ГлавнаяРазноеИсточники питания переменного тока

19.4. Способы регулирования режимов сварки у источников питания. Источники питания переменного тока


Источники питания переменного тока. Постоянный и переменный ток

Любой человек, выбравший работу с электротехникой своей профессией, должен очень хорошо разбираться в том, какие бывают источники электропитания, каковы их особенности и отличия. На самом деле ничего сложного нет, что мы и покажем в этой статье.

Трудно представить, как бы выглядел современный мир, исчезни из него электрическая энергия и сопутствующие электроприборы. Вероятно, человечество все так же использовало бы паровые машины и мускульную силу животных и своих же собратьев. Нельзя однозначно сказать, кто именно впервые открыл электрическую энергию: так, прядильщицы в древней Сирии использовали свойство янтаря намагничиваться (электризоваться), Аристотель пытался изучать возможности электрического ската, ну а об опасности молнии известно с начала мира (недаром некоторые народности ее обожествляли).

Электрический ток бывает двух разновидностей – переменный и постоянный. Данное отличие обусловлено способом его получения. Соответственно, источники питания переменного тока выдают ток первого типа, а постоянного – второго. Кстати, здесь разделение на «первый – второй» условно. В электротехнике применяют как источники питания переменного тока, так и постоянного. Давайте вспомним немного теории.

Любой электрический ток представляет собой движение заряженных частиц, направляемое по проводящему материалу электродвижущей силой ЭДС. Внешнее воздействие сообщает некоторым электронам, находящимся на внешних орбитах атомов, дополнительную энергию, достаточную для преодоления притяжения ядра. В результате появляются свободные носители зарядов - ионы и электроны. Согласно закону сохранения энергии возникает процесс естественной рекомбинации частиц у близлежащих атомов в узлах решетки. Без внешнего воздействия структура материала восстановится. Однако если к проводнику подключен источник ЭДС, то генерируемое им поле направляет рекомбинацию в нужном направлении – возникает электрический ток. Источник переменного тока фактически представляет собой генератор ЭДС, вектор направленности которой периодически меняется на противоположный. Отсюда и название «переменный». Источники питания переменного тока в большинстве случаев представлены генерирующими мощностями – генераторы на современных электростанциях создают именно переменный ток. Они более надежны в эксплуатации и просты в обслуживании, чем коллекторные модели для постоянного тока. На схемах источники питания переменного тока часто обозначаются кружком с волной внутри. Эта волна – символическое изображение синусоиды.

Источник переменного тока создает движение частиц не только с изменяющимся направлением, но и «плавающим» действующим значением. Сама синусоида указывает, что периодически значение проходит через нуль.

Совершенно на другом принципе основаны источники постоянного тока. Они создают в проводнике неизменное по направлению электрическое поле, формирующее направленное движение обладающих зарядом частиц. Принято считать, что ток протекает от плюсового контакта к минусовому (от положительного к отрицательному). В действительности же движение электронов происходит в обратном направлении – от минуса к плюсу. Так как заряд единичного электрона отрицателен, то полюс со знаком «минус» указывает на избыток этих частиц (отсюда общий заряд). Исходя из того, что разноименно заряженные частицы взаимно притягиваются, нетрудно догадаться, что электроны по проводнику движутся от «минуса» к «плюсу». Допускается искусственное изменение действующего значения – от этого ток не перестает быть постоянным. Существует большое количество различных решений, позволяющих преобразовывать постоянный ток в переменный (генераторы синусоиды) и наоборот (выпрямители, мосты).

fb.ru

19.4. Способы регулирования режимов сварки у источников питания.

Из общего упрощенного уравнения внешней характеристики источника питания имеем:

Uд = Uхх – Iс  Zэ (6)

где Uд – напряжение на клеммах источника питания для данного тока (Iс),

Uхх – напряжение холостого хода источника питания,

Zэ – эквивалентное сопротивление источника питания или схемы.

Тогда Iс = (Uхх- Uд) / Zэ при Uд = Uи = const (7)

На основе этих уравнений можно осуществлять настройку режима горения дуги:

1. Изменяя напряжение холостого хода (Uхх) можно получать различные характеристики, соответствующие ряду значения тока Iд1, Iд2, Iд3 и т.д. при неизменном напряжение (Uд1), либо ряд напряжений Uд1,Uд2,Uд3 и т.д. при неизменном токе Iд1 (рис.19.5.а). Такая система настройки приводит к тому, что приходится либо чрезмерно снижать напряжение холостого хода, соответствующее малым токам, либо излишне его повышать при настройке на большие токи. Это неудобно в эксплуатации и снижает экономические показатели источника питания.

2. Изменяя (Zэ) при неизменном (Uхх), можно получить семейство кривых, показанных на рис.19.5,б. Такие источники более удобны, но вследствие того, что напряжение холостого хода выбирают исходя из среднего режима работы, устойчивость дуги (особенно переменного тока) при сварке на малых токах будет недостаточной.

