CN214338188U - 一种用于两电极等离子体炬的起弧电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，包括正极接地的直流信号源DC，直流信号源DC负极分别连接电容C1下极板、变压器T1副边绕组第一端，变压器T1副边绕组第二端连接等离子体炬阴极，等离子体炬阳极、电容C1上极板均接地；变压器T1原边绕组第一端分别连接高频高压信号源负极、放电针P1，变压器T1原边绕组第二端连接电容C2上极板，电容C2下极板分别连接放电针P2、高频高压信号源正极；直流电源输出端并联一个电容C1，用于吸收高频高压信号，避免高压信号传递到直流电源内，损坏直流电源，调节两个放电针尖端距离，调节等离子体炬阴极、阳极之间电压大小，该电路还有结构简单、实用性强的特点。

Description

一种用于两电极等离子体炬的起弧电路

技术领域

本实用新型属于等离子体技术领域，具体涉及一种用于两电极等离子体炬的起弧电路。

背景技术

等离子体炬是一种采用电能将阴极与阳极之间的气体电离成等离子体，并将热等离子体从阳极喷口射出的装置。由于热等离子体射流具有很高的温度和很强的活性，在冶金、材料表面处理、焊接\切割、固废\危废处理等领域具有广阔的应用前景。

从供电电源方面可以将电弧等离子体炬分为交流等离子体炬和直流等离子体炬。交流等离子体炬采用交流供电，每半个周期有一次断弧和起弧过程，电流方向变化，所以采用多电极、各相电极交替的工作方式。交流等离子体炬供电电源系统相对简单，但是其热效率低，不易实现高热焓。直流电弧等离子体炬采用直流供电，具有恒定方向的电压、电流，可以实现气流与电弧的长时间接触，出口气流焓值较高，被广泛应用于气动试验、小型等离子体炬装置及高性能大功率试验装置中。

对于直流电弧等离子体炬一般采用高压击穿阴极和阳极之间的气体，形成电离通道，之后直流信号通道建立，用于维持阴极和阳极之间的电离。高压击穿和直流维持之间的转换是决定等离子体炬起弧成功的关键因素。对于直流电流数值较低的情况，一般在直流信号和高压信号之间安装二极管，用于仿制高压信号传递到直流信号源中，对直流信号造成损坏。对于直流电流数值较高的情况，由于二极管耐电流能力较差，此时一般采用电感代替二极管的方式。

直流电弧等离子体炬的工作电流较高，一般超过二极管的电流承受能力，目前一般是将高压信号和直流信号并联接到等离子体炬的阴极、阳极上，同时在直流信号输出端安装电感量交大的电感，用于防止高压信号对直流信号源的损坏。但是在实际的工作过程中，由于直流信号和高压信号是并联关系，并且使直接接到等离子体炬的阴极、阳极上，这就导致等离子体炬阴极、阳极上的接线较多，增加了等离子体炬安装、使用、拆卸的复杂性。同时由于高压信号和直流信号之间是相互独立的，这就导致等离子体炬在转弧的过程中发生直流信号或交流信号的延迟，导致等离子体炬出现引弧不成功的情况。再者由于直流端电感的存在，导致高压信号有一部分被电感吸收，降低了等离子体炬阴极、阳极之间的电压值，导致引弧不成功。另外高压信号线和直流信号线之间需要做好绝缘防护工作，避免在高压信号线和直流信号线之间出现放电的情况。这些问题，一方面增加了成本，另一方面导致等离子体炬出现引弧失败的现象，进而影响等离子体炬的使用与推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，通过调节放电针两端间距改变施加于等离子体炬阴极与阳极之间的电压值。

本实用新型采用的技术方案为：一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，包括直流信号源DC，直流信号源DC正极接地，直流信号源DC负极分别连接电容C1下极板、变压器T1副边绕组第一端，变压器T1副边绕组第二端连接等离子体炬阴极，等离子体炬阳极、电容C1上极板均接地；

变压器T1原边绕组第一端分别连接高频高压信号源一端、放电针P1，变压器T1原边绕组第二端连接电容C2上极板，电容C2下极板分别连接放电针P2、高频高压信号源另一端。

本实用新型的特点还在于：

放电针P1与放电针P2尖端相对。

变压器T1为升压变压器。

本实用新型有益效果是：

将高压信号直接耦合到直流电源的负极上，再通过输电线将直流/高压耦合信号连接到等离子体炬的阴极接线柱上，避免了多根输电线的使用，简化了整体结构；

直流电源输出端并联一个电容C1，电容C1一方面用于吸收高频高压信号，避免高压信号传递到直流电源内，损坏直流电源，另一方面与等离子体炬阴极、阳极组成一个放电回路，将吸收到的高压信号施加到等离子体炬阴极、阳极之间，用于击穿阴极和阳极之间的气体；

