KR0121093B1 - Electric power control apparatus of plazma arc - Google Patents
Electric power control apparatus of plazma arcInfo
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Abstract
Description
제1도는 종래 플라즈마 아크 전원장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional plasma arc power supply.
제2도는 본 발명 플라즈마 아크 전원제어장치의 구성도.2 is a configuration diagram of the plasma arc power supply control apparatus of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
200 : 컨버터부 201 : 인버터부200: converter 201: inverter
202 : 메인트랜스포머부 203 : 고압고주파 발생부202: main transformer unit 203: high voltage high frequency generation unit
204 : 파이롯 회로부 205 : 토치헤드204: pilot circuit portion 205: torch head
206 : 모재 207 : 플라즈마전류 검출부206: base material 207: plasma current detection unit
208 : 모드선택부 209 : 검출전류 절환제어부208: mode selection unit 209: detection current switching control unit
210 : 검출전류 절환부 211 : 검사운전전류 설정부210: detection current switching unit 211: inspection operation current setting unit
본 발명은 플라즈마 아크 전원제어에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 파이롯 전류를 여러값으로 설정하여 정밀한 파이롯 전류제어로 특성이 다른 토치헤드의 사용이 가능하도록 하고, 운전 전(前)에 절단 토치헤드의 이상유무를 검사하여 작업자와 토치 및 모재를 동시에 보호하도록 하는 플라즈마 아크 전원제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma arc power supply control, and more particularly, by setting the pilot current to multiple values to enable the use of torch heads having different characteristics by precise pilot current control, and cutting the torch before operation. The present invention relates to a plasma arc power control device for inspecting an abnormality of a head to simultaneously protect an operator, a torch, and a base metal.
일반적으로, 플라즈마 아크 전원장치는 에어(Air) 및 가스(Gas)등을 사용, 고온의 플라즈마 아크를 생성하여 철 및 비철 금속 도전체를 절단하거나 용접하는 전기(電氣) 기기이다.In general, a plasma arc power supply device is an electric device that uses air and gas to generate a high temperature plasma arc to cut or weld ferrous and nonferrous metal conductors.
상기 플라즈마 아크를 발생시키기 위해서는 전용의 토치 전극과 노즐 사이에 에어 또는 가스를 공급하면서 고압 고주파에 의해 전극과 노즐 사이의 절연을 파괴하여 일정 전류의 파이롯 아크를 발생시킨 후 이를 모재에 인가해 토치전극과 모재사이에 메인 플라즈마 아크를 생성하는 일련의 과정을 거쳐야 한다.In order to generate the plasma arc, while supplying air or gas between the dedicated torch electrode and the nozzle, the insulation between the electrode and the nozzle is broken by high voltage and high frequency to generate a pilot arc of a constant current, and then apply it to the base material to apply the torch. A series of steps must be taken to create a main plasma arc between the electrode and the base metal.
이와같은 종래 플라즈마 아크 전원장치는 첨부된 도면 제1도에 도시된 바와같이, 3상 교류전원(R,S,T)를 브리지다이오드(BD1)를 통해 정류하고 콘덴서(C1)를 통해 평활하여 직류전압으로 출력하는 컨버터부(100)와, 상기 컨버터부(100)에서 출력된 직류전압을 외부의 스위칭제어신호에 의해 고주파 교류전압으로 변환시켜 출력하는 인버터부(101)와, 상기 인버터부(101)의 출력 전압을 플라즈마 아크발생에 적당한 전압르로 강하시키는 메인트랜스포머(102)와, 그 메인트랜스포머(102)의 출력을 다이오드(D1)(D2)를 통해 정류하는 정류부(113)와, 상기 정류부(113)의 출력을 전류평활하는 리액터(114)와, 릴레이(1xb)를 통해 입력되는 교류전원(AC)에 의해 고압 고주파를 발생하는 고압고주파 발생부(103a)와, 상기 고압고주파 발생부(103a)의 고압 고주파를 토치헤즈(105)의 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)에 인가하여 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)사이에 절연을 파괴하는 쵸크코일(103b), 콘덴서(103c)로 구성된 고압고주파부(103)와, 릴레이(1Xa), 파이롯 저항(104a)으로 구성된 파이롯회로부(104)와, 상기 토치헤즈(105)와 모재(106) 사이에 플라즈마 아크 발생시 그 모재(106)로부터 플라즈마 아크 전류를 검출하는 플라즈마 전류검출부(107)와, 플라즈마 아크전류를 설정하여 출력하는 플라즈마 전류 설정부(110)와, 상기 플라즈마 전류 설정부 (110)에서 설정된 전류와 플라즈마 전류검출부(107)에서 검출된 플라즈마 전류와를 감산하여 출력하는 감산기(112)와, 상기 감산기(112)의 결과전류에 따라 인버터 구동부(108)를 통해 상기 인버터부(101)의 출력전류를 조절하는 전류제어부(109)와, 상기 플라즈마 전류검출부(107)에서 플라즈마 전류가 검출될시에 릴레이(1X)의 구동을 차단하는 릴레이구동부(111)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the conventional plasma arc power supply device rectifies the three-phase alternating current power (R, S, T) through the bridge diode (BD1) and smoothes the current through the capacitor (C1). A converter unit 100 for outputting a voltage, an inverter unit 101 for converting a DC voltage output from the converter unit 100 into a high frequency AC voltage by an external switching control signal, and outputting the inverter unit 101; Main transformer 102 for dropping the output voltage of the voltage to a voltage level suitable for plasma arc generation, rectifier 113 for rectifying the output of the main transformer 102 through diodes D1 and D2, and the rectifier Reactor 114 for current smoothing the output of 113, high voltage high frequency generator 103a for generating high voltage high frequency by AC power source AC input through relay 1xb, and the high voltage high frequency generator ( Torch of the torch head 105 by the high pressure high frequency of 103a) A high voltage high frequency section 103 composed of a choke coil 103b and a capacitor 103c applied to the electrode 105a and the torch nozzle 105b to break the insulation between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b; A plasma for detecting a plasma arc current from the base material 106 when a plasma arc is generated between the torch head 105 and the base material 106, and a pilot circuit portion 104 composed of a relay 1Xa and a pilot resistor 104a. Subtract the current set by the current detector 107, the plasma current setter 110 for setting and outputting the plasma arc current, the current set by the plasma current setter 110 and the plasma current detected by the plasma current detector 107. And a current control unit 109 for adjusting the output current of the inverter unit 101 through the inverter driver 108 according to the resultant current of the subtractor 112, and the plasma current detector At 107 the plasma current can be detected To consist of a relay driver 111 to block the operation of the relay (1X).
