專利名稱：一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用型涉及焊接/切割設(shè)備，尤其是一種等離子切割機(jī)。
背景技術(shù)：
等離子切割是采用壓縮空氣或者是壓縮氮?dú)獾茸鳛榻橘|(zhì)，通過(guò)直流高壓電源電離 成等離子體，從割槍槍嘴高速噴出，形成等離子焰，用于切割金屬。目前的逆變式等離子切 割機(jī)通常采用接觸引弧和非接觸引弧兩種方式建立電弧接觸引弧方式引弧時(shí)噴嘴必須和 工件短路，這種方式在有污漬和銹跡的工件上引弧困難，在表面覆有絕緣保護(hù)膜的金屬板 幾乎不能切割，而且噴嘴很容易損壞。非接觸引弧方式無(wú)需噴嘴和工件接觸，參見(jiàn)圖3，割槍噴嘴的電極接逆變電源負(fù) 極，工件接正極，再在正極的基礎(chǔ)上引出一個(gè)叫做前導(dǎo)弧的電極接到割嘴上。這樣的電連接 就可以在割嘴不接觸工件的情況下，在電極和噴嘴間通過(guò)高頻引弧先建立一個(gè)穩(wěn)定的電弧 (前導(dǎo)弧)此時(shí)切割機(jī)輸出較小電流，保證不會(huì)燒損噴嘴和電極，等到割嘴和工件距離很近 時(shí)，電弧從電極和割嘴間轉(zhuǎn)移到電極和工件間，這時(shí)切割機(jī)才輸出設(shè)定的切割大電流，完成 電弧的引弧穩(wěn)弧和電弧轉(zhuǎn)移的目的，這就解決了接觸引弧的三大問(wèn)題，其應(yīng)用范圍就寬了 許多。但是，該方式仍然存在下述缺陷1.目前通用的非接觸引弧方式的逆變式等離子切割機(jī)的前導(dǎo)弧電流的限制是靠 串聯(lián)在輸出正和前導(dǎo)弧之間的大電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)電阻需要承受上千瓦的功率，經(jīng)常損 壞。2.當(dāng)割嘴接近工件時(shí)，通常只有少部分電流從電極流向工件，電弧自動(dòng)從電極和 割嘴之間轉(zhuǎn)移到電極和工件之間的這一電弧轉(zhuǎn)換就顯得非常不可靠，造成切割時(shí)引弧成功 率低，操作者很難判斷和駕馭，同樣也很難和數(shù)字化控制系統(tǒng)配套。也有一些改進(jìn)的方法，如通過(guò)采樣上述的電流的電壓信號(hào)，用運(yùn)放放大此電壓 信號(hào)，再將放大后的電壓信號(hào)和一固定電壓進(jìn)行比較，判斷有無(wú)足夠的電流，若有足夠的電 流，就切斷前導(dǎo)弧。從而完成電弧從電極和割嘴間轉(zhuǎn)移到電極和工件間的轉(zhuǎn)換。事實(shí)證明， 這一改進(jìn)確實(shí)能提高一些引弧成功率。但是，由于上述的電流的大小受壓縮氣體的壓力，氣 體成分，氣體流量以及割嘴距工件的距離的變化有著較大差異，使得電流放大和比較判斷 電路難于準(zhǔn)確判斷引弧情況，造成電弧轉(zhuǎn)移成功率也即引弧成功率難以達(dá)到90%。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離 子切割機(jī)，該種切割機(jī)摒棄傳統(tǒng)非接觸引弧方式中自動(dòng)轉(zhuǎn)移方法和放大從電極流向工件的 電流的電壓信號(hào)后經(jīng)比較判斷來(lái)切斷前導(dǎo)弧而實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換方法，而采用主動(dòng)、強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換的 方法建立電弧。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)，包括按設(shè)備電功率流向順序連接的輸入EMC電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器和二次側(cè)整流濾波電路、主控制板電路，所述主控制板電路還與逆變電路聯(lián)通，其特征在于還包括引弧維弧 和轉(zhuǎn)弧控制電路，所述引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路與二次側(cè)整流濾波電路雙向聯(lián)通，并與主 控制板電路聯(lián)通。所述輸入濾波電路由電源開關(guān)Si，第一、第二差模濾波電容C43和C45，第一、第
二、第三、第四共模濾波電容C41，C42，C44，C46以及共模濾波電感L3組成。所述一次側(cè)整流濾波電路由整流橋BRl和第一、第二、第三電容C48，C49, C52和電 阻R53組成。所述逆變電路由第一、第二、第三、第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開關(guān)器件Q2，Q3，Q4，Q5 橋接而成。所述隔離變壓電路由中頻變壓器T5組成。所述中頻變壓器T5具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組。所述二次側(cè)整流濾波電路由與中頻變壓器T5 二次側(cè)繞組連接的第一、第二、第
