FI89248B - Method for striking a secondary arc in plasma arc welding and auxiliary power source for use in the method - Google Patents
Method for striking a secondary arc in plasma arc welding and auxiliary power source for use in the method Download PDFInfo
- Publication number
- FI89248B FI89248B FI920282A FI920282A FI89248B FI 89248 B FI89248 B FI 89248B FI 920282 A FI920282 A FI 920282A FI 920282 A FI920282 A FI 920282A FI 89248 B FI89248 B FI 89248B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- voltage
- power source
- arc
- pilot
- range
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Description
8924889248
Menetelmä plasmahitsauksessa apuvalokaaren aikaansaamiseksi ja menetelmässä käytetty apuvirtalähde Förfarande för att Astadkomma en hjälpljusbäge 5 vid plasmasvetsning och hjälpströmkälla för användning vid förfarandet 10 Keksinnön kohteena on menetelmä plasmahitsauksessa vakaan apuvalokaaren aikaansaamiseksi, jossa menetelmässä apuvirtalähteestä syötetään sähkö-jännite plasmapolttimen pilottikaaren kohtioiden välille.The invention relates to a method for producing auxiliary arc in a plasma.
Lisäksi keksinnön kohteena on plasmahitsaukseen, etenkin mikroplasma-15 hitsaukseen, tarkoitettu apuvirtalähde, joka käsittää tulonavat, kotelon ja lähtönavat, jotka ovat kytkettävissä plasmahitsauslaitteen apuvalokaaren kohtioiden yhteyteen, joka apuvirtalähde käsittää tasasuun-tausyksikön, muuntajan sekä puolijohdekytkimet, jotka komponentit on kytketty invertteriksi, ja jonka muuntajan toisiokäämiin on kytketty 20 tasasuuntausyksikkö.The invention further relates to an auxiliary power supply for plasma welding, in particular microplasma-15 welding, comprising input terminals, a housing and output terminals connectable to the auxiliary arc targets of the plasma welding device, the auxiliary power supply comprising a rectifier unit, a transformer and semiconductor switches, 20 rectifier units are connected to the secondary windings of the transformer.
Ennestään tunnettu plasmahitsaus on kaarihitsausmenetelmä, jossa plas-- . makaasua kuten argonia tai sen ja vedyn 2-7 % seosta virtaa hitsaus- polttimen suuttimen läpi kohti työkappaletta. Hitsausvirtalähteen mii-' 25 nusnapaan yhdistetystä volframelektrodista lähtee suuttimen läpi sen supistama valokaari ns. pääkaari työkappaleeseen. Pääkaaressa osa vir-taavasta plasmakaasusta virittyy plasmaksi, joka työkappaleen kohdatessaan luovuttaa suuren energiansa keskitetysti hitsattavaan kohtaan. Atmosfäärissä plasman elinikä on hyvin lyhyt, yleensä pienempi kuin 10 1 ms, joten pääkaaren plasmaa ylläpitävä vaikutus on plasmahitsauksen perusedellytys.The previously known plasma welding is an arc welding method in which the plas--. a gas such as argon or a mixture of 2-7% hydrogen and hydrogen flows through the nozzle of the welding torch towards the workpiece. The tungsten electrode connected to the negative terminal of the welding current source emits an arc through the nozzle, the constricted arc. main arc to the workpiece. In the main arc, a part of the flowing plasma gas is excited into plasma, which, when it encounters the workpiece, releases its high energy centrally to the place to be welded. In the atmosphere, the plasma lifetime is very short, usually less than 10 1 ms, so the plasma-maintaining effect of the main arc is a basic prerequisite for plasma welding.
Ennestään tunnetusti pääkaaren sytyttämiseen käytetään tavallisimmin apuvalokaarta eli pilottikaarta, jota ylläpidetään erillisen apuvirta-35 lähteen miinus-napaan yhdistetyn volframelektrodin ja sen plus-napaan yhdistetyn plasmapolttimen suuttimen välillä. Mikro- ja medium-plasma-polttimissa pilottikaaren virta on alueella 1-10 A.As is known in the art, an auxiliary arc, i.e. a pilot arc, is maintained to ignite the main arc between a tungsten electrode connected to the negative terminal of a separate auxiliary current source and its nozzle connected to a plasma torch connected to its positive terminal. In micro and medium plasma torches, the pilot arc current is in the range 1-10 A.
