节能高效的等离子切割电源

作者：上海根舍电器制造有限公司 徐思文    来源：MM现代制造

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 上海根舍电器制造有限公司生产的DYNA PCM130切割电源，采用IGBT逆变技术制造，工作可靠、 性能稳定，具有节能、高效等一系列优点。 DYNA PCM130是上海根舍电器制造有限公司生产的一款等离子切割电源。DYNA PCM130空气等离子切割机，采用IGBT逆变技术制造，是一种高效节能的切割机，主要零部件均采用进口件，工作可靠，性能优良。该切割机具有引导弧选择功能，适用于不同的割枪。带有转移型引导弧，切割焊空载电压高，起弧容易，具有良好的动特性。同时，该焊机有试气开关、气压报警、电流预显示功能，对碳钢、不锈钢和铝有较好的切割和穿孔能力。DYNA PCM130主要参数如表1。 工作原理 本切割机由主回路、控制回路和外围部件组成（如图1）。 1. 主回路 380V三相交流经扼流圈到主开关，然后分两路：一路去三相整流桥，一路去控制变压器，控制变压器为轴流风机和控制线路板提供电源。主变和散热器上有温控开关，主变一次绕组有互感器检测过流信号。 3相380V整流变换成540V左右直流，经输入电抗器和滤波电容滤波，供给IGBT逆变电路，逆变成18KHz的交流，再通过主变压器变压、快速二极管整流、电抗器滤波，一路变换成符合切割工艺要求的直流电输出，供切割主电弧；另一路供引导弧。 2. 控制回路 控制回路包括电流控制、引导弧控制、程序控制、显示电路4部分。 电流控制：来自“电流调节”的给定信号与来自“引导弧控制”的反馈信号比较，产生的误差信号送“PWM电路”，通过控制IGBT的脉宽实现恒流输出。“PWM电路”受“保护电路”控制，进行过热和过流保护。 引导弧控制：一方面通过“主电弧输出”的反馈信号和“程序电路”的控制信号切换引导弧；另一方面把电流反馈信号传给“电流控制”单元。 程序控制：在“割枪开关”的控制下，按“电流调节”“引导弧开关”的设定，按一定的时间顺序开启和关闭“气体输出”“高频引弧”“引导弧输出”“主弧输出”，实现一次完整的切割过程。 显示电路：对输入电源、过热保护、过流保护等状态通过指示灯指示，并显示切割预调电流。 3. 外围部件 外围部件包括：冷却风机，左、右散热器和控制变压器，气压开关，气阀等。 主要特点 DYNA PCM130 是转移型引导弧的空气等离子切割电源，既可用手工切割，也可用于数控切割系统，它有如下特点： 1. 主电路采用半桥拓扑结构。这点和国内大多数厂家不同，全桥逆变在国内比较受欢迎，同一切割电源用全桥和半桥比较，IGBT的电流要减小一半，IGBT成本会降低。但半桥的抗不平衡能力最好，这一点对逆变器的可靠工作至关重要。 2. IGBT切换引导弧。传统的引导弧切换采用继电器或接触器，因引导弧空载电压达380V，频繁的拉弧大大缩短了继电器或接触器触电的寿命。采用IGBT切换引导弧，实现了无触点切换，不但增加了引导弧切换电路的寿命，减少了故障，而且提高了引导弧切换速度，可以实现割网的功能。 3. 割网功能。一般的转移型引导弧在主弧起弧后，引导弧即断开。割网时，在网格的间隙，主弧断开，如没有引导弧的维弧，就产生断弧，要继续切割，必须重新起弧。为解决这个问题，设计了专门的检测电路，在主弧断开前快速接通引导弧，有引导弧的维弧，切割可不间断地进行下去。 4. 高空载电压。本切割电源的空载电压达380V，这样起弧成功率更高，电源的动态范围更大。 工程应用 2006年，在江苏某船厂的2套数控切割系统中，用了4台DYNA PCM130等离子切割机。在造船厂，常要切割大块的不锈钢板和碳钢板，如用人工切割，不但一致性差、效率低、切割口不美观，操作者还要长时间（因工件较大）忍受电弧的高温、烟雾、辐射。数控切割提高了生产效率、保证了制造工艺，其参数如表2。 在该系统的调试过程中，曾遇到了一些问题，根舍公司配合最终用户和数控厂家一一予以解决，总结以下几点需要注意： 1. 切割枪很重要。相同的切割电源、切割电流，不同的割枪，切割厚度、切割速度、割口质量及备件损耗相差悬殊。最初，由于用户对割枪了解不多选择了空冷割枪，割咀和电极损耗太快，更换水冷割枪后问题得到解决。 2. 抗干扰问题。等离子切割电源的电弧电压高，130A时电弧电压达132V，而130A的氩弧焊电弧电压只有15.2V，电弧电压的提高使干扰信号的幅度也相应增加。同时高频引弧器的干扰也是不容忽视的，可以在软件、硬件、布线、接地等方面解决系统的干扰问题。 3. 软件的实用性和可维护性问题。软件是数控焊接或切割系统的核心，是需要更新和维护的。只有自主知识产权的软件，才有维护和发展的空间，才有适应环境的生命力。软件更要实用，不要功能堆积，充分考虑操作者的习惯、工作环境、切割（或焊接）工艺的软件才实用。 DYNA PCM130等离子切割电源，是在充分考虑电源的可靠性和切割过程的基础上，经过反复试验后设计的，并在试用阶段听取了用户的意见和建议，做了进一步的改进。(end)

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