三、第四快恢復(fù)整流二極管D30，D31，D32，D33，與該第一、第二、第三、第四塊恢復(fù)整流二極 管連接的濾波電感Ll以及分別串聯(lián)在第一、第二、第三、第四快恢復(fù)整流二極管D30，D31， D32，D33兩端的第一、第二、第三、第四阻容吸收電阻R62，R63，R64，R65和分別串聯(lián)在第一、 第二、第三、第四快恢復(fù)整流二極管D30，D31,D32, D33兩端的第一、第二、第三、第四阻容吸 收電容C55，C56，C57，C58等組成。所述弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路包括沿電流流向方向而順序連接的干簧管RLl，前導(dǎo) 弧開關(guān)Q7，第二電感L2，高頻變壓器T7，火花放電器HH1，行輸出變壓器T6，第一、第二、第 三、第四快恢復(fù)整流二極管D34，D35，D36，D37和高頻開關(guān)Q6。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果本實(shí)用新型的等離子切割機(jī)在采用上述所述的引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路，特別是 轉(zhuǎn)弧控制電路后，前導(dǎo)弧被強(qiáng)制性的轉(zhuǎn)移到切割弧，使得切割槍嘴離工件的距離要求大大 放寬，而且能在保證電弧強(qiáng)度的基礎(chǔ)上防止槍頭搶嘴過(guò)熱，同時(shí)在同等條件下能把傳統(tǒng)方 式的引弧成功率由90%提升到99. 9%以上。這樣，使得本實(shí)用新型的切割機(jī)的運(yùn)用范圍大 為擴(kuò)展。
圖1.本實(shí)用新型的電路方框圖。圖2.本實(shí)用新型的主回路電路原理圖。圖3.本實(shí)用新型的主控制板電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)，包括按設(shè) 備的電功率流向而順序連接的輸入EMC電路1、一次側(cè)整流濾波電路2、逆變電路3、隔離 變壓器4和二次側(cè)整流濾波電路5。以及引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路6、主控制板電路7等， 并且，引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路和二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。如圖2主回路電路原理圖所示[0024]輸入濾波電路1由電源開關(guān)Si，差模濾波電容C43和C45，共模濾波電容C41，C42， C44, C46以及共模濾波電感L3組成。電網(wǎng)干擾信號(hào)通過(guò)上述濾波器的濾除，使得本切割 機(jī)免受外界電磁干擾，提高穩(wěn)定性；同樣，本切割機(jī)產(chǎn)生的干擾信號(hào)會(huì)也會(huì)被上述濾波器濾 除，使得本切割不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生電磁干擾，提高其他設(shè)備的穩(wěn)定性。 一次側(cè)整流濾波電路2由整流橋BRl和電容C48，C49, C52和電阻R53組成。送入 切割機(jī)內(nèi)的交流電壓電流通過(guò)整流橋BRl整流成直流電壓電流，經(jīng)過(guò)電容C48，C49, C52等 濾波后送往逆變器3。其中電阻R53是泄放電阻，在關(guān)機(jī)時(shí)泄放掉電容C48，C49, C52里的 電荷。逆變電路3由四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開關(guān)器件Q2，Q3，Q4，Q5橋接而成，R54、R55、 R6UR60分別為四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開關(guān)器件的柵極串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電阻。而R57和C50 ；R56 和C51 ；R58和C53 ；R59和C54分別為四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開關(guān)器件兩極(對(duì)于MOSFET器 件為D和S極，對(duì)于IGBT器件為C和E極，對(duì)于MCT器件為A和K極)并聯(lián)的阻容吸收電路。