Принцип работы сварки инверторной: Инвертор – что это такое: все о сварочных инверторах

Инверторная сварка для начинающих в домашних условиях

Раньше для сварки использовали в основном трансформаторы, но сейчас даже для домашней сварки используют инверторные аппараты. Принцип их работы, а также обслуживание такой сварки доступны даже для человека с минимальными навыками сварщика. Функции она свои выполняет в полной мере и при этом обходится дешево, если не считать ремонта. Часто при помощи инверторного аппарата происходит сварка скруток, если нужна замена поврежденного участка цепи.

Особенности инверторной сварки

В отличие от устаревших трансформаторов инверторная сварка — более современное, легкое и простое в применении. Он помогает соединять  металлические листы при помощи электрического тока. Отличительна особенность данного аппарата — небольшой вес и огромны возможности по мощности.  Вес инвертора прямо пропорционален его мощности и варьирует в значении от 3 до 7 кг.

Сварочный аппарат данного типа легко перенести с использованием ремня или ручки.

Охлаждается вся конструкция за счет вентиляционных отверстий. Потребляет инвертор электроэнергию, которая  идет непосредственно на дугу, где и происходит весь сварочный процесс.

Важная особенность работы инверторной справки — аппарат  и его провода не чувствительны к перепадам напряжения. Но в любом случае требуемые параметры напряжения  и полярность желательно уточнить в паспорте инструмента. Главное при создании сварки своими руками следить, чтобы  направление витков на вторичной обмотке было строго согласовано.

Основы работы инверторной сварки

Полноценно данное мобильное устройство называется выпрямитель с транзисторным инвертором.  Инвертор TIG создан по схеме преобразования переменный-постоянный-высокочастотный-переменный.

Принцип функционирования  аппарата  ТИГ прост: сначала диод пересекает полупериод переменчивого тока с показателем частоты в 50 Гц, затем сглаживается после прохода через дроссель и конденсатор.

Следующий этап превращение постоянного тока в переменный с параметрами частоты 20-50 кГц. Отдельные разновидности инверторов могут преобразовывать переменный ток до частоты в 100 кГц. далее полученное напряжение в трансформаторе снижается до 70-90 В, в то время, как ток увеличивается вплоть до 100-200 А.

Именно поступление в  трансформатор уже преобразованного электрического тока и помогает использовать оборудование небольших размеров, что гораздо удобнее, чем старинные, громоздкие трансформаторы.

В конечном итоге уже преобразованный переменный ток через фильтр высокочастотного выпрямителя подается непосредственно на электрод. При этом за весь процесс отвечает специальный блок управления инверторной сварки, который и является самой дорогостоящей запчастью инверторного оборудования.

Косая дуга отталкивается от металлического участка электрода со свариваемым листом.  Дуга может иметь прямую и обратную полярность. Электрод, как и сама конструкция расплавятся под действием высокой температуры дуги. Та область, которая расплавится,  формирует резервуар.

Обмазка электрода, расплавляясь, трансформируется в газ,  перекрывает резервуар от доступа  кислорода. Вторая часть обмазки, которая в виде жидкости, защищает свариваемый материал от воздуха в процессе сварки и в момент охлаждения.

Жидкая составляющая электрода в результате превращается в шлак, который легко отстукивается небольшим молоточком. Полумостовая схема преобразователя лежит в основе преобразования тока.

Преимущества и недостатки

У инверторных сварочных аппаратов есть плюсы и минусы. Среди основных преимуществ:

1. КПД. Уровень КПД у инверторного аппарата составляет до 95%. Нет индуктивных потерь, поскольку в механизме схемы имеется высокочастотный импульсный преобразователь. Он автоматически выключается во время перерывов.
2. Не реагирует на перепады напряжения в сети. Вышеупомянутый высокочастотный преобразователь успешно подстраивается под практически любой входное напряжение.
3. Имеется ручная регулировка сварочной машины. Сварщик сам может легко настроить аппарат, вне зависимости от уровня профессионализма и навыков в сварке. Для этого на инверторе есть ручная регулировка с указанием размеров электрода.
4. Возможность использовать любые, в том числе и угольные электроды, как переменного, так и постоянного тока.
5. Небольшой вес, мобильность устройства и комфорт использования даже дома.
6. Функция легко поджига дает возможность сварщику начать работу быстро и без лишних проблем.
7. Со сваркой справиться даже новичок. Научиться пользоваться такой приставкой легко за пару уроков. Конечно, на первых порах электрод будет прилипать к поверхности металла, нужен просто опыт.

Но есть и несколько недостатков у данной сварки:

1. Цена. Такие аппараты стоят дорого, но это вполне приемлемая цена за качественный и нужный инструмент.
2. Требует ухода. Инвертор не должен подвергаться загрязнению даже пылью. Также в приставку не должна попадать влага и его следует держать подальше от холода.
   При температуре воздуха ниже -15°С инвертор не рекомендуется подключать.

При соблюдении инструкции и всех правил ухода, инвертор будет служить долго и станет надежным помощником в хозяйстве сварщика любого уровня. Можно посмотреть подробную инструкцию по основам обращению с инверторной сваркой на видео.

Устройство инверторной сварки

Принцип работы осуществляется благодаря правильно подобранным основным узлам сварочного аппарата инверторного типа. К ним относятся:

1. Сетевой выпрямитель — делает из переменного тока постоянный.
2. Помеховый фильтр — не дает высокочастотным помехам попасть в питающую сеть.
3. Инвертор — состоит из нескольких ключевых, очень мощных транзисторов, а также радиатор, который уводит лишнее тепло от этих транзисторов.
4. Выходной выпрямитель — косой мост из диодов быстрого действия.
5. Блок управления, можно выбрать, например, полуавтомат.
6. В качестве резервного источника питания можно выбрать  бензогенератор или генератор любого уровня.

Эти части входят в устройство любой модели инверторной сварки. Для изменения характеристик аппарата следует установить сварочный дроссель. Его назначение — стабилизация тока.

Использование инверторного аппарата

Для начала необходимо правильно  обеспечить защиту, особенно в домашних условиях. Это значит,  соблюдать азы контактной сварки. Перчатки следует использовать строго плотные, но это значит, что нельзя применять резиновый материал.

Обязательно по правилам  использовать сварочную маску с достаточным затемнением. Оптимальный вариант — «хамелеон». Одежда для сварки должна быть несгораемой и прикрывать части тела, которые будут подвергаться опасности, из разных материалов и натуральных компонентов.

Не на последнем месте стоит и безопасность места, где будет происходить сварка:

• пространство должно быть свободным, без лишних предметов;
• держать полноценное освещение;
• при выполнении работы необходимо, чтобы сварщик стоял на деревянном настиле и видел все свариваемые запчасти.

После тщательной подготовки можно приступать непосредственно к сварочным работам.

Ток сварки настраивается по параметрам толщины металла и металлических конструкций. Электрод подбирается размером 2-5 мм, ориентируясь на свариваемый материал. Следующий этап — подключить заземление к свариваемой  конструкции.

Для получения хорошего результата исходный материал зачищают и подготавливают. Вот основные секреты:

• удалить пятна ржавчины;
• зачистить материал от жира, лаков, красок и других посторонних покрытий.

Если сварщик имеет мало опыта, то ему рекомендуется обрабатывать поверхность швом в виде валика. Точечные работы на первых порах не доступны.  При этом лучше начинать варить  с толстых листов. Тонкие листы легко попортить. Положить обрабатываемый материал лучше на ровную поверхность. Мелом нанести будущий шов, по которому затем и следует ориентироваться при сварке.

Непосредственно перед тем, как начать варить требуется поджечь дугу. Есть два способа это сделать:

• чирканьем электрода по свариваемой поверхности;
• постукиванием.

Металл, который накипает в процессе сварки необходимо убирать небольшим молоточком, посредством легких постукиваний. Для того, чтобы получить красивый по внешнему виду шов важно обращать внимание на следующие секреты:

1. Параметры по наклону электрода.
2. Схему поперечных и продольных движений горелки.
3. Скорость движений, осуществляемых электродом.

С опытом  начинающие сварщики осваивают мастерство в полной мере и с каждым разом швы получаются все более эстетически привлекательными.

Как создать вертикальный шов

Сварить вертикальный шов более сложный процесс, который требует мастерства сварщика, поскольку расплавленный металл будет подвержен закону всемирного тяготения. Существует 3 наиболее проверенных метода сварки горелкой вертикальных швов:

1. Треугольник. Используется при сварке конструкций до 2-х мм.
2. Елочка. Подходит для зазоров в 2-3 мм.
3. Лестница. Использовать для больших зазоров. Сварка в таком случае осуществляется зигзагообразно, а валик имеет маленькое сечение.