3. Наиболее эффективным является комбинированный плавно-ступенчатый метод настройки, при котором диапазон регулирования разбивается на 2-3 ступени настраиваемым изменением (Uхх), а в пределах ступени настройку производят за счёт изменения (Zэ) (рис.19.5,в).

Рис. 19.5. Внешние характеристики источников питания при разных способах регулирования параметров режима сварки: 1 – участок вольт-амперной характеристики дуги при постоянном расстоянии между электродом и изделием; 2 – участок характеристики устойчивой работы при постоянной скорости подачи электрода.

При сварке токами малой плотности интенсивность саморегу­лирования снижается. В этом случае применяются автоматическое регулирование длины дуги с помощью изменения скорости подачи электродной проволоки.

19.5. Источники питания переменного тока.

Наиболее распространённые в промышленности трансформаторы с падающими внешними характеристиками, поэтому основное внимание будет уделено конструкции именно таким источникам питания.

Существует два принципиально отличных пути создания таких трансформаторов.

1. На основе трансформатора с жёсткой характеристикой. Падающая характеристика обеспечивается дополнительным включением в цепь дуги катушки с ферромагнитным сердечником – дросселя (т.е. большого индуктивного сопротивления).

Представитель таких источников – сварочный трансформатор типа СТЭ, предназначенный для ручной дуговой сварки.

2. На основе трансформатора с падающей внешней характеристикой, которая обеспечивается созданием различными способами усиленных магнитных полей рассеивания (т.е. большого индуктивного сопротивления) самого трансформатора.

Представители таких источников питания – трансформаторы типа ТД – для ручной сварки, резки и наплавки плавящимся электродом; стабилизированные сварочные трансформаторы типа ТДФ для механизированной сварки под флюсом.

Кроме перечисленных трансформаторов выпускались также сварочные трансформаторы типа СТН (Рис.19.7) – для ручной сварки, и типа ТСД – для механизированной сварки под флюсом. Эта группа трансформаторов являлась по свойствам смешанной, т.к. сочетала как свойства трансформатора типа СТЭ, так и частично свойства трансформатора типа ТДФ.

Трансформаторы (I) группы – с нормальным магнитным рассеиванием и отдельной реактивной катушкой (дросселем): регулирование сварочного тока производится изменением величины воздушного зазора в дросселе. При увеличении зазора индуктивное сопротивление уменьшается, а сварочный ток возрастает, с уменьшением зазора ток уменьшается (Рис.19.6).

Трансформаторы (2) группы – с увеличенным магнитным рассеиванием.

Трансформатор СТН (Рис.19.7): магнитное рассеивание и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора невелики, внешняя характеристика жесткая. В верхней части магнитопровода трансформатора размещена реактивная обмотка дросселя, включенная в сварочную цепь последовательно с дугой, встречно с вторичной обмоткой трансформатора. Реактивная обмотка создает индуктивное сопротивление, необходимое для получения падающей внешней характеристики. Часть верхнего магнитопровода сделана в виде подвижного пакета. Изменяя величину воздушного зазора (а) между подвижным пакетом и неподвижной частью магнитопровода можно изменять рабочий ток (при увеличении воздушного зазора (а) магнитный поток в этой части сердечника уменьшается, а также уменьшается индуктивное сопротивление, вызываемое обмоткой регулятора, отчего сварочный ток возрастает).

Трансформаторы данного типа могут иметь также не встречное, а согласное включение обмотки регулятора. Такие трансформаторы применяют при сварке тонкого металла на малых токах, т.к. при малом сварочном токе напряжение вторичной цепи в них повышается, что увеличивает устойчивость горения дуги на малых токах.

Трансформаторы типа ТС, ТСК и ТД (с подвижными катушками):

регулирование сварочного тока осуществляется за счет изменения расстояния между подвижной (6) и неподвижной (7) катушками (Рис.19.8). При удалении подвижной катушки от неподвижной увеличиваются магнитные потоки рассеивания и индуктивное сопротивление обмоток. Каждому положению подвижной катушки соответствует своя внешняя характеристика. Чем дальше находятся друг от друга катушки, тем большее число магнитных силовых линий будет замыкаться через воздушные пространства, не захватывая второй обмотки, и тем круче будет внешняя характеристика (т.е. регулирование тока осуществляется за счет изменения крутизны внешней характеристики (см. ранее)).

Трансформаторы типа СТАН и СТШ (с магнитными шунтами): регулятор тока состоит из двух подвижных магнитных шунтов, расположенных в окне магнитопровода. Вращением винта по часовой стрелке- шунты раздвигаются, а против – сдвигаются, происходит плавное регулирование сварочного тока. Чем меньше расстояние между шунтами, тем меньше сварочный ток, и наоборот. Для снижения помех, возникающих при сварке, применяют емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Трансформатор типа ТДФ: конструктивно он выполнен в виде магнитопровода основного трансформатора с первичной и вторичной обмотками, и магнитного шунта со своей обмоткой, расположенными в окне основного магнитопровода. Изменяя число витков первичной и вторичной обмоток, а также магнит ное состояние сердечника (шунта) (за счет его обмотки), изменяют ступени напряжения холостого хода и величину рабочего тока в пределах каждой ступени (т.е. осуществляется настройка источника питания по комбинированной схеме (см. ранее)).

studfiles.net

Постоянный и переменный ток, его источники и их применение в электротехнике

Такое понятие, как источник тока, имеет несколько трактовок. Одна из них – это строгое физическое определение, другая – устоявшийся термин, причем не только в бытовой среде, но и среди профессионалов. Оба варианта имеют право на существование в том случае, если из прямых указаний или из контекста ясно, какое из определений имеется в виду.