主控制板電路插座Al和A2輸出的四路PWM信號(hào)分別有序的送到四組絕緣柵場(chǎng)效 應(yīng)電力開關(guān)器件Q2，Q3，Q4，Q5上，讓其按Q2和Q5 ；Q3和Q4分別同時(shí)導(dǎo)通，而Q2和Q3 ；Q4 和Q5相位相差180°導(dǎo)通。這樣的交替導(dǎo)通，就會(huì)將直流電壓電流逆變成中頻交流方波電 壓電流，該中頻交流方波電壓電流送至隔離變壓器T5的一次側(cè)。隔離變電路4由具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的中頻變壓器T5擔(dān)當(dāng)，隔離變壓器 T5 一次側(cè)一頭接逆變橋的橋臂中點(diǎn)，另一頭穿過(guò)一次側(cè)電流互感器T4后接逆變橋的橋臂 另一中點(diǎn)。二次側(cè)接到二次側(cè)整流電路。一次側(cè)繞組和二次繞組是通過(guò)絕緣材料安全絕緣 的。二次側(cè)整流濾波電路5由快恢復(fù)整流二極管D30，D31，D32，D33，濾波電感Ll以及 阻容吸收電阻R62, R63，R64，R65和阻容吸收C55，C56，C57，C58等組成。引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路6由前導(dǎo)弧開關(guān)Q7，電感L2，干簧管RLl ；高頻變壓器 T7，行輸出變壓器T6，火花放電器HH1，高頻開關(guān)Q6和快恢復(fù)整流二極管D34，D35，D36，D37 和周邊其它元件組成。主控制板電路7由PWM脈寬調(diào)制電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，電流給定和電流反饋電路， 過(guò)流保護(hù)電路，欠壓保護(hù)電路以及相應(yīng)的輔助電路等構(gòu)成。具體電路結(jié)構(gòu)描述如下如圖3所示，主控制板電路電源系統(tǒng)包括1，從變壓器T3 (圖2所示)次級(jí)雙27V繞組通過(guò)插座AlO引進(jìn)主控制板，通過(guò)整 流二極管D11，D12，D14，D15整流后C27，C28濾波，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓集成電路UlO (LM7824)， U11(LM7815)，U12(LM7805)和 U13(LM7915)穩(wěn)壓。分別輸出+24V，+15V，+5V，-15V 直流電 壓，這組電壓為主控制板電流反饋和PWM調(diào)制以及數(shù)字電流表供電。2，從變壓器T3 (圖2所示)次級(jí)兩組相互隔離的16V繞組通過(guò)插座A12引進(jìn)主控 制板，一組通過(guò)整流二極管D20，D21，D22，D23整流后C36濾波，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓集成電路 U14(LM7815)穩(wěn)壓得到+15V直流電壓，為引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路中前導(dǎo)弧的控制電路供 電。另一組通過(guò)整流二極管D24，D25，D26，D27整流后C38濾波，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓集成電路 U15(LM7815)穩(wěn)壓得到+15V直流電壓，為引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路中高頻開關(guān)的控制電路 {共 ο[0035]3，由集成電路U9，U8B和MOSFET管M5，晶體三極管Ql和定時(shí)電容C35，定時(shí)電阻R47組成壓縮氣體滯后關(guān)斷電路。4，由集成電路U8A，集成電路U3E及電阻R52，R51電容C24，C26，開關(guān)二極管D28和D29組成2T/4T電路。5，由集成電路U7B，U7C切割電流調(diào)節(jié)電位器RT4，RT3，引弧電流調(diào)節(jié)電位器RT2， 集成電路U2D，電阻R36電位器RTl等組成電流給定電路，Cll和R35組成電流反饋電路。 集成電路U2C和電阻R32，R43，R42，R41 二極管D13，ZD1，電容C20等組成誤差放大器。6，集成電路Ul，U2A和U2B組成了電流型PWM電路，其中，集成電路U2A及其周圍 元件組成欠壓保護(hù)電路，集成電路U2B及其周圍電路組成斜波補(bǔ)償電路，快恢復(fù)二極管D5， D6，D7，D8和采樣電阻R30以及高頻濾波電容C19等組成逆變電路一次側(cè)中頻交流電流波 形采樣、整流、高頻濾波電路。