이와같이, 구성된 종래 플라즈마 아크 전원장치는 먼저, 입력 3상 교류전원(R,S,T)이 컨버터부(100)의 브리지다이오드(BD1)를 통해 정류되고 콘덴서(C1)를 통해 평활되어 인버터부(101)에 입력된다.As described above, in the conventional plasma arc power supply configured, first, the input three-phase AC power (R, S, T) is rectified through the bridge diode (BD1) of the converter unit 100 and smoothed through the capacitor (C1) to the inverter unit ( 101).
상기 인버터부(101)는 컨버터부(100)로부터 입력된 직류전압을 다시 필요한 고주파 교류전압으로 변환하여 메인트랜스포머(102)에 입력하게 된다.The inverter unit 101 converts the DC voltage input from the converter unit 100 back into the required high frequency AC voltage and inputs it to the main transformer 102.
상기 메인 트랜스포머(102)는 입력된 교류전압을 전압강하시켜 정류부(113)의 다이오드(D1)(D2)를 통해 정류한다.The main transformer 102 rectifies through the diodes D1 and D2 of the rectifier 113 by dropping the input AC voltage.
상기 리액터(114)는 상기 정류부(113)에서 정류된 음극(-)의 직류 출력을 전류 평활하여 쵸크코일(103b)을 통해 토치헤드(105)의 토치전극(105a)에 인가하게 되고, 다이오드(D1)(D2)를 통한 양극(+)의 직류전압은 릴레이(1X)의 점점(1Xa) 및 파이롯 저항(104a)을 통해 토치헤드(105)의 토치노즐(105b)에 인가하고, 또한 병렬로 플라즈마 전류검출부(107)를 통해 모재(106)에 인가된다.The reactor 114 smoothes the DC output of the cathode (-) rectified by the rectifying unit 113 to apply the current to the torch electrode 105a of the torch head 105 through the choke coil 103b, and a diode ( The direct-current voltage of the positive (+) through D1) (D2) is applied to the torch nozzle 105b of the torch head 105 via the increment 1Xa of the relay 1X and the pilot resistor 104a, and also in parallel. The furnace is applied to the base material 106 through the plasma current detector 107.
이때, 상기 정류부(113)에서 출력된 직류전압은 저전압이므로, 초기에 이 저전압으로 토치헤드(105)의 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)사이에 적정압력에 의해 유출되고 있는 에어 또는 가스의 절연을 파괴시키지 못하게 된다.At this time, since the DC voltage output from the rectifying unit 113 is a low voltage, air or gas that is initially leaked by the proper pressure between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b of the torch head 105 at this low voltage. It will not destroy the insulation of the.
따라서, 최초에 고압고주파 발생부(103a)는 릴레이(1X)의 접점(1xb)을 통해 입력되는 교류전원(AC)을 고압 고주파로 승압하여 쵸크코일(103b)을 통해 토치헤드(105)의 토치전극(105a)에 인가함과 아울러 콘덴서(103c)를 통해 토치헤드(105)의 토치노즐(105b)에 인가하게 된다.Therefore, the high voltage high frequency generator 103a initially boosts the AC power AC input through the contact 1xb of the relay 1X at high voltage and high frequency to torch the torch head 105 through the choke coil 103b. It is applied to the electrode 105a and to the torch nozzle 105b of the torch head 105 through the capacitor 103c.
이때 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)사이에는 전술한 바와 같이 에어 또는 가스가 적정압력에 의해 유출된다.At this time, air or gas flows out between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b by an appropriate pressure.
따라서, 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)에 인가된 고압 고주파는 이러한 가스유출상태의 토치전극(105a)과 토치노즐(105b)간 절연을 파괴하게 된다.Therefore, the high voltage high frequency applied to the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b destroys the insulation between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b in the gas leakage state.
이와같이 초기 절연파괴가 이루어지면, 정류부(113)의 출력전압이 릴레이(1X)의 접점(1xa) 및 파이롯 저항(104a)을 통해 토치전극(105a)과 토치노즐(105b) 사이에 파이롯 아크를 발생시키게 된다.When the initial breakdown is performed in this manner, the output voltage of the rectifying unit 113 becomes a pilot arc between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b through the contact 1xa of the relay 1X and the pilot resistor 104a. Will be generated.