2 392482 39248
Pilottikaaren sytyttämiseksi suuttimen ja keskielektrodin välille on käytössä monia keinoja. Tavallisin näistä on suurjännitteinen suurtaa-juussytytyspiiri (~3 kV, -2 MHz), jossa elektrodin ja suuttimen välille tuotettu suurjännite sytyttää pilottikaaren ilraavälin yli. Suurta taa-5 juutta käytetään, jotta järjestelmä olisi turvallinen. Jos plasmapolt-timen rakenne sallii, voidaan pilottikaari sytyttää ilman suurjännitet-tä aikaansaamalla kontakti suuttimen ja elektrodin välille. Erityisesti tällaisessa tapauksessa esillä olevan keksinnön tarkoituksena on helpottaa kaaren syttymistä.There are many ways to ignite the pilot arc between the nozzle and the center electrode. The most common of these is a high-voltage high-voltage ignition circuit (~ 3 kV, -2 MHz) in which the high voltage generated between the electrode and the nozzle ignites the pilot arc over the gap. A high frequency of 5 is used to keep the system safe. If the design of the plasma torch allows, the pilot arc can be ignited without high voltage by providing contact between the nozzle and the electrode. Particularly in such a case, the object of the present invention is to facilitate the ignition of the arc.
1010
Pilottikaaren synnyttämä plasma tekee volframelektrodin ja työkappaleen välin sähköäjohtavaksi ja pääkaari syttyy kun hitsauksen pääjännite kytketään. Hitsauksen aikana pilottikaari on tarpeellinen vain hyvin pientä yleensä alle 5 A:n hitsausvirtaa käytettäessä.The plasma generated by the pilot arc makes the gap between the tungsten electrode and the workpiece electrically conductive and the main arc ignites when the main welding voltage is switched on. During welding, a pilot arc is only required when using a very small welding current, usually less than 5 A.
1515
Plasman luonteen vuoksi pilottikaarta ei liitoshitsauksessa yleensä käytetä. Mikroplasmahitsauksessa pilottikaari on välttämätön pääkaaren vakauttamisessa, mutta sen virta pyritään rajoittamaan mahdollisimman pieneksi koska, turhan suuri pilottivirta tarpeettomasti kuumentaa ja 20 kuluttaa pientä suutinta tai pakottaa käyttämään muutoin hitsauksen kannalta liian suurta suutinta ja koska hitsin ympäristö kuumenee liian korkeaan lämpötilaan vetelyä aiheuttaen.Due to the nature of plasma, pilot arcing is not commonly used in butt welding. In microplasma welding, a pilot arc is necessary to stabilize the main arc, but its current is kept to a minimum because an unnecessarily large pilot current unnecessarily heats and consumes a small nozzle or forces the nozzle to be otherwise too large for welding and the weld environment to overheat, causing hydrogenation.
Plasmasuuttimen virrankestoikä on kääntäen verrannollinen pilotti- ja 25 pääkaaren yhteisvirtaan. Myös volframelektrodin teroitetun kärjen kestävyys on riippuvainen käytettävästä virrasta. Pilottikaaren vakavuus vuorostaan riippuu pilottikaaren virrasta, jota pienennettäessä pilottikaari käy epävakaaksi ja lopulta sammuu ja se saadaan vain vaivoin syttymään uudelleen.The current life of the plasma nozzle is inversely proportional to the combined current of the pilot and 25 main arcs. The durability of the sharpened tip of the tungsten electrode also depends on the current used. The severity of the pilot arc, in turn, depends on the current in the pilot arc, which, when reduced, becomes unstable to the pilot arc and eventually shuts off and is only difficult to re-ignite.
3030
Ennestään tunnetaan yksivaiheisella verkkojännitteliä 50 Hz toimiva pilottivirtalähde. Epäkohtana on kuitenkin tarvittava suuri jännite ja virta ja apukaaren huono syttyminen sekä usein ilmenevät sammumiset. Kaaren epävakaus ja sammuminen johtuvat ennenkaikkea vaihtojännitteen 35 nollakohtien vaikutuksesta. Tämä tunnettu apuvirtalähde aiheuttaa myös varsin suuren melutason.A pilot power supply with a single-phase mains voltage of 50 Hz is already known. However, the disadvantage is the high voltage and current required and the poor ignition of the auxiliary arc, as well as the frequent shutdowns. The instability and extinction of the arc are primarily due to the effect of the zero points of the AC voltage 35. This known auxiliary power supply also causes a rather high noise level.
3 892483 89248
Ennestään tunnetaan myös verkkotaajuudella toimivia kolmivaiheisia pilottivirtalähteitä, jotka toimivat pääasiassa tyydyttävästi, mutta epäkohtana on niiden kallis rakenne sekä se, että kolmivaihesähköä on rajoitetusti saatavissa, mikä rajoittaa plasmahitsauslaitteen käyttö -5 kelpoisuutta.Mains-frequency three-phase pilot power supplies are also known, which operate mainly satisfactorily, but have the disadvantage of their expensive structure and the limited availability of three-phase electricity, which limits the usability of the plasma welding machine.