7，M0SFET管M1，M2，M3，M4和其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電阻R10，R9，R11，R12，脈沖變壓器T1， T2組成脈沖放大和隔離電路，由快恢復(fù)二極管D2，D3，D4，D9 ；電容C10，C9，C22，C21 ；電阻 R13，R14，R15，R16，R17，R18，，R33，R34等組成驅(qū)動(dòng)脈沖脈沖上升沿下降沿整形處理電路。8，由集成電路U4，U5, U6, U3C，U3A，U7A和周圍電路組成前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移 電路。其中特別指出由集成電路TO和電阻R19，電容C13，C12和二極管D38組成前導(dǎo)弧 和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)換電路的方波發(fā)生器。為了更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型 做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任 何的限制作用。實(shí)施例一，切割機(jī)槍開關(guān)控制的實(shí)現(xiàn)1，2T/4T開關(guān)S2擲2T時(shí)，按下切割槍開關(guān)ANl，集成電路U3E的U3E-3腳立即變 底，其U3E-4腳會(huì)變高，通過(guò)二極管D29使得A點(diǎn)呈高電位，切割機(jī)開始正常工作。當(dāng)松開 割槍開關(guān)ANl時(shí)，集成電路U3E的U3E-3腳立即變高，其U3E-4腳會(huì)變底，通過(guò)二極管D29 使得A點(diǎn)呈底電位，切割機(jī)停止工作。2，2Τ/4Τ開關(guān)S2擲4Τ時(shí)，按下切割槍開關(guān)ANl，集成電路U3E的U3E-3腳立即變 低，其U3E-4腳會(huì)變高，這個(gè)變高的信號(hào)的上升沿觸發(fā)集成電路U9構(gòu)成的D觸發(fā)器，使得集 成電路U8A-1腳輸出高電位信號(hào)，通過(guò)二極管D28使得A點(diǎn)呈高電位，切割機(jī)正常工作。松 開切割槍開關(guān)時(shí)，集成電路U3E的U3E-3腳立即變高，其U3E-4腳會(huì)變低，由于集成電路U9 構(gòu)成的D觸發(fā)器不響應(yīng)下降沿，故集成電路U8A-1腳輸出仍為高電位信號(hào)，通過(guò)二極管D28 使得A點(diǎn)仍然呈高電位，切割機(jī)仍正常工作。當(dāng)再次按下切割槍開關(guān)ANl時(shí)，集成電路U3E 的U3E-3腳立即變低，其U3E-4腳會(huì)變高，這個(gè)變高的信號(hào)的上升沿觸發(fā)集成電路U9構(gòu)成 的D觸發(fā)器，使得集成電路U8A-1腳輸出低電位信號(hào)，通過(guò)二極管D28使得A點(diǎn)呈低電位， 切割機(jī)停止工作。C24和R51組成開機(jī)置零電路，使得開機(jī)暫態(tài)過(guò)程穩(wěn)定后，始終保持A點(diǎn)為低電平， 避免了開機(jī)誤動(dòng)作；電容C26和電阻R52組成按鍵消抖電路，避免槍開關(guān)的誤動(dòng)作。二，電流給定和反饋以及PWM調(diào)制和輸出的實(shí)現(xiàn)由RT3和RT4給出的切割電流給定信號(hào)和由TR2給出的前導(dǎo)弧電流給定信號(hào)最終會(huì)經(jīng)過(guò)集成電路U2D反相放大后，變成負(fù)的電流給定電壓信號(hào)。而插座A3外連接的霍爾傳感器取到的是正的電流反饋電壓信號(hào)。電流給定電壓信號(hào)通過(guò)R36和RTl，電流反饋電壓信 號(hào)通過(guò)R35在誤差比較點(diǎn)B點(diǎn)進(jìn)行比較，其結(jié)果通過(guò)集成電路U2C等組成的PI調(diào)節(jié)器處理 后通過(guò)R43，R42等送到Ul的U1-5腳。一次側(cè)逆變電流信號(hào)經(jīng)過(guò)快恢復(fù)二極管D5，D6，D7，D8整流，經(jīng)采樣電阻R30以及 高頻濾波電容C19后得到的，反應(yīng)一次測(cè)電流大小的直流脈沖電壓信號(hào)，此信號(hào)一路由R8 送至Ul的U1-16腳，構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路。當(dāng)一次側(cè)逆變電流異常增大Ul的U1-16腳會(huì)得到 一個(gè)較高電壓，Ul內(nèi)部立即封鎖脈沖信號(hào)，使電源停止輸出。