NO167490B - Stroemtilfoerselsanordning for en trefaseplasmabrennerenhet. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en strømtilførselsanordning for en trefaseplasmabrennerenhet med en trefasetransformator og på sekundærsiden koplede strømlikeretterenheter, som består av trefasestrømbroer med strupespoler i likestrømkretsen. Med trefaseplasmabrennerhet menes derved et sett av tre trefase-messig koplede plasmabrennere.

For strømmating av en plasmabrenner kreves regulerbare strømtilførsler. Ved en vekselstrømmating turde det dessuten ved strømvending ikke opptre strømløse perioder hvori det kinne oppstå plasmalysbuer. For å hindre avkjøling av plasma-lysbuen ved stømvending og derved muliggjøre en optimal gjen-tenning, blir det ifølge kjent teknikk anvendt en hjelpelysbue mellom to i plasmabrenneren anordnede elektroder, hvilket imidlertid nødvendiggjør en egen likestrømtilførsel.

Først fra DE-OS 25 01 076 er det blitt kjent en anord-ning, ved hvilket det til mating av de overlagrede lysbuer av en plasmabrenner, d.v.s. hjelpelysbuen og hoved- eller effekt-lysbuen, utelukkende er anbrakt en enkelt vekselstrømkilde, som også leverer likestrømmen for hjelpelysbuen. Likestrømmen for hjelpelysbuen blir tatt fra en del av sekundærviklingen av en transformator for vekselstrømkilden over en likeretter-anordning. Denne kjente kopling har imidlertid ingen med henblikk på en sikker plasmabrennerdrift nødvendig strøm-begrensning for hovedlysbuen. Dessuten er et sikkert og økonomisk arbeid med gunstig effektfaktor ved strømuttak fra en enkelt transformatorvikling bare mulig innenfor et ekstremt

innskrenket arbeidsområde.

For ved flerfasete vekselstrømregulatorkoplinger med likestrømspoler å skaffe et spaltefritt strøm- og spennings-forløp, skal ifølge DE-OS 29 43 324 strømmene og spenningene på sekundærsiden av en transformator og derved ved belast-ningen overlagres til en strømflyt- og spenningsvarighet på 180°. Dette koplingsprinsipp tilbys også for plasmalysbuer, da overlagringen av flere faseforskjøvne strømmer muliggjør en ytterst steil strømnullgjennomgang, ved hvilken plasmahoved-eller -effektlysbuene tenner sikkert igjen uten understøttelse gjennom en permanent brennende likestrøm-hjelpelysbue.

Ifølge DE-tidsskriftet "Konstruktion - Elemente - Met-hoden (KEM)", D-7022 Leinfelden, Forbundsrepublikken Tysk-land, mai 1985, sidene 114, 117 skal ved korte lysbuer med lavt spennings- og høyt strømbehov først en strømlikeretter, som er koplet til en sekundærviklingstilkopling av en transformator, styres til maksimalspenningen for denne tilkopling og ved stigende spenningsbehov hos plasmabrenneren i en etter-følgende kopling styres en på likestrømsiden parallelt liggende strømlikeretter, som på en transformatortilkopling er koplet med høyere spenning og lavere strøm. Innenfor hver halvbølge avløser strømlikeretteren ved den høyere tilkopling den ved den lavere tilkopling liggende strømlikeretter i strømføringen, inntil den til slutt ved maksimal utstyring alene fører strømmen. Ved enda høyere spenningsbehov begynner da styringen mot en tredje strømlikeretter o.s.v. Strøm-likeretteren er tyristor-styrt. Riktignok lider denne kopling av den store ulempe at det for hver sekundaervikling kreves en egen strømlikeretterenhet, noe som ved siden av et høyt behov for halvledere også fordrer er betydelig styringsoppbud.

Endelig er det fra DD-PS 100 606 ytterligere kjent en strømkilde med en trefasetransformator, hvor lysbuestrekningen (katode - arbeidsstykke som anode) er tilkoplet en med like-strøm drevet plasmabrenner over en ikke styrt likeretter i trefasebrokopling til en sekundaervikling av transformatoren. Derved skjer reguleringen av lysbuestrømmen trinnvis gjennom omkopling av transformatorviklingenes vindinger.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe en strømtil-førselsanordning av den innledningsvis angitte art, som elimi-nerer de forannevnte ulemper og med minst mulig material- og styringsoppbud garanterer en sikker forløpende strømtilførsel til plasmabrenneren, uten å måtte la en likestrøm-hjelpelysbue stadig brenne.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved de trekk som fremgår av den karakteriserende del av patentkrav 1. Gjennom anvendelsen av en trinnbryter kan man sløyfe uttakene på sekundærutviklingene. Anordningen ifølge oppfinnelsen klarer seg derfor med bare en enkelt strømlikeretterenhet for hver sekundærviklingsgruppe. Gjennom betjeningen av trinnbryteren kan det på enkel måte realiseres en drift med høy effektfaktor i alle spennignsområder, uten at man må gi avkall på de positive egenskaper som eksempelvis strømbegrensningen, strøm-reguleringen og en steil strømnullgjennomgang. Det er heller ikke nødvendig med en permanent brennende likestrøm-hjelpelysbue .

Det er riktignok kjent å mate elektrolyse med en transformator som har en trinnbryter. Herved kan ulike spenninger innstilles slik svarende til buelengden at realeffekten henholdsvis cos cp blir størst mulig. I motsetning til de i elek-trolyebuer anvendte grafittelektroder kan trefaseplasmabrennere imidlertid som regel ikke alene drives med en slik trinntransformator, da den strømsvake fase som innstiller seg er relativt lang og ikke oppviser noen mulighet til aktiv strømbegrensning.

