DK165433B - Apparat til hindring af lysbueslukning i en plasmabraender - Google Patents

Description

DK 165433 B

Opfindelsen angår et apparat til hindring af lysbueslukning i en brænder med effektplasma for overførsel af varme.

Det er kendt, at lysbuen i en plasmabrænder har en 5 negativ spænding-strøm-karakteristik, hvilket betyder, at når strømstyrken falder, så stiger buespændingen.

Denne karakteristik gør lysbuen ustabil; forsynings- og kontrolsystemet skal sikre stabiliseringen.

Imidlertid er buespændingens værdi opad begrænset 10 af forsyningskildens spændingsmuligheder, idet den tilførte effekt til plasmabrænderen i det væsentlige modtages fra udgangen på en ensretter, eksempelvis en tyristor, som er forbundet til forsyningsnettet.

Det er imidlertid kendt at anvende en regulerings-15 kreds til styring af strømmen. I FR-PS 1 375 853 vises eksempelvis et apparat til styring af ankerstrømmen i store jævnstrømsmotorer med en hurtig virkende, linear iserende sløjfekobling og en langsommere virkende periferi integratorsløj fekobling. Da en plasmabrænder ud-20 viser i hovedsagen variable karakteristikker svarende til sådanne for en jævnstrømsmotor i diskontinuert drift, kan en sådan sløjfekobling på let vis anvendes til styring af strømmen. Denne regulering tillader imidlertid ikke på hurtig og præcis måde styring af buespændingen, 25 som varierer i afhængighed af mange parametre såsom modtrykket i brænderen, forløbet af strømmen i brænderens feltspole eller slitagen af elektroderne.

Den foreliggende opfindelse har derfor til opgave at afhjælpe disse ulemper og undgå enhver lysbuesluk-30 ning på grund af forekommende transienter. For at opnå dette, er det hensigtsmæssigt, straks når buespændingen overskrider en fastsat størrelse, momentant at øge strømstyrken i lysbuen til øjeblikkelig flytning af arbejdspunktet og hurtig mindskning af buespændingen.

35 I et andet stadium kan indsprøjtningen af plasmagas eventuelt mindskes, hvilket ligeledes sænker buespæn-

DK 165433 B

2 dingen.

Dvs., at apparatet til hindring af lysbueslukning i en plasmabrænder ifølge opfindelsen tillader en momentan ændring af det strøm- og spændingsmæssige arbejds-5 punkt for lysbuen ved i afhængighed af lysbuespændingen at påvirke en referencestrøm påtrykt en sløjfekobling, som styrer strømmen i lysbuen.

Ifølge opfindelsen er apparatet til hindring af lysbueslukning ejendommeligt ved, at det omfatter en 10 tærskelværdidetektor, der udsender et signal bestemt til øjeblikkelig at øge styrken af den til sløjfekoblingen påtrykte referencestrøm, når lysbuespændingen overstiger en fastsat værdi, og i serieforbindelse med tærskelværdidetektoren, en forstærker, hvori forstærknin-15 gen falder progressivt i afhængighed af den tid, der er forløbet siden udsendelsen af signalet, så dette progressivt svækkes således, at referencestrømmen langsomt vender tilbage til sin nominelle værdi.

Fortrinsvis omfatter apparatet til hindring af lys-20 bueslukning ifølge opfindelsen yderligere en envejsin-tegrator, hvis indgangsklemme er forbundet med forstærkerens udgang, og hvis udgangsklemme styrer en ventil for indsprøjtning af plasmagas i brænderen, så at der som følge af et signal afgivet fra forstærkeren sker en 25 mindskning i indsprøjtningen af gas i brænderen proportionalt med signalets amplitude.

Opfindelsen forklares nærmere herefter under henvisning til tegningen, som viser en udførelsesform for opfindelsen, og yderligere formål, fordele og træk ved 30 denne vil fremgå mere klart.

Tegningen viser skematisk et apparat til hindring af lysbueslukning ifølge opfindelsen med en almindelig sløjfekobling til styring af strømstyrken i lysbuen.