Lisäksi on ennestään tunnettua erilaiset audiotaajuiset virtalähteet, mutta niitä on käytetty plasmahitsauslaitteissa vain pääkaaren virtalähteenä suurehkoilla tehoilla, jotka ovat luokkaa useita kW:ja.In addition, various audio frequency power supplies are already known, but they have been used in plasma welding equipment only as a main arc power supply at higher powers, in the order of several kW.
1010
Ennestään tunnetaan myös erilaisia suurtaajuusvirtalähteitä, joiden taajuusalue on luokkaa 10-30 kHz. Epäkohtana ovat radiohäiriöt, eivätkä nämä tunnetut virtalähteet ole taloudellisesti käyttökelpoisia plasma-hitsauksen pilottivirtalähteinä.Various high-frequency power sources with a frequency range of the order of 10-30 kHz are also known in the art. The disadvantage is radio interference, and these known power sources are not economically viable as pilot power sources for plasma welding.
1515
Pilottikaaren vakavoittamiseksi voidaan virtalähteen kuormittamatonta jännitettä nostaa, mutta 120 V tasajännite on turvallisyyssyistä suurin sallittu jännite. Pilottikaaren vakavuus on erittäin riippuvainen käytetystä tasavirrasta. 1-vaihe verkkotaajuudesta tasasuunnattu pilot-20 tikaari edellyttää 7-10 A:n virtaa 110 V:n jännitteellä ja 3-vaihe verkkotaajuudesta tasasuunnattu pilottikaari on vakaa jo 2 A:n virralla ja n. 70 V:n jännitteellä. Epäkohtana 3-vaihesähkössä on sen toteutuksen kalleus ja saatavuuden rajoittuneisuus.To unbalance the pilot arc, the unloaded voltage of the power supply can be increased, but 120 V DC is the maximum permissible voltage for safety reasons. The severity of the pilot arc is highly dependent on the direct current used. A 1-phase mains-frequency rectified pilot 20 requires a current of 7-10 A at a voltage of 110 V and a 3-phase mains-frequency rectified pilot arc is stable at a current of 2 A and a voltage of approx. 70 V. The disadvantage of 3-phase electricity is the high cost of its implementation and the limited availability.
25 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä plasmahitsauksen pilottikaaren aikaansaamiseksi sekä menetelmää soveltava uusi virtalähde niin, että edellä kosketellut epäkohdat voidaan suurimmaksi osaksi välttää.The object of the present invention is to provide a new method for obtaining a pilot arc for plasma welding, as well as a new power supply applying the method, so that the disadvantages discussed above can be largely avoided.
30 Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen kyseinen uusi menetelmä ja virtalähde, jolla voidaan tuottaa yksivaihevaihtosähköstä vakaa pilottikaari, joka on lisäksi helposti sytytettävissä.It is a particular object of the invention to provide such a new method and power supply which can produce a stable pilot arc from single-phase AC power which is also easily ignitable.
Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä ja 35 pilottivirtalähde, jota käyttäen pilottikaari palaa vakaasti entistä pienemmällä virralla niin, että pilottikaari ei kuumenna plasmahitsaus- 4 89248 laitetta eikä työkappaletta tarpeettomasti. Tämä on erityisen tärkeä päämäärä mikroplasmahitsauksessa, jossa pääkaaren jännite on tyypillisesti alueella 18...28 V ja hitsausvirta tyypillisesti alueella 0,1...10 A. Kaarijännitealue on plasmahitsauksessa tyypillisesti 5 20...23 V ja tyhjäkäyntijännite on yleensä alueella 30...80 V, tyypil lisesti -60 V.It is a particular object of the invention to provide a method and a pilot current source in which the pilot arc returns stably at an even lower current so that the pilot arc does not heat the plasma welding machine or workpiece unnecessarily. This is a particularly important goal in microplasma welding, where the main arc voltage is typically in the range of 18 to 28 V and the welding current is typically in the range of 0.1 to 10 A. In arc welding, the arc voltage range is typically 5 to 20 to 23 V and the idle voltage is generally in the range of 30. ..80 V, typically -60 V.
Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen kyseinen menetelmä ja virtalähde, joka ei aiheuta vakavia radiohäiriöitä eikä työ-10 ympäristöä häiritsevää audiotaajuista melua.It is a particular object of the invention to provide such a method and power supply which do not cause serious radio interference or audio frequency noise disturbing the working environment.
Keksinnön ei-välttämättömänä lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä ja pilottivirtalähde, joka toimii sellaisella tehoalueella, jossa voidaan käyttää halpoja standardimuuntajia.It is a non-essential additional object of the invention to provide a method and pilot power supply that operates in a power range in which inexpensive standard transformers can be used.
