電子束增材高壓電源安全防護設計

電子束增材高壓電源的安全防護需覆蓋電氣安全、機械安全與工藝安全，針對高電壓（10-40kV）、高功率輸出特性，構建多層級防護體系，避免電擊、設備損壞及工藝事故。
電氣安全防護是核心：采用雙重絕緣結構，主回路絕緣層選用耐高壓聚酰亞胺薄膜（擊穿電壓≥100kV/mm），輔助絕緣層采用硅橡膠，確保絕緣電阻≥1000MΩ；設置接地保護系統，接地電阻≤4Ω，當出現絕緣破損時，漏電流通過接地回路快速導出，同時觸發過流保護，切斷主回路電源，響應時間≤10ms；針對過壓風險，設計多級電壓鉗位電路，當輸出電壓超過額定值 10% 時，一級鉗位電路通過壓敏電阻吸收過壓能量，若過壓持續，二級鉗位電路觸發晶閘管短路保護，防止電源器件損壞。
機械安全防護聚焦結構設計：電源殼體采用防沖擊冷軋鋼板，厚度≥2mm，表面噴涂絕緣涂層，避免意外接觸導致的電擊；設置門鎖聯動裝置，當打開電源柜門時，自動切斷高壓輸出，且柜門開啟狀態下無法啟動高壓，防止維護時的安全隱患；針對振動環境（如增材設備工作時的振動），采用減震腳墊（阻尼系數≥0.3），減少振動對電源內部元件的影響，同時避免因振動導致的接線松動引發短路。
工藝安全防護需結合增材過程特性：實時監測電子束束流穩定性，當束流波動超過 ±5% 且持續 3s 時，自動降低加速電壓至安全值（≤5kV），并發出報警信號，防止因束流異常導致的打印缺陷或設備過載；設計真空聯鎖保護，若增材設備真空腔室壓力超過 1Pa（電子束熔融需高真空環境），立即切斷高壓電源，避免空氣電離產生電弧，損壞電子槍與電源；此外，設置應急停機按鈕，響應時間≤1s，可在緊急情況下快速切斷所有輸出，保障人員與設備安全。
通過上述多層級防護設計，高壓電源可滿足 GB 15579.1 安全標準，為電子束增材設備的穩定、安全運行提供可靠保障，降低生產過程中的安全風險。