Обозначение на электрических схемах

Что такое источник тока

Будучи синонимами, оба термина имеют различное значение, хотя и относятся к электротехнике. Что они означают:

  • Элемент электрической цепи, создающий постоянный ток, значение которого не зависит от сопротивления нагрузки и напряжения. Может иметь равнозначные термины: идеальный источник тока или токовый генератор. Данная формулировка используется в теоретической электротехнике для описания работы электрических цепей;
  • Устройство электропитания (электрической энергии). Устоявшаяся терминология в практической области. Может означать источники питания постоянного тока (химические, аккумуляторы и т.д.), переменного тока (генераторы, трансформаторы).

Теоретическая электротехника

Источник тока, как и источник напряжения, используется в электротехнике для моделирования реальных устройств питания цепей с некоторыми допущениями.

Идеальный источник характеризуется следующими параметрами:

  • Значение тока, протекающего через него, всегда постоянно, вне зависимости от значения нагрузки;
  • Выходное напряжение зависит лишь от сопротивления нагрузки и определяется по закону Ома при условии, что I=const:

U=I·R

  • Внутренняя проводимость бесконечно мала.

Из определения следует, что при увеличении сопротивления нагрузки напряжение и мощность, которые отдает источник тока, увеличиваются, стремясь к бесконечности.

Реальный источник тока имеет некоторое внутреннее сопротивление, аналогично реальному источнику напряжения, поэтому характеристики будут соответствовать определению только в некотором диапазоне сопротивления нагрузки. В частности, с некоторым приближением, таковым можно считать вторичную обмотку мощного трансформатора тока, включенного в цепь переменного тока.

Реальный источник тока

В теоретической электротехнике существует возможность взаимного преобразования токовых генераторов источников напряжения, то есть можно выбрать наиболее удобное для дальнейших расчетов отображение.

Применение

Источники с характеристиками, приближенными к идеальным, имеют и практическое применение. Яркий пример – зарядное устройство для аккумуляторов. Для заряда современных аккумуляторных батарей используются устройства, которые формируют зарядное напряжение по специальным алгоритмам, но наиболее просто и не менее надежно (особенно для простых кислотных и щелочных батарей) производить зарядку стабильным током до тех пор, пока напряжение на выходе не сравняется с ЭДС аккумуляторной батареи. К ним также можно отнести аппараты для электродуговой сварки, которые стабилизируют ток дуги для получения однородного сварного шва, вне зависимости от длины дуги.

В аналоговой схемотехнике применяются источники, сконструированные на основе биполярных и полевых транзисторов. Они применяются для питания дифференциальных и операционных усилителей, измерительных и сравнивающих мостовых схем.

Токовый генератор

Практическая электротехника

В практической электротехнике источниками тока именуются все, без исключения, устройства питания, хотя большинство из них относится к классу источников напряжения. К ним относятся преобразователи любых видов энергии в электрическую:

  • Химические источники тока;
  • Физические;
  • Вторичные устройства электропитания.
Химические источники тока

К таким устройствам относятся такие, которые вырабатывают электрическую электроэнергию в результате химических процессов, в частности, окислительно-восстановительных реакций. Это:

  • Устройства однократного применения – гальванические элементы;
  • Устройства многократного применения – аккумуляторы;
  • Электрохимические генераторы (топливные элементы).

Гальванические элементы реализуются наиболее просто, чем и объясняется то, что они были созданы самыми первыми. Особенность гальванических элементов – способность работать длительное время при небольших отборах мощности. Отрицательная сторона – при исчерпании запаса энергии химического преобразования элемент подлежит утилизации. Некоторые типы, например, щелочные элементы, допускают регенерацию в конце службы путем заряда со стороны внешнего блока питания, но эффективность таких действий невысока и является временным выходом из положения.

Гальванический элемент

Аккумуляторы рассчитаны на многократное повторение циклов разряд-заряд. Восстановление емкости производится от зарядного устройства. Аккумуляторы способны выдавать в импульсе большие значения мощности, а некоторые типы рассчитаны на длительную работу в буферном режиме.

Количество циклов работы ограничено, но даже с этим условием использование аккумуляторов экономически более выгодно, чем гальванических элементов.

Работа источника тока на электрохимическом генераторе по принципу выработки электроэнергии подобна гальваническому элементу, но в нем используется химическая реакция между веществами, подаваемыми в активную область непрерывно. Срок службы ограничивается запасом химических веществ.

Все химические устройства вырабатывают постоянный ток, и для получения переменного требуется использование преобразователя.

