具有自保護功能的等離子弧切割機的製作方法
2023-06-09 05:11:11
專利名稱：具有自保護功能的等離子弧切割機的製作方法
技術領域：
本實用新型具有保護功能的等離子弧切割機屬金屬加工特別是電弧切割設備領域。
在等離子弧切割過程中，電極G與工件間的6000伏高頻高壓僅在引弧的一開始有用；一旦完成引弧，主迴路導通，高溫等離子弧形成後就不再需要高頻高壓。由於工件狀況(如鏽蝕情況)不同，引弧時間長短不一，一般為0.1～6秒。目前，大多數等離子弧切割機採用時間控制，即把高頻高壓引弧時間設計為4～7秒；這樣往往在等離子弧形成後高頻高壓依然要持續，這是十分有害的。因為主迴路中所有元件都將受到高壓損壞，不僅影響壽命並且80％以上的故障為高頻高壓擊穿。目前有的等離子切割機設計從主迴路取電壓信號(如圖1在F、Z點取電壓信號)或從主迴路中取電流信號來實現高頻高壓自動控制。但由於信號拾取電路也不可避免地受到5000伏高頻高壓的損壞，使故障率更高。
本實用新型的目的是為了解決現有等離子弧切割機工作過程中電源主迴路電器元件高壓損壞的問題，設計出具有保護功能的等離子弧切割機。
本實用新型包括一臺電源、一把割炬、一根工作地線、供氣軟管和過濾減壓閥。它以壓縮空氣作為工作氣體，利用電極G與工件間的等離子弧的高溫、高速特性，迅速熔化割縫區的金屬；並將其吹離基體，完成切割過程。本實用新型電源電路中設計了高頻高壓自動控制迴路，從繞制在主變壓器B1付邊上的線圈LK拾取電壓信號。控制迴路由纏繞在主變壓器B1付邊的線圈LK，D7～D10、D11～D14兩個負邊共點的整流橋，與兩個整流橋並聯的繼電器J及與J的常閉點J1並聯的電容器C5組成。
等離子弧切割機主要故障發生部位為主變壓器B1、整流管D1～D6、高壓變壓器B3及按鈕AN1。本實用新型在主變壓器B1輸出端裝有電壓表V2、V3，在D1～D6整流橋輸出端裝有電壓表V1，高壓變壓器B3付邊裝有電壓表V4，B3原邊裝有指示燈DN，與AN1按鈕並聯裝有按鈕AN2。同時，把V1～V4及DN、AN2的參數及工作狀況從左到右按規定寫成數碼；如V1＝230，V2＝180，V3＝180，V4＝5000，DN亮＝10，AN能工作為01，則編碼為23018018050001001；用戶只需用電報將編碼向製造廠家發送，廠家立即可判明電路中哪一部分損壞並及時採取措施。
電源電路各元件參數主變壓器B1輸入380V，輸出160～180V，10KW；整流二極體D1～D650～100A，1000V；C01～C060.1～0.22μF，400V；高頻扼流圈L0.2mH；R13KΩ，10W；R25.1Ω，20W；C1～C30.22μF，400V；C4100μF，450V；B2原邊5匝，付邊5匝，高頻磁芯U11型；C03300P，7.5KV；W1、W2為20A的放電電極；高壓變壓器B3原邊2500匝，φ0.3mm，付邊30000匝，0.09mm，鐵芯截面16×36mm；交流接觸器JC14～20A；電壓表V1直流300V；電壓表V2、V3交流300V；電壓表V4交流5500V；DN為380V指示燈。線圈LK30匝φ0.2mm；D7～D14為1N4007，1000V，1A；直流繼電器J為JQX－10F，24V；C547μF，50V。
本實用新型具有自保護功能的等離子弧切割機設計了高頻高壓自動控制迴路從而解決了電源主迴路電器元件的高壓擊穿問題。安裝的V1～V4電壓表及指示燈DN進行故障檢測並將故障編碼，可用電報向廠家發送，方便了用戶。同時，本實用新型切割速度快、質量高、工件變形小、操作簡便。
圖1為具有自保護功能的等離子弧切割機的電路原理圖。
結合附圖1說明工作原理主回力的核心為D1～D66個二極體組成的三相橋式整流電路。電容C01～C06分別與D1～D6並聯。主變壓器B1的輸出端接整流橋的輸入端m、n、p，B1的輸入端通過交流接觸器JC1～3的常開點接三相火線A、B、C。整流迴路的正極Z做為地線接工件，負極F通過高壓高頻扼流圈L接高頻變壓器B2的付邊K端，B2付邊的另一端Q接電極G。壓縮空氣自電極G四周吹入。電容C1、C2串聯後與C3、C4、R1並聯再與R2串聯與Z、K點相連。電壓表V1接主迴路整流橋的輸出端，電壓表V2、V3分別接主變壓器B1的輸出端任意不同的兩相。