В любом случае важна практика. Инверторная сварка легко поддается изучению. Это можно изучить на видео и при желании даже собрать точечный аппарат для сварки своими руками. Важно приобрести хороший инвертор, например, марки «Ресанта».  Можно приобрести сварочный аппарат Тесла, который также прост в обращении. Также пользуются популярностью сварочные аппараты EWM Pico 180 mma. Все эти аппараты входят в рейтинг лучших.

Аргонодуговые инверторы позволяют производить сварку самых разных материалов, включая нержавейку, цветные металлы, медные пластины, алюминий и даже чугуна.

Инверторная сварка часто именуется бытовой. При больших показателях КПД, ее правильно использовать  без перерыва 15-20 минут, после чего аппарату требуется  остыть в течение часа. Для того чтобы такой результат по выходной силе тока получить от простого трансформатора, в него необходимо вмонтировать катушку из медной проволоки размером в 20 кг. У инвертора огромное количество преимуществ, а из явных недостатков только дорогая цена ремонта. Поэтому изначально рекомендуется тщательно ухаживать за конструкцией и ее проводами.

Принцип работы инвертора сварочного — сварка и резка металла сварочным инвертором

Обработка различных видов металла ― один из самых перспективных видов коммерческой деятельности, поскольку именно обработка всегда востребована. Металлические конструкции и изделия используются повсеместно, в самых разных сферах. Спрос на резку металла никогда не пропадет окончательно — по крайней мере, в ближайшем будущем.

В этом деле присутствует возможность выбора среди широкого разнообразия методов, технологий и оборудования. У Вас целиком и полностью развязаны руки ― выбирайте наиболее подходящую технику для резки металла, комплектуйте по своему усмотрению производственную линию и выбирайте оптимальные материалы для обработки. Что касается оборудования для резки металла, то среди современных видов такой техники выгодно выделяется сварочный инвертор.

Попробуем разобраться, что же представляет из себя этот прибор и определим принцип работы инвертора сварочного, сферы его применения и главные преимущества.

Принцип работы инвертора сварочного

Инвертор относится к категории сварочных электрических приборов, и характеризуется просто потрясающими рабочими характеристиками. По своим параметрам (как сварочным, так и физическим), инверторы заметно обходят классические виды сварочного оборудования. Стоит поработать хотя бы день с таким инвертором для того, чтобы понять, насколько устарели классические сварочные аппараты.

Сварочный инвертор, по сути, является своеобразным «возбудителем» сварочной дуги, которая возникает между поверхностью обрабатываемого материала и электродом. Прибор выполнен в виде компактного ящика с трансформатором, в котором заключена достаточная мощность для того, чтобы вырабатывать ток большой силы для поддержания упомянутой сварочной дуги.

Итак, как работает сварочный инвертор? Как известно, стандартный электрический ток домашней сети не годится для сварочных работ, а инвертор нужен именно для того, чтобы преобразовывать напряжение до нужной кондиции. Когда прибор включается, напряжение поступает на первичный выпрямитель, где и происходит процесс превращения переменного тока в ток постоянный. Далее, ток за счет мощных высокочастотных транзисторов и тиристоров поступает в блок инвертора.

После этого, напряжение высокой частоты поступает на трансформатор, который снижает это напряжение, параллельно повышая его силу. Во вторичном выпрямителе ток необходимого напряжения снова преобразуется в состояние постоянного тока, затем через кабель, передаваясь напрямую на сварочный электрод.

Естественно, это самое простое объяснение того, как работает сварочный инвертор. На деле, прибор имеет куда более сложное и многослойное устройство.

Область применения

Благодаря замечательным сварочным характеристикам, резка металла сварочным инвертором нашла применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Везде, где нужно произвести сварочное соединение или резку, может смело использоваться такой прибор. Технику целесообразно применять как в бытовых, так и в производственных, промышленных условиях.

Основная сфера использования ― это, конечно, электродуговая резка металла. Однако инвертор также пригодится в ручной дуговой, аргонно-дуговой, полуавтоматической, плазменно-дуговой резке. В зависимости от сферы применения, условия использования инвертора могут меняться, но основные технические нюансы остаются без изменений.

Преимущества сварочного инвертора в резке металла

Выше Вы уже смогли узнать, как варить сваркой инверторной, а также где используется подобный прибор — можем сказать, что это еще не все. Определим основные преимущества данного оборудования. Во-первых, из числа достоинств, стоит выделить компактные размеры, малый вес, легкость в обращении, простоту в регулировке, высокий коэффициент полезного действия, а также практичность.

В зависимости от типа обрабатываемого материала и сечения электрода, пользователь может подбирать оптимальные характеристики тока в процессе работы. Это очень мобильный прибор, который владелец может легко транспортировать и переносить с места на место.

Прибор потрясающе справляется со своими задачами, и никогда не подводит владельца. Надежность ― фактор, за который люди соответствующей профессии так полюбили именно инверторы.

Покупка сварочного инвертора ― отличное решение для тех, кто хочет уйти от громоздкой и малофункциональной техники классического образца. Помимо всего прочего, радует тенденция к снижению цены на сварочные инверторы. Люди, работающие в сфере обработки металла, видят эту тенденцию, и потому все чаще интересуются в интернете вопросом о том, как варить сваркой инверторной, где ее купить, как выбрать и т. д.

---

---

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Удобство использования сварочного инвертора и принцип его работы

Сварочные инверторы постепенно вытесняют традиционные сварочные аппараты с рынка бытовых и строительных услуг. Принцип работы сварочного инвертора на порядок выше производственных характеристик классических агрегатов сварного промысла. Процесс замещения идет стремительно, и, без сомнения, наступит день, когда такие аппараты полностью заменят традиционное сварочное оборудование.

Конструкция сварочного инвертора.

Инвертор: устройство и принцип действия

Слово «инверторный» подразумевает тип источника питания, а не методику сварки электродугового плана, как многие думают. Инверторы появились не вчера. Это произошло в 70-х годах прошлого столетия. Все эти годы устройства совершенствовались: производители начинили свою продукцию электроникой, добавили множество полезных функций. Со временем аппараты стали более надежными, что не отразилось на цене – напротив, она заметно снизилась.

Устройство сварочного инвертора включает два преобразователя энергетического потока, работающих на основе электричества повышенной интенсивности и управляемых микропроцессором с электронной начинкой.

Принципиальная схема сварочного инвертора.

В процессе работы сварной агрегат преобразует поступающий постоянный ток в силу переменного тока более высокой частоты. Процесс преобразования называют «инвертированием». В его основе – ступенчатое увеличение энергии тока до максимального при выходе.

Принцип работы инвертора подразумевает несколько ступеней:

1. К выпрямителю подходит ток от основной сети, частота его – 50 Гц.
2. Поступившую энергию тока сглаживает фильтр, на выходе данного этапа – постоянный ток.
3. Полученная энергия постоянного тока инвертируется специальными транзисторами в ток переменного плана, частота его уже выше – до 50 кГц.
4. На следующем этапе высокая частота напряжения выходит на более низкий уровень, снижаясь, примерно, до 70 В; ток достигает нужных для сварного дела 200 А.

Основное техрешение инверторного сварочного аппарата – высокая частота тока. Именно благодаря ей достигается колоссальное преимущество работы с инвертором по сравнению с традиционными ресурсами питания сварной дуги.

Для примера принципа работы можно взять сварочный агрегат мощностью в 160 А, которого достаточно для работы на электроде 4 мм. Если придется включать его в сеть на даче или в гараже, то лучше проверить напряжение сети, рассчитанной на 220 В. При заниженном напряжении возможно залипание электрода. Если напряжение в сети слишком низкое, то система может не запуститься. В этом случае придется брать другой сварочный инвертор большей мощности или приспосабливаться варить более тонким электродом.

Читайте также:

Как правильно использовать кабель сварочный.

Особенности применения кислородных баллонов.

Про осцилятор читайте здесь.

Вернуться к оглавлению

Работа с инвертором: оборудование и этапы сварки

Блок-схема полумостового инвертора.

Для сварки инвертором под рукой надо иметь:

• собственно сам аппарат;
• перчатки, сшитые из ткани грубой текстуры;
• сварную защитную маску;
• куртку.

Этапы сварного дела со сварочным инвертором:

1. Выбор электродов, для инверторной сварки нужны будут электроды до 5 мм.
2. Настройка мощности тока, которая зависит от выбранного размера электрода (как правило, производители предусматривают на панели регулятор с указанием необходимой мощности).
3. Подключение клеммы массы к свариваемым кромкам материала; электрод, во избежание залипания, быстро подносить не следует.
4. Запал дуги; электрод надо подносить под углом, периодично дотрагиваясь до свариваемого материала для активизации выбранного электрода, затем вести им вдоль шва, не делая перпендикулярных движений, иначе можно получить нежелательный эффект разбрызгивания металла.
5. Завершающий этап: после получения шва необходимо убрать накипь металла, окалину обычно убирают небольшим молотком.

