摘要：等离子切割电源引弧电路设计的好坏在一定程度上决定了切割质量。因此本文提出了利用倍压整流技术的高压引弧器，频率比传统的高频引弧器更低，能量更小，且减弱了射频干扰和电离作用，为推出数字化焊机提供了可靠的环境。
关键词：等离子切割；引弧电路；倍压整流
一、引言
以压缩空气作为等离子气体的空气等离子切割不仅能切割不锈钢、铝、铜等材料，而且切割低碳钢、高强钢。它具有切削速度高、耗电少，热变形小，使用、维护简单以及压缩空气成本低于氩一氢等其它气体且供应方便等特点。近几年来，国外用小电流空气等离子切割低碳钢薄板取得了很好效果，因而发展很快。引弧是焊接过程中不可缺少的环节，尤其是在自动焊接中一次引弧成功率将是一个非常重要的指标，所以对等离子切割电源的高频引弧电路和时序控制电路的研究是很有必要的[1]。
二、倍压整流引弧电路设计
（一）引弧电路选择
目前高频引弧器广泛应用于TIG焊或等离子焊接与切割中，但由于高频引弧器存在如下缺点：（1）高频引弧器的火花放电器容易烧蚀，间隙难以调整。（2）体积大、质量重。（3）高频引弧器对快速开关管和快速整流管干扰严重，难以与弧焊逆变器良好兼容。（4）高频引弧器对人体伤害严重，容易造成大气污染。因此，为了克服上述缺点，我们用倍压整流取代升压变压器[2-4]。
二、倍压整流引弧电路设计
在一些需用高电压、小电流的地方，常常使用倍压整流电路。倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。
1、二倍压整流引弧电路
图1为二倍压整流电路。电路由变压器B、两个整流二极管D1、D2、两个电容器C1、C2及负载Rfz组成。其工作原理如下：
e2 正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2 截止，电流经过D1对C1充电，将电容Cl上的电压充到接近e2 的峰值，并基本保持不变。e2 为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl 截止。此时，Cl上的电压Uc1=与电源电压e2串联相加，电流经D2 对电容C2 充电，充电电压Uc2=e2 峰值+1.2E2≈。如此反复充电，C2 上的电压就基本上是了。它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。
2、三倍压整流引弧电路
在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和-个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路，如图2所示。三倍压整流电路的工作原理是：在e2 的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即C1上的电压被充电到接近，C2上的电压被充电到接近。当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3 充电， C3上的充电电压Uc3= e2 峰值+Uc2-Uc1≈这样，在Rfz上就可以输出直流电压Usc=Uc1+Uc3 ≈ ，实现三倍压整流。
3、多倍压整流引弧电路
增加多个二极管和相同数量的电容，既可以组成多倍压整流电路，见图3。当n为奇数时，输出电压从下端取出：当n为偶数时，输出电压从上端取出。
取击穿电压U=2500V，得到a=3.3，取a=3.5，即阶数为3.5，整流倍数为7倍。由此得击穿电压U=2660V，满足等离子切割机高压引弧需要。
三、结语
（1）利用倍压整流技术的高压引弧器，可靠性比传统的高频引弧器更高，能量更小，减弱了射频干扰和电离作用，为推出数字化焊机提供了可靠的环境。
（2）相对于传统的高频引弧电路，倍压整流技术不但结构简单，体积小，而且引弧成功率高，符合等离子切割的要求。
参考文献：
[1]李连清. 空气等离子切割机.宇航材料工艺，2003，3：48
[2]李金煜，李红，娄晓焕. 大功率等离子切割电源的研制.热加工技术，2001，8：28-29
[3]王连仲，崔永元.国内外数控等离子切割技术的发展趋势.机械工人（热加工），2002，5：15-21
[4]王寿福，何良宗，朱国荣，段善旭. 一种空气等离子切割电源引弧电路的研究.通信电 源技术，2008，25（5）：1-3
作者简介：罗云萌（1987-）男，陕西安康人，硕士，讲师，主要从事材料加工的教学、科研工作。