CN201234398Y - 一种不间断交流等离子电弧供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及交流高压放电领域，具体的讲是一种为不间断交流等离子电弧供电的装置。为了解决现有技术中由于采用交流电源供电而出现的过零导致息弧的现象，提供的装置包括主交流电源向电弧产生装置供电以产生电弧，交流引弧电源的输出经过升压升频电路的处理后，被升压升频的交流引弧电源输出始终加载于电弧产生装置，当主交流电源出现过零现象时，电弧产生装置继续由被升压升频的交流引弧电源的输出供电以产生电弧。本实用新型的有益效果在于，本实用新型的交流等离子不间断电弧供电装置，在使用交流电的时候不再受到交流电源过零现象的影响，可以让设备不间断的产生电弧，用以产生等离子，并提高生产效率。

Description

一种不间断交流等离子电弧供电装置

技术领域

本实用新型涉及高压放电领域，特别涉及交流高压放电领域，具体的讲是一种为不间断交流等离子电弧供电的装置。

背景技术

等离子体发生器能提供一种高效而且干净的热源—等离子体流，它被广泛地应用于电站锅炉点火、切割、焊接、喷涂、冶金、化工和废物处理等工业领域，以及材料、航空航天的科学领域。热等离子体具有很高的温度和能量密度，并且含有相当数量的带电粒子(电子和离子)，它不同于用化学燃烧的方法产生的高温气体，很多过去不能完成的工艺过程在等离子条件下能够很好地实现。在过去20年里，电弧等离子体技术发展很快，在工业领域有了广泛的应用。

在我国直流等离子技术应用占主流，如直流等离子点火技术、直流等离子危废处理、直流等离子切割等等。

中国发明专利申请号90107760.7，发明名称为“直流供电弧焊电源”公开了一种利用直流电向等离子焊接工件进行供电的方案。

交流等离子技术也有一定的应用，如中科院力学所的危废处理炉采用的就是交流等离子技术。

中国实用新型专利申请号91218460.4，实用新型名称为“一种非熔化极焊接电弧引弧装置”公开了通过辅助电极头与主电极的侧面瞬时接触来引燃电弧的方案。该方案在引燃电弧后就撤去引弧电源。

而现有技术中使用交流电进行放电时会有以下不足，由于交流电源在一个周期内会有两次过零，如果电极之间的空气不是处于被电离状态，放电电弧就会熄灭，不会产生等离子。现有技术中利用交流电源产生等离子通常都在比较稳定的气流条件下，即通过电弧产生等离子后，电弧附近的气体通常不流动，即便出现息弧的现象，等离子体依然处于电离状态。但是如果电弧附近具有流动的气体，对于具有过零现象的交流电源来说就不能保持等离子体。所以目前急需一种可以解决现有技术中交流电源过零而导致放电电弧中断的技术方案，以保证对流动气体进行电离的目的。

以引入方式将其合并于此。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种不间断交流等离子电弧供电装置，用于解决现有技术中使用交流电源进行高压放电时，由于交流电源的特性产生的过零现象，电弧放电停止的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于该装置包括，交流引弧电源，升压升频电路，主交流电源，电弧产生装置，所述主交流电源向所述电弧产生装置供电以产生电弧，所述交流引弧电源的输出经过所述升压升频电路的处理后，被升压升频的所述交流引弧电源输出始终加载于所述电弧产生装置，当所述主交流电源出现过零现象时，所述电弧产生装置继续由所述被升压升频的交流引弧电源的输出供电以产生电弧。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的一个进一步的方面，所述升压升频电路包括两级升压升频电路，第一级升压升频电路将所述交流引弧电源的输出电压提高至第一电压值，并将频率提升至第一频率值；第二级升压升频电路将所述经过第一级升压升频电路处理后的交流引弧电源的输出电压提高至第二电压值，并将频率提升至第二频率值。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的再一个进一步的方面，所述第一升压升频电路包括，第一变压器，用于提高所述交流引弧电源的输出电压；由所述第一变压器次边与第一电容并联构成的第一振荡电路，用于提高所述交流引弧电源输出频率；

所述第二升压升频电路包括，第二变压器，用于再一次提高所述经过第一升压升频电路处理过的交流引弧电源的输出电压；由所述第二变压器次边与第二电容并联构成的第二振荡电路，用于再一次提高所述经过第一升压升频电路处理过的交流引弧电源输出频率。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述第一升压升频电路还包括钨电极，并联于所述第一变压器的次边，用于释放所述第一振荡电路的电能。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述主交流电源与所述第二电容并联，向所述电弧产生装置提供产生电弧的主交流电压。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述交流引弧电源采用星型接法，所述主交流电源采用星型接法；

