激光切割加工激光電源電源系統(tǒng)工作原理

發(fā)表時間：2020-11-6 10:50:58  瀏覽次數(shù)：1874

?? 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PC機或工控機的軟件高功率激光切割設(shè)備與工藝來設(shè)置，PC機將設(shè)置的功率值通過串口通信傳輸至電源控制的單片機，然后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換將功率值變成電壓信號。

?? 激光諧振腔激光諧振腔是激光束產(chǎn)生的地方它是一個光放大器。諧振腔是安裝了光學(xué)器件的熱與機械的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。為獲得大體積均勻的輝光放電，設(shè)計時一般采用分段電離，利用多個放電管分段放電。放電時，激光氣體沿著它的玻璃管（放電管）流動，一般正電極位于氣流方向上游負電極位于下游。當(dāng)高壓直流電流通過陰極和陽極時，會產(chǎn)生輝光放電，經(jīng)過諧振腔的共振放大，產(chǎn)生高功率的激光輸出。工作氣體激發(fā)過程中產(chǎn)生的廢熱，要通過氣體流動在熱交換器中排出。

?? 為了能及時冷卻放電的工作氣體和及時帶走不穩(wěn)定因素，要求激光切割加工激光風(fēng)機能推動工作氣體高速流動，在放電管中氣體流速約為300m/s至亞音速為了能使CO2激光器長時間穩(wěn)定運行，要求外部的工作氣體源CO2、N2He按一定比例混合以后，能隨時補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始運行時，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。同時在激光器運行過程中，真空泵將抽去少量變質(zhì)的氣體，使補充新鮮氣體后，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)定運行的必要條件和關(guān)鍵技術(shù)之一?？刂茊卧刂茊卧褪鞘顾械牟考匆欢ǖ牧鞒陶５毓ぷ?，并實時監(jiān)測激光器的狀態(tài)保證激光器的安全運行。電源及功率控制系統(tǒng)是控制激光器工作的核心部分，通過調(diào)節(jié)開關(guān)電源來實現(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)，是呈負阻特性的非線性負載，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火條件1.2.5風(fēng)機為使氣體軸向高速流動，要求有一個流量較大，壓差也較大的激光風(fēng)機使氣體高速循環(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，長度約300mm（太長時，放電管穩(wěn)定性差）。

?? 在激光切割加工激光風(fēng)機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)機有兩種：羅茨風(fēng)機和渦輪風(fēng)機。渦輪風(fēng)機又分為機械式渦輪風(fēng)機和電磁式無油渦輪風(fēng)機。機械式渦輪機采用傳統(tǒng)的軸承轉(zhuǎn)動方式，工作一段時間后需要不斷增加潤滑油，而且由于運轉(zhuǎn)速度快、機械磨損大，需要經(jīng)常更換軸承。因此，機械式渦輪風(fēng)機需要經(jīng)常維護保養(yǎng)。電磁式無油渦輪風(fēng)機是一種新型非接觸式渦輪機，其工作方式是用磁場運動取代了機械軸承運動，即類似于“磁懸浮”技術(shù)。這種渦輪機運轉(zhuǎn)速度快，無機械磨損，噪聲小，穩(wěn)定可靠，無需加油和更換軸承，生產(chǎn)廠家承諾該渦輪機可在40000小時內(nèi)免維護。這不僅降低了激光器的維護成本和保養(yǎng)周期，而且由于無油運行，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PC機或工控機的軟件高功率激光切割設(shè)備與工藝來設(shè)置，PC機將設(shè)置的功率值通過串口通信傳輸至電源控制的單片機，然后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換將功率值變成電壓信號，這個電壓信號對應(yīng)于一個放電基準電流。同時單片機的另外一個引腳產(chǎn)生PWM脈沖對功率信號進行調(diào)制，最終實現(xiàn)對激光器輸出功率和工作模式的控制，實現(xiàn)連續(xù)工作時輸出功率連續(xù)可調(diào)、脈沖工作時瞬時輸出功率和脈沖時間寬度（占空比）連續(xù)可調(diào)，脈沖頻率可變。