Характеристика источников питания: Характеристики источников питания постоянного тока ✮ Схемы регулируемых источников питания, графики ➔ Newet.ru

Содержание

Характеристики источников питания постоянного тока ✮ Схемы регулируемых источников питания, графики ➔ Newet.ru

Источники питания постоянного тока, схема которых включает выпрямитель (AC/DC преобразователь), представляют собой востребованные устройства, широко применяемые в автоматизированных испытательных системах, предназначенных для проверки электрооборудования, модулей, монтажных схем. Также их используют для электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, электродвигателей, заряда аккумуляторных батарей, протекания электрохимических процессов. Они преобразуют переменное напряжение электросети в стабилизированное постоянное напряжение. Многие модели предоставляют возможность регулировки выходных параметров.

Отдельный вид источников питания (ИП) составляют конверторы (DC/DC преобразователи). Они работают от сети постоянного тока. Их сфера применения включает автоматизированные системы управления техпроцессами, энергетику, транспорт, телекоммуникационные и информационные технологии, охранно-пожарные системы.

Основными техническими характеристиками источников питания постоянного тока являются:

  • Номинальное входное напряжение.
  • Номинальное выходное напряжение и диапазон его регулировки.
  • Максимальный ток нагрузки.
  • Точность стабилизации выходного напряжения.
  • КПД.

Помимо базовых характеристик, большое значение имеют и другие рабочие параметры, которые мы рассмотрим более подробно.

Шумы и пульсации

Эта характеристика источников питания постоянного тока определяет качество выходного сигнала, а также выбор между импульсным и линейным источником электропитания. Импульсные преобразователи являются по сути генераторами шумов. Устройства, использующие для управления переключением силовых ключей широтно-импульсную модуляцию, создают шумы в определенной полосе частот. Частота повторения шума зависит от частоты переключения импульсного источника питания, а амплитуда сильно зависит от топологии оборудования. Пульсации представляют собой флуктуацию выходного напряжения, которая связана с зарядом и разрядом устройства. Она может быть уменьшена с помощью увеличения входной или выходной емкости.

Для многих задач, связанных с тестированием электроаппаратуры, целесообразно использовать не импульсные, а линейные ИП. Несмотря на то, что они отличаются низкой эффективностью, габаритами и весом, выделением значительного количества тепла, их можно применять в приложениях, где не требуется высокая мощность (до 200 Вт на один канал). Линейные устройства генерируют высокочастотный шум, который можно легко отфильтровать. Также они обладают высокой скоростью реагирования на изменение нагрузки. Если же поставленная задача не выдвигает повышенных требований к уровню шума и пульсаций, лучше выбрать импульсный преобразователь. Он характеризуется высокой мощностью, компактностью, широкими диапазонами регулировки, гибкостью настроек.

Скорость изменения выходного напряжения

Это важный параметр, который имеет большое значение в сфере тестирования электроприборов. При испытаниях на аппаратуру подаются различные напряжения для проверки ее правильного функционирования в пределах рабочего диапазона. Чем быстрее источник питания реагирует на изменение настроек, тем выше производительность тестирования. В стандартных устройствах время установки выходного напряжения с точностью до 1% составляет в среднем 50-500 мс. Существуют специальные схемы регулируемых источников питания постоянного тока, которые позволяют уменьшить данный показатель до 1-4 мс.

Время реакции на изменение нагрузки

Этот параметр определяет, насколько быстро ИП реагирует на изменение нагрузки или скачки электротока. Если выходной ток быстро изменяется в широком диапазоне значений, выходное напряжение также начинает с высокой скоростью уменьшаться или увеличиваться. Время, которое необходимо устройству для стабилизации характеристик, называется временем реакции (или отклика) на изменение нагрузки. Из-за использования обратной связи в топологии для контроля выходного напряжения, импульсные ИП отличаются сравнительно медленной реакцией.

Чтобы обезопасить тестируемые устройства от сильных перегрузок, рекомендуется применять предварительную нагрузку. Она подключается параллельно с испытываемым прибором и ограничивает скачки напряжения. У современных импульсных источников питания время отклика составляет 40-80 мкс, а у линейных — до 1 мкс.

Возможность параллельного и последовательного подключения ИП

Параллельное подключение источников электропитания обеспечивает увеличение выходного электротока. Многие ИП оснащены специализированной параллельной шиной управления. Она позволяет создавать единую конфигурацию из нескольких источников. Система автоматически определяет, какие устройства являются ведущими, а какие ведомыми.

Последовательное подключение источников питания используется, если необходимо увеличение напряжения. При этом оно не должно превышать электрическую прочность изоляции выходных клемм.