상기 토치전극(105a)과 토치노즐(105b) 사이에 발생된 파이롯 아크가 토치노즐(104)을 통해 모재(106)에 인가되면 토치전극(105a)에는 음극(-)이 걸려있고 모재(106)에는 (+)이 걸려 있으므로 토치전극(105a)과 모재(106) 사이에 플라즈마 아크가 발생된다.When a pilot arc generated between the torch electrode 105a and the torch nozzle 105b is applied to the base material 106 through the torch nozzle 104, the negative electrode (−) is hung on the torch electrode 105a and the base material 106 is applied. In this case, since a positive (+) is applied, a plasma arc is generated between the torch electrode 105a and the base material 106.
이와같이 하여 주 플라즈마 아크가 발생되면, 플라즈마 전류검출부(107)는 모재(106)로부터 토치전극(105a)으로 흐르는 플라즈마 아크 전류를 검출하여 감산기(112) 및 릴레이 구동부(111)에 입력하게 된다.When the main plasma arc is generated in this manner, the plasma current detector 107 detects the plasma arc current flowing from the base material 106 to the torch electrode 105a and inputs it to the subtractor 112 and the relay driver 111.
상기 릴레이 구동부(111)는 플라즈마 전류검출부(107)로부터 플라즈마 전류가 입력되면 릴레이(1X)를 차단시켜 그의 점점(1xa)(1xb)을 개방시키게 된다.When the plasma current is input from the plasma current detector 107, the relay driver 111 blocks the relay 1X to open its 1xa 1xb.
그리고, 상기 감산기(112)는 플라즈마 전류설정부(110)에 설정된 전류와 플라즈마 전류검출부(107)에서 검출한 플라즈마 전류를 감산하여 그 차전류를 전류제어부(109)에 인가하게 된다.The subtractor 112 subtracts the current set in the plasma current setting unit 110 and the plasma current detected by the plasma current detection unit 107 and applies the difference current to the current control unit 109.
상기 전류제어부(109)는 감산기(112)로부터 입력된 차전류에 따라 플라즈마 전류가 플라즈마 전류 설정부(110)의 전류설정치와 같아지도록 인버터구동부(108)를 통해 인버터부(101)의 구동을 제어하게 된다.The current controller 109 controls the driving of the inverter unit 101 through the inverter driver 108 so that the plasma current is equal to the current set value of the plasma current setting unit 110 according to the difference current input from the subtractor 112. Done.
그러나, 이와같은 종래 플라즈마 아크 전원장치는 파이롯 아크발생중에 파이롯 저항에 의해 특정전류의 한 값으로 파이롯 전류가 고정되어 특성이 다른 토치의 사용이 불가능하고, 전류제어가 실시되지 않음으로써 일정하고 정밀한 파이롯 아크의 발생이 곤란할뿐 아니라 만약에 토치가 일정시간 이상 사용되어 토치전극과 토치노즐 사이의 절연이 파괴되면 다음 운전 시작시에 토치헤드가 파괴되어 작업자, 토치, 모재에 큰 손상을 주게되는 문제점이 있었다.However, such a conventional plasma arc power supply is fixed by a pilot resistance at a value of a specific current during a pilot arc, so that a torch having a different characteristic is impossible, and current control is not performed. If the torch is used for a certain time and the insulation between the torch electrode and the torch nozzle is destroyed, the torch head is destroyed at the start of the next operation. There was a problem.
따라서, 본 발명의 목적은 이와같은 종래의 문제점을 감안하여, 파이롯 전류를 여러값으로 설정하여 특성이 다른 토치의 사용이 가능토록 하고 정밀하고 일정한 파이롯 전류 제어가 가능하도록 플라즈마 아크 전원 제어장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to control the plasma arc power supply so that the pilot current can be set to various values to allow the use of a torch having different characteristics and precise and constant pilot current control in view of such a conventional problem. In providing.
본 발명의 또다를 목적은 절단 토치헤드의 운전전에 특정 전류값(최소 플라즈마 전류 지령치 이하)으로 토치전극과 노즐간의 절연파괴 여부를 검사하여 작업자, 토치헤드 및 모재를 미연에 보호하도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to inspect the insulation breakdown between the torch electrode and the nozzle at a specific current value (less than the minimum plasma current command value) before operation of the cutting torch head to protect the operator, the torch head, and the base material.