På tegningen vises en plasmabrænder 1 med en 35 nedre elektrode og en almindeligvis jordforbundet ledetud 2 for udstrømning af varme gasser, et rør 3 til afgivelse af plasmagas, forsynet med en elektroventil

DK 165433 B

3 4 for regulering af indsprøjtning af plasmagassen, en øvre elektrode samt feltspoler 5.

Disse dele har til formål at lede en elektrisk lysbue mellem brænderens øvre elektrode, som er anbragt ved 5 spolerne 5, og den nedre elektrode. Plasmagassen passerer gennem denne lysbue.

Brænderen forsynes med jævnstrøm ved hjælp af en ensretter skematisk repræsenteret ved henvisningsnummer 6 og forbundet til et vekselstrømsforsyningsnet 8.

10 En sådan ensretter kan eksempelvis være af tolvfaset serietype med tyristorer og dioder og styret ved hjælp af impulser dannet af et styrekredsløb 7. Ved hjælp af en strømtransformator 9 er der frembragt en strømsløjfe til styring af strømmen på kendt måde. Den elek-15 triske lysbue i brænderen fremkommer som den positive modkobling i en forstærker og enhver strømvariation forstærkes. Herved kan der eksempelvis anvendes en hurtigt virkende sløjfekobling med en første komparator 10 for referencestrømmen IR, og en forstærker 11 med varia-20 bel forstærkning, som frembringer en styrespænding, der tilføres styrekredsløbet 7. Til denne hurtige sløjfekobling er tilsluttet en langsommere sløjfekobling med en anden komparator 12, der får tilført en referencestrøm I og afgiver et signal, som først tilføres til K

25 et kalibreringskredsløb 13 og derefter til en integrator 14 for at fremskaffe referencesignalet IR, der ledes til den første komparator 10. De ovennævnte kredsløb er af velkendt art og udgør ingen del af opfindelsen, hvorfor de ikke vil blive beskrevet her. Som 30 allerede vist er det nødvendigt momentant at ændre ar-bejdspunktet for lysbuen for at undgå en slukning af denne, når lysbuespændingen i brænderen stiger på farlig vis.

Til dette formål omfatter apparatet ifølge opfin- 35 delsen først og fremmest en tærskelværdidetektor 15, hvis ene indgang får tilført et signal E , som svarer c til buespændingen. Dette signal er, i det viste eksempel

DK 165433B

4 udtaget ved forstærkeren 11's udgang eftersom man kender den tilladelige buespændingsgrænse, når den disponible margin for den kontrollerende ensretters styrespænding kendes. Ifearskelværdidetektoren 15 '.s anden ind-5 gang får tilført en referencespænding Er svarende til den tærskelværdi over hvilken apparatet til hindring af lysbueslukning skal virke. Denne tærskelværdidetektor 15 afgiver et signal såsnart spændingen E er større end

O

referencespændingen E . Dette signal bliver tilført en 10 forstærker 16, hvori forstærkningen falder progressivt i afhængighed af den tid, der er forløbet siden udsendelsen af dette signal. Forstærkeren 16 har en. væsentlig funktion: den tillader en øjeblikkelig ændring af referencestrømmen i styrekredsløbet, idet signalet bliver 15 ført til den anden komparator 12, hvorefter denne referencestrøm progressivt formindskes til sin nominelle værdi IR under progressiv reduktion af det til kompara-toren 12 tilførte korrektionssignal.

Det er klart, at tærskelværdidetektoren 15 og for-20 stærkeren 16 kan være udført på mange forskellige måder, det væsentlige er, at korrektionssignalet har en amplitude, som aftager gennem tiden.