Физические источники

Данные устройства основаны на физических принципах выработки электроэнергии, преобразуя в нее энергию других видов:

  • Тепловую;
  • Механическую;
  • Атомную;
  • Солнечную.

Наиболее мощные преобразователи используют первые три типа энергии и работают на одном принципе. Это тепловые, атомные и гидроэлектростанции. Тепло при сгорании углеводородного топлива или распада атомного ядра используется для нагрева жидкости (воды), которая в виде пара под давлением крутит вал турбины генератора.

Гидроэлектростанции используют для вращения генераторов энергию падающей воды.

Все эти генераторы могут вырабатывать переменный или постоянный ток, но, главным образом, первый из них, поскольку его легко трансформировать для других значений напряжения.

Гидроэлектростанция

Существуют устройства, способные преобразовать тепловую энергию в электричество напрямую, без промежуточного использования воды, но они имеют ограниченное распространение из-за низкого КПД и эффективности.

Солнечные элементы (фотоэлементы) производят прямое преобразование энергии света в постоянный ток. В настоящее время КПД промышленных образцов солнечных батарей невысок, для устойчивой работы необходимо наличие прямого попадания солнечных лучей          на фотопреобразователи. Служат основным источником электроэнергии на космических кораблях, работающих на ближайших к солнцу орбитах. С удалением от солнца энергия лучей падает пропорционально квадрату расстояния, поэтому приходится переходить на электрохимические генераторы.

Солнечная батарея

Вторичные источники электропитания

Выходные параметры устройств питания не всегда соответствуют требованиям. Многие области применения требуют подачи различного по величине и другим характеристикам питающего напряжения.

Преобразование к нужным параметрам производится во вторичных блоках электропитания. Схемы построения во многом зависят от типа входного напряжения. Для преобразования напряжения постоянного тока используются, в основном, инверторные преобразователи, которые при помощи мощных транзисторных ключей формируют импульсы высокой частоты. Высокочастотный сигнал поступает на трансформатор, со вторичных обмоток которого снимается необходимое напряжение.

Для преобразования переменного напряжения применяется обычный трансформатор, но может использоваться и инверторная схема с предварительным выпрямлением входного напряжения.

Использование терминов зависит от того, в какой из областей их применение. Для строгости понятий термин «Источник тока» следует использовать только для определения идеального источника, в остальных случаях более корректным будет употребление формулировки «источник напряжения», питания, генератор.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА | Инструмент, проверенный временем

Основные источники питания для свар­ки на переменном токе — сварочные трансформаторы. Их подразделяют на две группы: трансформаторы с нормаль­ным магнитным рассеянием и дополни­тельной реактивной катушкой — дрос­селем (трансформаторы типа СТЭ сняты с производства) и трансформаторы с по­вышенным магнитным рассеянием (типа ТД). По способу регулирования индук­тивного сопротивления трансформаторы второй группы можно разделить на три основных типа; с магнитными шунтами, подвижными обмотками и витковым (сту­пенчатым) регулированием.

К трансформаторам с магнитными шунтами относятся трансформаторы ти­па СТШ, которые выполнены с развитым (повышенным) магнитным рассеянием, регулируемым подвижными шунтами с помощью ходового винта. Трансформато­ры этого типа (СТШ-250, 300, 500-80) сняты с производства, но они еще имеют­ся в эксплуатации на ряде предприя­тий.

Сварочные трансформаторы с подвиж­ными обмотками (типа ТД) предназначе­ны для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке н наплавке металлов однофазным переменным током частотой 50 Гц. Трансформаторы этого типа однопостовые. Магнитное рассеяние у них регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Вторичное напряжение трансформаторов несколько зависит от расстояния между обмотками: напряжение холостого хода при сдвинутых обмотках больше, при раз­двинутых — меньше. Магннтопровод трансформатора стержневого типа. Пер­вичная обмотка неподвижна и закрепле­на у нижнего ярма, вторичная обмотка подвижная, она перемещается вверх и вниз вручную с помощью винта, проходя­щего через верхнее ярмо. Значение сва­рочного тока увеличивается при сближе­нии обмоток и уменьшается при увеличе­нии расстояния между ними. У трансфор­маторов типа ТД уменьшены масса и раз­меры, повышены технологичность конст­рукции, удобство обслуживания и надеж­ность работы. Уменьшение массы и раз­меров достигнуто благодаря применению двухдиапазонного плавного регулирова­ния тока: в диапазоне больших токов первичная и вторичная обмотки вклю­чаются попарно параллельно, в диапазо­не малых токов — последовательно. При переключении на малые токи часть вит­ков первичной обмотки отключается и на­пряжение холостого хода повышается, что обеспечивает стабильность горения дуги на малых токах. Для включения и

в первичной обмотке (при этом трансфор­матор потребует из сети большой ток и сильно нагревается).

В первом случае необходимо устранить имеющиеся перекосы в устройстве пере­мещения обмоток, а также подтянуть шпильки. Во втором случае следует разо­брать отключенный от сети трансформа­тор, устранить витковое замыкание и, если понадобится, отремонтировать или перемотать обмотку вновь. В последнем случае нужно строго следить за тем, что­бы было сохранено прежнее число витков в обмотках.

