CN2080009U

CN2080009U - 具有自保护功能的等离子弧切割机

Info

Publication number: CN2080009U
Application number: CN 90206902
Authority: CN
Inventors: 潘卯良
Original assignee: HEBEI METALLURGICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co; Metallurgical Tech Development Co Hebei Prov
Current assignee: HEBEI METALLURGICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co; Metallurgical Tech Development Co Hebei Prov
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1991-07-03

Abstract

本实用新型具有自保护功能的等离子弧切割机属金属加工，特别是电弧切割设备技术领域。本实用新型由电源、割炬、电缆、工作地线、供气软管和过滤减压阀组成。本实用新型的主要技术特征为在电源电路中设计有高频高压自动控制回路。解决了主回路电气元件的高压击穿问题。本实用新型具有自保护功能的等离子弧切割机可以切割不锈钢、铜、铝、碳钢、铸铁等各种金属材料，具有切割速度快、质量高、工件变形小，使用简便等优点，特别适用于现场切割作业。

Description

本实用新型具有保护功能的等离子弧切割机属金属加工特别是电弧切割设备领域。

在等离子弧切割过程中，电极G与工件间的6000伏高频高压仅在引弧的一开始有用；一旦完成引弧，主回路导通，高温等离子弧形成后就不再需要高频高压。由于工件状况（如锈蚀情况）不同，引弧时间长短不一，一般为0.1～6秒。目前，大多数等离子弧切割机采用时间控制，即把高频高压引弧时间设计为4～7秒；这样往往在等离子弧形成后高频高压依然要持续，这是十分有害的。因为主回路中所有元件都将受到高压损坏，不仅影响寿命并且80％以上的故障为高频高压击穿。目前有的等离子切割机设计从主回路取电压信号（如图1在F、Z点取电压信号）或从主回路中取电流信号来实现高频高压自动控制。但由于信号拾取电路也不可避免地受到5000伏高频高压的损坏，使故障率更高。

本实用新型的目的是为了解决现有等离子弧切割机工作过程中电源主回路电器元件高压损坏的问题，设计出具有保护功能的等离子弧切割机。

本实用新型包括一台电源、一把割炬、一根工作地线、供气软管和过滤减压阀。它以压缩空气作为工作气体，利用电极G与工件间的等离子弧的高温、高速特性，迅速熔化割缝区的金属；并将其吹离基体，完成切割过程。本实用新型电源电路中设计了高频高压自动控制回路，从绕制在主变压器B₁付边上的线圈L_K拾取电压信号。控制回路由缠绕在主变压器B₁付边的线圈L_K，D₇～D₁₀、D₁₁～D₁₄两个负边共点的整流桥，与两个整流桥并联的继电器J及与J的常闭点J₁并联的电容器C₅组成。

等离子弧切割机主要故障发生部位为主变压器B₁、整流管D₁～D₆、高压变压器B₃及按钮AN₁。本实用新型在主变压器B₁输出端装有电压表V₂、V₃，在D₁～D₆整流桥输出端装有电压表V₁，高压变压器B₃付边装有电压表V₄，B₃原边装有指示灯DN，与AN₁按钮并联装有按钮AN₂。同时，把V₁～V₄及DN、AN₂的参数及工作状况从左到右按规定写成数码；如V₁＝230，V₂＝180，V₃＝180，V₄＝5000，DN亮＝10，AN能工作为01，则编码为23018018050001001；用户只需用电报将编码向制造厂家发送，厂家立即可判明电路中哪一部分损坏并及时采取措施。

电源电路各元件参数：主变压器B₁输入380V，输出160～180V，10KW；整流二极管D₁～D₆50～100A，1000V；C₀₁～C₀₆0.1～0.22μF，400V；高频扼流圈L0.2mH；R₁3KΩ，10W；R₂5.1Ω，20W；C₁～C₃0.22μF，400V；C₄100μF，450V；B₂原边5匝，付边5匝，高频磁芯U₁₁型；C₀3300P，7.5KV；W₁、W₂为20A的放电电极；高压变压器B₃原边2500匝，φ0.3mm，付边30000匝，0.09mm，铁芯截面16×36mm；交流接触器JC14～20A；电压表V₁直流300V；电压表V₂、V₃交流300V；电压表V₄交流5500V；DN为380V指示灯。线圈L_K30匝φ0.2mm；D₇～D₁₄为1N4007，1000V，1A；直流继电器J为JQX－10F，24V；C₅47μF，50V。

本实用新型具有自保护功能的等离子弧切割机设计了高频高压自动控制回路从而解决了电源主回路电器元件的高压击穿问题。安装的V₁～V₄电压表及指示灯DN进行故障检测并将故障编码，可用电报向厂家发送，方便了用户。同时，本实用新型切割速度快、质量高、工件变形小、操作简便。

