KR950001779B1 - Source of electric power of plasma welding torch - Google Patents
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- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
Abstract
Description
제1도는 종래의 플라즈마 아크 절단용 전원장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional plasma arc cutting power supply.
제2도는 본 발명의 플라즈마 아크 절단용 전원장치의 구성도.2 is a block diagram of a plasma arc cutting power supply of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
19 : 전류 검출기 20 : 파이롯 전류 설정부19: current detector 20: pilot current setting unit
21 : 파이롯 전류 제어기 22 : 아크 판단부21: pilot current controller 22: arc determination unit
23 : 전환부23: switching unit
본 발명은 플라즈마 아크 절단용 전원장치에 관한 것으로 특히 파이롯(pilot) 아크 전류의 정밀제어 및 효율증대에 적당하도록 한 것이다.The present invention relates to a power supply for plasma arc cutting, and in particular, to be suitable for the precise control of the pilot arc current and increase the efficiency.
일반적으로 플라즈마 아크 절단용 전원장치는 금속을 절단할때 사용되는 것으로 특히 도체금속의 절단이 가능함은 물론 절단 특성이 우수하여 여러 산업 분야에서 사용되고 있다.In general, a plasma arc cutting power supply is used when cutting a metal, in particular, it is possible to cut the conductive metal, as well as excellent cutting characteristics are used in various industries.
직류 저전압으로 플라즈마 아크를 발생하기 위하여는 이행형이 주로 사용되고 있으며, 이는 고압 고주파에 대한 토치 전극과 노즐간 전열파괴, 전극과 노즐간 파이롯 아크 발생, 토치 전극과 모재간 주 플라즈마 아크 발생의 과정을 거친다.Transition type is mainly used to generate plasma arc with DC low voltage. It is the process of electrothermal destruction between torch electrode and nozzle, pilot arc generation between electrode and nozzle, and main plasma arc generation between torch electrode and substrate for high voltage and high frequency. Go through
이와 같은 이행형의 경우에 있어서 주 플라즈마 아크 발생은 파이롯 아크에 크게 좌우된다.In this transition type, the main plasma arc generation is highly dependent on the pilot arc.
종래의 플라즈마 아크 절단용 전원장치의 구성을 제1도에 도시하였다. 이는 3상 교류 입력을 정류하여 평활시켜 주는 1차 정류회로(1)와, 1차 정류회로(1)의 출력을 고주파의 교류로 변환시키는 인버터부(2)와, 인버터부(2)의 출력전압을 저압 고주파로 변환시키는 트랜스 포머부(3)와, 저압 고주파의 교류를 직류로 변환시키는 2차 정류부(4)와 정류평활용 리액터(5)와, 토치 전극(6)과 노즐(7)간의 초기 절연 파괴용 고압 고주파부(8)와, 고압 고주파 바이패스용 콘덴서(9)와, 파이롯 전류 제한용 저항(10)과, 파이롯 회로 개폐용 릴레이 스위치(11)와, 모재(12)의 전류를 검출하는 전류 검출기(13)와, 플라즈마 전류를 설정하는 플라즈마 전류 설정부(14)와, 이들 전류 검출기(13)와 플라즈마 전류 설정부(14)의 출력이 비교되어 플라즈마 전류 제어기(15)와, 플라즈마 전류 제어기(15)의 출력을 받아 설정된 플라즈마 아크 전류가 흐르도록 인버터부(2)를 구동시키는 인버터 구동부(16)와, 전류 검출기(13)에 연결되어 릴레이(RY)를 구동시키는 릴레이 구동부(17)를 포함하여 이루어진다.The configuration of a conventional plasma arc cutting power supply is shown in FIG. This includes the primary rectifier circuit 1 for rectifying and smoothing the three-phase AC input, the inverter unit 2 for converting the output of the primary rectifier circuit 1 to high-frequency alternating current, and the output of the inverter unit 2. Transformer part 3 for converting voltage to low pressure high frequency, secondary rectifier 4 for converting low voltage high frequency into direct current, rectifying smoothing reactor 5, torch electrode 6 and nozzle 7 The high voltage high frequency part 8 for initial breakdown of insulation, the capacitor 9 for high voltage high frequency bypass, the resistance 10 for pilot current limiting, the relay switch 11 for opening and closing a pilot circuit, and the base material 12 The output of the current detector 13 for detecting the current of the current, the plasma current setting unit 14 for setting the plasma current, and the outputs of the current detector 13 and the plasma current setting unit 14 are compared with each other. 15) and the inverter to receive the output of the plasma current controller 15 so that the set plasma arc current flows. And an inverter driver 16 for driving the rotor 2 and a relay driver 17 connected to the current detector 13 to drive the relay RY.