Чтобы шов получился красивым, правильным и прочным, нужно при работе этот шов хорошо видеть, не загораживать его электродом.

Вернуться к оглавлению

Все о парниках и теплицах – parnikiteplicy.ru.

Преимущества работы со сварочным инвертором

Важное достоинство инвертора – его легкость. При довольно высокой мощности дуги вес аппарата редко достигает 10 кг, а средний его вес – 5 кг.

Работать с инвертором удобно из-за высокого КПД, доходящего почти до 100%.

Способы подключения сварочного инвертора.

Еще одно удобство использования инвертора – в низком потреблении энергии. Аппарат работает на вдвое заниженном количестве энергии по сравнению с традиционными сварочными агрегатами.

Инверторный аппарат удачно сочетает максимальные характеристики напряжения и энергии тока, что позволяет работать при сварке в различных режимах.

Удобство работы заключается еще и в том, что, в отличие от обычного трансформатора, у инвертора постоянно контролируется процесс происходящего электронным микропроцессором, который подстраивает электрические параметры под нужный режим сварочной работы.

Принцип работы инвертора таков, что недостатков в его использовании нет. Конечно, как и прочие приборы, они нередко выходят из строя. Основная неисправность – поломка микропроцессора, что происходит из-за халатного отношения к аппарату в плане хранения и неправильной эксплуатации.

Если следовать правилам работы с агрегатом, то инвертор станет незаменимым помощником и дома, и на производстве. Он будет отлично работать, не ломаясь, до тех пор, пока не будет разработан и предложен покупателю более современный и совершенный по техническим характеристикам агрегат.

Устройство и принцип работы сварочного инвертора, полуавтомата

Техника постоянно развивается и оборудование для сварки не стало исключением. В последнее время на рынке становится все больше аппаратов инверторного типа, которые уже практически вытеснили сварочные трансформаторы во всех сегментах. Конкуренция еще может оставаться только на самом простом уровне, который необходим для использование ручной дуговой сварки, так как более сложные технические процедуры, для которых нужны специальные функции, сейчас выполняются преимущественно инвертерами. Многие специалисты уже смогли на практике оценить все преимущества данных изделий, не говоря уже о том, что в частной сфере они стали практически незаменимы. Это простые в использовании и многофункциональные аппараты. Устройство и принцип работы сварочного инвертора обеспечивает надежное горение дуги, а также формирование качественных и надежных швов.

Внешний вид сварочного инвертора

В последние годы появляется все больше различных моделей, от достаточно миниатюрных аппаратов, которые могут использоваться для переносной сварки и питаться от автономных источников, до больших многофункциональных изделий, применяемых в частной сфере. Большое разнообразие производителей также способствует данному увеличению количества моделей. Компоновка сварочного полуавтомата, простого аппарата и других разновидностей может меняться в зависимости от конкретной модели, но основные принципы сохраняются изменения сильно задевают дополнительные функции, так как для них создаются отдельные блоки. Все это в целом обеспечивает отличные возможности для легкого выполнения сложных операций, благодаря чему оборудование и заслужило высокую популярность у современных специалистов. Но здесь имеются не только сплошные преимущества, так как встречаются и недостатки.

Преимущества сварочного инвертора

• Устройство сварочного полуавтомата инверторного типа, а также обыкновенного аппарата позволяет уменьшить размеры корпуса оборудования, так как все комплектующие оказываются более компактными;
• За счет снижения габаритов корпуса, снижается и общий вес, который в современных моделях может достигать всего 3-4 кг;
• Оборудование не сильно чувствительно к перепадам напряжения, так как встроенная электроника помогает поддерживать стабильность горения дуги и подстраиваться под скачки электричества в сети;
• Стабильное горение дуги не позволяет металлу сильно разбрызгиваться;
• Устройство сварочного инвертора позволяет дополнять технику дополнительными функциями, которые были недоступны и которые помогают улучшить качество сварного шва;
• Техника может работать от обыкновенной бытовой сети, так что здесь не требуется подключение к трехфазной сети;
• Затраты электроэнергии на работу инвертора значительно меньше, чем при работе трансформатором.

Недостатки сварочного инвертора

• Стоимость техники заметно выше, чем у предыдущего поколения, особенно заметно это становится с ростом мощности и количества функций;
• Устройство инверторного сварочного аппарата оказывается сильно чувствительным к перегревам, поэтому, его не рекомендуют использовать для длительных и беспрерывных работ;
• Аппарат может создавать высокий уровень электромагнитных помех вокруг себя, что может повлиять на другие виды техники, находящиеся рядом;
• Здесь также присутствует большая чувствительность к вибрациям, ударам встряскам и так далее, так как внутри присутствует электроника, которая может выйти из строя.

Принцип работы сварочного инвертора

Основной функцией данной техники является преобразование тока из сети в те параметры, которые необходимы для сваривания металла. Для этого ток проходит через сложную систему преобразований. Эта схема выглядит следующим образом:

• Первым делом все поступает на выпрямитель инвертора. Переменный ток из обыкновенной розетки входит в выпрямитель и становится постоянным на выходе.
• Затем происходит снижение напряжения. В сети оно подается с параметрами в 220 В, а специальный инверторный блок понижает его до требуемого значение, заданного настройками. Здесь же постоянный ток снова переходит в переменный, но на этот раз специальный блок повышает его частоту.
• После этого все переходит на трансформатор. Здесь напряжение снова понижается до требуемого значения. Благодаря понижению силы высокочастотного напряжения, начинает возрастать сила высокочастотного тока.
• На последнем этапе преобразованный высокочастотный ток поступает на вторичный выпрямитель, где он снова становится постоянным. Здесь же происходит окончательная регулировка его параметров, которые будут соответствовать заявленным на датчиках характеристикам.

Схема работы сварочного инвертора

Таким образом, принцип работы сварочного инвертора помогает четко контролировать его параметры и повышать частоту тока и напряжения. Благодаря этому улучшается возможность работы с тугоплавкими и сложно свариваемыми металлами. Сюда относится сварка нержавейки, алюминия и прочих разновидностей.

Схема инвертора

Схема сварочного инвертора

Устройство

Устройство каждой модели может иметь ряд особенностей, но в целом многие технические узлы повторяются. В основном плата техники состоит из следующих частей:

• Радиатор выходного выпрямителя – это одна из наиболее объемных деталей, которая служит для вторичного выпрямителя сварочного тока;
• Радиаторы транзисторов – несколько радиаторов, которые в целом своем объеме занимают около четверти платы;
• Кулер – обязательное для инверторов устройство охлаждения, так как здесь большая чувствительность к перегреву;
• Сетевой выпрямитель – первичное устройство для выпрямления поступаемого из сети тока перед последующим его преобразованием;
• Датчик тока – датчик, показывающий параметры получаемого тока;
• Реле мягкого пуска – устройство, помогающее обеспечить легкий старт во время сварочного процесса;
• Интегральный стабилизатор – дополнительный блок, который помогает стабилизировать параметры электричества, даже если идут скачки в сети;
• Помеховый фильтр;
• Конденсаторы помехового фильтра.

Сварочный инвертор без корпуса

Режимы

Принцип работы инверторного сварочного аппарата позволяет ввести несколько дополнительных функций, которые помогут сделать работу более простой.

• Горячий старт. Данная функция помогает увеличить сварочный ток в тот момент, когда электрод касается заготовки. После этого сила тока возвращается на те параметры, которые указаны на датчике. Количество добавленных Ампер зависит от изначальной силы тока, так как она показывается в относительном соотношении, от 5 до 100%. Некоторые модели обладают только фиксированной величиной добавки. С помощью данной функции легче поджигать плохие электроды.
• Форсаж дуги. Данная функция становится незаменимой при сваривании тонких листов металла во время формирования и продвижения сварочной ванны она уберегает электрод от залипания и от прожигания. Здесь постоянно добавляется и убавляется количество тока, чтобы дуга горела стабильно. Принцип действия очень похож на «Горячий старт», но при этом регулировка идет постоянно. Здесь также может присутствовать фиксированное значение или регулируемое.
• Антизалипание. Данная функция не обеспечивает постоянное горение дуги, как это было в предыдущих случаях. Это одно из наиболее ранних и простых нововведений, которые были реализованы в инверторах. В то время, когда электрод залипает, образуется короткое замыкание, нагревающее аппарат и воздействующее на него прочими негативными свойствами. Чтобы избежать этого, при включенной функции антизалипания техника просто отключит подачу питания. Таким образом, ей не будет нанесено никакого вреда и можно будет спокойно продолжить сварку. При желании ее можно отключить или отрегулировать.

Принцип работы инвертора с чистой синусоидой

Инвертор с чистой синусоидой

(см. Изображение) состоит в основном из полевого МОП-транзистора и обычного силового трансформатора. Выходная мощность зависит от полевого МОП-транзистора и силового трансформатора. Он подходит для любительских изготовлений электронных вентиляторов, так как позволяет избежать сложной намотки трансформатора. Следующая статья познакомит вас с принципом работы и процессом изготовления инвертора.

