专利名称：具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电弧切割技术，特别是涉及等离子切割技术领域。
背景技术：
现有一般等离子切割机均须依靠高频高压来引燃切割等离子弧。由于 主变压器存在漏感及引弧时有高频，所以切割机的电磁辐射很严重，严重影响电网的质量 及相关工作人员的身心健康。另外，采用高频高压引弧，对周边其他电子元器件也会产生严 重的电磁干扰。因此，使采用高频高压引弧的等离子切割机的使用受到很大的限制，不可用 于对电磁干扰敏感的环境及自动化切割领域。而利用非高频来引燃切割等离子弧控制方 法，能有效解决上述技术问题。采用非高频的前导弧控制技术是利用电极与喷嘴分离的瞬间电弧转移至工件实 现的。其控制气流和电流将电极和喷嘴由短路状态转变到非短路状态，电极与喷嘴之间形 成小弧即前导弧；当喷嘴接近工件时再形成切割主弧。如中国专利CN101259564A公开了一 种用于等离子切割机双气流非高频引弧控制装置，气流控制运用并联状态的大小气阀来控 制割枪的分时气流，利用IGBT斩波器控制电流。这项技术存在以下不足在气流控制方面，中国专利CN101259564A采用两个并联的气阀，这只能控制气体 流量，无法调节切割枪气管内的气压。只要有气体输入切割枪，切割枪中就会有气压，即便 是在切割结束时，切割枪中仍然有一定量的气体存在，这是因为切割枪很长，气体在切割枪 中自动排除需要一定的时间。这样，切割枪中气压会顶起切割枪的电极使之无法和喷嘴接 触。而起弧的必要条件是电极和喷嘴必须接触处于短路状态，这要求切割枪中没有气体。所 以中国专利CN101259564A不利于随时起弧。在切割结束时，电极和喷嘴仍处于高温状态。 现有技术采用小气流冷却电极和喷嘴，冷却速度慢，缩短了电极和喷嘴的寿命。中国专利CN101259564A引弧控制电路中的电流控制采用IGBT斩波器，实现对电 流的控制，控制电路相对复杂，成本较高。发明内容本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而 提出一种能实现随时重新起弧且能快速冷却喷嘴的具有前导弧控制装置的逆变电源等离 子切割机。本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现设计、使用一种具有前导弧控制功能的逆变电源等离子切割机，包括切割枪、气流 控制装置和电流控制装置，所述气流控制装置包括气体调节器、电磁进气阀和电磁排气阀， 所述气体调节器与电磁进气阀连接，所述排气阀设置于所述进气阀和切割枪之间。所述电流控制装置包括PWM脉冲宽度调制器、比较器和电流检测电路，所述电流 检测电路检测到的切割枪的燃弧电流输入比较器与给定电流比较，所得到的比较信号输入 PWM脉冲宽度调制器调节输出电流。所述切割枪的喷嘴与主电路之间电连接有电阻。同现有技术相比较，本实用新型的技术效果在于1、采用一个进气阀控制气流的导通，采用另一个排气阀通过排气控制气体的流量 和压力，用电子开关实现主弧和前导弧状态的切换。前导弧状态时，两个气阀同时作用，排 气阀放出一定量的气体，输入切割枪的是小气流；主弧状态时，排气阀关闭，输入切割枪的
3是大气流；气体延时冷却后重新起弧时，进气阀关闭，排气阀迅速排出切割枪中剩余的气 体，切割枪中不再有气压，电极和喷嘴接触，能够实现随时重新起弧。2、在切割结束时，电极和喷嘴仍处于高温状态，本实用新型采用大气流，快速冷却 喷嘴，延长了电极和喷嘴的寿命，降低了生产成本。3、利用PWM集成脉宽控制器实现对电流的调节和控制，控制线路简单，可靠性高， 成本低。
图1是本实用新型具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机的电路原理方 框图；图2是本实用新型的气体控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。如图1、图2所示，一种具有前导弧控制功能的逆变电源等离子切割机，包括切割 枪1、气流控制装置2和电流控制装置，所述气流控制装置包括气体调节器21、电磁进气阀 22和电磁排气阀23，所述气体调节器21与电磁进气阀22连接，所述排气阀23设置于所述 进气阀22和切割枪1之间。如图2所示，所述电流控制装置包括PWM脉冲宽度调制器31、比较器32、电流检测 电路33、电子开关34、主弧判断电路35、切割电流给定电路36和前导弧电流给定电路37。 所述电流检测电路33检测到切割枪1的燃弧电流输入比较器32与所述切割电流给定电路 36或前导弧电流给定电路37输出的给定电流比较，所得到的比较信号输入PWM脉冲宽度调 制器31调节输出电流。逆变等离子切割机通过PWM集成脉宽控制器，输出可调节占空比宽 度的方波脉冲，来控制电子开关34的导通时间，实现对输出电流的调节。占空比是通过电 流给定信号与所述电流检测电路输出的电流反馈信号的比较而决定。电流给定信号是指将 切割给定电流调节电路36输出的前导弧电流设定值或前导弧给定电流调节电路37输出的 切割电流设定值，由主弧判断电路35控制电子开关34的切换并输入比较器32，从而实现前 导弧电流和切割主弧电流之间的自动转换。