Цифровое программирование

Многие источники питания поддерживают возможность цифрового программирования для режимов стабилизации напряжения (CV) или тока (CC). Устройства работают в режиме стабилизации напряжения при условии, что ток нагрузки меньше установленного значения. После достижения электротоком порогового значения ИП переходит в режим стабилизации тока. Выходное напряжение может ограничиваться, чтобы исключить перегрузку по мощности. Настройка осуществляется через панель управления устройства или с компьютера через интерфейсы USB, LAN, GPIB.

Программирование предоставляет расширенные возможности по управлению. Например, можно формировать последовательность изменений напряжения и тока, генерирование пилообразных и других сигналов для тестирования предохранителей и различных электроприборов.

Итоги

В статье были рассмотрены основные характеристики источников питания постоянного тока, применяемых в испытательных системах.

4. Выбор источника питания

Сварочная дуга является мощным дуговым разрядом в ионизированной среде газов и паров металла. Характеристиками дуги являются ее ток Iд и напряжение Uд. Статическая вольтамперная характеристика дуги (рис. 4.1) показывает зависимость Uд = f(Iд) при Iд = const. Она имеет три характерных участка: падающий I, жесткий II и возрастающий III.

Крутопадающая характеристика дуги (участок I) бывает при плотности тока не более 10–12 А/ мм2. При увеличении Iд увеличиваются поперечное сечение столба дуги и электропроводность, причем 

Рис. 4.1. Статические вольт-амперные характеристики дуги

увеличение последних идет с некоторым опережением роста тока дуги. Поэтому на участке напряжение дуги при увеличении тока падает. При дальнейшем увеличении Iд (участок II) пропорционально ему растут площадь поперечного сечения и плотность тока. В связи с этим напряжение дуги остается практически неизменным.

Такое состояние характерно для дуг с плотностью тока 12÷ 80 А/мм2, т.е. практически во всем диапазоне режимов сварки штучными электродами, неплавящимися электродами и под флюсом.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах на форсированных режимах под флюсом (когда плотность тока более 80 А/мм2), при увеличении Iд, резервы роста сечения столба дуги исчерпаны, поэтому он сжимается и вызывает увеличение напряжения Uд. На таких режимах статическая характеристика дуги (участок III) становится возрастающей.

В процессе сварки дуга и источник ее питания образуют взаимосвязанную систему. Устойчивость горения дуги и стабильность режима сварки зависят как от условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источников питания и, в первую очередь, от внешней характеристики источника.

Рис. 4.2. Внешние характеристики источников питания: 1 – падающие; 2 – пологопадающие; 3 – жесткие; 4 – возрастающие

Внешней характеристикой источника питания сварочной дуги называется зависимость между напряжением на его зажимах Uип и током I, протекающим в сварочной цепи при нагрузке, т.е. Uип=f(I).

Существуют следующие внешние характеристики источников питания: падающие, пологопадающие, жесткие, возрастающие (рис.4.2).

Установившийся режим работы системы определяется точкой пересечения (рис. 4.3

Рис. 4.3. Внешняя характеристика источника питания и вольт-амперная характеристика дуги: IA – ток зажигания дуги; IB – ток устойчивого горения дуги

внешней характеристики источника 1 и вольт-амперной характеристики 2 дуги, т. е. для нормального протекания процесса сварки необходимо равенство напряжений на дуге и клеммах источника питания (Uд = Uип). Однако устойчивое ее горение будет при токе, соответствующем точке В. Ток, соответствующий точке А (IA), является током зажигания дуги. После появления последней, он автоматически повысится до рабочей величины Iв.

Выбор источника питания сварочной дуги по типу внешней характеристики производится в зависимости от способа сварки.

Если форма характеристики дуги падающая, то внешняя характеристика источника питания (рис. 4.4) должна быть более крутопадающей.

Рис. 4.4. Характеристики системы “дуга – источник питания”: 1 – вольтамперная характеристика дуги; 2,3,4,5 – внешние характеристики источников питания

При жесткой характеристике дуги характеристика источника должна быть пологопадающей или жесткой, но в меньшей степени, чем характеристика дуги. И при возрастающей, вольт-амперной

характеристике дуги принимается источник питания с жесткой или слегка возрастающей характеристикой.

При ручной сварке, как правило, наблюдаются значительные колебания длины дуги, а соответственно и напряжения на дуге, но режим сварки при этом должен быть стабильным. Значит в этом случае, чем круче характеристика источника питания, тем более устойчива дуга, т.е. тем меньше изменение тока при изменении длины дуги.

При автоматической сварке плавящимся электродом происходит саморегулирование, при котором длина дуги после ее изменения восстанавливается автоматически за счет изменения тока и соответственно скорости плавления проволоки. Явление саморегулирования наиболее сильно проявляется при повышении плотности тока в электроде и уменьшении крутизны внешней характеристики источника питания.

Следовательно, источники питания сварочной дуги с крутопадающей внешней характеристикой используются, как правило, при ручной сварке, при сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов и сварке под флюсом при сравнительно небольших плотностях тока.