Инвертор с чистой синусоидой Принцип работы
Теперь мы подробно познакомим вас с принципом работы синусоидального инвертора.
Генератор прямоугольных сигналов (см. Изображение 2)

В качестве генератора прямоугольных сигналов от инвертора применен шестигранный инвертор CD4069. R1 в цепи — это компенсационное сопротивление, используемое для уравновешивания частоты колебаний вибрации силового напряжения. Круговая вибрация вызвана зарядом-разрядом емкости C1. Частота колебаний f = 1 / 2.2RC. Максимальная частота схемы инвертора на изображении: fmax = 1 / 2,2 × 3,3 × 103 × 2,2 × 10-6 = 62,6 Гц; Минимальная частота: fmin = 1 / 2,2 × 4,3 × 103 × 2.2 × 10-6 = 48,0 Гц. Реальное значение может немного отличаться для ошибки компонента. Заземлите входные концы другого инвертора, чтобы избежать воздействия.

Схема управления полевым транзистором

Изображение 3
Для максимальной амплитуды выходного вибросигнала напряжение генератора прямоугольных сигналов составляет 0-5В. Чтобы обеспечить полное управление схемой переключателя мощности, мы применили TR1, TR2, чтобы увеличить напряжение сигнала вибрации до 0-12 В. См. Изображение 3.
Схема переключения мощности полевого МОП-транзистора является ядром инверторного устройства.Перед тем, как представить принцип работы детали, мы познакомимся с полевым МОП-транзистором для силового инвертора.

Изображение 4
MOS полевой транзистор также называется MOS FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Он имеет два типа истощения и улучшения. Мы используем MOS FET улучшенного типа (внутренняя структура см. Изображение 4) для синусоидального инвертора. Его можно разделить на тип NPN и тип PNP. Тип NPN часто называют типом канала N; Тип PNP часто называют типом канала P.Из изображения видно, что электроды истока и стока полевого транзистора N с каналом установлены на полупроводнике N-типа, в то время как P-канальный тип установлен на полупроводнике P-типа. Все мы знаем, что выходной ток контролируется входным током в dynatron. Но для полевого транзистора выходной ток регулируется входным напряжением. Мы считаем, что входной ток слишком низкий или входной ток отсутствует. Для этого устройство имеет очень высокое входное сопротивление, поэтому мы называем его полевым транзистором.

Изображение 5
Чтобы объяснить принцип работы полевого МОП-транзистора, мы должны знать принцип работы диода только с одним P-N узлом. На изображении 5 мы знаем, что в диоде будет течь ток, когда плюс с прямым напряжением (сторона P соединяется с положительным полюсом, N соединяется с отрицательным полюсом). Это связано с тем, что, когда полупроводник P-типа находится под положительным напряжением, отрицательный электрон полупроводника N-типа будет течь к стороне P-типа, в то время как положительный электрон P-типа течет к типу N, что образует разрыв по току.Точно так же, когда диод находится под обратным напряжением, положительный электрон будет собираться по типу P, в то время как отрицательный электрон будет собираться по типу N, все электроны не будут двигаться без тока, диод будет отключен.

Что касается полевого транзистора с действующим синусоидальным инвертором (изображение 6), мы можем узнать из анализа выше, что не будет протекания тока между электродом истока и электродом стока, полевой транзистор находится в ситуации отключения (изображение 6а).Когда к сетке полевого МОП-транзистора с N каналом добавляется положительное напряжение, электрон будет собираться в полупроводнике P-типа с каналом N из-за сопротивления окислительной пленки (изображение 6b), электроды истока и стока будут соединены с током. Мы можем представить себе, что между двумя полупроводниками N-типа существует зазор, создание напряжения сети означает создание для них моста, размер моста определяется сеткой. На изображении 7 показана процедура работы полевого МОП-транзистора с каналом P, подробный принцип работы аналогичен, поэтому он не будет повторяться.

Изображение 7
Теперь мы познакомимся с процедурой работы схемы применения инвертора, организованной на полевом МОП-транзисторе (изображение 8). В схеме объединены полевой МОП-транзистор с улучшенным каналом P и полевой транзистор с N-каналом. Когда входная сторона находится под низким электрическим уровнем, полевой транзистор P-канала подключается, а выходная сторона подключается к источнику питания. В схеме полевой транзистор с каналом P и каналом N всегда работают в противоположных условиях, входная и выходная стороны положения фазы находятся в противоположных положениях.В таком режиме работы мы можем получить более высокий выходной ток. В то же время, из-за эффекта утечки тока полевой МОП-транзистор будет отключен, когда ток сети будет ниже 1-2 В. Разные полевые транзисторы имеют разный ток выключения. Именно из-за этого при подключении обоих полевых транзисторов цепь не закорочится.

Изображение 8
Из приведенного выше анализа мы можем составить схему работы части схемы полевого МОП-транзистора (изображение 9).Принцип работы синусоидального инвертора упоминается выше. Когда переменный сигнал с низким напряжением, высоким током и частотой 50 Гц проходит через обмотку низкого напряжения трансформатора, он вводит высокое переменное напряжение для завершения переключения постоянного тока на переменный. Следует отметить, что в некоторых условиях, например, когда вибрационная часть перестает работать, сторона низкого напряжения трансформатора будет иметь большой ток, поэтому предохранитель цепи не следует снимать или закорачивать.

Изображение 9

Ключевые моменты использования
Печатная плата относится к изображению 10.Компоненты и детали показаны на рисунке 11. Трансформатор для инвертора подает вторичное напряжение 12 В, ток 10 А и резервный силовой трансформатор первичного напряжения 220 В. Полевой МОП-транзистор с каналом P (2SJ471) имеет максимальный ток стока 30 А. Когда подключен полевой транзистор, сопротивление между электродами исток-сток составляет 25 миллиом. В это время при токе 10 А будет потребляемая мощность 2,5 Вт. N-канальный полевой МОП-транзистор (2SK2956) имеет максимальный ток 50 А. Когда подключен полевой транзистор, сопротивление между электродами исток-сток составляет 7 миллиом.В это время при токе 10 А потребляемая мощность составляет 0,7 Вт. Итак, мы можем знать, что 2SJ471 будет иметь теплотворную способность в 4 раза больше, чем 2SK2957 при таком же токе. На это следует обращать внимание при рассмотрении радиатора. На рисунке 12 показано расположение и подключение упомянутого полевого транзистора в радиаторе (100 мм × 100 мм × 17 мм). Хотя полевой транзистор не будет слишком горячим в выключенном состоянии, мы все же выбираем радиатор большего размера из соображений безопасности.

Изображение 10

Изображение 11

Изображение 12

Тестирование производительности синусоидального инвертора
Схема проверки инвертора относится к изображению 13.При тестировании использовался автомобильный аккумулятор 12 В с низким внутренним сопротивлением и большим разрядным током (более 100 А), обеспечивающий достаточную входную мощность. Среда для тестирования — обычная лампочка. Метод тестирования заключается в изменении грузоподъемности и измерении входного тока, напряжения и выходного тока. Результат тестирования относится к изображению 14a. Мы можем видеть, что выходное напряжение будет уменьшаться при увеличении нагрузки, потребляемая мощность лампы также изменится в зависимости от напряжения. Мы можем найти соотношение напряжения и мощности.Но на самом деле сопротивление лампы может измениться, выходное напряжение и ток не являются синусоидальными, поэтому расчет является лишь приблизительным. На примере электрической лампочки 60 Вт:
Предположим, что сопротивление лампочки не меняется с напряжением. Для лампы R = V2 / W = 2102/60 = 735 Ом, поэтому при напряжении = 208 В W = V2 / R = 2082/735 = 58,9 Вт. Мы можем преобразовать соотношение напряжения и мощности. При тестировании мы обнаружили, что при выходной мощности около 100 Вт входной ток составляет 10 А. В это время выходное напряжение составляет 200 В.Энергетическая эффективность полевого транзистора относится к изображению 14b. На рисунке 15 показан график повышения температуры полевого транзистора при нагрузке 100 Вт. Изображение 16 — выходной волновой график для различных нагрузок. Графики только для справки.

Изображение 13

Изображение 14

Изображение 15 и 16

Принцип работы частотно-регулируемого привода

Снижение затрат на электроэнергию имеет отличный бизнес-смысл; это экономит деньги, улучшает корпоративную репутацию и помогает всем в борьбе с изменением климата.

В данном руководстве обсуждается основной принцип работы частотно-регулируемого привода (ЧРП) и то, как установка частотно-регулируемых приводов в соответствующих приложениях может сэкономить энергию, сократить расходы и увеличить прибыль.