Признаком виткового замыкания во вторичной обмотке является нагрев и да­же расплавление части обмотки, замк­нувшейся накоротко. Устраняют эту не­исправность так же, как при замыкании в первичной обмотке трансформатора.

Нарушение контакта в соединениях ха­рактеризуется повышенным нагревом со­единений и поэтому требует немедленно­го устранения. Трансформатор следует отключить, разобрать поврежденное сое-

динение, зачистить контактные поверх­ности, плотно пригнать их и до отказа затянуть зажимы. Перегрев обмоток и контактов может быть вызван также не­допустимой перегрузкой трансформато­ра.

Чрезмерный нагрев магнитопровода и скрепляющих его шпилек происходит из — за нарушения изоляции его листов и изо­ляции шпилек. Необходимо восстановить изоляцию.

Повреждение изоляции между обмот­кой и корпусом (корпус оказывается под напряжением) происходит сравнительно редко. Такая неисправность особенно опасна для сварщика, если трансформа­тор не заземлен. Необходимо срочно от­ключить трансформатор от сети, снять кожух и с помощью мегаомметра отыс­кать место повреждения.

hssco.ru

Источник - питание - переменный ток

Источник - питание - переменный ток

Cтраница 1

Источники питания переменного тока просты по конструкции и обычно недороги. Источники питания переменным высокочастотным напряжением дороже, так как помимо прочего для эффективной нейтрализации требуется более высокий уровень напряжения. Источники питания постоянным напряжением сложнее по устройству и являются самыми дорогими, но и эффективность нейтрализации при питании постоянным напряжением самая высокая.  [1]

Источник питания переменного тока должен иметь возможность поглощать мощность.  [2]

Источник питания переменного тока И-126 предназначен для ручной и автоматической аргонодуговой сварки легких металлов и их сплавов толщиной не более 6 мм.  [4]

Источниками питания переменного тока являются, как правило, специальные трансформаторы, а при постоянном токе - электрические генераторы или установки с выпрямителями.  [6]

К источникам питания переменного тока относятся сварочные трансформаторы.  [7]

В источниках питания переменного тока с тиристорным регулированием отдельное устройство подавления постоянной составляющей тока не требуется. Каждая система регулирования содержит свой задатчик значения тока, датчик тока, включенный последовательно с соответствующим тиристором, и формирователь импульсов управления для этого тиристора. Уставками задатчиков тока прямой и обратной полярности могут быть заданы значение и полярность постоянной составляющей тока или предусмотрена ее полная компенсация. При этом поддержание заданного значения постоянной составляющей тока осуществляется системами авторегулирования независимо от степени выпрямляющего действия дуги, ее длины и других факторов режима сварки.  [8]

При использовании источника питания переменного тока целесообразны тиристорные времяимпульсные усилители.  [9]

В качестве источника питания переменного тока используется маломощный генератор низкой частоты Л410 совместно с усилителями Ф411, Ф413 и Ф414, обеспечивающие необходимые диапазоны измерения по току и напряжению. В качестве источников питания постоянного тока используются источники компенсационной установки У355 - П136 и П138, в качестве ОСИ используются потенциометр Р355, а отсчетного устройства - выходной прибор автокомпенсатора; термокомпаратор У410 ( или У411) выполняет роль ТП.  [10]

В качестве источника питания переменного тока используется маломощный генератор ГЗ-102, с которого сигнал подается на фазорегулятор ФР, где разделяется на два сигнала ( ток и напряжение), сдвинутые друг относительно друга на необходимый угол. После ФР сигналы поступают на усилители тока и напряжения У Mi и У Ми, мощность на выходе которых составляет 40 В-А при выходном токе 2 А и напряжении 20 В. Для получения необходимых диапазонов измерения при поверке приборов, питание их производится через трансформаторы тока ТТ и напряжения ТН.  [12]

Настройку режимов источников питания переменного тока для аргонодуговой сварки и источников питания постоянного тока для плазменной и микроплазменной сварки выполняют по аналогии с вышеописанной методикой настройки сварочных трансформаторов и выпрямителей на заданный режим.  [13]

Напряжение в источниках питания переменного тока промышленной частоты стабилизируется параметрическими стабилизаторами СТ ( полупроводниковыми стабилитронами, феррорезонансными стабилизаторами) или компенсационными стабилизирующими системами с отрицательной обратной рис 2л Схемы источников пташя.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Глава 17. Источники питания электронных устройств

17.1. Общие сведения

Применение различного рода электронных устройств для управления производственными процессами подразумевает использование электрической энергии определенного вида для их питания (постоянный, переменный ток).

Практически все источники питания выполняют три основные функции: преобразование электрической энергии, стабилизацию и регулирование. Струк­турная схема источника питания представлена на рис. 17.1.

Рис. 17.1

В связи с этим источники питания электронных устройств классифици­руются по виду преобразования энергии первичного источника – источники постоянного тока (инверторы) и источники переменного тока (выпрямители). Источники питания, преобразующие энергию переменного тока в энергию по­стоянного тока, в свою очередь делятся на выпрямители однофазного и трех­фазного тока, регулируемые и нерегулируемые.