1515
Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen plasmahitsauksen menetelmä ja sitä soveltava pilottivirtalähde, jossa voidaan käyttää verraten alhaista tyhjäkäyntijännitettä, jolloin laite on käytössä turvallinen.It is a further object of the invention to provide a method of plasma welding and a pilot power supply applying it which can use a relatively low no-load voltage, whereby the device is safe to use.
2020
Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että apu-virtalähteen jännitteenä käytetään sykkivää tasajännitettä, jonka taajuus valitaan audiotaajuusalueelta 800 Hz ... 6 kHz ja että apuvirta-25 lähteen aikaansaama kaarivirta ja kaarijännite valitaan niin alhaisiksi, että menetelmä soveltuu myös mikroplasmahitsaukseen.In order to achieve the above and later objects, the method of the invention is mainly characterized in that the auxiliary power supply voltage is a pulsating DC voltage, the frequency of which is selected from the audio frequency range 800 Hz to 6 kHz, and that the auxiliary current source is so low. also suitable for microplasma welding.
Keksinnön mukaiselle pilotti- eli apuvirtalähteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että viimemainitun tasasuuntausyksikön 30 napoihin on kytketty aktiivisena pilottivirran ylläpitäjänä toimiva LC-piiri, joka käsittää suotokondensaattorina rinnakkaiskondensaattorin ja sarjakelan.The pilot or auxiliary power supply according to the invention, in turn, is mainly characterized in that an LC circuit acting as an active pilot current maintainer is connected to the terminals of the latter rectifier unit 30, which comprises a parallel capacitor and a series coil as a filter capacitor.
Mainitun LC-piirin suotokondensaattorista saadaan energia-annos kuris-35 timen läpi plasmapolttimelle. Suotokondensaattori yhdessä LC-piirin sarjakelan induktanssiin varastoituneen energian kanssa pyrkii pitämään 5 89248 virran vakiona piirissä, joka muodostuu pilottikaaren palaessa. Jos kaari katkeaa, induktanssiin varastoitunut energia nostaa jännitettä, kunnes tapahtuu jännitepurkaus elektrodin ja suuttimen välillä. Täten kyseisen LC-piirin kondensaattori ja kuristin muodostavat "potkupii-5 rinM, joka pyrkii pitämään pilotin palotilassa.From the filter capacitor of said LC circuit, a dose of energy is obtained through the choke to the plasma torch. The filtration capacitor, together with the energy stored in the inductance of the series coil of the LC circuit, tends to keep 5 89248 current constant in the circuit formed when the pilot arc burns. If the arc breaks, the energy stored in the inductance will increase the voltage until a voltage discharge occurs between the electrode and the nozzle. Thus, the capacitor and choke of that LC circuit form a “kick-5 rinM that tends to keep the pilot in the combustion chamber.
Keksinnössä saadaan aikaan vakaa apu- eli pilottivalokaari suhteellisen pienellä teholla sopivaa aaltomuodon muokkausta hyväksikäyttäen. Apu-virtalähteen audiotaajuudesta huolimatta menetelmän ja virtalähteen 10 käyttö ei aiheuta häiritsevää melua, mikä on ongelmana suurempitehoi-sissa audiotaajuutta käyttävissä laitteissa, koska keksinnössä sovellettavilla audiotaajuuksilla myös radiohäiriöt ovat hallittavissa yksinkertaisilla suodattimilla ja koteloinnilla.The invention provides a stable auxiliary or pilot arc with relatively low power utilizing suitable waveform modification. Despite the audio frequency of the auxiliary power supply, the use of the method and power supply 10 does not cause annoying noise, which is a problem in higher power audio frequency devices, because at the audio frequencies used in the invention, radio interference can also be controlled by simple filters and enclosures.
15 Keksinnön menetelmällä ja virtalähteellä voidaan tuottaa yksivaihevaih-tosähköstä vakaa pilottivalokaari, joka on helposti syttyvä ilman, että on tarpeen käyttää radiohäiriöitä aiheuttavia suurtaajuuksia.The method and power supply of the invention can produce a stable pilot arc from single-phase AC electricity that is highly flammable without the need to use high frequencies that cause radio interference.
Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuu erityisen edullisesti 20 mikroplasmahitsaukseen, koska se toimii vakaasti pienellä virralla niin, ettei monesti pienikokoinen työkappale eikä plasmapoltin tarpeettomasti kuumene. Kun lisäksi voidaan käyttää verraten pientä tyhjäkäyn-tijännitettä, on laite käytössä turvallinen.The method and device according to the invention are particularly advantageous for microplasma welding, since it operates stably at low current so that often a small workpiece and the plasma torch do not heat up unnecessarily. In addition, when a relatively low idle voltage can be used, the device is safe to use.