Обзор технологий
Электродвигатель переменного тока работает с фиксированной скоростью и идеально подходит для применений, где требуется постоянная выходная скорость. Однако около половины всех применений двигателей имеют различные требования к скорости, включая такие процессы, как перемещение воздуха и жидкостей (вентиляторы и насосы), намоточные барабаны и прецизионные инструменты.

Исторически в приложениях, требующих точного управления скоростью, таких как катушки для намотки бумаги, для регулирования скорости машины использовались дорогие двигатели постоянного тока (DC) или гидравлические муфты, тогда как в других приложениях процессы контролировались путем открытия и закрытия заслонок и клапанов или изменения мощности скорости с шестернями, шкивами и подобными устройствами, в то время как двигатель работает с постоянной скоростью.

В 1980-х и 1990-х годах на рынке электроэнергии начали появляться частотно-регулируемые приводы, предлагающие альтернативный метод управления.Частотно-регулируемый привод, также называемый преобразователем частоты, привод с регулируемой скоростью, основной принцип работы — регулировка электропитания двигателя переменного тока с соответствующим изменением частоты и напряжения в скорости и крутящем моменте двигателя.

При реализации этого типа управления может быть достигнуто очень точное соответствие между скоростью двигателя и технологическими требованиями машины, которую он ведет.

Технология частотно-регулируемых приводов в настоящее время развита и широко применяется и используется с двигателями переменного тока; Частотно-регулируемые приводы чрезвычайно универсальны и предлагают высокую степень управления двигателем, где скорость двигателя может быть точно изменена от нуля до 100% номинальной скорости, при этом крутящий момент также регулируется в соответствии с требованиями.

Доступны различные варианты для различных приложений; базовые конструкции частотно-регулируемого привода используются в простых приложениях, таких как управление вентиляторами и насосами, тогда как более сложные версии могут использоваться для очень точного управления скоростью и крутящим моментом, например, в нескольких намоточных машинах или в приложениях для формовки материалов.

Размеры частотно-регулируемого привода: от 0,2 кВт до нескольких МВт; они обычно доступны как автономные устройства и подключаются к источнику электропитания двигателя, однако на некоторых двигателях меньшего размера, обычно менее 15 кВт, частотно-регулируемый привод может быть встроен в двигатель и доступен как интегрированный продукт с моторным приводом.

Во многих случаях регулирование скорости может привести к значительному снижению стоимости энергии. Использование частотно-регулируемых приводов особенно эффективно в вентиляторах и насосах, где они могут использоваться для замены традиционных методов регулирования мощности; здесь существует экспоненциальная зависимость между скоростью машины (и мощностью) и потребляемой энергией.

Принцип работы частотно-регулируемого привода

Хотя существует ряд вариаций конструкции частотно-регулируемого привода; все они предлагают одну и ту же базовую функциональность, которая заключается в преобразовании входящего электрического питания фиксированной частоты и напряжения в переменную частоту и переменное напряжение, которое выводится на двигатель с соответствующим изменением скорости и крутящего момента двигателя.Скорость двигателя может изменяться от нуля до 100–120% от его полной номинальной скорости, в то время как до 150% номинального крутящего момента может быть достигнуто при пониженной скорости. Двигатель может работать в любом направлении.

Преобразователи частоты, применяемые в двигателях переменного тока, являются наиболее распространенными. Их базовая конструкция состоит из четырех элементов:

• Выпрямитель : принцип работы выпрямителя заключается в изменении поступающего переменного тока (AC) на постоянный (DC).Доступны различные конструкции, и они выбираются в соответствии с требуемыми характеристиками частотно-регулируемого привода. Конструкция выпрямителя будет влиять на степень наведения электрических гармоник во входящем источнике питания. Он также может управлять направлением потока мощности.
• Промежуточная цепь : выпрямленный источник постоянного тока затем кондиционируется в промежуточной цепи, обычно с помощью комбинации катушек индуктивности и конденсаторов. В большинстве преобразователей частоты, представленных в настоящее время на рынке, используется промежуточный контур постоянного напряжения.
• Инвертор : инвертор преобразует выпрямленный и кондиционированный постоянный ток обратно в источник переменного тока переменной частоты и напряжения. Обычно это достигается за счет генерации высокочастотного сигнала с широтно-импульсной модуляцией переменной частоты и эффективного напряжения. Полупроводниковые переключатели используются для создания выхода; доступны различные типы, наиболее распространенным из которых является биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).
• Блок управления : блок управления управляет всей работой частотно-регулируемого привода; он контролирует и управляет выпрямителем, промежуточной цепью и инвертором, чтобы обеспечить правильный выходной сигнал в ответ на внешний управляющий сигнал.

Приводы с регулируемой частотой обычно имеют КПД 92–98% с потерями 2–8% из-за дополнительного рассеивания тепла, вызванного высокочастотным электрическим переключением и дополнительной мощностью, необходимой для электронных компонентов.

В равной степени двигатели, подключенные к частотно-регулируемым приводам, испытывают дополнительные потери из-за нагрева, вызванного высокочастотным электрическим переключением.

Монтаж частотно-регулируемых приводов
В электрическом отношении частотно-регулируемый привод устанавливается последовательно между сетью электропитания и двигателем.Частотно-регулируемые приводы большой мощности могут вносить электрические «загрязнения» в источник питания в виде гармоник, что может нанести ущерб другому оборудованию; в правилах Китая ограничивается допустимое количество гармоник в источнике питания; в зависимости от местных условий установщик должен будет рассмотреть возможность установки электрических фильтров или указать тип выпрямителя, чтобы обеспечить соответствие требованиям.

Большинство частотно-регулируемых приводов предлагают вычислительные возможности и могут работать с различными системами управления и датчиками.Базовый частотно-регулируемый привод сможет управлять выходом двигателей в ответ на управляющий сигнал для достижения желаемого рабочего состояния. В простейшем случае частотно-регулируемый привод соединяется с датчиком, например датчиком давления или расхода, а затем запрограммирован на поддержание заданного значения (уставки).

С другой стороны, усовершенствованные частотно-регулируемые приводы могут выполнять сложные задачи управления технологическим процессом; они могут быть связаны с рядом преобразователей, реализовывать блокировки и другие функции управления, а также взаимодействовать с современными компьютерными сетями, предоставляющими рабочие данные в реальном времени.

Преобразователи частоты, являющиеся электронным оборудованием, подвержены повреждениям из-за попадания пыли и влаги или из-за недостаточного охлаждения. Они должны располагаться рядом с двигателем в хорошо вентилируемых помещениях или удаленно в хорошо защищенной зоне. ЧРП большего размера могут выделять много тепла, и его необходимо удалить, иначе устройство в конечном итоге перегреется и выйдет из строя.

Ниже предлагаются действия, которые следует предпринять при рассмотрении вопроса об установке частотно-регулируемого привода:

Шаг 1 : Получите представление о рассматриваемом процессе и о том, как работа системы двигателя соответствует его требованиям. Определите, насколько колеблется спрос и можно ли его снизить. Задокументируйте профиль нагрузки и определите, насколько его можно уменьшить.

Шаг 2 : Определите тип нагрузки, будь то переменный крутящий момент, постоянный крутящий момент или постоянная мощность. Определите, можно ли реализовать в системе управление частотно-регулируемым приводом или другое решение будет более подходящим.

Шаг 3 : Ищите возможности максимизировать эффективность существующей системы с помощью недорогих мер.Установка частотно-регулируемого привода в систему с низким КПД не принесет особых результатов, которую можно было бы улучшить с помощью других недорогих средств. Оцените состояние и работу системы и определите возможности экономии энергии с низкими затратами, которые можно было бы реализовать до установки частотно-регулируемого привода. Это может включать техническое обслуживание оборудования или снижение нагрузки и отключение. Некоторые из этих улучшений могут быть реализованы с помощью внутренних действий, в то время как другие действия могут потребовать специальной поддержки от производителя или агента.

Шаг 4 : Отслеживайте существующее потребление энергии и оценивайте потенциал энергосбережения. Если возможно, следите за потреблением энергии, скажем, в течение одной недели, чтобы получить базовый уровень, по которому можно будет измерить любые улучшения в энергоэффективности. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту. Получите предложения от производителей и убедитесь, что экономия и окупаемость инвестиций удовлетворительны.

Шаг 5 : Приняв во внимание пункты, описанные в разделе «Практические соображения», установите частотно-регулируемый привод и соответствующие органы управления.Перед тем, как приступить к работе, убедитесь, что установщик полностью проинструктирован, а система правильно введена в эксплуатацию и продемонстрирована экономия.

Шаг 6 : Продолжайте управлять своими системами для повышения энергоэффективности. Внедрите политики, системы и процедуры для обеспечения правильного обслуживания и эффективной работы систем и сохранения экономии в будущем.