Полупроводниковые элементы, особенно интегральные микросхемы, ис­пользуемые в современных электронных устройствах, предъявляют жесткие тре­бования к качеству потребляемой энергии. Так, выходное напряжение (ток) должно быть стабильным, иметь требуемую форму (например, строго синусои­дальную для инверторов), минимальный уровень пульсации постоянного тока (выпрямители).

17.2. Выпрямители

17.2.1. Однофазные выпрямители

Выпрямителем называется электронное устройство, преобразующее энергию переменного тока (обычно синусоидального) в энергию постоянного тока.

Основным элементом выпрямителя является полупроводниковый диод – вентиль.

Для преобразования однофазного переменного напряжения в источниках в основном используют три схемы: однополупериодную, двухполупериодную мостовая и двухполупериодную со средней точкой трансформатора. Схема однополупериодного выпрямителя и временные диаграммы приведены на рис. 17.2.

Выпрямитель состоит из трансформатора ТV, первичная обмотка кото­рого включена в сеть переменного тока, а последовательно со вторичной включен диод VD и сопротивление нагрузки. Трансформатор служит для по­лучения необходимого уровня переменного напряжения и гальванической раз­вязки цепей переменного и выпрямленного тока.

Рис. 17.2

Рассмотрим работу выпрямителя по временной диаграмме (рис. 17.2 б). При этом для простоты анализа будем считать активное сопротивление обмоток трансформатора и прямое сопротивление диода равными нулю. В первый полупе­риод (0 – ) напряжениеположительно, диод открыт, в сопротивлении нагрузки возникает ток. Во времянапряжениеотрицательно – диод закрыт. Ток нагрузки равен нулю и все напряжениеприложено ко вто­рому диоду.

Достоинством такой схемы является ее простота. Недостатками – высокий коэффициент пульсации выпрямленного напряжения и нали­чие постоянной составляющей тока во вторичной обмотке транс­форматора. Эти недостатки могут быть значительно уменьшены при использова­нии двухполупериодных схем выпрямления.

Двухполупериодный (мостовой) выпрямитель (рис. 17.3 а) состоит изтранс­форматора ТV и четырех диодов VD1 – VD4, включенных по мостовой

Рис. 17.3

схеме. К одной диагонали моста подключена обмотка трансформатора, к другой – нагрузочное сопротивление . Каждая пара диодов работает поочередно. В первый полупериод напряже­нияU2 открыты диоды VD1 и VD3, а VD2 и VD4 закрыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD1, VD3 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод напряжениеотрицательно, диодыVD1, VD3 заперты, а диоды VD2, VD4 открыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD2, VD4 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. Временные диаграммы показаны на рис. 17.3 б.

а) б)

Рис. 17.4

В этой схеме среднее значение выпрямленных напряжения и тока, примерно, в два раза больше, а пульсации значительно меньше по сравнению с однополупериодным выпрямителем. В то же время количество диодов увеличилось в четыре раза.

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 17.4 а) можно рассматривать как объединенные вместе два однополупериодных выпрямителя. В каждый полупериод напряжения работает или верхняя, или ниж­няя часть схемы. При положительном напряжениидиодVD1 открыт, диод VD2 закрыт. Ток нагрузки протекает через диод VD1 и от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод положительно направление .Диод VD1 закрыт, VD2 – открыт. Ток нагрузки протекает через диод VD2 и также от точки 1 к точке 2 (рис. 17.4 б).

Эта схема имеет те же преимущества перед однополупериодным вы­прямителем, что и мостовая схема. Количество диодов в два раза меньше, чем у мостового выпрямителя, но применение трансформатора увеличивает ее массу и габариты.

studfiles.net

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА | Инструмент, проверенный временем

Общие сведения. Современные источники питания переменного тока, серийно выпускаемые отечественными заводами, можно разделить на две группы. Первая группа — это источники переменного тока, предназначенные для питания одного поста при ручной дуговой сварке штучными электродами и при механизирован­ной сварке под флюсом. Источники этой группы на предприятиях называют сварочными трансформаторами. Основным блоком у них является трансформатор. Источники переменного тока на большие токи (1000—1600 А) для механизирован­ной сварки выпускаются стабилизированными. Вторая группа источников пере­менного тока предназначена для сварки изделий из легких сплавов, в состав ко­торых входят элементы, образующие на поверхности свариваемых металлов туго

1. Техническая характеристика трансформаторов для ручной дуговой сварки

Параметр

ГД-300

ГД-500

ГД-502

ТД-102

ТД-306

Климатическое исполне­ние, категория размещения

У2, Т2

У2, Т2

УЗ

У2

У2

Режим работы ПН, %

60

60

60

20

30

Номинальный сварочный ток, А

315

500

500

160

250

Пределы регулирования сварочного тока, А

0—365

100—560

100—560

55—175

90—300

Номинальное рабочее на­пряжение, В

32

40

40

26,4

30

Первичная мощность, кВА

20,5

32

26,5

11,4

19,4

КПД %, не менее

88

85

85

72

72

Габаритные размеры (дли­на X высота X ширина), мм

620Х X 692 X X 710

570Х X 720Х X 835

780Х X 720Х X 835

290Х X 435X X 535

370Х Х630Х X 585

Масса кг, не более

140

210

240

38

71

Примечание. Нижняя температура окружающей среды —40° С; про­должительность цикла сварки 5 мин: напряжение холостого хода не более 80 В, напряжение сети 220, 380 В.