• ' 25 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla . . oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel lus esimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.In the following, the invention will be described in detail with reference to. . to some examples of the application of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to the details of which the invention is in no way narrowly limited.
30 Kuvio A esittää kaaviollisesti tekniikan tason mukaisia plasmahitsauksen virtalähteitä ja niiden keskinäistä kytkentää.Figure A schematically shows prior art plasma welding power supplies and their interconnection.
Kuvio 1 esittää kaaviollisesti ennestään tunnettua plasmahitsauksessa käytettyä poltinta ja sen kytkentää esim. kuvion A mukaisiin virtaläh-35 teisiinsä.Fig. 1 schematically shows a prior art torch used in plasma welding and its connection to, e.g., its power supplies according to Fig. A.
Λ 89248 oΛ 89248 p
Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen virtalähteen kytkentäkaaviota osittain lohkokaavioesityksenä.Figure 2 shows a circuit diagram of a power supply according to the invention, partly in block diagram form.
Kuviot 3A, 3B ja 3C esittävät keksinnön mukaisen pilottivirtalähteen 5 virran ja jännitteen edullisia aaltomuotoja.Figures 3A, 3B and 3C show preferred waveforms of current and voltage of the pilot power supply 5 according to the invention.
Kuvion A mukaisesti plasmahitsauksessa käytettävä virtalähde käsittää pääkaaren virtalähteen 9A, jonka plusnapa C kytketään työkappaleeseen 2 kuvion 1 mukaisesti. Päävirtalähteen 9A miinusnapa kytketään suurtaa-10 juuspiirin 9B välityksellä plasmapolttimen volframelektrodin 1 napaan A. Pilottivirtalähde 10A kytketään päävirtalähteen miinusnavan ja plasmapolttimen suuttimen 5 navan B välille.According to Fig. A, the power supply used in plasma welding comprises a main arc power supply 9A, the positive terminal C of which is connected to the workpiece 2 according to Fig. 1. The negative terminal of the main power supply 9A is connected to the terminal A of the tungsten electrode 1 of the plasma torch via a high-power circuit 9B. The pilot power supply 10A is connected between the negative terminal of the main power supply and the terminal B of the plasma torch nozzle 5.
Plasmakaaripolttimessa hitsaukseen käytettävä ns. päävalokaari 3 palaa 15 polttimen volframelektrodin 1 ja työkappaleen 2 välillä. Polttiraen suutinosa koostuu kahdesta sisäkkäin olevasta kammiosta 4 ja 6, joista sisemmän kammion 6 keskellä on volframelektrodi 1 ja sen kärjen kohdalla reikä 8. Plasmakaasua syötetään sisempään kammioon 6, jonka ympärillä on toinen kammio 4, joka avautuu sisemmän kammion reiän 8 ympärille. 20 Ulompaan kammioon 4 syötetään valokaarta 3 ympäröivää suojakaasua.The so-called welding arc used in a plasma arc torch the main arc 3 burns between the tungsten electrode 1 of the torch 15 and the workpiece 2. The nozzle part of the bulb consists of two nested chambers 4 and 6, of which a tungsten electrode 1 is located in the middle of the inner chamber 6 and a hole 8 at its tip. A shielding gas surrounding the arc 3 is supplied to the outer chamber 4.
Koska plasmapolttimen valokaari 3 palaa työkappaleen 2 ja volframelektrodin 1 välillä olevassa kaasussa, on sitä ionisoitava ennen pää-valokaaren 3 sytyttämistä, jotta kaasu johtaisi sähköä. Ionisointi 25 tapahtuu sisemmän kammion 6 muodostaman suuttimen 5 ja volframelektrodin 1 välillä palavan pilottivalokaaren 7 avulla. Pilottivalokaari 7 ionisoi plasmakaasua, jolloin työkappaleen 2 ja volframelektrodin 1 välille muodostuu sähköä johtava ionisilta ja päävalokaari 3 voi syttyä.Since the arc 3 of the plasma torch burns in the gas between the workpiece 2 and the tungsten electrode 1, it must be ionized before igniting the main arc 3 in order for the gas to conduct electricity. The ionization 25 takes place between the nozzle 5 formed by the inner chamber 6 and the tungsten electrode 1 by means of a burning pilot arc 7. The pilot arc 7 ionizes the plasma gas, whereby an electrically conductive ionic bridge is formed between the workpiece 2 and the tungsten electrode 1 and the main arc 3 can ignite.
