激光切割加工激光電源電源系統(tǒng)工作原理

發(fā)表時(shí)間：2020-11-6 10:50:58  瀏覽次數(shù)：2362

?? 激光切割加工激光電源電源系統(tǒng)工作原理的方框圖，功率的設(shè)置可以通過(guò)PC機(jī)或工控機(jī)的軟件高功率激光切割設(shè)備與工藝來(lái)設(shè)置，PC機(jī)將設(shè)置的功率值通過(guò)串口通信傳輸至電源控制的單片機(jī)，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換將功率值變成電壓信號(hào)。

?? 激光諧振腔激光諧振腔是激光束產(chǎn)生的地方它是一個(gè)光放大器。諧振腔是安裝了光學(xué)器件的熱與機(jī)械的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。為獲得大體積均勻的輝光放電，設(shè)計(jì)時(shí)一般采用分段電離，利用多個(gè)放電管分段放電。放電時(shí)，激光氣體沿著它的玻璃管（放電管）流動(dòng)，一般正電極位于氣流方向上游負(fù)電極位于下游。當(dāng)高壓直流電流通過(guò)陰極和陽(yáng)極時(shí)，會(huì)產(chǎn)生輝光放電，經(jīng)過(guò)諧振腔的共振放大，產(chǎn)生高功率的激光輸出。工作氣體激發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱，要通過(guò)氣體流動(dòng)在熱交換器中排出。

?? 為了能及時(shí)冷卻放電的工作氣體和及時(shí)帶走不穩(wěn)定因素，要求激光切割加工激光風(fēng)機(jī)能推動(dòng)工作氣體高速流動(dòng)，在放電管中氣體流速約為300m/s至亞音速為了能使CO2激光器長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，要求外部的工作氣體源CO2、N2He按一定比例混合以后，能隨時(shí)補(bǔ)充少量的新鮮氣體到放電區(qū)12.3真空泵真空泵的作用是在激光器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，抽去放電管中的氣體及其他雜質(zhì)氣體，使得充入的工作氣體保持正常的混合比及純度。同時(shí)在激光器運(yùn)行過(guò)程中，真空泵將抽去少量變質(zhì)的氣體，使補(bǔ)充新鮮氣體后，放電管內(nèi)氣壓保持恒定。這是高功率軸快流CO2激光器連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件和關(guān)鍵技術(shù)之一。控制單元控制單元就是使所有的部件按一定的流程正常地工作，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光器的狀態(tài)保證激光器的安全運(yùn)行。電源及功率控制系統(tǒng)是控制激光器工作的核心部分，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)CO2激光器的連續(xù)和脈沖方式工作。激光器工作在輝光放電狀態(tài)，是呈負(fù)阻特性的非線性負(fù)載，因此要求電源特性應(yīng)與氣體放電管的非線性伏一安特性相匹配，且保證氣體放電間隙的點(diǎn)火條件1.2.5風(fēng)機(jī)為使氣體軸向高速流動(dòng)，要求有一個(gè)流量較大，壓差也較大的激光風(fēng)機(jī)使氣體高速循環(huán)使。為了冷卻放電區(qū)的工作氣體和及時(shí)帶走不穩(wěn)定因素，在放電管中的氣體流速約為300600m/s。為了保證光束質(zhì)量較好，放電管的內(nèi)徑約20mm，長(zhǎng)度約300mm（太長(zhǎng)時(shí)，放電管穩(wěn)定性差）。

?? 在激光切割加工激光風(fēng)機(jī)的兩端都裝有熱交換器，它們有效地帶走工作氣體中的熱量。能滿足上述流量的壓差要求的風(fēng)機(jī)有兩種：羅茨風(fēng)機(jī)和渦輪風(fēng)機(jī)。渦輪風(fēng)機(jī)又分為機(jī)械式渦輪風(fēng)機(jī)和電磁式無(wú)油渦輪風(fēng)機(jī)。機(jī)械式渦輪機(jī)采用傳統(tǒng)的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)方式，工作一段時(shí)間后需要不斷增加潤(rùn)滑油，而且由于運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、機(jī)械磨損大，需要經(jīng)常更換軸承。因此，機(jī)械式渦輪風(fēng)機(jī)需要經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)。電磁式無(wú)油渦輪風(fēng)機(jī)是一種新型非接觸式渦輪機(jī)，其工作方式是用磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)取代了機(jī)械軸承運(yùn)動(dòng)，即類(lèi)似于“磁懸浮”技術(shù)。這種渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，無(wú)機(jī)械磨損，噪聲小，穩(wěn)定可靠，無(wú)需加油和更換軸承，生產(chǎn)廠家承諾該渦輪機(jī)可在40000小時(shí)內(nèi)免維護(hù)。這不僅降低了激光器的維護(hù)成本和保養(yǎng)周期，而且由于無(wú)油運(yùn)行，諧振腔內(nèi)氣體更潔凈，減少了鏡片被污染的可能性，延長(zhǎng)了激光器的壽命。

?? 激光切割加工激光電源電源系統(tǒng)工作原理的方框圖，功率的設(shè)置可以通過(guò)PC機(jī)或工控機(jī)的軟件高功率激光切割設(shè)備與工藝來(lái)設(shè)置，PC機(jī)將設(shè)置的功率值通過(guò)串口通信傳輸至電源控制的單片機(jī)，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換將功率值變成電壓信號(hào)，這個(gè)電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于一個(gè)放電基準(zhǔn)電流。同時(shí)單片機(jī)的另外一個(gè)引腳產(chǎn)生PWM脈沖對(duì)功率信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出功率和工作模式的控制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作時(shí)輸出功率連續(xù)可調(diào)、脈沖工作時(shí)瞬時(shí)輸出功率和脈沖時(shí)間寬度（占空比）連續(xù)可調(diào)，脈沖頻率可變。