高频高压信号开启时，先给电容C2充电，当C2充电完成后，C2开始放电，此时放电针、变压器原端M1、电容C2组成一个放电回路，将高压信号通过变压器T1耦合到直流信号上，用于等离子体炬阴极、阳极之间气体的击穿；

两个放电针尖端端的距离可以调节，用于控制施加到等离子体炬阴极、阳极之间电压的大小，本实用新型电路还具有构简单、调节方便、适用性强。

附图说明

图1是本实用新型一种用于两电极等离子体炬的起弧电路的结构示意图；

图2是本实用新型中高频高压侧等效电路图；

图3是本实用新型中电容C2放电示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，如图1所示，包括直流信号源DC，直流信号源DC正极接地，直流信号源DC负极分别连接电容C1下极板、变压器T1副边绕组第一端，变压器T1副边绕组第二端连接等离子体炬阴极，等离子体炬阳极、电容C1上极板均接地，直流电源输出端并联一个电容C1，一方面用于吸收高频高压信号，避免高压信号传递到直流电源内，损坏直流电源，另一方面与等离子体炬阴极、阳极组成一个放电回路，将吸收到的高压信号施加到等离子体炬阴极、阳极之间，用于击穿阴极和阳极之间的气体；

变压器T1原边绕组第一端分别连接高频高压信号源一端、放电针P1，变压器T1原边绕组第二端连接电容C2上极板，电容C2下极板分别连接放电针P2、高频高压信号源另一端，变压器T1原边绕组与放电针P1、放电针P2、电容C2形成的回路中，变压器T1原边绕组可等效为电感M1，如图2所示，高频高压信号开启时，先给电容C2充电，当C2充电完成后，C2开始放电，此时放电针P、变压器原端M1、电容C2组成一个放电回路，将高压信号通过变压器T1耦合到直流信号上，一同接入到等离子体炬上。

变压器T1为升压变压器。

放电针P1与放电针P2尖端相对，当放电针P1、放电针P2两端输入电压大于放电针P1、放电针P2两尖端放电所需的电压值时，放电针P1、放电针P2对他们之间的空气放电，此时放电针P1、放电针P2等效于导线，这时的放电回路如附图3所示。由于变压器T1的存在，将该放电回路中的高频高压信号耦合到直流信号的阴极端。

本实用新型一种用于两电极等离子体炬的起弧电路通过控制器，将高压信号直接耦合到直流电源的负极上，再通过输电线将直流/高压耦合信号连接到等离子体炬的阴极接线柱上，避免了多根输电线的使用，整体结构简单；直流电源接地后连接到等离子体炬阳极接线柱上，使等离子体炬阳极和外壳接地，避免人员接触等离子体炬外壳和阳极时出现触电，提高了等离子体炬使用的安全性；直流电源输出端并联一个电容C1，一方面用于吸收高频高压信号，避免高压信号传递到直流电源内，损坏直流电源，另一方面与等离子体炬阴极、阳极组成一个放电回路，将吸收到的高压信号施加到等离子体炬阴极、阳极之间，用于击穿阴极和阳极之间的气体；高频高压信号开启时，先给电容C2充电，当C2充电完成后，C2开始放电，此时放电针P、变压器原端M1、电容C2组成一个放电回路，将高压信号通过变压器T1耦合到直流信号上，一同接入到等离子体炬上；放电针P两端的距离可以调节，用于控制施加到等离子体炬阴极、阳极之间电压的大小

通过上述方式，本实用新型一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，能够避免等离子体炬起弧失败的问题，而且可以通过调节放电针两端间距和电容、变压器等参数改变阴极、阳极之间的电压值，适用性强。

Claims (3)

1.一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，其特征在于，包括直流信号源DC，所述直流信号源DC正极接地，所述直流信号源DC负极分别连接电容C1下极板、变压器T1副边绕组第一端，所述变压器T1副边绕组第二端连接等离子体炬阴极，所述等离子体炬阳极、电容C1上极板均接地；

所述变压器T1原边绕组第一端分别连接高频高压信号源一端、放电针P1，所述变压器T1原边绕组第二端连接电容C2上极板，所述电容C2下极板分别连接放电针P2、高频高压信号源另一端。

2.根据权利要求1所述一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，其特征在于，所述放电针P1与放电针P2尖端相对。

3.根据权利要求1所述一种用于两电极等离子体炬的起弧电路，其特征在于，所述变压器T1为升压变压器。

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