이와 같이 구성된 종래 아크 절단용 전원장치의 동작은 다음과 같다. 즉, 3상 교류전원이 입력되면 1차 정류회로(1)를 통하여 정류 및 평활된 후 인버터부(2)로 인가된다.The operation of the conventional arc cutting power supply configured as described above is as follows. That is, when the three-phase AC power is input, it is rectified and smoothed through the primary rectifier circuit 1 and then applied to the inverter unit 2.
인버터부(2)의 교류 출력은 트랜스 포머부(3)에 인가되어 2차 정류부(4)를 통해 직류 출력이 되는데 이러한 직류 출력은 에어 또는 개스를 직접 플라즈마화 할 수 없으므로 다음과 같은 이행 단계를 거친다.The AC output of the inverter unit 2 is applied to the transformer unit 3 to be a DC output through the secondary rectifying unit 4. This DC output cannot directly plasma the air or gas, so the following transition steps are performed. Rough
먼저, 고압 고주파주(8)에서 고압 고주파를 발생시킴과 동시에 릴레이 스위치(11)를 온시키면 발생된 고압 고주파가 콘덴서(9)를 통해 토치전극(6)과 노즐(7)간에 절연을 파괴한다.First, when the high voltage high frequency column 8 generates a high voltage high frequency and simultaneously turns on the relay switch 11, the generated high voltage high frequency destroys the insulation between the torch electrode 6 and the nozzle 7 through the condenser 9. .
따라서, 절연이 파괴되면 저항(10)을 통해 인가된 직류 출력에 의해 전극(6)과 노즐(7)간에 파이롯 아크가 발생한다. 파이롯 아크는 노즐(7)을 통해 모재(12)로 분사되며 전류 검출기(13)에서 이를 검출한다.Therefore, when the insulation is broken, a pilot arc is generated between the electrode 6 and the nozzle 7 by the direct current output applied through the resistor 10. The pilot arc is injected into the base material 12 through the nozzle 7 and detected by the current detector 13.
전류검출기(13)에 의해 검출된 전류는 궤환되어 플라즈마 전류 설정부(14)에서 설정치와 비교된 후 플라즈마 전류 제어기(15)에 입력된다. 또한, 플라즈마 전류 제어기(15)의 출력은 인버터 구동부(16)에 입력되고 인버터 구동부(16)는 설정된 플라즈마 아크전류가 흐르도록 인버터부(16)를 구동한다. 따라서, 플라즈마 아크가 절연함과 동시에 릴레이 스위치(11)가 개방된다.The current detected by the current detector 13 is fed back and compared with the set value in the plasma current setting unit 14 and then input to the plasma current controller 15. In addition, the output of the plasma current controller 15 is input to the inverter driver 16 and the inverter driver 16 drives the inverter unit 16 so that the set plasma arc current flows. Thus, the relay switch 11 is opened while the plasma arc is insulated.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 다음과 같은 결점이 있다.However, the prior art as described above has the following drawbacks.
첫째, 파이롯 아크전류 제한용 저항(10)을 사용하므로 저항으로 인한 손실 및 무게가 증가하고 저항값이 고정되어 토치 특성에 따른 파이롯 아크의 정밀제어가 어렵다.First, since the pilot arc current limiting resistor 10 is used, the loss and weight due to the resistance increase and the resistance value is fixed, so that it is difficult to precisely control the pilot arc according to the torch characteristic.
둘째, 리액터(5)가 직류 출력의(-)단에 접속되어 파이롯 아크 전류 경로에 있게되므로 파이롯 아크 발생시 리액터(5)에 의한 손실이 발생한다.Second, since the reactor 5 is connected to the negative end of the direct current output and is in the pilot arc current path, loss by the reactor 5 occurs when a pilot arc occurs.
