Erforderliche elektrische Energie für das Schneidverfahren

Hypertherm HyPerformance Plasma HPR800XD

Dieses System ist speziell für das Schneiden von extrem dickem Edelstahl und Aluminium (bis zu 160 mm Dicke) in Werften und im Schwermaschinenbau ausgelegt. Um die gewaltige Leistung an den Brenner zu liefern, schaltet dieses System intern zwei Hochleistungsstromquellen parallel.

Anschlussleistung (Scheinleistung): ca. 195,1 kVA

Maximaler Netzstrom (Eingangsstrom): 262 A bei 400 V Drehstrom

Erforderliche Netzabsicherung: Mindestens 315 A bis 400 A (träge).

Zum Vergleich: Mit dem Stromanschluss, den ein einziger solcher Brenner unter Volllast benötigt, könnte man einen ganzen Wohnblock mit ca. 6 bis 9 Einfamilienhäusern gleichzeitig unter Volllast betreiben.

Kjellberg Q 4500

Die modernste Großanlage von Kjellberg, die Q 4500, benötigt ebenso eine umfangreiche Infrastruktur, wenn man die Möglichkeiten der Stromquelle ausschöpfen möchte:

Anschlussleistung (Scheinleistung): 109 kVA

Erforderliche Netzabsicherung: 180 A (träge)

Generell gilt: Ältere Trafosysteme wie die FineFocus 800 benötigen bei 300 A Schneidstrom bis zu 100 kVA, sind aber aufgrund älterer Schaltungstechnik weniger effizient als moderne Inverter.

Hypertherm XPR®300:

• Anschlussleistung: 103 kVA (empfohlene Leistung für ein 3-Phasen-System)

• Max. Ausgangsleistung: 66,5 kW (bei 100 % Einschaltdauer)

• Max. Ausgangsstrom: 300 A

Kjellberg HiFocus 440i (neo)

• Netzspannung: 3 x 400 V, 50 Hz

• Max. Anschlussleistung: 127 kVA

• Max. Leistungsaufnahme: ca. 88 kW

Kjellberg FineFocus 1600

Wenn zwei Kjellberg FineFocus 800 Stromquellen parallel geschaltet werden, um bis zu 160 mm Edelstahl zu trennen, bilden sie das Großsystem FineFocus 1600. Um diese enorme thermische Last zu bewältigen, ist zwingend ein leistungsstarkes, externes Wasserkühlaggregat (wie das Kjellberg KWE oder WU) erforderlich.

Der kumulierte Gesamtstrombedarf für diese Konfiguration im Volllastbetrieb setzt sich wie folgt zusammen:

Leistungsbedarf der Module (Scheinleistung):

2x Stromquelle (FineFocus 800): Jede Quelle schlägt unter Volllast mit maximal 83 kVA zu Buche.

1 x Externes Kühlaggregat: Industrielle Rückkühlaggregate für diese Leistungsklasse benötigen je nach Pumpen- und Kompressorleistung (Kälteleistung ca. 8–10 kW) eine elektrische Anschlussleistung von ca. 4 bis 5 kVA.

Gesamte Anschlussleistung: ca. 170 bis 171 kVA.

Klasse 230 V-Anschluss

Diese Geräte sind für die 230 V-Anschlußdose eines Haushaltes optimiert mit einer Absicherung von 16 A.

1. Hypertherm Powermax30 XP

Anschlussleistung (Wirkleistung): ca. 4,1 kW

Stromaufnahme: 26 A bei maximaler Leistung (regelt sich an einer Haushaltssteckdose automatisch herunter).

Netzabsicherung: 16 A (träge) an 230 V

2. STAHLWERK Plasma CUT 50

Anschlussleistung (Scheinleistung): ca. 6,1 kVA

Stromaufnahme: 20,8 A (Effektivstrom ca. 16 A).

Netzabsicherung: 16 A (Schuko-Steckdose, benötigt wird jedoch unbedingt ein träger C- oder K-Leitungsschutzschalter, aufgrund des hohen Einschaltstroms).

3. Stamos S-Plasma 50

Anschlussleistung (Scheinleistung): ca. 5,0 bis 5,5 kVA

Stromaufnahme: 21 bis 22 A

Netzabsicherung: 16 A (Auslastung im Volllastbetrieb grenzwertig für normale Haushaltssteckdosen bei Dauerfeuer)

Klasse 400 V-Anschluss, 3 Phasen, Drehstrom, 50 Hz

Diese Klasse deckt noch so gerade den Bereich ab, den eine Person noch einen Brenner mit der Hand manuell führen kann.

1. Hypertherm Powermax45 XP

Anschlussleistung (Scheinleistung): ca. 10 kVA bei 400 V

Stromaufnahme: 10 A pro Phase.

Netzabsicherung: 16 A CEE-Steckdose (Standard-Drehstrom im Handwerk).

2. Rehm Barracuda 65i sowie Hypertherm Powermax65 SYNC

Anschlussleistung (Scheinleistung): ca. 9 bis 11 kVA

Stromaufnahme: 15,5 A pro Phase

Netzabsicherung: 16 A CEE-Steckdose (es genügt noch die kleine 400V-Steckdose)

3. Hypertherm Powermax105 SYNC

Handbrenner mit einer Schneidleistung bis zu 32 mm Qualitätsschnitt

Anschlussleistung (Wirkleistung): 16,8 kW (ca. 18 kVA Scheinleistung)

Stromaufnahme: 25 A bis 29 A pro Phase bei 400 V

Netzabsicherung: Mindestens 32 A CEE-Steckdose (die rote, mittelgroße Industriesteckdose ist dafür erforderlich)

In einem Fall klagte ein Metallbauer über schlechte Schnittqualität seiner Plasmaschneidanlage. Der Hersteller konnte keinen Fehler feststellen, so dass wir den Beratungsauftrag erhielten, die Ursache zu lokalisieren.

Wie konnte es zu diesen schlechten Schnittergebnissen kommen?

Die Schnitte sahen wie folgt aus: Von Zeit zu Zeit, scheinbar unregelmässig, konnte der Brenner nicht mehr in das Material einstechen. Die Schnittqualität schwankte stark und die Riefenbildung lag weit weg von der ISO 9013.

Um die Ursache zu finden, gingen wir nach dem Ausschlußverfahren vor. Als erstes fiel unser Blick auf die Gasversorgung, doch diese schied nach einer Überprüfung und testweisem Austausch aus. Wir überprüften die Verschleißteile und die Schneidanlage. Negativ, auch daran lag es nicht.

Am Ende der Suche fanden wir die Störquelle: Es war eine alte Presse in der Nachbarhalle mit hohen Anlaufströmen und parasitären elektrischen Schmutz (Störstrahlung) auf der Versorgungsleitung. Wann immer diese Presse ihre Arbeit aufnahm, schwankte die Spannung so stark, dass das Plasma instabil wurde. Nachdem der Fehler gefunden war, konnte er relativ schnell durch eine eigene Zuleitung und Absicherung sowie eigenen Trafo beseitigt werden.

Fazit: Der Energiebedarf von Plasma ist hoch und die Anforderungen an die elektrische Spannung sind anspruchsvoll. Schwankungen der Frequenz oder Störstrahlungen im Signal können sich auf das Plasma negativ auswirken, nicht alles kann durch die eigenen Filter eliminiert werden.