Hochfrequente Erzeuger

Hochfrequente Erzeuger

Adaptive Steuerung für Mittel- und Hochfrequenzgeneratoren

Der Generator besteht aus drei Hauptkomponenten. Halbleitermodulen, dem Schwingungskreis und der Steuerung. Die Steuerung setzt die Schaltzeiten für die MOSFET Transistoren fest. Die Ansprüche auf die Schaltgenauigkeit bei einer Arbeitsfrequenz von 5-500kHz sind sehr hoch und bewegen sich im Nano-Sekundenbereich. Bei nicht richtiger Schaltzeit würden die Leistungsmodule die in einem sogenannten ZCS (zero current switching) Regime arbeiten zerstört. Die Steuerung ist gleichzeitig in der Lage den Generator bei allen Kurzschlüssen (Fehlerhaften Induktoren…) ohne ihn zu beschädigen abzustellen. Eine weitere Aufgabe der Steuerung ist die Anpassung des Generators auf verschiedene Impedanzen. Die Impedanz ist abhängig von den Eigenschaften des Werkstückes das man bearbeiten möchte. Die Impedanz ist das Verhältnis zwischen Strom und Spannung was den direkten Einfluss auf die Stromgleichquelle hat. Es ist wichtig zu betonen, dass nur bei einer 100% Anpassung der Impedanz der Generator 100% Leistung produziert. Bei einem Ferromagnetischen Material ändert sich die Impedanz mit der Temperatur. Bei einer Zimmertemperatur ist die Impedanz relativ niedrig und mit der Temperatur steigt auch die Impedanz bis zu dem kritischen Punkt (Curie Punkt) bei dem das Material seine magnetischen Eigenschaften verliert. Des Weiteren erfolgt eine Änderung der Arbeitsfrequenz im Bereich von ein bis 10 %. Die Anfangs und damit auch die Endimpendanz werden im Betrieb des Generators vor allem durch die Wahl des Induktors bestimmt, welcher von den technischen Anforderungen des Kunden abhängt und somit nicht frei wählbar ist (und stellt einen grossen Unterschied zum Hochfrequenzschweissegenarator da, für den es abhängig vom Durchmesser und Material des zu schweissenden Rohres jederzeit einen genau vorgeschriebenen Induktor gibt und dessen unsachgemässer Einsatz als Nichteinhalten der Gebrauchsvorschriften verstanden wird und zum erlöschen der Garantie auf den Generator führen kann. Im Verlauf des Impendanzwechsels wird es leider nötig die Anlage zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu schalten, was zu notwendigen Korrekturen im Bereich von Nanosekunden in der Praxis führt. Die Steuereinheit muss in der Lage sein diese Funktionen zu erfüllen und ein zuverlässiges Starten und Schalten der Anlage für jedweden Induktor des Kunden gewährleisten.

Impedanz-Regler

Die Aufgabe der Steuerung ist die Anpassung der Änderungen am Induktor und der Schutz gegen die Überlastung des Leistungskreises. Gleichzeitig regelt die Steuerung die Situation wenn die Spannung bereits 100% erreicht hat, bei der die Stromstärke nur bei 10% liegt. Die Gesamtleistung liegt in so einem Fall bei 10% (P=U*I) und eine Vollast Erwärmung ist nicht möglich. Die Anpassung des Induktors ist oft nicht möglich. Die Einzige Lösung ist in solchen Fällen die Anpassung des Schwingkreises.

Die HFR Generatoren sind optional mit dem Regulierungsmodul des Schwingkreises ausgestattet. Dies geschieht unabhängig von der Impedanz-Last des Werkstückes. Bei alten Röhrengeneratoren wurden hierfür verschiedene Lufttransformatoren verwendet oder die Kondensatoren ausgetauscht. Bei Halbleitergeneratoren, welche im Vergleich zu Röhren nicht mit hohen Spannungen arbeiten.