плавкие пленки, препятствующие нормальному сплавлению. В этом случае сварка рроизводится неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа от специализированных источников питания, которые называют установками.

Трансформаторы для ручной дуговой сварки. Техническая характеристика (^арочных трансформаторов для ручной дуговой сварки штучными электродами Приведена в табл. 1.

Трансформаторы выпускаются в передвижном (ТД-300, ТД-500, ТД-502) и Э переносном (ТД-102, Т Д-306) исполнениях и рассчитаны на перемежающийся Нежим работы. Трансформаторы имеют внешние характеристики падающей формы. ДІагнитопровод ТД стержневого типа. Используя специальную конструкцию маг — ЙИтной цепи и расположения обмоток в трансформаторе искусственно усиливают

Рис. 9. Принципиальная упро­щенная электрическая схема трансформатора типа ТД

Рис. 10. Внешние характери­стики трансформатора ТД-500

магнитные поля рассеяния, что увеличивает индуктивность рассеяния обмоток, а следовательно, их индуктивные сопротивления. Конструкция трансформатора позволяет перемещать катушки одной из обмоток, плавно регулировать индуктив­ные сопротивления обмоток и устанавливать необходимый сварочный ток. На рис. 9 приведена принципиальная упрощенная электрическая схема трансформа­тора типа ТД, На каждом стержне магнитопровода трансформатора имеется ка­тушка первичной (IFj) и вторичной (tt?2) обмоток. Катушки первичной обмотки — неподвижные и закреплены у нижнего ярма сердечника; катушки вторичной обмотки — подвижные. Вторичные катушки перемещаются с помощью ходового Винта, пропущенного через верхнее ярмо сердечника. Трансформатор имеет две ступени грубого регулирования тока. При попарном параллельном соединений Катушек, расположенных на двух стержнях, получается ступень больших токов, а при последовательном соединении — ступень малых токов. При последователь­ном соединении некоторая часть витков первичной обмотки отключается и напря­жение холостого хода повышается. Это благоприятно сказывается на стабиль­ности горения дуги на малых токах.

Трансформатор снабжен переключателем диапазонов сварочного тока. Пре­делы регулирования сварочного тока /2 обеспечиваются для всех трансформа­торов при рабочем напряжении на зажимах трансформатора t/g = 20 — j — 0,04 /.

На рис. 10 приведены внешние характеристики трансформатора ТД-500. Трансформатор ТД-502, в отличие от трансформатора ТД-500, снабжен конденса­тором для компенсации реактивной мощности. Конденсатор смонтирован снаружи кожуха трансформатора и подключен параллельно его первичной обмотке. Все трансформаторы типа ТД близки по конструктивному исполнению и работают при естественной вентиляции.

Трансформаторы типа ТДФ. Трансформаторы ТДФ предназначены для меха — визированной дуговой сварки под флюсом. Трансформаторы типов ТДФ-1001 и ТДФ-1601 стационарные. Рассчитаны на продолжительный режим работы при Принудительном воздушном охлаждении. В основу конструкции сварочного транс­форматора типа ТДФ положен трансформатор с магнитным шу’нтом МШ Магнито­провод трансформатора стержневого типа. Нарис. 11 приведена конструкция маг — нитопровода и размещение обмоток трансформатора ТДФ-1001. Сердечник маг­нитного шунта МШ, на котором размещена обмотка управления с витками Wy, расположен перпендикулярно к стержням трансформатора.

На^каждом стержне магнитопровода размещены витки W1 и W2обмоток транс­форматора. Вторичная обмотка состоит из двух частей: основной части с вит­ками И^2осн> расположенными у верхнего ярма магнитопровода, и дополнительной части, витки W2доп которой размещены у нижнего ярма. Магнитный шунт МШ расположен на пути стержневых полей рассеяния. Изменяя ток управления /у, можно влиять на магнитное состояние шунта.

Трансформаторы типа ТДФ имеют ступенчато-плавное регулирование сва­рочного тока. Ступенчатое регулирование (две ступени) осуществляется переклю­чением катушек вторичной обмотки. При переходе со ступени меньших токов на ступень больших токов часть витков основной вторичной обмотки отключается и подключается дополнительная часть вторичной обмотки, расположенной в не­посредственной близости от витков Wx. При этом индуктивные сопротивления об­моток трансформатора уменьшаются, а сварочный ток увеличивается. Плавное регулирование тока в пределах одной ступени осуществляется подмагничиванием магнитного шунта. Большему току управления соответствует больший сварочный ток и наоборот.