另一路經(jīng)R28送到Ul的U1-4 腳，同時(shí)U2B將Ul的U1-8腳的鋸齒波信號(hào)射隨后通過(guò)R24，R25，C16，C15組成的阻容網(wǎng)絡(luò) 后，也送到Ul的U1-4腳，用來(lái)為一次測(cè)電流的直流脈沖電壓信號(hào)作斜波補(bǔ)償。兩信號(hào)合成 后與Ul的U1-5腳送來(lái)的誤差信號(hào)在Ul內(nèi)部進(jìn)行比較，得到PWM信號(hào)，通過(guò)死區(qū)形成，分頻 鎖相后從Ul的U1-14腳和Ul-Il腳輸出相位相差180°，且具有一定死區(qū)時(shí)間的PWM信號(hào)。三，壓縮氣體滯后斷氣功能的實(shí)現(xiàn)當(dāng)按動(dòng)切割槍開欲進(jìn)行切割工作時(shí)，A電會(huì)變成高電位。通過(guò)R48使得晶體三極 管Ql導(dǎo)通，集成電路U9的U9-2腳和U9-6腳的電位變低，其U9-3腳會(huì)變高，通過(guò)R50，使 得MOSFET管M5導(dǎo)通，與插座A13相連接的電磁氣閥AVl (參見(jiàn)圖三)得電導(dǎo)通，壓縮氣體 通入槍頭，可以正常引弧和切割。當(dāng)按動(dòng)切割槍開欲停止工作時(shí)，A電會(huì)變成低電位。通過(guò) R48使得晶體三極管Ql截止，集成電路U9的U9-2腳和U9-6腳的電位會(huì)因限流電阻R47對(duì) 定時(shí)電容C35的充電而逐漸升高，當(dāng)該電位升至IOV時(shí)，其U9-3腳會(huì)翻轉(zhuǎn)變低，通過(guò)R50，使 得MOSFET管M5截止，與插座A13相連接的電磁氣閥AVl (參見(jiàn)圖三)失電截止，壓縮氣體 停止輸出。這就達(dá)到了滯后斷氣的目的，電阻R47和電容C35的值的乘積的大小，決定滯后 斷氣時(shí)間的長(zhǎng)短。四，氣壓過(guò)低和逆變器超溫保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)壓縮氣體氣壓過(guò)低切割會(huì)變困難，切割槍嘴也會(huì)快速燒損。因此，設(shè)計(jì)了氣壓過(guò)低 保護(hù)電路與插座A7連接的壓力繼電器PSl在氣壓正常時(shí)是斷開的，氣壓過(guò)低，它會(huì)閉合短 路掉PI調(diào)節(jié)器的輸出，使得切割機(jī)停止輸出電流。逆變器采用的絕緣柵型電力開關(guān)半導(dǎo)體工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱損耗，會(huì)使半導(dǎo)體自身 和其散熱器的溫度升高，而半導(dǎo)體的工作溫度有一定范圍，超出范圍會(huì)損壞半導(dǎo)體器件。由 和插座A5連接的溫度繼電器TS1，電阻R22和二極管D19組成超溫保護(hù)電路。當(dāng)溫度正常 時(shí)，溫度繼電器TSl是閉合的，D19反偏，A點(diǎn)電位不受影響，可正常切割；當(dāng)溫度超高時(shí)，溫 度繼電器TSl斷開，D19通過(guò)電阻R22接地，A點(diǎn)電位被鉗位，切割槍開關(guān)失去控制力，切割 機(jī)不工作。其中壓力繼電器PSl安放在電磁氣閥的前面，溫度繼電器TSl安放在絕緣柵場(chǎng) 效應(yīng)電力開關(guān)器件Q2，Q3，Q4，Q5所在的散熱器最熱處的表面上。五，引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路功能的實(shí)現(xiàn)當(dāng)按動(dòng)切割槍開欲進(jìn)行切割工作時(shí)，A電會(huì)變成高電位，使得1，集成電路U3F的U3F-5腳變高，最后使集成電路U3B的U3B-10腳電位即C點(diǎn)電 位變高。使得二極管D16反偏截止，則PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓不會(huì)被鉗位。PWM信號(hào)正常輸 出，切割機(jī)輸出電能。2，集成電路U7C的U7C-9腳為高，其U7C-4腳和U7C-3腳導(dǎo)通，使得電流給定電路不再和地短路，引弧電流給定或切割電流給定能通過(guò)集成電路U7C的U7C-4腳和U7C-3腳， 送到誤差比較點(diǎn)，切割機(jī)有了正常的電流給定。3，集成電路U7A-11腳為高，其U7A-14腳和U7A-13腳接通，也就是U7A-14腳對(duì)地 短路了。使得DlO有了導(dǎo)通流過(guò)電流的條件。也就是光耦U4和TO有了導(dǎo)通的條件，也就 是具備了高頻引弧和前導(dǎo)弧開通的條件。這時(shí)，還沒(méi)有切割電弧電流，插座A6外接的(參見(jiàn)圖三)干簧管電流感應(yīng)繼電器 RLl處于無(wú)電流的常開狀態(tài)。