이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로는 컨버터수단, 인버터수단 및 파이롯 아크발생수단을 통해 얻어진 파이롯 전류를 검출하고 고압고주하 발생수단에서 얻어진 고압고주파로 토치헤드를 구동하는 절연파괴수단과, 검사모드 또는 운전모드를 선택하는 모드선택수단과, 상기 모드선택수단의 모드선택 및 플라즈마 전류의 검출유무에 따라 절환제어신호를 발생하는 검출전류 절환제어수단과, 상기 토치헤드와 모재 사이의 플라즈마 아크발생에 따른 플라즈마 전류검출수단의 플라즈마 전류와 토치구동수단에서 검출된 파이롯전류를 검출전류 절환제어수단의 절환 제어신호에 의해 선택하는 검출전류절환수단과, 상기 플라즈마 전류검출수단에서 얻어진 플라즈마 전류 및 모드선택수단의 모드선택에 따라 설정된 운전전류 및 검사전류를 발생하는 운전전류 설정수단과, 상기 검출전류 절환수단에서 선택된 전류 및 운전전류 설정수단에서 얻어진 전류를 감산하여 전류제어수단, 인버터구동수단을 통해 인버터수단을 제어하는 감산기와, 상기 모드선택수단의 모드선택 및 플라즈마 전류검출수단의 플라즈마 전류에 따라 고압고주파발생수단 또는 토치구동수단의 파이롯전류를 차단하는 릴레이구동수단으로 이루어짐으로써 달성되는 것으로, 이하 본 발명을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.As a means for achieving the object of the present invention, the insulation breakdown for detecting the pilot current obtained through the converter means, the inverter means and the pilot arc generating means and driving the torch head with the high voltage high frequency obtained from the high pressure high load generating means. Means, mode selection means for selecting an inspection mode or an operation mode, detection current switching control means for generating a switching control signal in accordance with the mode selection of the mode selection means and the presence or absence of a plasma current, between the torch head and the base material. Detection current switching means for selecting the plasma current of the plasma current detection means according to the plasma arc generation and the pilot current detected by the torch driving means by the switching control signal of the detection current switching control means, and the plasma current detection means Operational current and inspection before the plasma current and mode selection means A subtractor for controlling the inverter means through the current control means and the inverter drive means by subtracting the operation current setting means for generating a current, the current selected by the detection current switching means and the current obtained from the operation current setting means; It is achieved by a high voltage high frequency generating means or a relay driving means for cutting off the pilot current of the torch driving means in accordance with the plasma current of the mode selection and the plasma current detecting means. Same as
제2도는 본 발명 플라즈마 아크 전원제어장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 3상 교류전원(R,S,T)을 브리지 다이오드(BD1)를 통해 정류하고 콘덴서(C1)를 통해 평활하여 직류전압으로 출력하는 컨버터부(200)와, 상기 컨버터부(200)에서 출력된 직류전압을 외부의 스위칭제어신호에 의해 고주파 교류전압으로 변환시켜 출력하는 인버터부(201)와, 상기 인버터부(201)의 출력전압을 플라즈마 아크발생에 적당한 전압으로 강하시키는 메인트랜스포머(202)와, 상기 메인트랜스포머(202)의 출력을 다이오드(D1)(D2)를 통해 정류하는 정류부(215)와, 상기 정류부(215)의 출력을 전류평활하는 리액터(216)와, 입력 교류전압을 승압하여 고압 고주파를 발생하는 고압고주파 발생부(203a)와, 상기 고압고주파는 토치전극(205a)과 토치노즐(205b)에 인가하는 쵸크코일(203b)과 콘덴서(203c)로 구성된 고압고주파부(203)와, 상기 고압고주파부(203)에서 발생된 고압고주파 및 또는 파이롯회로에 의한 파이롯전류에 의해 토치전극(205a)과 토치노즐(205b) 사이에 파이롯 아크를 발생하고 이를 모재(206)에 가하여 플라즈마 아크를 발생하는 토치헤즈(205)와, 상기 토치헤드(205)와 모재(206) 사이에 플라즈마 아크 발생시 그 모재(206)와 토치전극(205a)사이의 플라즈마 아크전류를 검출하는 플라즈마 검출부(207)와, 운전스위치(208a) 및 검사스위치(208b)로 운전모드 및 검사모드를 선택하는 모드선택부(208)와, 상기 모드선택부(208)의 모드선택신호 및 플라즈마 전류검출부(207)의 검출전류에 따라 절환제어신호를 발생하는 검출전류 절환제어부(209)와, 상기 검출전류 절환제어부(209)의 절환제어 신호에 따라 파이롯 전류검출부(204a)에서 검출된 파이롯전류 또는 플라즈마 전류검출부(207)에서 검출된 플라즈마 전류를 선택하여 출력하는 검출전류전환부(210)와, 상기 모드선택부(208)의 모드선택신호 및 상기 플라즈마 전류검출부(207)에서 검출된 츨라즈마 전류 및 모드선택부(208)의 모드선택에 따라 설정된 운전전류 및 검사전류를 선택하여 발생하는 검사/운전전류 설정부(211)와, 상기 검사/운전전류 설정부(211)에서 선택되어 발생된 검사전류 또는 운전전류와 상기 검출전류 절환부(210)에서 선택된 파이롯전류 또는 플라즈마 전류를 감산하여 차전류를 출력하는 감산기(212)와, 상기 감산기(212)의 차전류에 따라 인버터 구동부(214)를 통해 인버터부(201)의 출력전류를 조절하는 전류제어부(213)와, 상기 모드선택부(208)의 모드선택 신호 및 플라즈마 전류검출부(107)의 플라즈마 전류의 입력유무에 따라 릴레이(1X)(2X)를 선택적으로 제어하여 고압고주파 발생부(203a)에 인가되는 교류전원(AC)을 차단하거나 또는 토치헤드(205)에 인가되는 파이롯전류를 차단 또는 공급하는 릴레이구동부(216)로 구성한다.2 is a configuration diagram of the plasma arc power control device of the present invention, as shown in the three-phase AC power (R, S, T) rectified through the bridge diode (BD1) and smoothed through the capacitor (C1) DC A converter unit 200 for outputting a voltage, an inverter unit 201 for converting a DC voltage output from the converter unit 200 to a high frequency AC voltage by an external switching control signal, and outputting the inverter unit 201 Main transformer 202 for dropping the output voltage of the transistor to a voltage suitable for plasma arc generation, a rectifier 215 for rectifying the output of the main transformer 202 through diodes D1 and D2, and the rectifier ( Reactor 216 for smoothing the output of 215, a high voltage high frequency generator 203a for boosting the input AC voltage to generate a high voltage high frequency, and the high voltage high frequency to the torch electrode 205a and the torch nozzle 205b. Approved choke coil (203b) and condensation Between the