Обмотка управления магнитного шунта получает питание от однотактного тиристорного выпрямителя. Схема фазового управления тиристорами выпол­нена на транзисторном логическом элементе М403. Техническая характеристика сварочных трансформаторов ТДФ-1001 и ТДФ-1601 приведена в табл. 2. Внешние характеристики даны на рис. 12. В трансформаторах типа ТДФ обеспечивается частичная стабилизация установленного режима при колебаниях напряжения Сети в пределах +5 до —10% от номинального значения.

Пределы регулирования сварочного тока /а обеспечиваются при рабочем напряжении на зажимах трансформатора, определяемом по формуле для ТДФ-1001 U2~ 20 + 0,04/2 при /2 < 600 A; U2 = 44 В при /2 :> 600 А; для ТДФ-1601 U2 — 50 4* 0,00625/г. Сварочные трансформаторы ТДФ оборудованы пускорегулирующей и защитной аппаратурой Предусмотрена возможность мест­ного и дистанционного (с пульта управления сварочного автомата) включения и регулирования сварочного тока.

2. Техническая характеристика сварочных трансформаторов ТДФ

Параметр

ТДФ-1001

ТДФ-160І

Климатическое исполнение, категория

УЗ, ТЗ

У4

размещения

— 10

Нижняя температура окружающей сре-

+ 1

ды, °С

Номинальный сварочный ток, А

1000

1600

Пределы регулирования:

400— 1200

сварочного тока, А

600—1800

рабочего напряжения, В

36—44

50—60

Напряжение холостого хода, В не более

80

ПО

Первичная мощность, кВА

82

182

Напряжение сети, В

220, 380

380

КПД, %

87

88

Габаритные размеры, мм

830Х 1200Х 1200

830Х І200Х 1200

Масса, кг не более

720

1000

Примечание. Режим работы продолжительный

8. Техническая характеристика установок типа УДГ для сварки изделий из легких сплавов

Параметр

УДГ-301

УДГ-501

Номинальный сварочный ток, А Пределы регулирования тока, А Первичная мощность, кВА Напряжение сети, В Габаритные размеры, мм Масса кг, нс более

315

15—315

25

220, 380

900Х 73 400

500

40—500

40

380

0х 1620

500

Примечание. Климатическое исполнение У4; нижняя температура окружающей среды +1° С; режим работы ПВ-60%: номинальное рабочее напряже­ние 20 В; напряжение холостого хода 75 В.

4. Техническая характеристика горелок, входящих в комплект установок УДГ

Вид горелки

Установка

Предельный сварочный ток, А

Диаметр

вольфрамо­

вого

электрода,

мм

Масса (без шлангов), кг

Малая

УДГ-301

УДГ-501

200

0,8-4

0,45

Средняя

УДГ-301

УДГ-501

400

3—6

0,9

Большая (водоохлаждае- мая)

УДГ-501

500

5—10

1,1

Установки УДГ для сварки изделий из легких сплавов. Установки УДГ-301 и УДГ-501 рассчитаны на повторно-кратковременный режим работы при прину­дительном воздушном охлаждении. Сварка производится однофазным перемен­ным током неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона. Техническая характеристика установки УДГ-301 и УДГ-501 приведена в табл. 3, а горелок уста­новок УДГ — в табл. 4.

На рис. 13 приведена функциональная блок-схема установки УДГ, где Т — силовой однофазный понижающий трансформатор; А — магнитный усили­тель; УЗК — устройство для заварки Сеть кратера; С — батарея конденсаторов

в цепи дуги; ВЦ — возбудитель дуги.

Однофазный понижающий свароч­ный трансформатор Т с подмагничи — ванием шунта формирует крутопада­ющие внешние характеристики и слу­жит для регулирования сварочного тока. Трансформатор имеет две сту­пени регулирования: ступень больших токов — при параллельном соединении секций обмоток, расположенных на разных стержнях магнитопровода Т, и ступень малых токов — при после­довательном соединении. Переключение обмоток производится специальным переключателем. В пределах каждой ступени производится плавное регули­рование сварочного тока путем под — магничивания магнитного шунта. Маг­нитный усилитель А предназначен для управления током подмагничивания шунта. Ток в обмотке МШ регулиру­ется резистором в цепи обмотки управ­ления магнитного усилителя. Заварка кратера осуществляется путем плавного снижения сварочного тока в конце процесса сварки. Узел заварки кратера УЗК работает в цепи обмотки управ­ления магнитного усилителя А. Время заварки кратера регулируется в пределах О—30 с. После окончания заварки кратера автоматически выключается свароч­ный ток.

Батарея электролитических конденсаторов С препятствует прохождению постоянной составляющей тока в сварочном контуре.

Блок ВЦ служит для возбуждения дуги с помощью серии высоковольтных высокочастотных знакопеременных импульсов с уменьшающимися ам­плитудами (осцилляторный режим) и поддержания стабильного горения дуги с помощью низковольтных апериодических импульсов (стабилизаторный

разъемами для подсоединения горелки и провода, идущего к изделию. Подача аргона начинается за 1—5 с до начала сварки и прекращается через 5—30 с после ее окончания

hssco.ru