Ввод в эксплуатацию частотно-регулируемого привода
Частотно-регулируемый привод должен быть правильно установлен и введен в эксплуатацию, чтобы он работал правильно и позволял добиться запланированной экономии энергии.К сожалению, нередко можно встретить установки, в которых двигатель работает постоянно на полной скорости, но об этом никто не знает. Обратите внимание на следующее до, во время и после установки:

• Монтажник прошел соответствующее обучение и обладает компетенцией в установке частотно-регулируемых приводов.
• Предполагаемый рабочий профиль процесса и метод управления полностью понятны и доводятся до сведения установщика частотно-регулируемого привода до начала установки.
• Частотно-регулируемый привод правильно запрограммирован для обеспечения запланированной работы (и экономии энергии), и это демонстрируется операторам / инженерному персоналу по завершении.
• Операторы / инженерный персонал обучены управлению частотно-регулируемым приводом и работе с ним.
• Файл ввода в эксплуатацию, содержащий записи настроек программного обеспечения, уставок и других соответствующих параметров программы, составляется и сохраняется для использования в будущем.

Важность технического обслуживания
После того, как частотно-регулируемый привод установлен и хорошо работает, можно поддерживать или улучшать экономию энергии путем проведения регулярного технического обслуживания.

Вопреки распространенному мнению, что электронное оборудование не требует регулярного обслуживания, оно имеет решающее значение для поддержания работы частотно-регулируемого привода с максимальной эффективностью. Распространенные причины потерь энергии на плохо обслуживаемых частотно-регулируемых приводах:

• В тяжелых условиях окружающей среды, например, при высоких температурах или большой нагрузке, значительно сокращается срок службы компонентов частотно-регулируемого привода.
• Установка неверных параметров, приводящая к плохому управлению и потерям энергии.
• Недостаточное охлаждение, что приводит к увеличению потребления энергии. Увеличение тепла увеличивает электрическое сопротивление, автоматически вызывая увеличение тока для компенсации. Этот повышенный ток означает повышенное энергопотребление. Перегрев частотно-регулируемых приводов может привести к отказу оборудования.
• Попадание загрязнения (от таких материалов, как вода или пыль), вызывающее неэффективность и отказ оборудования.
• Ослабленные электрические клеммы, ведущие к перегреву и выходу из строя.

Простои производства или поломки оборудования неизбежно влекут за собой расходы, поэтому рекомендуется систематический план обслуживания частотно-регулируемого привода и оборудования, чтобы снизить вероятность отказа оборудования. Профилактическое обслуживание всегда дешевле, чем устранение неисправностей и непредвиденных поломок.

Производитель частотно-регулируемого привода может также порекомендовать график замены деталей, чтобы он работал нормально, например, ежегодную замену воздушного фильтра или каждые четыре года замену любых уплотнений охлаждающего насоса. Хороший способ обеспечить поддержание частотно-регулируемого привода в хорошем рабочем состоянии — заключить договор на техническое обслуживание с производителем частотно-регулируемого привода.

Факт : частотно-регулируемые приводы не так дороги, как вы думаете. Установка одного из них на средний двигатель может стоить около 650 долларов, включая установку. Если учесть, что один средний двигатель (2,2 кВт) может потреблять электроэнергии на сумму более 500 долларов в год, частотно-регулируемый привод стоит вложенных средств и может иметь период окупаемости менее двух лет.

Принцип работы и разработка солнечных батарей

Теплые подсказки: слово в этой статье составляет около 2600, а время чтения — около 15 минут.

Сводка

Из-за постоянной потребности человечества в возобновляемых источниках энергии люди стремятся к разработке новых источников. Энергия, которую солнце светит на поверхность Земли за 40 минут, может быть использована в течение одного года со скоростью, соответствующей текущему глобальному потреблению энергии. Разумное использование солнечной энергии станет долгосрочной стратегией развития человечества для решения энергетических проблем. также является одной из наиболее изученных горячих точек.В этой статье будут представлены различные типы новых солнечных элементов, а также принцип и развитие солнечных элементов. Заодно сравним эффективность конверсии и перспективы их развития.

Артикул Core	Принцип работы и разработка солнечных батарей	Тип материала	Кремний, сложные полупроводники, органические материалы и т. Д.
Английское название	Солнечный элемент	Категория	Мощность, Энергия
Принцип	Фотоэлектрический эффект	Классификация	Полупроводниковые батареи на основе кремния, сенсибилизированные красителем батареи и т. Д.

---

Каталоги

Каталоги	И.Фон солнечных батарей	4. Нанокристаллические солнечные элементы	3. SunCats
	II. Типы солнечных батарей	5. Органические солнечные элементы	4. Солнечный свет
	1. Кремниевый солнечный элемент	III.Необычные конструкции солнечных батарей	IV. Принцип работы солнечных батарей
	2. Многокомпонентные тонкопленочные солнечные элементы	1. Электронный сберегательный аккумулятор	В. Фотоэлектрический эффект
	3. Полимерный многослойный модифицированный электродный солнечный элемент	2.Складной фотоэлемент

---

Введение

Фон для солнечных батарей

Энергетика — это не только базовая отрасль национальной экономики, но и высокотехнологичная отрасль. « Безопасный, эффективный и низкоуглеродистый » воплощает в себе характеристики современных энергетических технологий, а также является основным направлением, позволяющим захватить командную высоту будущих энергетических технологий.

В настоящее время разработка новых источников энергии в основном сосредоточена на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная энергия, водородная энергия, энергия ветра и геотермальная энергия, среди которых ресурсы солнечной энергии многочисленны и широко распространены и являются наиболее многообещающими возобновляемыми источниками энергии. В связи с глобальным дефицитом энергии и проблемами загрязнения окружающей среды, такими как все более заметные проблемы, солнечная фотоэлектрическая энергия привлекла внимание всего мира и сосредоточила внимание на развитии новых отраслей промышленности из-за ее чистых, безопасных, удобных, эффективных и других характеристик.

После открытия французским ученым Э. Беккерелем в 1839 году фотоэлектрического эффекта жидкости (так называемого фотоэлектрического явления) солнечный элемент претерпел долгую историю развития, насчитывающую более 160 лет. Что касается общего развития, как фундаментальные исследования, так и технический прогресс сыграли положительную роль в их продвижении. Практическое применение солнечных элементов сыграло решающую роль с момента успешной разработки монокристаллических кремниевых солнечных элементов, сделанных тремя учеными из Bell Laboratories США, что является важной вехой в истории развития солнечных элементов.Пока что основная структура и механизм солнечных элементов не изменились.

Из-за постоянной потребности человечества в возобновляемых источниках энергии люди стремятся к разработке новых источников. Энергия, которую солнце светит на поверхность Земли за 40 минут, может быть использована в течение одного года со скоростью, соответствующей текущему глобальному потреблению энергии. Разумное использование солнечной энергии станет долгосрочной стратегией развития человечества для решения энергетических проблем, а также одной из наиболее изученных горячих точек исследований.В этой статье будут представлены различные типы новых солнечных элементов, а также принцип и развитие солнечных элементов. Заодно сравним эффективность конверсии и перспективы их развития.

II. Типы солнечных батарей

1. Кремниевый солнечный элемент

Кремниевые солнечные элементы подразделяются на солнечные элементы из монокристаллического кремния, тонкопленочные солнечные элементы из поликристаллического кремния и тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния.

Солнечные элементы из монокристаллического кремния обладают эффективностью преобразования элементов, чья технология также является наиболее зрелой.Наивысшая эффективность преобразования в лаборатории составляет 24,7%, а производительность в масштабе производства составляет 15%. Он по-прежнему доминирует в крупномасштабных приложениях и промышленном производстве. Однако из-за дороговизны монокристаллического кремния резко удешевить его очень сложно. В целях экономии кремниевых материалов, поликристаллический кремний и пленка из аморфного кремния появились как заменители монокристаллических кремниевых солнечных элементов.

По сравнению с монокристаллическим кремнием, тонкопленочный солнечный элемент из поликристаллического кремния имеет более низкую стоимость.Между тем, он имеет более высокий КПД, чем тонкопленочный элемент из аморфного кремния. Его максимальная эффективность преобразования составляет 18% в лабораторных условиях и 10% в промышленных масштабах. В результате поликристаллические кремниевые тонкопленочные батареи скоро будут доминировать на рынке солнечной энергии.

Тонкопленочные солнечные элементы на основе аморфного кремния обладают огромным потенциалом благодаря низкой стоимости, высокой эффективности преобразования и простоте массового производства. Однако из-за эффекта спада фотоэлектрической эффективности, вызванного материалом, стабильность невысока, что напрямую влияет на его практическое применение.Если мы сможем решить проблему стабильности и повысить коэффициент конверсии, то солнечные элементы из аморфного кремния, несомненно, станут одним из основных направлений развития солнечных элементов.