Det angitte formål oppnås først gjennom den foreliggende oppfinnelse som består i en kombinasjon av den i prinsippet kjente strømtilførselsinnretning for trefaseplasmabrennere med minst to 60° forskjøvne sekundærviklingsgrupper og på sekundærsiden anordnede strømlikeretterenheter til strømbegrensning og en med en trinnbryter forsynt transformator.

Ifølge ytterligere fordelaktige utforminger blir trinnbryteren anordnet på primærsiden eller i en mellomkrets.

Utførelseseksempler på oppfinnelsesgjenstanden forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til tegningene,

hvor:

Fig. 1 viser en forenklet fremstilling av koplingsanordningen for en strømtilførselsanordning med en på primærsiden anordnet trinnbryter for en trefaseplasmabrennerenhet. Fig. 2 viser koplingsanordningen for strømtilførsels-anordningen ifølge fig. 1 i uttrykket trefasefremstilling. Fig. 3 viser koplingsanordningen for en strømtilførsels-anordning med en trinnbryter i en mellomkrets i en uttrukket trefasefremstilling.

Trefasetransformatoren 1 ifølge fig. 1 og 2 har på primærsiden en trinnbryter 11, med hvilken det for den aktuel-le arbeidstilstand hos en trefaseplasmabrennerenhet 4, som består av tre plasmabrennere, kan velges optimale spennings-trinn under belastning. Til to sekundærviklingsgrupper 13, 14 av transformatoren 1 er det koplet strømlikeretterenheter 20, som består av hver sin tyristor-styrt, som trefasestrømbroer utformet strømlikeretter 2 henholdsvis 2' (i det etterfølgende også kortfattet betegnet som trefasestrømbroer) likesom hver sin strupespole 3 henholdsvis 3' i likestrømkretsen. Trefase-strømbroene 2, 2' og strupespolene 3, 3' styrer de til sek-undærviklingsgruppene 13, 14 av transformatoren 1 60° forskjø-vet frembrakte strømmer. For dette formål tjener den derpå virkende styring 5 på en rangerfordeler 6, som er forbundet med en betjeningspult 7 likesom en hjelpestrømtilførsel 8.

Den av de to 60° forskjøvne delstrømmer sammensatte strøm flyter da etter fase over en sentrisk elektrode 42 for en plasmabrenner 41 av trefasestrømplasmabrennerenheten 4 og derfra en plasmahoved- eller -effektlysbue 15, som på teg-nignsfiguren er vist symbolsk som elektrisk pil, til et stjer-nepunkt 16, som f.eks. dannes i et metallisk smeltebad.

Det er enn videre anordnet en tennstrømtilførsel 9 og en høyfrekvent startinnretning 10, som er forbundet med plasma-brennerne 41.

Transformatoren 1 har minst to 60° forskjøvne sekundærviklingsgrupper 13, 14. Herved oppnår man også ved en strøm-føringsvarighet på 120° av den positive henholdsvis negative strømblokk gjennom overlagringen en etappevekselstrøm med steile nullgjennomganger uten tomrom, som er tilstrekkelig for alle drivbare krav ved en plasmalysbuemating. Dersom det under særlig ekstreme anvendelsesbetingelser tross dette skulle komme til en bueavrivning, så blir automatisk tyristor-tenn-pulsene fro den fremdeles strømførende brenner av styringen 5 koplet om fra 120° til 180°. Denne brenner blir deretter matet énfaset inntil den strømfrie brenner igjen er kjørt i tennposisjon og kan koples tilbake i trefasestrømdrift igjen.

Alle de tyristor-styrte strømlikeretterenheter 20 bidrar således til en stabil, driftssikker og økonomisk brenning av plasmalysbuene 15.

Ved utførelseseksemplet ifølge fig. 3 har transformatoren 101 mellom primærviklingsgruppen 112 og sekundærviklings-gruppene 13, 14 en mellomkrets 117, i hvis inngangsviklings-gruppe 118 trinnbryteren 111 er anordnet. Plasmabrenner-enhetens 104 plasmabrennere 142 oppviser i dette utførelses-eksempel en radial utretting i forhold til hverandre. Stjerne-punktet 116 blir i dette tilfelle dannet i plasmaen for de tre sammenfallende hovedlysbuer 115.

Claims (5)

1. Strømtilførselsanordning for en trefaseplasmabrennerenhet (4) med en trefasestrømtransformator (1; 101) og på sekundærsiden koplede strømlikerettenheter (20, 20'), som består av trefasestrømbroer (2, 2') med strupespoler (3, 3') i likestrømkretsen, karakterisert ved at trefasetransformatoren (1; 101) har en under belastning kop-lingsbar trinnbryter (11; 111), en enkelt primærviklingsgruppe (112) og minst to sekundærviklingsgrupper (13, 14) som er faseforskjøvet 60°, idet hver sekundærviklingsgruppe (13, 14) er forbundet med en trefasestrømbro (2, 2'), og at trefase-plasmabrennerenheten (4) er koplet til sekundærviklingsgrupp-ene (13, 14) .

2. Strømtilførselsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trinnbryteren (11) er anbrakt på primærsiden.

3. Strømtilførselsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trinnbryteren (111) er anbrakt i en mellomstrømkrets.

4. Strømtilførselsanordning i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at strømlikeretter-enhetenes (20, 20') trefasestrømbroer er tyristor-styrt.

5. Strømtilførselsanordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at pulsrekkefølgen for trefase-strømbroene (2, 2') ved opprettelsen av en lysbue (15, 15') automatisk omkoples fra 120 til 180°.