torch electrode 205a and the torch nozzle 205b by a high voltage high frequency unit 203 composed of 203c and a high voltage high frequency generated from the high voltage high frequency unit 203 and a pilot current by a pilot circuit. A torch head 205 which generates a pilot arc and applies the same to the base material 206 to generate a plasma arc, and the base material 206 and the torch electrode when the plasma arc is generated between the torch head 205 and the base material 206. A plasma detection unit 207 for detecting a plasma arc current between 205a, a mode selection unit 208 for selecting an operation mode and an inspection mode with the operation switch 208a and the inspection switch 208b, and the mode selection unit ( A detection current switching control unit 209 for generating a switching control signal in accordance with the mode selection signal of 208 and the detection current of the plasma current detection unit 207, and a pilot current according to the switching control signal of the detection current switching control unit 209. The pilot current detected by the detector 204a The detection current switching unit 210 selects and outputs the plasma current detected by the plasma current detection unit 207, the mode selection signal of the mode selection unit 208, and the shots detected by the plasma current detection unit 207. E. The inspection / driving current setting unit 211 and the inspection / driving current setting unit 211 generated by selecting the operating current and the inspection current set according to the mode selection of the current and mode selection unit 208, and are generated. A subtractor 212 for outputting a difference current by subtracting the checked test current or operating current and the pilot current or plasma current selected by the detection current switching unit 210, and an inverter driver according to the difference current of the subtractor 212. The current controller 213 adjusts the output current of the inverter unit 201 through 214, and a relay according to the mode selection signal of the mode selector 208 and the plasma current of the plasma current detector 107. 1X) (2X) The control unit 216 may be configured to selectively control the AC power source AC applied to the high voltage high frequency generator 203a or the relay driver 216 to block or supply the pilot current applied to the torch head 205.
상기에서 운전전류 설정부(211)는 파이롯전류를 설정하여 발생하는 파이롯전류설정부(211a)와, 플라즈마 전류를 설정하여 발생하는 플라즈마 전류설정부(211b)와, 상기 파이롯전류 설정부(211a)에서 발생된 파이롯 전류와 플라즈마 전류설정부(211b)에서 발생된 플라즈마전류를 플라즈마 전류검출부(207)의 플라즈마 전류 검출유무에 따라 선택하여 출력하는 기준전류 절환부(211c)와, 검사전류를 설정하여 발생하는 검사전류 설정부(211d)와, 상기 검사전류 설정부(211d)에서 발생된 검사전류와 기준전류 절환부(211c)에서 선택된 운전전류 또는 파이롯전류를 모드선택부(208)의 모드선택신호에 따라 선택하여 감산기(212)에 입력하는 검사/운전 절환부(211e)로 구성한다.The operation current setting unit 211 includes a pilot current setting unit 211a generated by setting a pilot current, a plasma current setting unit 211b generated by setting a plasma current, and the pilot current setting unit. A reference current switching unit 211c for selecting and outputting the pilot current generated in the 211a and the plasma current generated in the plasma current setting unit 211b according to whether or not the plasma current detection unit 207 detects the plasma current; The test current setting unit 211d generated by setting the current, and the test current generated by the test current setting unit 211d and the operating current or pilot current selected by the reference current switching unit 211c are selected from the mode selection unit 208. And a check / operation switching unit 211e which selects according to the mode selection signal of the input signal and inputs it to the subtractor 212.
이와같이, 구성된 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.As described above, the operation and effect of the present invention configured as follows will be described in detail.
먼저, 입력 3상 교류전원(R,S,T)이 입력되면, 컨버터부(200)의 브리지 다이오드(BD1)는 입력된 3상 교류전원(R,S,T)울 정류하고 콘덴서(C1)를 통해 평활하여 인버터부(201)에 입력하게 된다.First, when the input three-phase AC power (R, S, T) is input, the bridge diode (BD1) of the converter unit 200 rectifies the input three-phase AC power (R, S, T) and the capacitor (C1) Smooth through the input to the inverter unit 201.
상기 인버터부(201)는 컨버터부(200)로부터 입력된 직류전압을 다시 필요한 고주파 교류전압으로 변환하여 메인트랜스머(202)에 인가하게 된다.The inverter unit 201 converts the DC voltage input from the converter unit 200 back into the required high frequency AC voltage and applies it to the main transformer 202.
상기 메인트랜스포머부(202)는 입력된 플라즈마 아크발생에 적당한 전압으로 강하시키고, 정류부(215)는 다이오드(D1)(D2)를 통해 플라즈마 아크를 발생시키기 위한 직류전압으로 정류한다.The main transformer unit 202 drops to a voltage suitable for generating an input plasma arc, and the rectifying unit 215 rectifies a DC voltage for generating a plasma arc through the diodes D1 and D2.