셋째, 고압 고주파 발생 기간중 토치 노즐(7)이 모재(12)에 접촉될 경우 2차측 정류 다이오드 패스를 통해 고압 고주파 전류제어기(13)에 검출되어 제어가 어렵게 된다. 본 발명은 이와 같은 종래의 제반 결점을 해결하기 위한 것으로 파이롯 아크를 정밀하게 제어하고 전원의 효율 증대를 얻으며 소형 경량화를 이룰 수 있는 플라즈마 아크 절단용 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이하에서 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Third, when the torch nozzle 7 is in contact with the base material 12 during the high-frequency high-frequency generation period, it is detected by the high-pressure high-frequency current controller 13 through the secondary rectifier diode path, which makes control difficult. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned general drawbacks, and to provide a plasma arc cutting power supply device capable of precisely controlling a pilot arc, obtaining an increase in power efficiency, and achieving a compact and light weight. Hereinafter, an embodiment of the present invention for achieving such an object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명의 구성도로 종래와 동일부분에 대하여는 동일 부호를 사용하고 이에 대한 설명은 생략한다.2 is a schematic diagram of the present invention using the same reference numerals for the same parts as in the prior art, and description thereof will be omitted.
본 발명에서는 제1도와 같은 종래의 구성에 전류 검출기(13)와 모재(12) 사이에 접속되고 직류 출력의(+)단에 접속된 리액터(5)와, 상기 리액터(5)와 모재(12)의 공통 접점과 콘덴서(9)의 일측 사이에 접속된 콘덴서(18)와, 릴레이 스위치(11)와 정류회로(4) 사이에 접속되어 플라즈마 전류를 검출하는 전류 검출기(19)와, 기준되는 파이롯 전류를 설정하는 파이롯 전류 설정부(20)와, 상기 전류 검출기(19)에 의해 검출된 전류와 파이롯 전류 설정부(20)의 전류 설정치가 비교된 결과를 입력 받아 파이롯 전류를 제어하는 파이롯 전류 제어기(21)와, 상기 전류 검출기(13)에 의해 검출된 전류를 입력받아 아크를 판단하는 아크 판단부(22)와, 아크 판단부(22)에 의해 상기 전류 제어기(15)(21)의 출력중 택일하여 스위칭시키는 전환부(23)를 포함하여서 구성된 것이다. 이와 같이 구성된 본 발명은 3상 교류가 입력되면 1차 정류회로(1)를 통해 고주파의 교류로 변환된다. 이 고주파 전류는 트랜스 포머(3)를 통해 저압 고주파 교류로 변환되고 2차 정류부(4)에 의해 정류되어 직류 출력이 된다.In the present invention, the reactor 5 connected between the current detector 13 and the base material 12 and connected to the (+) end of the direct current output in the conventional configuration as shown in FIG. 1, and the reactor 5 and the base material 12 A capacitor 18 connected between the common contact of the capacitor and one side of the capacitor 9, a current detector 19 connected between the relay switch 11 and the rectifier circuit 4 to detect plasma current, A pilot current setting unit 20 for setting a pilot current and a result obtained by comparing the current detected by the current detector 19 with the current setting value of the pilot current setting unit 20 are input to receive a pilot current. The pilot current controller 21 for controlling, the arc determination unit 22 that determines the arc by receiving the current detected by the current detector 13, and the current controller 15 by the arc determination unit 22. It is configured to include a switching unit (23) for switching between the output of the (21). When the three-phase alternating current is input, the present invention configured as described above is converted into high-frequency alternating current through the primary rectifier circuit 1. This high-frequency current is converted into low-voltage high-frequency alternating current through the transformer 3, rectified by the secondary rectifier 4 to be a direct current output.