或者所述交流引弧电源采用三角型接法，所述主交流电源采用三角型接法。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述采用星型连接法的交流引弧电源输出电压为220V，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为220V，频率为50Hz；

所述采用三角型连接法的交流引弧电源输出电压为380V，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为380V，频率为50Hz。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述交流引弧电源的输出功率远小于所述主交流电源的输出功率。

根据本实用新型所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置的另一个进一步的方面，所述电弧产生装置的放电电极间具有流动的气体。

本实用新型实施例的有益效果在于，本实用新型的交流等离子不间断电弧供电方法及装置，在使用交流电的时候不再受到交流电源过零现象的影响，可以让设备不间断的产生电弧，用以产生等离子，并提高生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1所示为本实用新型一种不间断交流等离子电弧供电装置电路原理图；

图2所示为本实用新型交流等离子供电电路电源采用星型连接的一个实施例电路图；

图3所示为本实用新型交流等离子供电电路电源采用三角型连接的一个实施例电路图；

图4所示为本实用新型方法流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供一种不间断交流等离子电弧供电装置。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示为本实用新型一种不间断交流等离子电弧供电装置电路原理图，包括引弧电源101，一级升压升频电路102，二级升压升频电路103，电弧产生装置104，主电源105。所述引弧电路101与所述一级升压升频电路102相串联，所述一级升压升频电路102与所述二级升压升频电路103相串联，所述二级升压升频电路103与所述电弧产生装置104相连接，所述电弧产生装置104与所述主电源105相连接。

所述引弧电源101为交流电源，一般可以提供电压为220V，并且电流强度很小的电源输出。

所述一级升压升频电路102，将所述引弧电源101的输出进行升压，并且将所述引弧电源101输出电流的频率升高，例如电压为220V、频率为50Hz的市政用电通过一级升压升频电路102将电压升高至例如4KV、频率为4KHz。

所述二级升压升频电路103，将所述一级升压升频电路102输出的电流的电压再次升高，频率再次提高，例如将一级升压升频电路102输出电压为4KV、频率为4KHz的电流，电压升高至几万V，频率升高至几万赫兹，例如电压升高至28KV，频率提高至30KHz。

主电源105为交流电源，向电弧产生装置104进行供电，一般为工业电源，电压为220V，频率为50Hz。由于采用交流电源，所以在每个周期内依然会产生两次过零，从而导致电弧产生装置104放电电弧产生中断。

所述电弧产生装置104可以为等离子产生设备，例如等离子发射枪。

引弧电源101由于经过两级升压升频电路的处理使电弧产生装置104接收到的引弧电压和频率都大幅增高，当主电源105以50Hz的频率向电弧产生装置104供电，出现过零时，由于高压高频的引弧电源一直存在，电弧产生装置104在主电源105过零时由引弧电源进行供电，电弧产生装置105依然可以凭借二级升压升频电路103的输出，即，几万伏的电压和几万赫兹频率的电流进行供电，使用上述二级升压升频电路103的输出电流维持电弧产生装置104的放电电弧，从而实现电弧产生装置104不间断的产生电弧。

作为优选的实施例，所述一级升压升频电路实现的引弧电源A的第一次升压升频，所述二级升压升频电路实现的引弧电源A第二次升压升频，可以由一个升压升频电路对所述引弧电源A进行一次升压升频实现。

如图2所示为本实用新型交流等离子供电电路电源采用星型连接的一个实施例电路图，该实施例引弧电源和主电源都采用3相交流电源，N为地，每个引弧电源和主电源都是3相交流电中的一相，其中引弧电源的功率远小于主电源的功率。如图所示，引弧电源A的电压为220V，频率为50Hz，电流强度很小(例如小于2A)，该引弧电源A通过电阻R1到变压器B1的主边。经过变压器B1将引弧电源A的电压升高(升高至4KV)，变压器B1的次边与电容C1构成LC振荡回路，用于提高引弧电源A的频率，例如提高至4KHz，其中还具有钨电极HH1，与变压器的次边并联，用于释放该振荡回路的电能。然后，经过变压器B1升压的引弧电源A的电流经过变压器B4的主边。经过变压器B4的再次升压，在变压器B4次边的电压高达几万伏特(例如28KV)，变压器B4的次边与电容C4构成了另一个振荡回路，用于提高引弧电源A的频率，至此引弧电源A输出的电流频率升高到几万Hz(例如30KHz)，在该振荡回路中还串联有电弧产生装置，在本例中为交流等离子发射枪A(图中简称A枪)。主电源UA的电压为几百伏特(例如220V)频率为50Hz，该主电源UA与一个电抗器A相串联，所述电抗器A用于防止电流对上游电路的冲击；所述主电源UA与所述变压器B4的次边、交流等离子发射枪A串联，向所述交流等离子发射枪A提供激发电弧放电并产生等离子的220V、50Hz的交流电源。当主电源UA在向交流等离子发射枪A供电的过程中，由于交流电源的特性产生过零情况时，所述交流等离子发射枪A由高频率、高电压的引弧电源A不间断的供电，激发电弧用于产生等离子。即使当交流等离子发射枪A中具有流动空气的环境，也能够不间断的产生等离子体。

