实现等离子切割机主电弧与转移弧快速切换的识别电路的制作方法

本发明涉及等离子切割机技术领域，具体是一种实现等离子切割机主电弧与转移弧快速切换的识别电路。

背景技术：

目前国内许多焊接电源厂家都有在生产接触式等离子切割机，但是大多数厂家仍无法较好地实现网格切割功能。主要难点在于网格切割过程中主电弧离开切割母材过程中(类似于瞬间断弧)，切割电流下降到0a的速度太快，控制系统无法及时捕捉到该过程的起始瞬间，或者只能偶尔捕捉到该过程的最后阶段，从而来不及作出及时响应，导致直接熄弧。目前需要设计一种电路，能快速捕捉断弧过程，从而避免熄弧，完成网格切割，

技术实现要素：

本发明的目的是克服背景技术中的不足，提供一种实现等离子切割机主电弧与转移弧快速切换的识别电路，使切割机很好地捕捉到切割过程中主电弧离开切割母材过程的起始时间，在控制系统具备良好动态响应能力的情况下，轻松实现网格切割功能。

本发明采用的技术方案是：

实现等离子切割机主电弧与转移弧快速切换的识别电路，包括直流母线、逆变电路、变压器、副边整流电路以及转移弧控制电路，直流母线连接在逆变电路的输入端，逆变电路的输出端连接变压器的原边，变压器的副边连接着副边整流电路，副边整流电路输出端的负极接割枪电极，正极分两路，一路与切割母材连接，另一路通过转移弧控制电路连接割枪的喷嘴，其特征在于：还包括迟滞型瞬态断弧识别电路、转移弧电流检测霍尔传感器以及地线电流检测霍尔传感器，转移弧电流检测霍尔传感器连接在副边整流电路输出端的正极分叉节点之前，地线电流检测霍尔传感器连接在正极分叉节点于切割母材之间，转移弧电流检测霍尔传感器以及地线电流检测霍尔传感器的输出端连接到迟滞型瞬态断弧识别电路的两个输入端，经过迟滞型瞬态断弧识别电路比较后，输出信号到等离子切割机的控制系统。

所述迟滞型瞬态断弧识别电路包括比较器，比较器的其中一个输入引脚通过电容c124接地，通过电阻r210连接转移弧电流检测霍尔传感器的输出端，还通过电阻r209连接地线电流检测霍尔传感器的输出端；比较器的另一个输入引脚通过电容c132接地，还通过电阻r207连接地线电流检测霍尔传感器的输出端，比较器的输出端连接等离子切割机的控制系统。

本发明的有益效果如下：可以使切割机很好地捕捉到切割过程中主电弧离开切割母材过程的起始时间，在控制系统具备良好动态响应能力的情况下，轻松实现网格切割功能；原理简单、成本低廉；灵敏度高，具有极快的响应速度，硬件兼容能力强。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

图2是图1中转移弧控制电路的放大示意图。

图3是图1中迟滞型瞬态断弧识别电路的放大示意图。

图4是转移弧电流检测霍尔传感器ct1以及地线电流检测霍尔传感器ct2的电路连接结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1到图4所示，实现等离子切割机主电弧与转移弧快速切换的识别电路，包括直流母线2、逆变电路3、变压器t1、副边整流电路4以及转移弧控制电路5，直流母线连接在逆变电路的输入端，逆变电路的输出端连接变压器的原边，变压器的副边连接着副边整流电路，副边整流电路输出端的负极通过电抗器接割枪电极，正极分两路，一路与切割母材连接，另一路通过转移弧控制电路连接割枪的喷嘴。本发明还包括迟滞型瞬态断弧识别电路1、转移弧电流检测霍尔传感器ct1以及地线电流检测霍尔传感器ct2，转移弧电流检测霍尔传感器连接在副边整流电路输出端的正极分叉节点之前，地线电流检测霍尔传感器连接在正极分叉节点于切割母材之间，转移弧电流检测霍尔传感器以及地线电流检测霍尔传感器的输出端连接到迟滞型瞬态断弧识别电路的两个输入端，经过迟滞型瞬态断弧识别电路比较后，输出信号到等离子切割机的控制系统。