2. Многокомпонентные тонкопленочные солнечные элементы

Материалом многосоставных тонкопленочных солнечных элементов являются неорганические соли, в том числе соединения арсенида галлия III-V, сульфид кадмия, сульфид кадмия и тонкопленочный элемент из окклюдированного медью селена.

Поликристаллические тонкопленочные элементы из сульфида кадмия и теллурида кадмия обеспечивают более высокий КПД, чем тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния, более низкую стоимость, чем элементы из монокристаллического кремния, а также просты в массовом производстве. Однако кадмий очень токсичен, что приведет к серьезному загрязнению окружающей среды; Следовательно, это не идеальная замена солнечным элементам из кристаллического кремния.

Эффективность преобразования составных элементов GaAs III-V может достигать 28%. Соединения GaAs имеют очень хорошую оптическую запрещенную зону и высокую эффективность поглощения. Они обладают сильной антирадиационной способностью и нечувствительны к нагреву, что подходит для производства высокоэффективных однопереходных элементов.Однако цена материалов на основе GaAs высока, что в значительной степени ограничивает популярность ячеек на основе GaAs.

Тонкопленочные элементы из селенида меди и индия (называемые CIS) подходят для фотоэлектрического преобразования. Проблем фото деградации нет. У них такая же эффективность преобразования, как у поликремния. Благодаря низким ценам, хорошей производительности, простоте процесса и т. Д. СНГ станет важным направлением будущего развития солнечных элементов. Единственная проблема — это источник материала, поскольку индий и селен являются относительно редкими элементами, поэтому разработка таких батарей должна быть ограничена.

3. Полимерный многослойный модифицированный электродный солнечный элемент

Замена неорганических материалов органическими полимерами — это исследовательское направление недавно начатого производства солнечных элементов. Обладая такими преимуществами, как хорошая гибкость, простота изготовления, широкий спектр источников материалов и низкая стоимость, органические материалы имеют большое значение для крупномасштабного использования солнечной энергии и обеспечения недорогой электроэнергии. Тем не менее, исследования по производству солнечных элементов из органических материалов только начались, их срок службы и эффективность батарей несравнимы с неорганическими материалами, особенно с кремниевыми элементами.Вопрос о том, можно ли из него превратить в практический продукт, еще предстоит изучить.

4. Нанокристаллические солнечные элементы

Основы работы с частотно-регулируемым приводом (принцип работы)

Базовая конфигурация частотно-регулируемого привода (ЧРП)
Базовая конфигурация частотно-регулируемого привода следующая.

Рис. 1 Базовая конфигурация частотно-регулируемого привода

Каждая часть частотно-регулируемого привода выполняет следующие функции.

Преобразователь: Цепь для изменения коммерческого источника питания переменного тока на постоянный ток
Цепь сглаживания: Цепь для сглаживания пульсации, включенная в DC
Инвертор : Цепь для переключения постоянного тока на переменный с переменной частотой
Цепь управления : Цепь для основного управления инверторной частью

Принцип работы преобразователя
Блок преобразователя состоит из следующих частей, как показано на следующем рисунке:

• Конвертер
• Схема управления пусковым током
• Схема сглаживания

Рис.2 Часть преобразователя

Способ создания постоянного тока из переменного (коммерческого) источника питания
Преобразователь — это устройство для создания постоянного тока из источника переменного тока. См. Основной принцип работы с однофазным переменным током в качестве простейшего примера. На рис. 3 показан пример метода преобразования переменного тока в постоянный с использованием резистора для нагрузки вместо сглаживающего конденсатора.

Рис. 3 Выпрямительная схема

В элементах используются диоды. Эти диоды пропускают или пропускают ток в зависимости от направления, в котором приложено напряжение, как показано на рис.4 шоу.

Рис. 4 Диод

Такая природа диода позволяет следующее: Когда напряжение переменного тока подается между A и B схемы, показанной на рис. 3, напряжение всегда прикладывается к нагрузке в том же направлении, что и в таблице 1.

Таблица 1 Напряжение, приложенное к нагрузке

То есть, переменный ток преобразуется в постоянный. (Преобразование переменного тока в постоянный обычно называется выпрямлением.)

Рис. 5 (Непрерывные формы сигналов в таблице 1)

Для трехфазного входа переменного тока объединение шести диодов для выпрямления всех волн источника питания переменного тока позволяет получить выходное напряжение, как показано на рис.6.

Рис.6 Форма волны преобразователя

Форма кривой входного тока при использовании конденсатора в качестве нагрузки
Принцип выпрямления объясняется резистором. Тем не менее, сглаживающая способность или фактически используется для нагрузки. Если используется сглаживающий конденсатор, формы волны входного тока становятся не синусоидальными, а искаженными, показанными на рисунке 7, поскольку переменное напряжение течет только тогда, когда оно превышает постоянное напряжение.

Рис.7 Принцип действия преобразователя

Схема управления пусковым током
Основной принцип выпрямления объясняется с помощью резистора.Однако на самом деле для нагрузки используется сглаживающий конденсатор. Конденсатор имеет свойство накапливать электричество. В момент подачи напряжения протекает большой бросок тока для зарядки конденсатора.

Чтобы предотвратить повреждение выпрямительных диодов этим большим пусковым током, выполните принудительное последовательное соединение с конденсаторами в течение приблизительно 0,05 секунды после включения питания, чтобы контролировать значение пускового тока. После этого закоротите оба конца этих резисторов с помощью магнитного переключателя, чтобы настроить схему с обходом резисторов.

Эта схема называется схемой управления пусковым током.

Рис.8 Пусковой ток

Принцип работы сглаживающей цепи
Схема сглаживания создает постоянное напряжение E ₂ с небольшой пульсацией выпрямленного постоянного напряжения E ₁ с помощью сглаживающего конденсатора.

Рис.9 Сглаженная форма сигнала постоянного тока

Принцип работы инвертора
Способ создания переменного тока из постоянного тока
Инвертор — это устройство для создания переменного тока из источника постоянного тока.См. Основной принцип с однофазным постоянным током в качестве простейшего примера. На рис. 10 показан пример метода преобразования постоянного тока в переменный с использованием лампы для нагрузки вместо двигателя.

Рис.10 Способ создания переменного тока

Когда четыре переключателя, от S1 до S4, подключены к источнику питания постоянного тока, S1 и S4, а также S2 и S4 соответственно попарно, и пары попеременно включаются и выключаются, переменный ток течет как показано на Рис. 11.

• Когда переключатели S1 и S4 включены, в лампе течет ток в направлении A.
• Когда переключатели S2 и S3 включены, ток течет в лампе в направлении B.

Если эти операции повторяются в течение определенного периода, создается переменный ток, поскольку направление тока, протекающего в лампе, изменяется.

Способ изменения частоты
Частота изменяется путем изменения периода включения и выключения переключателей S1 — S4. Например, если переключатели S1 и S4 включены на 0,5 секунды, а переключатели S2 и S3 на 0.5 секунд, и эта операция повторяется, создается переменный ток с одним чередованием в секунду, то есть переменный ток с частотой 1 [Гц].

Рис. 12 Форма волны переменного тока 1 Гц

Обычно, если S1 / S4 и S2 / S3 соответственно включены в течение одного и того же периода, а общее время для одного цикла составляет t0 секунд (с), частота f становится f = 1 / t0 [ Гц].

Рис.13 Частота

Способ изменения напряжения
Напряжение изменяется путем включения и выключения переключателей с более коротким периодом.Например, если переключатели S1 и S4 включены на половину периода, выходное напряжение будет E / 2, половиной напряжения постоянного тока E. Чтобы получить более высокое напряжение, включите на более длительный период. Чтобы получить более низкое напряжение, включите на более короткий период.

Рис.14 Форма сигнала напряжения E / 2

Рис. 15 Способ изменения напряжения

Этот метод управления обычно используется и называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), поскольку он контролирует ширину импульса. Частота, на которую нужно ссылаться для определения времени для ширины импульса, называется несущей частотой.

Трехфазный переменный ток
Принципиальная схема трехфазного инвертора и способ создания трехфазного переменного тока показаны на рисунках 16 и 17.

Рис.16 Базовая схема трехфазного инвертора

Рис. 17 Метод создания трехфазного переменного тока

Чтобы получить трехфазный переменный ток, подключите переключатели S1 к S6 к цепи и одновременно включите / выключите все шесть переключателей в моменты времени, показанные на рис. 17. Если изменяется порядок включения / выключения шести переключателей, изменяется порядок фаз между UV, VW и WU, а также можно изменять направление вращения.

Переключающий элемент
В качестве переключающего элемента в объяснении выше используется полупроводник, называемый IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором).

Схема V / F
Изменение скорости двигателя возможно путем изменения частоты, как показано в следующей формуле. При изменении выходной частоты преобразователя частоты необходимо изменить выходное напряжение.