상기 정류부(215)의 음극(-)출력을 리액터(216)를 통해 전류평활하고 쵸크코일(203b) 및 콘덴서(203c)를 통해 토치헤드(205)의 토치전극(205a)과 토치노즐(205b)에 공급하게 되고, 다이오드(D1)(D2)를 통한 양극(+)의 출력은 파이롯전류 검출부(204a)와 릴레이(1x)접점을 거쳐 토치노즐(205b)에 인가되며, 병렬로 플라즈마 전류검출부(207)를 거쳐 모재(206)에 인가된다.The cathode (-) output of the rectifier 215 is smoothed through the reactor 216 and the torch electrode 205a and the torch nozzle 205b of the torch head 205 through the choke coil 203b and the condenser 203c. And the output of the anode (+) through the diodes D1 and D2 are applied to the torch nozzle 205b via a pilot current detector 204a and a relay 1x contact, and the plasma current detector in parallel. It is applied to the base material 206 via 207.
상기 파이롯 전류검출부(204a)는 정류부(215)의 다이오드(D1)(D2)를 통하여 토치노즐(205b)로부터 토치전극(205a)으로 흐르는 파이롯 아크전류를 검출하여 검출전류 절환부(210)에 입력하게 된다.The pilot current detector 204a detects a pilot arc current flowing from the torch nozzle 205b to the torch electrode 205a through the diodes D1 and D2 of the rectifier 215 to detect the current switch 210. Will be entered.
이때, 작업자가 토치헤드(205)의 이상유무를 검사하기 위해 모드선택부(208)의 검사스위치(208b)를 도통시키면, 릴레이구동부(216)는 검사스위치(208b)로부터 입력되는 검사모드신호에 의해 파이롯회로부(204)의 릴레이(1X)를 여자시켜 토치헤드(205)의 토치노즐(205b)에 정류부(215)의 양극(+)출력을 인가하게 된다.At this time, when the operator conducts the test switch 208b of the mode selector 208 to check for abnormality of the torch head 205, the relay driver 216 is connected to the test mode signal input from the test switch 208b. As a result, the relay 1X of the pilot circuit unit 204 is excited to apply the positive (+) output of the rectifying unit 215 to the torch nozzle 205b of the torch head 205.
이때, 상기 정류부(215)에서 발생되는 직류전압은 저전압이므로 초기에 토치헤드(205)의 토치전극(205a)과 토치노즐(205b)사이에 적정압력에 의해 유출되고 있는 에어 또는 가스의 절연을 파괴시키지 못하게 된다.At this time, since the DC voltage generated by the rectifying unit 215 is a low voltage, the insulation of air or gas that is leaked by the proper pressure initially between the torch electrode 205a and the torch nozzle 205b of the torch head 205 is destroyed. You won't be allowed to.
한편, 상기 모드선택부(208)의 검사스위치(208b)의 도통에 의해 발생된 검사모드신호는 검출전류 절환제어부(209)에 인가됨과 아울러 검사/운전전류 설정부(211)의 검사/운전 절환부(211e)에 입력된다.On the other hand, the test mode signal generated by the conduction of the test switch 208b of the mode selector 208 is applied to the detection current switching control unit 209 and the test / operation procedure of the test / operation current setting unit 211 is performed. It is input to the affected part 211e.
상기 검출전류 절환제어부(209)는 플라즈마 전류검출부(207)에서 플라즈마 아크발생이 없는 관계로 인하여 즉, 검출된 플라즈마 전류가 입력되지 않고, 단지 모드선택부(208)의 검사스위치(208b)에서 발생된 검사 모드신호에 의해 파이롯 전류검출부(204a)의 출력을 선택하도록 절환제어신호를 검출전류 절환부(210)에 입력하게 된다.The detection current switching control unit 209 is generated by the inspection switch 208b of the mode selection unit 208 due to the absence of plasma arc generation in the plasma current detection unit 207, that is, the detected plasma current is not input. The switching control signal is inputted to the detection current switching unit 210 to select the output of the pilot current detection unit 204a by the checked test mode signal.
상기 검출전류 절환부(210)는 검출전류 절환제어부(209)에서 입력되는 절환제어신호에 의해 파이롯 전류 검출부(204a)에서 검출된 파이롯 전류를 선택하여 감산기(212)에 입력하게 된다.The detection current switching unit 210 selects the pilot current detected by the pilot current detection unit 204a by the switching control signal input from the detection current switching control unit 209 and inputs it to the subtractor 212.
한편, 전류설정부(211)의 기준전류 절환부(211c)는 플라즈마 전류검출부(207)에서 검출된 플라즈마 아크전류에 의해 절환되어 파이롯 전류설정부(211a)에서 발생된 파이롯전류 또는 플라즈마전류 설정부(211b)에서 발생된 플라즈마전류를 선택하여 검사/운전 절환부(211e)에 입력하게 되는데, 이때 플라즈마 전류검출부(207)에서 아직까지 플라즈마 아크의 발생이 없음으로 인하여 상기한 기준전류 절환부(211c)는 동작을 하지 않게 된다.On the other hand, the reference current switching unit 211c of the current setting unit 211 is switched by the plasma arc current detected by the plasma current detection unit 207 to generate a pilot current or plasma current generated by the pilot current setting unit 211a. The plasma current generated by the setting unit 211b is selected and input to the inspection / operation switching unit 211e. In this case, the reference current switching unit because the plasma current detection unit 207 does not generate plasma arc so far. 211c does not operate.