그러나, 이 직류 출력은 토치에 공급되는 에어 또는 개스를 직접 플라즈마화 할수 없으므로 고압 고주파에 의한 토치 전극과 노즐간 초기 절연 파괴, 토치 전극과 노즐가 파이롯 아크 발생, 주 플라즈마 아크 발생의 이행 단계를 거친다. 즉, 고압 고주파 회로부(8)에서 고주파가 발생되면 파이롯 아크 회로의 릴레이 스위치(11)가 온되고 고압 고주파는 콘덴서(9)를 통해 토치전극(6)과 노즐(7)간 절연을 파괴한다. 이렇게 절연이 파괴되면 전극과 노즐 사이에서 파이롯 전류 설정부(20)에 의해 설정된 파이롯 아크 전류에 의해 파이롯 아크가 발생한다. 또한, 파이롯 아크 전류는 전류 검출기(19)를 통하여 검출되고 파이롯 전류 제어기(21)에 의해 정밀 제어된다. 따라서, 안정한 파이롯 아크가 발생하여 노즐을 통해 모재(12)로 분사된다. 이 모재(12)로 분사되는 아크의 전류는 전류 검출기(13)에 의해 검출되어 궤환된다. 궤환된 전류는 플라즈마 전류 설정부(14)에 의해 설정된 값과 비교되어 플라즈마 전류 제어기(15)에 입력된다. 이와동시에 전류 검출기(13)에 의해 검출되고 궤환된 값은 아크 판단부(22)에 입력되어 전환부(23)의 제어명령 선택 스위치는 접점(a)에서 접점(b)으로 전환되므로 인버터 구동부(16)에 플라즈마 아크 발생에 필요한 플라즈마 전류 제어기(15)의 출력을 전달한다. 따라서, 인버터 구동부(16)에서 인버터부(16)를 구동하여 플라즈마 아크가 발생함과 동시에 릴레이 스위치(11)가 개방된다.However, this direct current output cannot directly plasmaize the air or gas supplied to the torch, so the initial insulation breakdown between the torch electrode and the nozzle due to the high pressure and high frequency, the torch electrode and the nozzle undergo the pilot arc generation, and the main plasma arc generation. . That is, when a high frequency is generated in the high voltage high frequency circuit part 8, the relay switch 11 of the pilot arc circuit is turned on and the high voltage high frequency breaks the insulation between the torch electrode 6 and the nozzle 7 through the condenser 9. . When the insulation is broken in this way, a pilot arc is generated by the pilot arc current set by the pilot current setting unit 20 between the electrode and the nozzle. In addition, the pilot arc current is detected through the current detector 19 and precisely controlled by the pilot current controller 21. Therefore, a stable pilot arc is generated and injected into the base material 12 through the nozzle. The current of the arc injected into the base material 12 is detected by the current detector 13 and fed back. The feedback current is compared with the value set by the plasma current setting unit 14 and input to the plasma current controller 15. At the same time, the value detected and fed back by the current detector 13 is input to the arc judging unit 22 so that the control command selection switch of the switching unit 23 is switched from the contact point a to the contact point b, so that the inverter driver ( 16 outputs the output of the plasma current controller 15 required for plasma arc generation. Therefore, the inverter driver 16 drives the inverter unit 16 to generate a plasma arc and simultaneously open the relay switch 11.
이상과 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.
첫째, 종래의 파이롯 전류 제한용 저항을 제거하고 전류 검출기(19)를 설치하여 토치 특성에 따라 전류 제어기(21) 및 전류 설정부(20)를 사용하여 파이롯 아크 전류의 정밀제어를 실시함으로써 저항으로 인한 손실을 제거하고 전원의 소형 경량화가 가능하다.First, by removing the conventional pilot current limiting resistor and installing a current detector 19 to precisely control the pilot arc current using the current controller 21 and the current setting unit 20 according to the torch characteristics Elimination of losses due to resistance and compact and lightweight power supply is possible.
둘째, 리액터(15)를 (+)단에 접속함으로써 파이롯 아크 발생시 이로인한 리액터(15)에서의 손실을 방지한다.Secondly, by connecting the reactor 15 to the (+) end, it prevents the loss in the reactor 15 due to this in the event of a pilot arc.
셋째, 콘덴서(9)와 별도의 콘덴서(18)을 설치하여 고압 고주파 발생시 토치 노즐(6)과 모재(7)가 접촉되어도 전류 검출기(13)에서는 이를 검출하지 않게 됨으로 제어기가 정상 동작한다.Third, the condenser 9 and the separate condenser 18 are installed so that when the torch nozzle 6 and the base material 7 come into contact with each other when the high-frequency high frequency is generated, the current detector 13 does not detect the controller so that the controller operates normally.
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Cited By (1)
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US7564712B2 (en) | 2006-07-25 | 2009-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flash memory device and writing method thereof |
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1992
- 1992-12-15 KR KR1019920024297A patent/KR950001779B1/en not_active IP Right Cessation
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US7564712B2 (en) | 2006-07-25 | 2009-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flash memory device and writing method thereof |
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