En mulig løsning går ud på, at lade tærskelværdidetektoren 15 udsende en enkel impuls, og at udforme 25 forstærkeren 16 med et asymmetrisk indgangskredsløb med modstande og envejs-kondensator, hvor kondensatoren hurtigt oplades til en polaritet af dette signal og aflades meget langsomt ved dettes forsvinden. Indenfor opfindelsens ramme kan fagmanden finde andre tekniske 30 løsninger for at sikre svækkelsen af det til komparatoren 12 tilførte korrektionssignal ved først på hurtig vis at ændre værdien af den til styrekredsløbet tilførte referencestrøm og dernæst lade denne værdi falde progressivt til den nominelle værdi.

35 Som allerede vist kan buespændingen fortrinsvis nedsættes ved reduktion af den plasmagasmængde, som ind-

DK 165433 B

5 sprøjtes i brænderen 1, ved betjening af den ventil, der er vist skematisk med henvisningsnummeret 4. På samme måde som overfor skal denne mængdeændring ske momentant og i tilstrækkelig grad til at undgå en sluk-5 ning af lysbuen, idet det er underforstået at lysbuens nominelle arbejdspunkt i den sidste ende bliver genskabt.

Til dette formål anvendes igen forstærkeren 16's korrektionssignal, hvis amplitude formindskes i afhæn-10 gighed af den tid, der er forløbet fra udsendelsen af det signal, der er udsendt af tærskelværdidetektoren 15.

Dette korrektionssignal bliver ført til en envejsinte-grator 17, hvori udgangsklemmen styrer ventilen 4 for indsprøjtning af plasmagassen. Det er klart, at 15 denne integrator 17 ligeledes tilføres et referencesignal V for at tillade at integratoren 17's ud- rs.

gangssignal progressivt kan genvinde sin nominelle værdi, idet korrektionssignalets amplitude falder, så at det tillades ventilen 4 progressivt at vende tilbage 20 til sin oprindelige stilling. Det ses således, at appa-ratet til hindring af lysbueslukning muliggør en meget hurtig ændring af arbejdspunktet for lysbuen i brænderen, så snart buespændingen stiger til en farlig værdi nær forsyningsnettets grænsespænding og lysbuen skal 25 til at slukkes, så lysbuens strømstyrke øjeblikkelig øges, hvorved buespændingen falder. Denne hurtige ændring, som faktisk er en korrektion, bliver derefter progressivt annulleret på en sådan måde, at lysbuens arbejdspunkt progressivt vender tilbage til sin nominel-30 le position, som er fastlagt ved optimering af den elektriske funktion af brænderen. Desuden foretages en midlertidig reduktion i udsendelsen af plasmagassen så længe korrektionssignalerne vedbliver at komme fra forstærkeren 16.

35 Selv om der kun er beskrevet én udførelsesform for opfindelsen er det indlysende, at modifikationer

Claims (2)

10 PATENTKRAV

1. Apparat til hindring af lvsbueslukning i en plasmabrænder (1) ved momentan ændring af det strøm- og spændingsmæssige arbejdspunkt for lysbuen ved i afhængighed af lysbuespændingen at påvirke en referencestrøm 15 påtrykt en sløjfekobling, som styrer strømmen i lysbuen, kendetegnet ved, at apparatet omfatter en tærskelværdidetektor (15), der udsender et signal bestemt til øjeblikkelig at øge styrken af den til sløjfekoblingen påtrykte referencestrøm, når lysbuespændingen over-20 stiger en fastsat værdi, og, i serieforbindelse med tærskelværdidetektoren (15), én forstærker (16), hvori forstærkningen falder progressivt i afhængighed af den tid, der er forløbet siden udsendelsen af signalet, så dette progressivt svækkes således, at referencestrømmen lang-25 somt vender tilbage til sin nominelle værdi.

2. Apparatet ifølge krav 1, kendetegnet ved en envejsintegrator (17), hvis indgangsklemme er forbundet med forstærkerens (16) udgang, og hvis udgangsklemme styrer en ventil (4) for indsprøjtning af 30 plasmagas i brænderen (1), så at der som følge af et signal afgivet fra forstærkeren (16) sker en mindskning i indsprøjtningen af gas i brænderen proportionalt med signalets amplitude. '