电子束增材高压电源安全防护设计

电子束增材高压电源的安全防护需覆盖电气安全、机械安全与工艺安全，针对高电压（10-40kV）、高功率输出特性，构建多层级防护体系，避免电击、设备损坏及工艺事故。
电气安全防护是核心：采用双重绝缘结构，主回路绝缘层选用耐高压聚酰亚胺薄膜（击穿电压≥100kV/mm），辅助绝缘层采用硅橡胶，确保绝缘电阻≥1000MΩ；设置接地保护系统，接地电阻≤4Ω，当出现绝缘破损时，漏电流通过接地回路快速导出，同时触发过流保护，切断主回路电源，响应时间≤10ms；针对过压风险，设计多级电压钳位电路，当输出电压超过额定值 10% 时，一级钳位电路通过压敏电阻吸收过压能量，若过压持续，二级钳位电路触发晶闸管短路保护，防止电源器件损坏。
机械安全防护聚焦结构设计：电源壳体采用防冲击冷轧钢板，厚度≥2mm，表面喷涂绝缘涂层，避免意外接触导致的电击；设置门锁联动装置，当打开电源柜门时，自动切断高压输出，且柜门开启状态下无法启动高压，防止维护时的安全隐患；针对振动环境（如增材设备工作时的振动），采用减震脚垫（阻尼系数≥0.3），减少振动对电源内部元件的影响，同时避免因振动导致的接线松动引发短路。
工艺安全防护需结合增材过程特性：实时监测电子束束流稳定性，当束流波动超过 ±5% 且持续 3s 时，自动降低加速电压至安全值（≤5kV），并发出报警信号，防止因束流异常导致的打印缺陷或设备过载；设计真空联锁保护，若增材设备真空腔室压力超过 1Pa（电子束熔融需高真空环境），立即切断高压电源，避免空气电离产生电弧，损坏电子枪与电源；此外，设置应急停机按钮，响应时间≤1s，可在紧急情况下快速切断所有输出，保障人员与设备安全。
通过上述多层级防护设计，高压电源可满足 GB 15579.1 安全标准，为电子束增材设备的稳定、安全运行提供可靠保障，降低生产过程中的安全风险。