如图3所示，所述迟滞型瞬态断弧识别电路包括比较器u16b，比较器的其中一个输入引脚(6脚)通过电容c124接地，通过电阻r210连接转移弧电流检测霍尔传感器的输出端，还通过电阻r209连接地线电流检测霍尔传感器的输出端；比较器的另一个输入引脚(5脚)通过电容c132接地，还通过电阻r207连接地线电流检测霍尔传感器的输出端，比较器的输出端(7脚)连接等离子切割机的控制系统。

电路原理说明：

1、接触式等离子切割电源主回路工作原理说明如下：

交流供电电源经过整流桥进行全波整流后接入直流母线2侧，完成滤波储能功能。逆变电路3使用全桥逆变的方式将直流母线2上的直流电转换为交流方波，再通过主变压器将逆变电路3产生的交流方波进行升压(或降压)处理，然后经过副边整流电路4将其转换为直流电输出。

没有切割时，割枪的喷嘴和电极呈闭合状态。

在按枪瞬间，控制系统首先开启气阀、逆变电路3和转移弧控制电路5使其工作，由于割枪的喷嘴和电极仍为闭合状态，切割机输出电流经过霍尔传感器ct1(转移弧电流检测)、转移弧控制电路5、割枪喷嘴、割枪电极、电抗器完成运转，输出呈暂时短路状态。气阀打开后，随着气压的升高，割枪喷嘴和割枪电极弹开，切割机输出由短路状态转换为拉弧状态，弧光随着气流由喷嘴往外喷出，该过程中切割机输出的电流称为转移弧电流。

当转移弧电流接触到切割母材时，切割机开始正式切割过程，此时控制系统关闭转移弧控制电路5，切割机输出电流经过霍尔传感器ct1(转移弧电流检测)、霍尔传感器ct2(地线电流检测)、切割母材、割枪喷嘴、割枪电极、电抗器完成运转，该过程中切割机输出的电流称为主电弧电流。所以整个切割过程中，转移弧引弧时，霍尔传感器ct1(转移弧电流检测)有电流经过，霍尔传感器ct2(地线电流检测)无电流经过；正常切割时，霍尔传感器ct1(转移弧电流检测)和霍尔传感器ct2(地线电流检测)均有电流经过且电流大小相等。

切割过程中，控制系统根据采样得来的信号，以较高的响应速度来控制逆变电路3，以实现切割过程中的闭环调节。

非网格切割模式下，正常切割过程中主电弧离开切割母材时，切割机输出将会在断弧后直接关闭输出。网格切割模式下，正常切割过程中主电弧离开切割母材时，在主电弧电流开始下降的初始阶段切割机必须及时打开转移弧控制电路5并充分调节逆变电路3，使得切割机重新建立起转移弧，并维持割枪的喷弧。

2、迟滞型瞬态断弧识别电路1工作原理说明如下：

迟滞型瞬态断弧识别电路1以迟滞比较器工作原理为基础，if1为转移弧电流，if2为地线电流。

整个切割过程中，在转移弧引弧阶段，if1有电压，通过电阻r210对电容c124进行充电，而if2无电压，电容c132保持0电压状态，此时u16的6脚电压高于5脚电压，比较器u16的7脚为低电平输出状态。

转移弧电流接触到切割母材开始正常切割后，随着转移弧的关闭，if1缓慢减小为0，if2逐渐增大至预置电流值，在if1减小的过程中，电容c124改为由if2通过电阻r209进行快速充电，同时电容c132也是由if2通过电阻r207进行充电，但充电速度要低于电容c124，所以u16的6脚还是先于5脚达到最大电压，比较器u16的7脚保持低电平输出状态。

在切割过程中主电弧离开切割母材的瞬间，切割机输出电流if2将会以极快的速度下降，当if2开始下降时，由于电容c124的充放电速度均要远高于电容c132，所以在电流开始陡降的初始阶段，比较器u16的6脚电压便会低于5脚电压，使得u16的7脚输出高电平。控制系统在接收到此高电平信号后会立即打开转移弧控制电路5并充分调节逆变电路3，使得切割机在主电弧电流开始瞬间下降的初始阶段重新建立起转移弧，并维持割枪的喷弧。在转移弧引弧成功后，if1有电压，通过电阻r210对电容c124进行充电，而if2快速减小为0，电容c132也减小至0电压状态，此时u16的6脚电压高于5脚电压，比较器u16的7脚为低电平输出状态。

由上可知，迟滞型瞬态断弧识别电路1仅在切割过程中主电弧离开切割母材的瞬间才会输出高电平，其余过程均保持低电平状态。

以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。