引弧电源B类似上述引弧电源A，引弧电源B连接变压器B2进行升压，在变压器B2的次边与电容C2构成的振荡回路中进行频率的提高，在经过变压器B5的升压，变压器B5的次边与电容C5构成的振荡回路中进行频率的提高后，当主电源UB对交流等离子发射枪B(图中简称B枪)供电时由于过零出现的息弧现象，由该高压高频的引弧电源B向交流等离子发射枪B提供激发电弧用以产生等离子的交流电源。

引弧电源C类似上述引弧电源A，引弧电源C连接变压器B3进行升压，在变压器B3的次边与电容C3构成的振荡回路中进行频率的提高，在经过变压器B6的升压，变压器B6的次边与电容C6构成的振荡回路中进行频率的提高后，当主电源UC对交流等离子发射枪C(图中简称C枪)供电时由于过零出现的息弧现象，由该高压高频的引弧电源C向交流等离子发射枪C提供激发电弧用以产生等离子的交流电源。

如图3所示为本实用新型交流等离子供电电路电源采用三角型连接的一个实施例电路图，该实施例引弧电源和主电源都采用3相交流电源，每个引弧电源和主电源都是3相交流电中的一相，其中主电源的功率远大于引弧电源的功率。如图所示，引弧电源A的线电压为380V，频率为50Hz，电流强度很小(小于2A)，该引弧电源A通过电阻R1到变压器B1的主边。经过变压器B1将引弧电源A的电压升高(例如4KV)，变压器B1的次边与电容C1构成LC振荡回路，用于提高引弧电源A的频率，例如提高至4KHz，其中还具有钨电极HH1，与变压器的次边并联，用于释放该振荡回路的电能。然后，经过变压器B1升压的引弧电源A的电流经过变压器B4的主边。经过变压器B4的再次升压，在变压器B4次边的电压高达几万伏特(28KV)，变压器B4的次边与电容C4构成了另一个振荡回路，用于提高引弧电源A的频率，至此引弧电源A输出的电流频率升高到几万Hz(30KHz)，在该振荡回路中还串联有电弧产生装置，在本例中为交流等离子发射枪A(图中简称A枪)。主电源UA的线电压为几百伏特(例如380V)频率为50Hz，该主电源UA与一个电抗器A相串联，所述电抗器A用于防止电流对上游电路的冲击；所述主电源UA与所述变压器B4的次边、交流等离子发射枪A串联，向所述交流等离子发射枪A提供激发电弧放电并产生等离子的380V、50Hz的交流电源。当主电源UA在向交流等离子发射枪A供电的过程中，由于交流电源的特性产生过零情况时，所述交流等离子发射枪A由高频率、高电压的引弧电源A不间断的供电，激发电弧用于产生等离子。即使当交流等离子发射枪A中具有流动空气的环境，也能够不间断的产生等离子体。

引弧电源B类似上述引弧电源A，引弧电源B连接变压器B2进行升压，在变压器B2的次边与电容C2构成的振荡回路中进行频率的提高，在经过变压器B5的升压，变压器B5的次边与电容C5构成的振荡回路中进行频率的提高后，当主电源UB对交流等离子发射枪B(图中简称B枪)供电时由于过零出现的息弧现象，由该高压高频的引弧电源B向交流等离子发射枪B提供激发电弧用以产生等离子的交流电源。

引弧电源C类似上述引弧电源A，引弧电源C连接变压器B3进行升压，在变压器B3的次边与电容C3构成的振荡回路中进行频率的提高，在经过变压器B6的升压，变压器B6的次边与电容C6构成的振荡回路中进行频率的提高后，当主电源UC对交流等离子发射枪C(图中简称C枪)供电时由于过零出现的息弧现象，由该高压高频的引弧电源C向交流等离子发射枪C提供激发电弧用以产生等离子的交流电源。

如图4所示为本实用新型方法流程图，包括步骤401，对交流引弧电源进行第一次升压升频。步骤402，对所述经过第一次升压升频的交流引弧电源进行第二次升压升频。步骤403，将主交流电源加载于电弧产生装置的同时，将上述经过两次升压升频的交流引弧电源也加载于所述电弧产生装置。步骤404，当所述电弧产生装置由于所述主交流电源的过零现象息弧时，所述电弧产生装置依然由经过两级升压升频的交流引弧电源供电，使所述电弧产生装置产生电弧。