集成電路U3A的U3A-13腳為高，其U3A-12腳為低，使得集成 電路U7B-10腳也為低，其U7B-15腳和U7B-2腳連接，RT2動(dòng)點(diǎn)提供的前導(dǎo)弧電流給定就成 唯一的電流給定了。同時(shí)，U3C的U3C-8腳為高電位，電流通過(guò)電阻R21，光耦TO的TO-2腳 和U6-3腳，二極管DlO和集成電路U7A的U7A-14腳和U7A-13腳到地，使得集成電路光耦 U6導(dǎo)通，在其TO-6，TO-7腳輸出高電壓，通過(guò)插座A4的A4-4，A4-5腳，送去驅(qū)動(dòng)(參見(jiàn)圖 三)高頻開關(guān)Q6，這樣，隔離變壓器T5的一個(gè)副邊輔助繞組被接通，電流電壓送至行輸出 變壓器T6上升壓，通過(guò)火花放電器HHl擊穿放電，高頻變壓器T7，電容C61諧振升壓后送至 切割機(jī)輸出負(fù)端，于是電極和切割嘴之間，電極和工件之間就有了上萬(wàn)伏的高頻高壓。也在 同時(shí)，由于U3C的U3C-8腳為高電位，電流通過(guò)電阻R20，光耦U4的U4-2腳和U4-3腳，二 極管DlO和集成電路U7A的U7A-14腳和U7A-13腳到地，使得集成電路光耦U4導(dǎo)通，在其 U4-6，U4-7腳輸出高電壓，通過(guò)插座A4的A4_l，A4-2腳，送去驅(qū)動(dòng)(參見(jiàn)圖三)前導(dǎo)弧開 關(guān)Q7，二次側(cè)整流濾波電路5輸出正就會(huì)通過(guò)前導(dǎo)弧開關(guān)Q7，電感L2，送到切割槍的切割嘴 上。由于上述高頻高壓的作用，這就會(huì)在切割槍的電極和切割嘴上建立一個(gè)穩(wěn)定的電弧，電 弧電流由電位器RT2決定(一般都比切割電流小很多，大約IOA以下)。這個(gè)穩(wěn)定的電弧可 以連續(xù)保持下去。特別的，為了達(dá)到前導(dǎo)弧到切割弧的強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換，我們?cè)诠怦頤6的輸入端加一個(gè)脈 沖，通過(guò)集成電路U5組成的方波發(fā)生器輸出端腳的短路分流作用，使得光耦U4輸出 的前導(dǎo)弧開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)不再是直流，而是一個(gè)低頻脈沖(由電容C13和電阻R19的乘積決定 頻率，一般在10HZ-100HZ之間)，這樣這就會(huì)在切割槍的電極和切割嘴上建立一個(gè)穩(wěn)定的方 波脈沖電弧，這個(gè)穩(wěn)定的方波脈沖電弧同樣可以連續(xù)保持下去，其平均電流只有RT2設(shè)定 的前導(dǎo)弧電流的50%，其有效值也只有RT2設(shè)定的前導(dǎo)弧電流的71%。這樣的方波脈沖電弧， 既有足夠的強(qiáng)度，又不會(huì)使槍頭槍嘴過(guò)熱，有效的延長(zhǎng)了噴嘴的使用壽命。當(dāng)切割槍接近工件時(shí)，前導(dǎo)弧噴出的等離子體接觸工件形成導(dǎo)電通路，由于前導(dǎo) 弧是脈動(dòng)的，當(dāng)處于脈沖關(guān)斷時(shí)斷(參見(jiàn)圖三)，切割機(jī)電流不能沿著前導(dǎo)弧開關(guān)Q7 (此時(shí) Q7處于關(guān)斷狀態(tài))，被迫沿著干簧管電流感應(yīng)繼電器RL1，切割機(jī)輸出正，工件，等離子弧再 回到切割槍的電極。這個(gè)電流使得干簧管電流感應(yīng)繼電器RLl從常開變?yōu)殚]合，于是集成 電路U3A的U3A-13腳為低，其U3A-12腳變高，一方面集成電路U7B-10腳也變高，其U7B-15 腳和U7B-1腳連接，RT4動(dòng)點(diǎn)提供的切割弧電流給定就成唯一的電流給定了。另一方面，U3C 的U3C-8腳變?yōu)榈碗娢唬构怦頤6和光耦U4均停止輸出，這就同時(shí)關(guān)斷了引弧高頻高壓和 前導(dǎo)弧流，切割機(jī)進(jìn)入正常切割工作狀態(tài)。另外，由電阻R45，R46 二極管D17，D18和集成電 路U3D組成引弧高頻限時(shí)電路，使高頻在引燃前導(dǎo)弧后就立即關(guān)閉，以減少高頻工作時(shí)間， 延長(zhǎng)火花放電器HHl的壽命，同時(shí)也相應(yīng)減少了高頻干擾時(shí)間。 采用上述引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路，特別是轉(zhuǎn)弧控制電路后，前導(dǎo)弧被強(qiáng)制性的轉(zhuǎn)移到 切割弧，使得切割槍嘴離工件的距離要求大大放寬(理論上只要前導(dǎo)弧電弧能達(dá)到 的距離即可引弧)，在同樣的條件下，能把傳統(tǒng)方式的引弧成功率由90%提升到99. 9%以上。 這樣，使得本案的切割機(jī)的運(yùn)用范圍大為擴(kuò)展，例如可以方便的用于柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)的金屬的切 割作業(yè)，可以用于表面覆有絕緣膜的金屬板材的切割作業(yè)，也可方便的和數(shù)字化的切割設(shè) 備配套。