高壓高頻迴路高頻變壓器B2的原邊與電容C0串聯後在R、S點與高壓變壓器B3付邊及放電電極W1、W2並聯。高壓變壓器B3的原邊一端通過直流繼電器J的常開點J3連A相，B3原邊的另一端連B相。電壓表V4接B3輸出端，指示燈DN接B3輸入端。
控制迴路核心為線圈LK、二極體D7～D14、直流繼電器J組成的自動控制電路。D7～D10、D11～D148個二極體構成兩個單相整流橋。在主變壓器B1付邊上繞制的線圈LK電壓為24伏，中間抽頭平分為LK1、LK2各12伏電壓。電壓ULK加在D7～D10橋的輸入端，電壓ULK1加在D11～D14橋的輸入端。兩個整流橋付極相連，D7～D10橋正極通過與J的常閉點J1並聯的電容C5，接直流繼電器J的一端t；D11～D14橋的正極通過J的常開點J2接t。直流繼電器J的另一端E接兩個單相整流橋的公共負端。
主交流接觸器JC的一端接C相，另一端通過兩個並聯按鈕AN1、AN2接A相。當AN1閉合時，JC吸合，主變壓器B1沒電，使UFZ為230～250伏。由於L及B2付邊感抗對直流阻抗為零，所以250伏直流電壓負加在電極G上，正加在工件上。(G與工件間隙1～2.5毫米)。D7～D10橋的24伏電壓加在J上使J吸合。J的常開點J2閉合，使高壓變壓器B3沒電。B3付邊電壓為5000伏以上，由於Co與B2原邊的LC振蕩及W1、W2放電，在B2原邊上形成3000～5000伏、150～200KHZ的高頻高壓，B2付邊也形成3000～5000伏。150～200KHZ的高頻高壓。該高壓通過C1～C4，R1、R2加在G與工件間，將G與工件間的空氣擊穿而使主迴路導通，主迴路導通後G與工件間的空氣高溫電離，繼續導通。由於電極G四周有壓縮空氣吹入，使弧柱外層空氣冷卻，不導電；芯部形成很細的等離子弧，其能量密度極大，溫度高達10000～30000℃。使工件熔化。
高頻高壓自動控制迴路工作原理AN1閉合，ULK＝24伏通過J1常閉點加在J上使J吸合。隨後J1斷開，J2吸合。UJLK1＝12伏加在J上使J維持吸合(維持電壓為24伏×0.35＝8.4伏)。若引弧不成，J一直維持吸合，KQ間的高壓一直存在。若引弧完成，由於變壓器B1的電壓電流關係是按照陡降特性設計的，即隨電流增大輸出電壓急劇下降。切割時，ULK1下降到3.5伏＜8.4伏(J維持電壓)J釋放，高頻高壓切斷。電容G5是在J1斷開，J2未閉合，J未吸好的瞬間提供電流通路以保證J可靠吸合。該電路保證了在未完成引弧時高頻高壓一直存在，當引弧完成高頻高壓立即被切斷。此高頻高壓自動控制迴路不受主迴路中的高頻高壓的衝擊和破壞。
本發明由於設計了高頻高壓自動控制迴路使得高頻高壓工作時間比全國同類產品小30倍。(全國同類產品平均6秒，本發明產品平均0.2秒)。
主迴路中高頻高壓扼流圈阻止KQ間的高頻高壓竄入將D1～D6擊穿。C01～C06為高頻高壓提供通路以進一步保護D1～D6。
本實用新型具有自動保護功能的等離子弧切割機可切割不鏽鋼、銅、鋁、碳鋼、鑄鐵等各種金屬材料，特別適用於現場切割作業。
權利要求1.由電源、割炬、電纜、工作地線、供氣軟管和過濾減壓閥組成的具有自保護功能的等離子弧切割機，其特徵是電源電路中具有由纏繞在主變壓器B1付邊的線圈LK，D7～D10、D11～D14兩個負邊共點的整流橋，與兩個整流橋並聯的繼電器J及與J的常閉點J1並聯的電容器C5組成的高頻高壓自動控制迴路。
2.由權利要求1所述的具有自保護功能的等離子弧切割機，其特徵是在電源電路主變壓器B1輸出端裝有電壓表V2、V3，在D1～D6整流橋輸出端裝有電壓表V1，高壓變壓器B3付邊裝有電壓表V4，B3原邊裝有指示燈DN，與AN1按鈕並聯裝有AN2按鈕。
專利摘要本實用新型具有自保護功能的等離子弧切割機屬金屬加工，特別是電弧切割設備技術領域。本實用新型由電源、割炬、電纜、工作地線、供氣軟管和過濾減壓閥組成。本實用新型的主要技術特徵為在電源電路中設計有高頻高壓自動控制迴路。解決了主迴路電氣元件的高壓擊穿問題。本實用新型具有自保護功能的等離子弧切割機可以切割不鏽鋼、銅、鋁、碳鋼、鑄鐵等各種金屬材料，具有切割速度快、質量高、工件變形小，使用簡便等優點，特別適用於現場切割作業。
文檔編號B23K9/013GK2080009SQ9020690
公開日1991年7月3日 申請日期1990年5月28日 優先權日1990年5月28日
發明者潘卯良 申請人:河北省隆堯縣縣雙扶福利電子廠, 河北省冶金技術開發公司