Крутящий момент TM = K x Φ x I = K x (V / F) x I

Выходной крутящий момент двигателя выражается как произведение магнитного потока внутри двигателя (Φ) на ток, протекающий в катушке (I).

Связь между магнитным потоком (Φ), напряжением, приложенным к двигателю (V), и частотой (F) выражается как Φ = V / F. Если напряжение фиксировано (например, 200 В) и уменьшается только частота, увеличенный магнитный поток (Φ) вызывает магнитное насыщение железного сердечника, а затем повышенный ток вызывает перегрев и выгорание.

Изменение напряжения, подаваемого на двигатель (V), и частоты (F) при постоянном их соотношении позволяет выходному крутящему моменту двигателя оставаться постоянным даже при изменении скорости двигателя.По этим двум причинам выходное напряжение должно контролироваться низким, когда выходная частота преобразователя частоты низкая, и высоким, когда частота высокая.

Это соотношение между выходной частотой и выходным напряжением называется V / F-образцом.

Рис.18 Схема V / F и выходной крутящий момент двигателя

Рекуперативный тормоз
Когда скорость двигателя превышает выходную частоту частотно-регулируемого привода (команда скорости от частотно-регулируемого привода), например, когда лифт выходит из строя, двигатель работает как генератор, а выработанная электроэнергия (энергия) возвращается в частотно-регулируемый привод.Этот статус называется регенерацией.

Когда электричество возвращается в преобразователь частоты, напряжение постоянного тока преобразователя частоты (рис. 19 E1) увеличивается. Если это напряжение постоянного тока превышает определенное указанное значение (370 В постоянного тока для класса 200 В), выпрямительные диоды или IGBT части привода переменной частоты выходят из строя. Чтобы предотвратить это, вставьте последовательно резистор и силовой конденсатор для переключающего элемента в цепь постоянного напряжения (между P и N), как показано на рис. 19. Это предотвращает повышение постоянного напряжения за счет включения силового транзистора для потребления ток как тепло, когда напряжение постоянного тока превышает определенное заданное значение.См. Рис. 20. Этот резистор называется рекуперативным тормозным резистором, а этот силовой конденсатор — рекуперативным тормозным конденсатором.

Рис.19 Рекуперативный тормозной контур

Рис.20 Напряжение постоянного тока (между P и N)

Для частотно-регулируемого привода большой емкости, которому требуется большой тормозной резистор рекуперативного торможения, используется система возврата мощности, которая возвращает рекуперативную энергию на сторону источника питания, чтобы предотвратить нагрев влияние на атмосферу.

Control
Разница между универсальным частотно-регулируемым приводом и векторным частотно-регулируемым приводом
Хотя одна и та же основная схема используется между частотно-регулируемым приводом общего назначения (VFD) и векторным частотно-регулируемым приводом, существуют следующие различия в общих чертах в зависимости от используемой схемы управления или наличия / отсутствия энкодера, что зависит от применен мотор.

Стол. 2 Разница между универсальным и векторным частотно-регулируемыми приводами

	Универсальный ПЧ	Вектор VFD
Выход	От 100 Вт до 560 кВт	От 1,5 до 250 кВт
Передаточное число трансмиссии (прибл.)	1:10 до 1:20 до 200	От 1: 1000 до 1: 1500
Процент колебания скорости (%)	От 3 до 4% (1% или менее для расширенного векторного управления магнитным потоком и реального бессенсорного векторного управления)	0.03% (колебание нагрузки от 0 до 100%)
Амплитудно-частотная характеристика	Низкий от 1 до 19 Гц	От 30 до 125 Гц
Ориентировочная частота пуска / останова	Прибл. 15 раз / мин.	Прибл. 100 раз / мин.
Точность позиционирования	Прибл.От 1 до 5 мм	Прибл. От 10 мкм до 100 мкм
Характеристики крутящего момента	Постоянный крутящий момент (крутящий момент уменьшен для базовой частоты или более)	Постоянный крутящий момент (от 0 до номинальной скорости)
Применяемый мотор	Двигатель общего назначения (Асинхронный двигатель)	Выделенный двигатель (двигатель с энкодером)

Метод управления
Существует три основных метода управления частотно-регулируемым приводом: регулирование скорости для управления скоростью двигателя в основном с помощью аналогового напряжения, регулирование положения для управления скоростью вращения двигателя с помощью простых концевых выключателей, высокоточный энкодер и т. Д. И регулирование крутящего момента для управления двигателем. ток, протекающий в двигатель для постоянного значения крутящего момента.

Подробный отчет приводится ниже.
Регулировка скорости
1) Управление без обратной связи
Этот метод управления не обеспечивает обратную связь по скорости, как это принято в частотно-регулируемых приводах общего назначения.

Система команд представляет собой аналоговую команду напряжения, которая используется для многих приложений, таких как управление скоростью конвейера, управление количеством ветра вентилятора, управление количеством потока насоса и т. Д. Проскальзывание при номинальном крутящем моменте зависит от характеристик двигателя. Возможны колебания скорости примерно от 3 до 5%.Современные частотно-регулируемые приводы устойчивы к температурным дрейфам для цифрового управления, что позволяет устанавливать данные скорости внутренне и для цифровой команды (последовательность импульсов, параллельные данные и связь). Кроме того, доступны частотно-регулируемые приводы усовершенствованного векторного управления магнитным потоком или реального бессенсорного векторного управления с колебанием скорости 1% или меньше.

Этот метод управления скоростью работает почти для всех частотно-регулируемых приводов общего назначения.

2) Управление с обратной связью
Чтобы обеспечить изменение скорости двигателя, необходимо установить энкодер для определения фактической скорости и передачи ее обратно в схему управления.Этот метод называется замкнутым контуром управления.

Для определения скорости используются ТГ (тахогенератор), энкодер и т. Д. В наши дни в основном используются кодеры. Для управления с обратной связью аналоговое напряжение или ток также используется для команды скорости. Однако ввод последовательностей импульсов или использование цифрового входа обеспечивает высокоточное управление скоростью для операции вытяжки или операции непрерывного управления скоростью.

Контроль положения
Позиционное управление позволяет не только управлять скоростью двигателя, но и управлять остановом в целевом положении остановки.Существует множество методов управления: от простого метода остановки в заданном положении путем преобразования сигналов внешнего датчика в сигнал остановки до метода выполнения высокоточного позиционирования с помощью энкодера, установленного на двигателе, и до расширенного метода выполнения позиционирование в постоянно изменяющиеся целевые положения остановки путем отслеживания или синхронизации.

1) Управление без обратной связи
Этот элемент управления используется в тех случаях, когда для остановки не требуется высокая точность. Двигатель замедляется до остановки по сигналам от концевых выключателей, установленных перед целевым положением остановки для команды замедления.Это самый простой и наиболее разумный метод, хотя колебания точек замедления влияют на точность положений остановки.

2) Управление с полузамкнутым контуром
Энкодер, установленный на двигателе, выполняет обратную связь. Например, электродвигатель, выделенный вектором, работает для ввода команды на частотно-регулируемый векторный привод при обратной обратной связи. В этот момент вычисляется команда скорости для обнуления разницы между величиной входной команды и величиной обратной связи для вращения двигателя.

3) Управление с полным замкнутым контуром
Это управление осуществляется посредством обратной связи от линейной шкалы или энкодера, установленного на стороне машины. Установка линейной шкалы или энкодера на конечную кромку станка обеспечивает высокую точность позиционирования без люфтов или механических системных ошибок. Вместо этого требуется повысить жесткость машины. Этот контроль иногда используется для станков, часть которых требует контроля высокой точности.

Контроль крутящего момента
Управление крутящим моментом указывает на управление крутящим моментом (током) на выходе двигателя, и его следует отличать от ограничения крутящего момента.Однако оба они доступны в зависимости от приложения. Следует выбрать наиболее подходящий метод. Управление крутящим моментом выполняет управление крутящим моментом (током) в зависимости от значения команды крутящего момента. Следовательно, скорость автоматически увеличивается, когда момент нагрузки меньше, и уменьшается, когда он больше. Если момент нагрузки равен значению команды крутящего момента, оба значения крутящего момента уравновешиваются, и скорость становится нулевой. То есть двигатель останавливается. Короче говоря, работает тот же принцип, что и перетягивание каната.

С другой стороны, предел крутящего момента используется, когда машина может быть повреждена из-за ненужного крутящего момента для управления положением или скоростью, когда остановка выполняется нажатием на машину или когда выполняется механическая блокировка. Для управления крутящим моментом необходимо обнаруживать и контролировать ток, протекающий в двигателе. Следовательно, управление крутящим моментом может поддерживаться векторным частотно-регулируемым приводом или частотно-регулируемым приводом реального бессенсорного векторного управления, которые выполняют определение тока.

1) Управление без обратной связи
Это управление используется для приложений, которые не требуют высокой точности крутящего момента, таких как ось разматывания или намотки.