따라서, 상기한 검사/운전 절환부(211e)는 모드선택부(208)의 검사스위치(208b)의 도통에 의해 발생된 검사모드신호에 의해 검사전류 설정부(211d)에서 발생된 검사전류로 하여 상기 감산기(212)에 입력하게 된다.Therefore, the inspection / operation switching section 211e is the inspection current generated by the inspection current setting section 211d by the inspection mode signal generated by the conduction of the inspection switch 208b of the mode selection section 208. The subtractor 212 is input.
상기 감산기(212)는 검사/운전 절환부(211e)에서 선택되어 입력된 검사전류와 검출전류 절환부(210)에서 선택된 파이롯전류를 감산하여 전류제어부(213)에 입력하게 된다.The subtractor 212 subtracts the test current selected by the test / operation switching unit 211e and the pilot current selected by the detection current switching unit 210 and inputs the current to the current control unit 213.
상기 전류제어부(213)는 감산기(212)로부터 입력된 차전류에 의해 인버터구동부(214)를 통해 상기한 인버터부(201)를 구동하게 된다.The current controller 213 drives the inverter unit 201 through the inverter driver 214 by the difference current input from the subtractor 212.
따라서, 상기 인버터부(201)는 인버터구동부(214)에 의해 컨버터부(200)의 출력전압을 다시 고주파 교류전압으로 변환하여 메인트랜스포머(202)를 통해 변압하고, 그 변압된 전압을 정류부(215)의 다이오드(D1)(D2)를 통해 직류전압으로 변환하여 파이롯회로부(204)의 파이롯 전류검출부(204a) 및 릴레이(1X)를 통해 토치헤드(205)의 토치노즐(205b)에 인가함과 아울러 리액터(204a), 쵸크코일(204b)을 통해 토치전극(205a)에 인가하게 된다.Accordingly, the inverter unit 201 converts the output voltage of the converter unit 200 back into the high frequency AC voltage by the inverter driver 214 and transforms it through the main transformer 202, and converts the converted voltage into the rectifier 215. Is converted into a DC voltage through the diodes D1 and D2 and applied to the torch nozzle 205b of the torch head 205 through the pilot current detector 204a of the pilot circuit unit 204 and the relay 1X. In addition, it is applied to the torch electrode 205a through the reactor 204a and the choke coil 204b.
이때, 전술한 바와같이 정류부(215)로부터 발생된 저전압에 의해서 토치헤드(205)의 토치전극(205a)과 토치노즐(205b)사이에 에어 또는 가스의 절연이 파괴되었다면 토치헤드(205)에 이상이 발생한 것이므로, 파이롯 전류검출부(204a)를 통해 파이롯전류가 전술한 검출전류 절환부(210), 감산기(212) 및 전류제어부(213)에 인가된다.At this time, if the insulation of air or gas is destroyed between the torch electrode 205a of the torch head 205 and the torch nozzle 205b by the low voltage generated from the rectifying unit 215 as described above, the torch head 205 is abnormal. Is generated, the pilot current is applied to the above-described detection current switching unit 210, the subtractor 212 and the current control unit 213 through the pilot current detection unit 204a.
그러나, 토치헤드(205)가 정상이면 파이롯 전류검출부(204a)에서 검출된 파이롯전류는 영(Zero) d1되어 검출전류 전환부(210), 감산기(212) 및 전류제어부(213)로 입력됨으로써, 토치헤드(205)의 이상여부의 검사가 가능하게 된다.However, if the torch head 205 is normal, the pilot current detected by the pilot current detector 204a is zero d1 and input to the detection current switcher 210, the subtractor 212, and the current controller 213. As a result, the torch head 205 can be inspected for abnormality.
한편, 모드선택부(208)의 운전스위치(208a)가 도통되면, 릴레이 구동부(216)는 운전스위치(208a)에서 발생된 운전모드신호에 의해 릴레이(1X)(2X)를 동시에 여자시켜 입력 교류전원(AC)을 고압고주파 발생부(203a)에 입력함과 아울러 정류부(215)의 출력을 토치헤드(205)의 토치노즐(205b)과 토치전극(205a)에 인가하게 된다.On the other hand, when the operation switch 208a of the mode selection unit 208 is turned on, the relay drive unit 216 simultaneously excites the relays 1X and 2X according to the operation mode signal generated by the operation switch 208a to input AC. The power supply AC is input to the high voltage high frequency generator 203a and the output of the rectifier 215 is applied to the torch nozzle 205b and the torch electrode 205a of the torch head 205.
그리고, 상기 모드선택부(208)의 운전스위치(208a)에 의해 발생된 검사/운전모드신호는 운전전류 설정부(211)의 검사/운전 절환부(211e)에 입력된다.Then, the inspection / operation mode signal generated by the operation switch 208a of the mode selection unit 208 is input to the inspection / operation switching unit 211e of the operation current setting unit 211.
