激光切割加工激光电源电源系统工作原理

发表时间：2020-11-6 10:50:58  浏览次数：1066

   激光切割加工激光电源电源系统工作原理的方框图，功率的设置可以通过PC机或工控机的软件高功率激光切割设备与工艺来设置，PC机将设置的功率值通过串口通信传输至电源控制的单片机，然后经过D/A转换将功率值变成电压信号。

   激光谐振腔激光谐振腔是激光束产生的地方它是一个光放大器。谐振腔是安装了光学器件的热与机械的稳定结构。为获得大体积均匀的辉光放电，设计时一般采用分段电离，利用多个放电管分段放电。放电时，激光气体沿着它的玻璃管（放电管）流动，一般正电极位于气流方向上游负电极位于下游。当高压直流电流通过阴极和阳极时，会产生辉光放电，经过谐振腔的共振放大，产生高功率的激光输出。工作气体激发过程中产生的废热，要通过气体流动在热交换器中排出。

   为了能及时冷却放电的工作气体和及时带走不稳定因素，要求激光切割加工激光风机能推动工作气体高速流动，在放电管中气体流速约为300m/s至亚音速为了能使CO2激光器长时间稳定运行，要求外部的工作气体源CO2、N2He按一定比例混合以后，能随时补充少量的新鲜气体到放电区12.3真空泵真空泵的作用是在激光器开始运行时，抽去放电管中的气体及其他杂质气体，使得充入的工作气体保持正常的混合比及纯度。同时在激光器运行过程中，真空泵将抽去少量变质的气体，使补充新鲜气体后，放电管内气压保持恒定。这是高功率轴快流CO2激光器连续、稳定运行的必要条件和关键技术之一。控制单元控制单元就是使所有的部件按一定的流程正常地工作，并实时监测激光器的状态保证激光器的安全运行。电源及功率控制系统是控制激光器工作的核心部分，通过调节开关电源来实现CO2激光器的连续和脉冲方式工作。激光器工作在辉光放电状态，是呈负阻特性的非线性负载，因此要求电源特性应与气体放电管的非线性伏一安特性相匹配，且保证气体放电间隙的点火条件1.2.5风机为使气体轴向高速流动，要求有一个流量较大，压差也较大的激光风机使气体高速循环使。为了冷却放电区的工作气体和及时带走不稳定因素，在放电管中的气体流速约为300600m/s。为了保证光束质量较好，放电管的内径约20mm，长度约300mm（太长时，放电管稳定性差）。

   在激光切割加工激光风机的两端都装有热交换器，它们有效地带走工作气体中的热量。能满足上述流量的压差要求的风机有两种：罗茨风机和涡轮风机。涡轮风机又分为机械式涡轮风机和电磁式无油涡轮风机。机械式涡轮机采用传统的轴承转动方式，工作一段时间后需要不断增加润滑油，而且由于运转速度快、机械磨损大，需要经常更换轴承。因此，机械式涡轮风机需要经常维护保养。电磁式无油涡轮风机是一种新型非接触式涡轮机，其工作方式是用磁场运动取代了机械轴承运动，即类似于“磁悬浮”技术。这种涡轮机运转速度快，无机械磨损，噪声小，稳定可靠，无需加油和更换轴承，生产厂家承诺该涡轮机可在40000小时内免维护。这不仅降低了激光器的维护成本和保养周期，而且由于无油运行，谐振腔内气体更洁净，减少了镜片被污染的可能性，延长了激光器的寿命。

   激光切割加工激光电源电源系统工作原理的方框图，功率的设置可以通过PC机或工控机的软件高功率激光切割设备与工艺来设置，PC机将设置的功率值通过串口通信传输至电源控制的单片机，然后经过D/A转换将功率值变成电压信号，这个电压信号对应于一个放电基准电流。同时单片机的另外一个引脚产生PWM脉冲对功率信号进行调制，最终实现对激光器输出功率和工作模式的控制，实现连续工作时输出功率连续可调、脉冲工作时瞬时输出功率和脉冲时间宽度（占空比）连续可调，脉冲频率可变。