所述切割枪1的喷嘴11与主电路5之间电连接有电阻4。工作过程具体如下如图1、图2所示，切割机接通电源，按下切割枪控制开关时，进气阀22和排气阀 23同时作用，输入切割枪的气流为小气流；由于刚开始电极12和喷嘴11处于短路状态，电 流通过绕线电阻4和主电路5构成回路，由于电阻的限流作用，此时的电流很小。并且这时 主弧判断电路35不工作，电子开关34传输给比较器32的是前导弧电流信号。在小气流的 作用下，电极12和喷嘴11被推开，电极12和喷嘴11之间形成小电弧，即前导弧，此阶段为 引弧阶段。当切割枪的喷嘴11接近工件6时，电流通过电弧从工件形成回路，没有绕线电阻 4的阻碍，电流变大，主弧判断电路35工作，电子开关34动作，给定信号由前导弧电流设定 值变成切割电流设定值；通过电流给定信号与所述电流检测电路输出的电流反馈信号的比 较，PWM脉冲宽度调制器31调节占空比，调节逆变器输出的切割电流；此时排气阀23关闭， 输入切割枪的气流为大气流，切割枪1与工件6之间形成较大的电弧，即切割主弧。[0024]当切割枪1离开工件6，主弧判断电路35停止工作，切割枪切换到小弧。当切割 枪再次接近工件时，自动引发主弧，再次切割；关闭切割枪的控制开关，小弧停止，排气阀关 闭，进气阀延迟一段时间关断，用大气流冷却电极和喷嘴，最后关闭进气阀。逆变式等离子切割机前导弧控制技术主要由气压控制装置、电流检测装置和 PWM(脉宽调制器)集成模块组成。气压控制装置通过进气阀控制气流的导通，在进气阀和 切割枪之间设置有排气阀，用以调节气流的大小。由电流检测装置将所需的电流信号反馈 到P丽，PWM通过调节占空比实现调节输出电流大小。弓丨弧所需的小电流，是在喷嘴和电源 的正极之间串联一个绕线电阻，当接通电源时，由于非高频切割枪的电极和喷嘴之间处于 短路状态，喷嘴通过绕线电阻和电流检测装置构成回路。此时，由气压控制装置给割枪输入 小气流，气流把电极与喷嘴之间的短路分开，使喷嘴和电极之间形成电弧即前导弧。由于绕 线电阻的限流作用，此时的电流控制在大约13-18A，所以电弧较小。当喷嘴靠近直接连接在 电源正极的工件时，绕线电阻被短路，电路中电流较大，气压控制装置给割枪输入大气流， 喷嘴与工件之间形成能量更大的电弧即主弧。本实用新型结构合理、工作效率高。采用此引弧方式的等离子切割机，其引弧过程 是依靠气流将电极和喷嘴之间由短路状态推开到非短路状态，而它们之间通过引导电路电 流形成电弧，从而形成前导弧(即小弧)；当割枪的喷嘴接近工件时，形成与工件之间的切 割主弧。引弧过程对气流和引弧电流都有精确的控制，当切割结束、切割枪离开工件时，能 够实现迅速减小输出电流和气流，并且保证前导弧不熄灭(下次切割能顺利起弧)。从而避 免主电流通过喷嘴和限流电阻形成回路，而烧损喷嘴和限流电阻。
权利要求一种具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机，包括切割枪(1)、气流控制装置(2)和电流控制装置，其特征在于所述气流控制装置包括气体调节器(21)、电磁进气阀(22)和电磁排气阀(23)，所述气体调节器(21)与电磁进气阀(22)连接，所述排气阀(23)设置于所述进气阀(22)和切割枪(1)之间。
2.如权利要求1所述的具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机，其特征在于 所述电流控制装置包括PWM脉冲宽度调制器(31)、比较器(32)和电流检测电路(33)，所述 电流检测电路(33)检测到的切割枪⑴的燃弧电流输入比较器(32)与给定电流比较，所 得到的比较信号输入PWM脉冲宽度调制器(31)调节输出电流。
3.如权利要求1所述的具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机，其特征在于 所述切割枪(1)的喷嘴(11)与主电路(5)之间电连接有电阻(4)。
专利摘要本实用新型涉及一种具有前导弧控制装置的逆变电源等离子切割机，包括切割枪(1)、气流控制装置(2)和电流控制装置，气流控制装置包括气体调节器(21)、电磁进气阀(22)和电磁排气阀(23)，气体调节器(21)与电磁进气阀(22)连接，排气阀(23)设置于进气阀(22)和切割枪(1)之间。本实用新型的技术效果在于1、采用进气阀控制气流的导通，采用排气阀控制气体的流量和压力，气体延时冷却后重新起弧时，进气阀关闭，排气阀迅速排出切割枪中剩余的气体，切割枪中不再有气压，电极和喷嘴接触，能够实现随时重新起弧。2、在切割结束时，采用大气流，能快速冷却喷嘴。3、利用PWM脉宽控制器实现对电流的调节和控制，控制线路简单，可靠性高，成本低。
文档编号B23K9/10GK201625832SQ20092026085
公开日2010年11月10日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者邱光 申请人:深圳市瑞凌实业股份有限公司