30 Päävalokaari 3 saa palaa ainoastaan elektrodin 1 ja työkappaleen 2 välillä, koska elektrodin 1 ja suuttimen 5 välillä palava suuritehoinen valokaari tuhoaisi nopeasti suuttimen 5. Suuttimen 5 jäähdytys ja polt-timessa vallitsevat sähköiset ja magneettiset voimat estävät päävalo-35 kaaren 3 syttymisen elektrodin 1 ja suuttimen 5 välille.The main arc 3 should only burn between the electrode 1 and the workpiece 2, because a high-power arc burning between the electrode 1 and the nozzle 5 would quickly destroy the nozzle 5. The cooling of the nozzle 5 and the electric and magnetic forces in the burner prevent the main light arc 35 from igniting the electrode 1 and between the nozzle 5.
7 892487 89248
Kuviossa 2 esitetty tämän keksinnön mukainen pilottivirtalähde 10 on sijoitettu koteloon 11, joka on navastaan 11a maadoitettu. Kotelo 11 estää häiriöiden leviämisen yhdessä tehonsyötön tulopuolelle sijoitetun linjasuotimen 13a kanssa. Pilottivirtalähteen 10 tulonavat 12 on kyt-5 ketty 220 V:n ja 50 Hz:n vaihtovirtaverkkoon tai vastaavaan vaihtosäh-köulosottoon. Navoista 12 syötetty vaihtosähkö tasasuunnataan sinänsä tunnetusti yksikössä 13, josta saadaan 300 V:n tasajännite. Tämä tasa-jännite muunnetaan invertterillä sykkiväksi tasajännitteeksi, jonka aaltomuodosta Ut on eräs edullinen esimerkki kuviossa 3A.The pilot power supply 10 according to the present invention shown in Fig. 2 is housed in a housing 11 which is grounded at its terminal 11a. The housing 11 prevents the spread of interference together with the line filter 13a located on the inlet side of the power supply. The input terminals 12 of the pilot power supply 10 are connected to a 220 V and 50 Hz AC mains or equivalent AC output. The alternating current supplied from the terminals 12 is rectified as is known per se in the unit 13, from which a direct voltage of 300 V is obtained. This DC voltage is converted by the inverter to a pulsating DC voltage, the waveform Ut of which is a preferred example in Figure 3A.
1010
Kuvion 2 mukaisesti invertteri käsittää muuttajan 14, vuorovaihe-ohjausyksikön 15 sekä tehokytkiminä esim. HEXFET-puolijohdekytkimet 16a ja 16b, jotka on liitetty jännitesuojiin 17a ja 17b. Kytkimet 16a,16b on yhdistetty kuristimen 18 välityksellä muuntajan 19 ensiökäämeihin 15 19a ja 19b. Käämien 19a ja 19b keskiulosotto on yhdistetty tasasuun- tausyksiköstä 13 saatavaan 300 V:n tasajännitteeseen. Muuntajan 19 toi-siokäämiin 19c on yhdistetty tasasuuntausyksikkö 20, joka on virranra-joitusvastusten 21 (Rp) välityksellä yhdistetty lähtöjännitteen suoti-meen 13b. Lähtöjännitepuolella on pilottivirran Ik säätövastus 22 (Rs) 20 ja rinnakkaiskondensaattori 23 (C) sekä kela 24 (L). Virtalähteen 10 navoista 25 saadaan lähtöjännite Uk ja -virta Ik. Navat 25 kytketään kuvion 1 mukaisesti plasmahitsauslaitteen napoihin A ja B pilottikaaren virtalähteeksi.According to Figure 2, the inverter comprises a converter 14, a phase control unit 15 and, as power switches, e.g. HEXFET semiconductor switches 16a and 16b, which are connected to voltage protectors 17a and 17b. The switches 16a, 16b are connected via a choke 18 to the primary windings 15 19a and 19b of the transformer 19. The central output of the windings 19a and 19b is connected to a 300 V DC voltage from the rectifier unit 13. A rectifier unit 20 is connected to the secondary winding 19c of the transformer 19, which is connected to the output voltage filter 13b via current limiting resistors 21 (Rp). On the output voltage side, there is a pilot current Ik control resistor 22 (Rs) 20 and a parallel capacitor 23 (C) and a coil 24 (L). The output voltage Uk and current Ik are obtained from the terminals 25 of the power supply 10. As shown in Figure 1, terminals 25 are connected to terminals A and B of a plasma welding machine as a pilot arc power supply.
