, die zu diesem Zeitpunkt ihren Maximalwert erreicht, da das Potentiometer 13 durch den Transistor 14 überbrückt ist. Die Einheit 9 ist so aufgebaut, daß bei Anlegung der erwähnten Spannung diese Einheit die Thyristoren der Gleichrichterschaltung 8 sperrt. JtJach der mittels der Gleichrichterschaltung 5 erfolgten Bogenzündung im Plasmatron 7 entsteht dor Sockel -Bogenstrom, das Relais 6 spricht an_t wobei die Speisequelle 16 abgeschaltet wird, und das Integrierglied

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beginnt sich, über den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 14 zu entladen_o Dabei steigt der Widerstand des Emitter-Kollektor» überlanges gleichmäßig an und sinkt die Spannung, die der Einheit 9 zugeführt wird. Infolgedessen v/erden die Thyristoren der Gleichrichterschaltung 8 geöffnet, und der Bo^enstrom steigt im Plasmatron kontinuierlich an. Beim Abschluß der Entladung des Integr3erglieu.es 15 wird der Transistor 14 voll gesperrt. Von nun an bestimmt die Einstellung des Potentiometers 15 die Spannung am Eingang der Einheit 9 und. somit den Bogenstrom, der den jeweiligen Bearbeitungsbedingungen entspricht. Bei nachfolgendem Brennen des Plasmatronbogens hat der aus dem Transistor 14, dem Integrierglied 15 und der Q₁UeIIe 16 bestehende Stromkreis keinen Einfluß auf das Signal zur Kegelung und Stabilisierung des Bogenstromes, Das Steuersignal wird nur durch die von der Vergleichs schaltung 11 über das Potentiometer 13 zugeführte Spannung bestimmte

Somit gewährleistet die Anwendung der Erfindung einen gleichmaßigen Stromanstieg bei der Inbetriebsetzung des Plasmatrons sowie eine trägheitslose Stromregelung und -Stabilisierung beim Bogenbrexmeno

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Elektrische Speisequelle zur Speisung eines Plasmabrennerbogens mit stabilisiertem Strom, die einen Drelphasen-Netztransformator mit zwei Gruppen von Sekundärwicklungen enthält, von denen eine Gruppe an die Bogenstrecke des Plasmabrenners über eine Gleichrichterschaltung geringer Leistung zur Bogenzundung angeschlossen ist und die andere Gruppe an der Bogenstrecke über eine mit Thyristoren bestückte Iieistungs-Gleichrlchterschaltung liegt, die den Bogen mit einem den jeweiligen Bearbeitungsbedingungen entsprechenden Strom versorgt und eine Einheit zur Änderung des Öffnungswinkels von Thyristoren

   A A

   aufweist, wobei der Eingang dieser Einheit mit einem ihre Betriebsart bestimmenden System zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstrotnes verbunden ist, das aus einer Schaltung zum Vergleich der Bogenspannung mit einer Referenzspannung sowie aus einem am Ausgang dieses Systems in Reihe liegenden Potentiometer besteht, dadurch gekennzeichnet ,daß das System zur Regelung und Stabilisierung des Bogenstromes einen Transistor (14) aufweist, dessen Emitter-Kollektor-Über-

   gang parallel zum Potentiometer (1J) liegt, wobei in den Basisstromkreis dieses Transistors ein Integrierglied (15) eingefügt

   1st, dessen Zeltkonstante ungefähr gleich der Dauer des gleichmaßigen Bogenstromanstlegs von einem Minimalwert bis zum Stromwert für /jeweiligen Bearbeitungsbedingungen ist·

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