作为优选的实施例，所述第一升压升频处理包括，第一变压器，用于提高所述交流引弧电源的输出电压；由所述第一变压器次边与第一电容并联构成的第一振荡电路，用于提高所述交流引弧电源输出频率；

所述第二升压升频处理包括，第二变压器，用于再一次提高所述经过第一升压升频处理过的交流引弧电源的输出电压；由所述第二变压器次边与第二电容并联构成的第二振荡电路，用于再一次提高所述经过第一升压升频处理过的交流引弧电源输出频率。

作为优选的实施例，所述第一升压升频电路还包括钨电极，并联于所述第一变压器的次边，用于释放所述第一振荡电路的电能。

作为优选的实施例，所述主交流电源与所述第二电容并联，向所述电弧产生装置提供产生电弧的主交流电压。

作为优选的实施例，所述交流引弧电源采用星型接法与交流电源相连接，所述主交流电源采用星型接法与交流电源相连接；

或者所述交流引弧电源采用三角型接法与交流电源相连接，所述主交流电源采用三角型接法与交流电源相连接。

作为优选的实施例，所述采用星型连接法的交流引弧电源输出电压为22OV，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为220V，频率为50Hz；

所述采用三角型连接法的交流引弧电源输出电压为380V，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为380V，频率为50Hz。

作为优选的实施例，所述交流引弧电源的输出功率远小于所述主交流电源的输出功率。

作为优选的实施例，所述两次升压升频的步骤可以简化为一次升压升频的步骤。

作为优选的实施例，所述交流引弧电源和主交流电源均可以为三相供电方式。

其中所述电弧产生装置的放电电极间具有流动的气体，在电弧产生装置生成等离子的实施例中，该电弧产生装置由于可以连续的产生电弧，所以在电极间流动的气体被充分电离构成连续管状的等离子体。

其中，本文所述的交流等离子发射枪可以采用申请号为200810116024.8专利申请中的交流等离子发射枪，或者类似设备。

本实用新型有益效果在于，本实用新型的交流等离子不间断电弧供电方法及装置，在使用交流电的时候不再受到交流电源过零现象的影响，可以让设备不间断的产生电弧，用以产生等离子，并提高生产效率。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不间断交流等离子电弧供电装置，  其特征在于该装置包括，交流引弧电源，升压升频电路，主交流电源，电弧产生装置，所述主交流电源向所述电弧产生装置供电以产生电弧，所述交流引弧电源的输出经过所述升压升频电路的处理后，被升压升频的所述交流引弧电源输出始终加载于所述电弧产生装置，当所述主交流电源出现过零现象时，所述电弧产生装置继续由所述被升压升频的交流引弧电源的输出供电以产生电弧。

2.根据权利要求1所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述升压升频电路包括两级升压升频电路，第一级升压升频电路将所述交流引弧电源的输出电压提高至第一电压值，并将频率提升至第一频率值；第二级升压升频电路将所述经过第一级升压升频电路处理后的交流引弧电源的输出电压提高至第二电压值，并将频率提升至第二频率值。

3.根据权利要求2所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述第一升压升频电路包括，第一变压器，用于提高所述交流引弧电源的输出电压；由所述第一变压器次边与第一电容并联构成的第一振荡电路，用于提高所述交流引弧电源输出频率；

所述第二升压升频电路包括，第二变压器，用于再一次提高所述经过第一升压升频电路处理过的交流引弧电源的输出电压；由所述第二变压器次边与第二电容并联构成的第二振荡电路，用于再一次提高所述经过第一升压升频电路处理过的交流引弧电源输出频率。

4.根据权利要求3所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述第一升压升频电路还包括钨电极，并联于所述第一变压器的次边，用于释放所述第一振荡电路的电能。

5.根据权利要求3所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述主交流电源与所述第二电容并联，向所述电弧产生装置提供产生电弧的主交流电压。

6.根据权利要求1所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述交流引弧电源采用星型接法，所述主交流电源采用星型接法；

或者所述交流引弧电源采用三角型接法，所述主交流电源采用三角型接法。

7.根据权利要求6所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述采用星型连接法的交流引弧电源输出电压为220V，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为220V，频率为50Hz；

所述采用三角型连接法的交流引弧电源输出电压为380V，频率为50Hz，采用星型连接法的主交流电源输出电压为380V，频率为50Hz。

8.根据权利要求1所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述交流引弧电源的输出功率远小于所述主交流电源的输出功率。

9.根据权利要求1所述的一种不间断交流等离子电弧供电装置，其特征在于，所述电弧产生装置的放电电极间具有流动的气体。

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