25 Tämän keksinnön olennaisina komponentteina ovat pilottivirtalähteen 10 lähtöpuolella oleva rinnakkaiskondensaattori 23 ja sarjakela 24, jotka yhdessä muodostavat edellä mainitun "potkupiirin". Lisäksi, sivuvaikutuksena, LC-piirillä pyöristetään virtalähteen 10 lähtöjännitteen vir-tapiikkejä ja täten estetään korkeataajuisia transientteja. Kapasitans-30 si C ja induktanssi L valitaan sopivimmin alueella C - 3...10 μι, L - 1...10 mH. Osaltaan tällä perusteella pilottivalokaari 7 saadaan - . palamaan vakaasti.The essential components of the present invention are a parallel capacitor 23 on the output side of the pilot power supply 10 and a series coil 24, which together form the above-mentioned "kick circuit". In addition, as a side effect, the LC circuit rounds the current peaks of the output voltage of the power supply 10 and thus prevents high frequency transients. Capacitance-30 si C and inductance L are preferably selected in the range C - 3 ... 10 μι, L - 1 ... 10 mH. On this basis, the pilot arc 7 is obtained -. burn steadily.
Pilottivirtalähteestä 10 saatava jännite Ut on sykkivää tasajännitettä. 35 Kuormitettuna perusjännite U0 on yleensä alueella U0 - 13...23 V, huip-; pujännite Umax - U0 + 3 V ja minimi jännite Umin - U0 - 3 V. Kuvion 3AThe voltage Ut from the pilot power supply 10 is a pulsating DC voltage. 35 When loaded, the basic voltage U0 is usually in the range U0 - 13 ... 23 V, peak; low voltage Umax - U0 + 3 V and minimum voltage Umin - U0 - 3 V. Figure 3A
8 89248 mukaisesti jännitteen Ut jaksoaika T on n. 0,25 ms ja näin tasavirran pulssitaajuus fdc - 1/T - 4 kHz. Tällöin invertteritaajuus on - 2 kHz.8 According to 89248, the period time T of the voltage Ut is about 0.25 ms and thus the pulse frequency of the direct current fdc - 1 / T - 4 kHz. In this case, the inverter frequency is -2 kHz.
5 Kuvion 3A mukaisesti jännitteelle Ut on ominaista tasajännitteisten U0 osuuksia välillä olevat jännitepiikit. Piikkien kestoaika T0 valitaan jaksoaikaan T suhteutettuna siten, että T/T0 on noin 10, yleensä T/T0 - 5...13. Kondensaattorin 23 navoissa vallitseva kuvion 3A jännite-muotoa Ut vastaava jännitemuoto Uc on esitetty kuviossa 3B. Vaikka 10 kondensaattori 23 poistaa jännitepiikit ylöspäin ja kela 24 puolestaan tasoittaa jännitepiikit alaspäin ja näin aikaansaatu pilottikaaren jännite Uk on erittäin tasainen ja vakaa, on jännitteen Ut vaihteluilla oleellinen vaikutus pilottikaaren palamiseen. Jännitteen Ut vaihtelut näkyvät pilottivirran vaihteluna kuvion 3C mukaisesti. Tällä vaihtelul-15 la on itseinduktiosta johtuva kaarta supistava ja vakauttava vaikutus.According to Fig. 3A, the voltage Ut is characterized by voltage spikes between portions of DC voltage U0. The duration of the peaks T0 is chosen in relation to the period T so that T / T0 is about 10, usually T / T0 - 5 ... 13. The voltage form Uc corresponding to the voltage form Ut in Fig. 3A at the terminals of the capacitor 23 is shown in Fig. 3B. Although the capacitor 23 removes the voltage spikes upwards and the coil 24 in turn smooths the voltage spikes downwards and the pilot arc voltage Uk thus obtained is very uniform and stable, variations in the voltage Ut have a substantial effect on the combustion of the pilot arc. Variations in voltage Ut appear as variations in pilot current as shown in Figure 3C. This variation-15 la has an arc-reducing and stabilizing effect due to self-induction.
Yleensä pilottivirtalähteen 10 jännite Uk on esillä olevassa keksinnössä audiotaajuinen ja sen taajuus f on alueella 800 Hz...6 kHz, sopivimmin alueella 2...4 kHz. Tyhjäkäyntijännite on yleensä verraten pieni ja 20 alueella 50-80 V, sopivimmin n. 70 V. Pilottivirtalähteen valokaaren 7 virta Ik on järjestetty säätövastuksella 22 säädettäväksi alueella 0,5-10 A, sopivimmin alueella 1-7 A kuormitetun kaarijännitteen Uk ollessa tällöin alueella 10-30 V, sopivimmin alueella 13-20 V.In general, the voltage Uk of the pilot power supply 10 in the present invention is audio frequency and its frequency f is in the range of 800 Hz to 6 kHz, preferably in the range of 2 to 4 kHz. The no-load voltage is generally relatively low and in the range 50-80 V, preferably about 70 V. The arc Ik of the pilot current source arc 7 is arranged to be regulated by a control resistor 22 in the range 0.5-10 A, preferably in the range 1-7 A with the loaded arc voltage Uk in the range 10 -30 V, preferably in the range 13-20 V.
