大功率等离子切割机引弧系统的研究.pdf

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1、第49卷第7期电力电子技术Vo1．49，No．72015年7月PowerElectronicsJuly2015大功率等离子切割机引弧系统的研究宋晓清，赖晓阳，唐厚君，姚辰(上海交通大学，上海200240)摘要：基于数字信号处理器(DSP)控制，研制了一种应用于大功率等离子切割机的引弧系统，采用工频升压引弧的非接触式高频引弧方式，设计了弧转移控制电路以保证弧转移过程的顺利进行．整个切割机系统以DSP为控制核心，设计了控制流程，使数控系统(主要负责切割轨迹和工艺控制)、割炬高度调节系统、电源控制系统、气路控制系统和引弧系统相互酉己合，实现引弧和正常

2、的工件切割。现场实验结果表明，该系统具有结构简单。工作可靠稳定，引弧成功率高等优点。关键词：切割机：等离子；高频引弧中图分类号：TG483文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)07—0100—03ResearchonPilotArcSystemofHighPowerPlasmaCuttingMachineSONGXiao—qing，LAIXiao—yang，TANGHou-jun，YAOChen(ShanghaiJiaoUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Basedondigital

3、signalprocessor(DSP)control，apilotarcsystemusedinthehighpowerplasmacuttingma—chineisdeveloped，usingnon-contacthigh~equencypilotarccircuit，andapilotarccontrolcircuitisdesignedtoensurethearctransferprocess．ThedesigniscontrolledbyDSPasacontrolcoretomanagetheprocess．Thecontrolco

4、reisusedtomakenumericalcontrolsystem(whichismainlyresponsibleforthecuttingpathandprocesscontro1)，torchheightcontrolsystem，supplycontrolsystem，gascontrolsystemandpilotarcsystemworktogetherharmoniouslytorealizethearccutting．Theexperimentalresultsshowthat，thesystemhastheadvanta

5、gesofsimplifiedstructure，re·liableandcontrollablearcandhighsuccessrate．Keywords：cuttingmachine；plasma；highfrequencypilotarc1引言割电流不宜过大，故此方法主要适用于电流强度小于100A的场合。非接触式引弧采用的电极是等离子切割机是利用高能量密度的等离子弧固定式的．引弧过程中需要通过高频或高压将气和高速的等离子流，将融化的金属从割口处吹走。体电离，多用于大功率的切割电源。这里研制的以从而形成连续缺口的一种切割方法【”。其中引弧

6、DSP为控制核心的大功率等离子切割机选用工频是产生等离子弧的重要环节。这里研制了以DSP升压的高频非接触式的引弧方式，结构简单，引弧为控制核心的270A大功率等离子切割机引弧电成功率高。在此基础上，进一步设计并实现了引弧路，采用工频升压引弧的非接触式高频引弧方式，转移控制电路．并以DSP为控制核心进行流程控实现了一套完整的引弧转移控制电路．满足了大制．保证了引弧过程的可控性和可靠性。功率等离子电源对引弧系统可靠性的技术要求。2．1等离子电弧特性2原理与设计等离子弧切割主要依靠在割炬负极和工件正等离子电源引弧电路有接触式引弧和非接触极之间产生的等

7、离子电弧来切割工件。由文献[3]式引弧两种常见方式。其中，接触式引弧所用的电可知，等离子电弧的温度场和流速场分布不均匀，极是非固定式的。利用接触的电极和喷嘴分开的等离子弧靠近弧柱外围流速慢，温度也较低，而弧瞬间气隙小、电场强的电气特性来击穿气体【，这柱中心区域的流速和温度最高。电离产生的离子种引弧方式无需使用高频高压，故对电源系统产流从电极往工件方向在电场作用下逐渐被加速，生的额外干扰少．但由于其存在短路电流使得切等离子弧速度越来越快，直到到达工件表面受到工件阻挡而向四周流动后，其流速逐渐减慢。定稿日期：2014—10—08作者简介：宋晓清(1

8、989一)，女，浙江潘家陡人，硕士，研究等离子弧的特性与等离子弧气体的种类、压方向为电力电子与电力传动。力、流量、切割电压和电流、电极与喷嘴形状，工件