附图说明：图1为具有自保护功能的等离子弧切割机的电路原理图。

结合附图1说明工作原理：

主回力的核心为D₁～D₆6个二极管组成的三相桥式整流电路。电容C₀₁～C₀₆分别与D₁～D₆并联。主变压器B₁的输出端接整流桥的输入端m、n、p，B₁的输入端通过交流接触器JC₁～₃的常开点接三相火线A、B、C。整流回路的正极Z做为地线接工件，负极F通过高压高频扼流圈L接高频变压器B₂的付边K端，B₂付边的另一端Q接电极G。压缩空气自电极G四周吹入。电容C₁、C₂串联后与C₃、C₄、R₁并联再与R₂串联与Z、K点相连。电压表V₁接主回路整流桥的输出端，电压表V₂、V₃分别接主变压器B₁的输出端任意不同的两相。

高压高频回路：高频变压器B₂的原边与电容C₀串联后在R、S点与高压变压器B₃付边及放电电极W₁、W₂并联。高压变压器B₃的原边一端通过直流继电器J的常开点J₃连A相，B₃原边的另一端连B相。电压表V₄接B₃输出端，指示灯DN接B₃输入端。

控制回路：核心为线圈L_K、二极管D₇～D₁₄、直流继电器J组成的自动控制电路。D₇～D₁₀、D₁₁～D₁₄8个二极管构成两个单相整流桥。在主变压器B₁付边上绕制的线圈L_K电压为24伏，中间抽头平分为L_K1、L_K2各12伏电压。电压U_LK加在D₇～D₁₀桥的输入端，电压U_LK1加在_D11～D₁₄桥的输入端。两个整流桥付极相连，D₇～D₁₀桥正极通过与J的常闭点J₁并联的电容C₅，接直流继电器J的一端t；D₁₁～D₁₄桥的正极通过J的常开点J₂接t。直流继电器J的另一端E接两个单相整流桥的公共负端。

主交流接触器JC的一端接C相，另一端通过两个并联按钮AN₁、AN₂接A相。当AN₁闭合时，JC吸合，主变压器B₁没电，使U_FZ为230～250伏。由于L及B₂付边感抗对直流阻抗为零，所以250伏直流电压负加在电极G上，正加在工件上。（G与工件间隙1～2.5毫米）。D₇～D₁₀桥的24伏电压加在J上使J吸合。J的常开点J₂闭合，使高压变压器B₃没电。B₃付边电压为5000伏以上，由于Co与B₂原边的LC振荡及W₁、W₂放电，在B₂原边上形成3000～5000伏、150～200KHZ的高频高压，B₂付边也形成3000～5000伏。150～200KHZ的高频高压。该高压通过C₁～C₄，R₁、R₂加在G与工件间，将G与工件间的空气击穿而使主回路导通，主回路导通后G与工件间的空气高温电离，继续导通。由于电极G四周有压缩空气吹入，使弧柱外层空气冷却，不导电；芯部形成很细的等离子弧，其能量密度极大，温度高达10000～30000℃。使工件熔化。

高频高压自动控制回路工作原理：AN₁闭合，U_LK＝24伏通过J₁常闭点加在J上使J吸合。随后J₁断开，J₂吸合。U_JLK1＝12伏加在J上使J维持吸合（维持电压为24伏×0.35＝8.4伏）。若引弧不成，J一直维持吸合，KQ间的高压一直存在。若引弧完成，由于变压器B₁的电压电流关系是按照陡降特性设计的，即随电流增大输出电压急剧下降。切割时，U_LK1下降到3.5伏＜8.4伏（J维持电压）J释放，高频高压切断。电容G₅是在J₁断开，J₂未闭合，J未吸好的瞬间提供电流通路以保证J可靠吸合。该电路保证了在未完成引弧时高频高压一直存在，当引弧完成高频高压立即被切断。此高频高压自动控制回路不受主回路中的高频高压的冲击和破坏。

本发明由于设计了高频高压自动控制回路使得高频高压工作时间比全国同类产品小30倍。（全国同类产品平均6秒，本发明产品平均0.2秒）。

主回路中高频高压扼流圈阻止KQ间的高频高压窜入将D₁～D₆击穿。C₀₁～C₀₆为高频高压提供通路以进一步保护D₁～D₆。

本实用新型具有自动保护功能的等离子弧切割机可切割不锈钢、铜、铝、碳钢、铸铁等各种金属材料，特别适用于现场切割作业。

Claims

1、由电源、割炬、电缆、工作地线、供气软管和过滤减压阀组成的具有自保护功能的等离子弧切割机，其特征是：电源电路中具有由缠绕在主变压器B₁付边的线圈L_K，D₇～D₁₀、D₁₁～D₁₄两个负边共点的整流桥，与两个整流桥并联的继电器J及与J的常闭点J₁并联的电容器C₅组成的高频高压自动控制回路。

2、由权利要求1所述的具有自保护功能的等离子弧切割机，其特征是：在电源电路主变压器B₁输出端装有电压表V₂、V₃，在D₁～D₆整流桥输出端装有电压表V₁，高压变压器B₃付边装有电压表V₄，B₃原边装有指示灯DN，与AN₁按钮并联装有AN₂按钮。