25 Kun käytetään kuviossa 3 esitettyä jännitteen Uk aaltomuotoa ja verraten pientä pilottivirtalähteen 10 tehoa, ei laite aiheuta käytetystä au-diotaajuudesta huolimatta häiritsevää melua. Lisäksi radiohäiriöt ovat laitteen koteloinnilla 10 ja linjasuodattimella 13a,13b hallittavissa. Etuna on myös se, että pilottivirtalähteessä 10 voidaan käyttää stan-30 dardimuuntajia, koska toimitaan alle 3 kHz:n invertteritaajuudella.When using the waveform of the voltage Uk shown in Fig. 3 and the relatively small power of the pilot power supply 10, the device does not cause interfering noise despite the audio frequency used. In addition, radio interference can be controlled by the device housing 10 and the line filter 13a, 13b. It is also an advantage that standard transformers can be used in the pilot power supply 10 because they operate at an inverter frequency below 3 kHz.
Edellä esitettyyn keksinnön toteutusesimerkkiin voidaan tehdä monia erilaisia variaatioita. Esimerkiksi virranrajoitusvastukset 21 ja säätövastus 22 voidaan korvata sinänsä tunnetulla takaisinkytkentäpiiril-35 lä, joka automaattisesti pudottaa muuntajan 19 ensiöjännitettä i.Many different variations can be made to the above embodiment of the invention. For example, the current limiting resistors 21 and the control resistor 22 can be replaced by a feedback circuit 35 known per se, which automatically drops the primary voltage i of the transformer 19.
9 89248 300 V:sta välittömästi sen jälkeen kun päävalokaari 3 on syttynyt ja palaa halutulla tasolla.9 89248 300 V immediately after the main arc 3 is lit and returns to the desired level.
Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-5 nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.In the following, the claims are set out, within the scope of the inventive idea defined by them, the various details of the invention may vary and differ from those set forth above by way of example only.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI920282A FI89248C (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of providing an auxiliary arc in plasma welding and auxiliary power source for use in the method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI920282 | 1992-01-22 | ||
FI920282A FI89248C (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of providing an auxiliary arc in plasma welding and auxiliary power source for use in the method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI920282A0 FI920282A0 (en) | 1992-01-22 |
FI89248B true FI89248B (en) | 1993-05-31 |
FI89248C FI89248C (en) | 1993-09-10 |
Family
ID=8534142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI920282A FI89248C (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of providing an auxiliary arc in plasma welding and auxiliary power source for use in the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI89248C (en) |
-
1992
- 1992-01-22 FI FI920282A patent/FI89248C/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI920282A0 (en) | 1992-01-22 |
FI89248C (en) | 1993-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6156999A (en) | Method and device for welding arc ignition for arc welding apparatus | |
US4937501A (en) | Circuit arrangement for starting a high-pressure gas discharge lamp | |
GB2232543A (en) | Fluorescent lamp dimming system | |
KR920006759B1 (en) | System for supplying power | |
JPS6313789B2 (en) | ||
KR100281373B1 (en) | Electronic ballast for high intensity discharge lamp | |
EP0507396B1 (en) | Circuit arrangement | |
US6124682A (en) | Lamp driver circuit using resonant circuit for starting lamp | |
JP2000348884A (en) | Electrode high pressure discharge lamp starting and operating method and circuit device | |
AU600662B2 (en) | Ballast | |
KR100264307B1 (en) | A method and apparatus for starting the arc | |
JPH06503203A (en) | low wattage metal halide lamp equipment | |
FI89248B (en) | Method for striking a secondary arc in plasma arc welding and auxiliary power source for use in the method | |
JP3842823B2 (en) | Circuit equipment | |
EP0189122B1 (en) | Metal vapor lamp starting and operating apparatus | |
GB1575832A (en) | Operating circuit for a gaseous discharge lamp | |
RU2065344C1 (en) | Method of excitation of ac welding arc and device for its accomplishment | |
US20220310379A1 (en) | Restrike ignitor | |
FI89249C (en) | Supplementary device for protective device, such as a TIG welding device, etc. for plasma welding | |
SU1719167A1 (en) | Device to excite and stabilize alternating current welding arc | |
RU25254U1 (en) | CIRCUIT FOR THE SUPPLY OF A DISCHARGE LAMP | |
JPH03156897A (en) | Lighting device for high-pressure discharge lamp | |
Pousset et al. | Electronic ballast for high-pressure mercury lamps | |
RU2027326C1 (en) | Device for supplying the gaseous-discharge lamp | |
SU588666A1 (en) | High-power gas discharge tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application |