이때, 상기한 검사/운전전류 설정부(211)의 기준전류 절환부(211c)는 전술한 바와같이, 플라즈마 전류검출부(207)의 플라즈마 전류에 의해 파이롯 전류설정부(211a)에서 발생된 파이롯 전류설정치를 선택하여 검사/운전 절환부(211a)에 입력하게 되고, 상기 검사/운전 절환부(211e)는 모드선택부(208)의 운전스위치(208a) 도통에 의해 발생된 운전모드신호에 의해 입력된 파이롯 전류를 기준전류로 하여 감산기(212)에 입력하게 된다.At this time, as described above, the reference current switching unit 211c of the inspection / operation current setting unit 211 is generated by the pilot current setting unit 211a by the plasma current of the plasma current detection unit 207. The lot current set value is selected and input to the inspection / operation switching unit 211a, and the inspection / operation switching unit 211e is connected to the operation mode signal generated by the conduction of the operation switch 208a of the mode selection unit 208. The inputted pilot current is input to the subtractor 212 as a reference current.
한편, 검출전류 절환부(210)는 플라즈마 아크가 발생하기 전까지는 파이롯 전류검출부(204a)의 파이롯전류를 선택하여 감산기(212)에 입력하게 됨으로써, 그 감산기(212)에서는 파이롯 아크전류의 차가 전류제어부(213)에 입력된다.Meanwhile, the detection current switching unit 210 selects the pilot current of the pilot current detector 204a and inputs it to the subtractor 212 until the plasma arc is generated, so that the subtractor 212 uses the pilot arc current. Is input to the current control unit 213.
따라서, 전류제어부(213)는 입력된 차전류를 설정 파이롯전류에 일치하도록 인버터구동부(214)를 통해 인버터부(201)를 제어하게 된다.Accordingly, the current controller 213 controls the inverter unit 201 through the inverter driver 214 to match the input difference current with the set pilot current.
그러나, 토치전국(205a)과 모재(206) 사이에 메인 플라즈마 아크가 발생하면 플라즈마 아크전류는 플라즈마 전류검출부(207)에서 검출되어 검출전류 절환부(210), 기준전류 절환부(211c), 릴레이구동부(216) 및 검출전류 절환제어부(209)에 입력된다.However, when a main plasma arc is generated between the torch power station 205a and the base material 206, the plasma arc current is detected by the plasma current detector 207 to detect the detection current switching unit 210, the reference current switching unit 211c, and the relay. It is input to the drive part 216 and the detection current switching control part 209.
따라서, 상기한 기준전류 절환부(211c)는 플라즈마 전류설정부(211b)에서 발생된 플라즈마 전류를 운전전류 기준치로 선택하여 검사/운전 절환부(211e)를 통해 감산기(212)에 입력하게 되고, 검출전류 절환제어부(209)는 플라즈마 전류검출부(207)에서 검출된 플라즈마 전류에 의해 검출전류 절환부(210)를 절환시켜 플라즈마 전류를 감산기(212)에 입력하게 되며, 릴레이구동부(216)는 입력 플라즈마 전류에 의해 릴레이(1X)(2X)를 개방시키게 된다.Therefore, the reference current switching unit 211c selects the plasma current generated by the plasma current setting unit 211b as a driving current reference value and inputs the subtraction unit 212 through the inspection / operation switching unit 211e. The detection current switching control unit 209 switches the detection current switching unit 210 by the plasma current detected by the plasma current detection unit 207 to input the plasma current to the subtractor 212, and the relay driver 216 is input. The relays 1X and 2X are opened by the plasma current.
따라서, 더 이상 고압고주파부(203)와 파이롯회로부(204)는 동작하지 않게 된다.Therefore, the high voltage high frequency unit 203 and the pilot circuit unit 204 are no longer operated.
그리고, 상기 감산기(212)는 전술한 바와같이 검사/운전 절환부(211e) 및 검출전류 절환부(210)에서 입력된 플라즈마 전류의 차를 구하여 전류제어부(213)에 입력하게 됨으로써, 플라즈마 아크가 정전류 제어되어 토치헤드(205)를 통해 모재(206)를 절단 또는 용접을 수행하게 된다.As described above, the subtractor 212 obtains a difference between the plasma currents input from the inspection / operation switching unit 211e and the detection current switching unit 210, and inputs the difference to the current control unit 213 to thereby generate a plasma arc. The constant current is controlled to cut or weld the base material 206 through the torch head 205.
그리고, 상기에서 운전스위치(208a)와 검사스위치(208b)는 동시에 작동이 불가능토록 제어된다.In addition, the operation switch 208a and the inspection switch 208b are controlled to be impossible to operate at the same time.
이상에서 상세히 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면 파이롯 저항 대신 파이롯 전류검출부를 삽입하여 파이롯 전류를 여러값으로 줌으로써, 특성이 다른 토치헤드의 사용은 물론 일정하고 정밀한 파이롯 아크 발생이 가능하며, 또한 기기에 토치이상유무 검사스위치를 갖추고 작업전 이 스위치를 작동하여, 특정 전류값을 토치전극과 토치노즐 사이에 인가하여 토치전극과 토치노즐간의 절연파괴 여부를 검사함으로써, 작업자와 토치 및 모재를 다함께 보호할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, by inserting a pilot current detector instead of a pilot resistor to give a pilot current to various values, it is possible to use a torch head having different characteristics as well as to generate a constant and precise pilot arc. In addition, the device is equipped with a torch abnormality inspection switch and operates the switch before the operation, and applies a specific current value between the torch electrode and the torch nozzle to inspect the insulation breakdown between the torch electrode and the torch nozzle, thereby operating the worker, the torch and the base material. It is effective to protect all together.
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