權(quán)利要求1.一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)，包括按設(shè)備電功率流向順 序連接的輸入EMC電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器和二次側(cè)整流濾波電 路、主控制板電路，所述主控制板電路還與逆變電路聯(lián)通，其特征在于還包括引弧維弧和 轉(zhuǎn)弧控制電路，所述引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路與二次側(cè)整流濾波電路雙向聯(lián)通，并與主控 制板電路聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述輸入濾波電路由電源開關(guān)，第一、第二差模濾波電容，第一、第二、第三、第 四共模濾波電容以及共模濾波電感組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述一次側(cè)整流濾波電路由整流橋和第一、第二、第三電容和電阻組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述逆變電路由第一、第二、第三、第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開關(guān)器件橋接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述隔離變壓電路由中頻變壓器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述中頻變壓器具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割 機(jī)，其特征在于所述二次側(cè)整流濾波電路由與中頻變壓器二次側(cè)繞組連接的第一、第二、 第三、第四快恢復(fù)整流二極管，與該第一、第二、第三、第四塊恢復(fù)整流二極管連接的濾波電 感以及分別串聯(lián)在第一、第二、第三、第四快恢復(fù)整流二極管兩端的第一、第二、第三、第四 阻容吸收電阻和分別串聯(lián)在第一、第二、第三、第四快恢復(fù)整流二極管兩端的第一、第二、第 三、第四阻容吸收電容等組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種更具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)， 其特征在于所述弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路包括沿電流流向方向而順序連接的干簧管，前導(dǎo) 弧開關(guān)，第二電感，高頻變壓器，火花放電器，行輸出變壓器，第一、第二、第三、第四快恢復(fù) 整流二極管和高頻開關(guān)。
專利摘要一種具有前導(dǎo)弧和切割弧強(qiáng)制轉(zhuǎn)移功能的等離子切割機(jī)，包括按設(shè)備電功率流向順序連接的輸入EMC電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器和二次側(cè)整流濾波電路、主控制板電路，所述主控制板電路還與逆變電路聯(lián)通，其特征在于還包括引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路，所述引弧維弧和轉(zhuǎn)弧控制電路與二次側(cè)整流濾波電路雙向聯(lián)通，并與主控制板電路聯(lián)通?？梢允骨皩?dǎo)弧被強(qiáng)制性的轉(zhuǎn)移到切割弧，使得切割槍嘴離工件的距離要求大大放寬，而且能在保證電弧強(qiáng)度的基礎(chǔ)上防止槍頭搶嘴過(guò)熱，同時(shí)在同等條件下能把傳統(tǒng)方式的引弧成功率由90%提升到99.9%以上。
文檔編號(hào)B23K10/00GK201848643SQ20102060357
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者吳月濤, 楊振文 申請(qǐng)人:深圳市華意隆實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司