Источники питания с другими типами внешних характеристик рекомендуются для сварки и наплавки

под флюсом на форсированных режимах со значительной плотностью тока, сварки тонкой проволокой, электрошлаковой и др.

Таким образом, для определенного способа сварочно-наплавочных работ должен быть подобран источник питания с такой внешней характеристикой, при которой система “дуга – источник питания” в рабочем режиме будет устойчива.

Кроме отмеченного, источники питания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

— возможности функционирования при периодических коротких замыканиях сварочной цепи, происходящих как в процессе сварки, так и при зажигании дуги;

— значение тока короткого замыкания должно быть в 1,5–2 раза больше значения рабочего тока;

— напряжение холостого хода источника должно позволять легко зажигать дугу, обеспечивать устойчивое ее горение и быть безопасным для сварщика при соблюдении им правил техники безопасности;

— возможности регулирования сварочного тока в широком диапазоне.

Источники питания сварочной дуги



Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!


Источники питания дуги могут быть с возрастающими, жесткими, пологопадающими, падающими и крутопадающими вольт-амперными характеристиками. В таких источниках напряжение холостого хода регулируется плавно, ступенчато или остается постоянным, а сила сварочного тока устанавливается скоростью подачи электродной проволоки или изменением статической характеристики источника питания.

Автоматическая сварка может выполняться с постоянной скоростью подачи электродной проволоки или скоростью подачи, зависимой от напряжения на дуге. При постоянной скорости подача электродной проволоки в зону дуги устанавливается ступенчато с помощью шестерен или плавно регулятором скорости. При сварке с зависимой от напряжения на дуге подачей скорость перемещения проволоки в зону дуги изменяется в зависимости от напряжения сварки, а сила сварочного тока определяется точкой пересечения статических характеристик дуги и источника питания.

При пологой внешней характеристике дуги используются источники питания с пологопадающей, падающей и крутопадающей характеристикой. В этом случае с увеличении скорости подачи электродной проволоки длина и напряжение дуги уменьшаются, а сила сварочного тока повышается. Уменьшение напряжения холостого хода при сварке с падающей характеристикой дуги и применение источников питания с полого-падающими характеристиками снижает длину и напряжение дуги, а силу сварочного тока увеличивает.

Если статическая вольт-амперная характеристика дуги падающая, то для устойчивого горения дуги целесообразно применять источники питания с падающими вольт-амперными внешними характеристиками. В этом случае крутизна падения статической характеристики дуги в рабочей точке должна быть меньше крутизны падения характеристики источника питания. 8 источниках с падающей вольт-амперной характеристикой при сварке с такой же характеристикой дуги уменьшение напряжения холостого хода снижает силу сварочного тока и незначительно повышает напряжение на дуге.

При возрастающих внешних характеристиках дуги могут быть применены источники питания с падающими, жесткими и возрастающими вольт-амперными характеристиками. Однако саморегулирование дуги лучше достигается при большем изменении силы сварочного тока. Такому условию наиболее полно удовлетворяют источники   питания  с  жесткими   или   даже с возрастающими вольт-амперными  характеристиками. Однако, если применяются источники питания с возрастающими вольт-амперными  характеристиками при сварке с такой же характеристикой дуги, крутизна подъема внешней характеристики источника питания должна быть меньше, чем статической характеристики, дуги. В этом случае увеличение скорости подачи электродной проволоки приводит к уменьшению длины дуги и повышению силы сварочного тока. Напряжение при этом снижается тем больше, чем выше крутизна подъема внешней характеристики дуги.

                                        

При сварке от источников питания с жесткими внешними характеристиками напряжение на дуге изменяется незначительно. В случае использования источников питания с падающими и крутопадающими характеристиками при увеличении скорости подачи электродной проволоки напряжение на дуге уменьшается. Если применяются источники питания с жесткими вольт-амперными характеристиками, для получения падающей внешней характеристики при ручной многопостовой сварке, сварке под флюсом и других в сварочную цепь последовательно с дугой включают балластный реостат. В этом случае при автоматической сварке верхняя граница силы тока задается скоростью подачи электродной проволоки, а его регулировка от минимального до максимального значения осуществляется балластными реостатами. Когда напряжение холостого хода не изменяется или изменяется ступенчато, напряжение на дуге более плавно можно регулировать с помощью балластных реостатов. В этом случае рабочее напряжение будет U

д=Uх.х-IRб, где Uд — рабочее напряжение на дуге, В; Uх.х — напряжение холостого хода источника питания, В; I  — сила сварочного тока, A; Rб — сопротивление балластного реостата, Ом.

Изменение длины дуги и режима сварки с целью поддержания заданных значений тока и напряжения на дуге производится вручную или автоматически. Для обеспечения постоянства силы сварочного тока и ограничения тока короткого замыкания применяют источники питания с крутопадающими (почти вертикальными) внешними характеристиками.

В процессе автоматической сварки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки саморегулирование ухудшается с увеличением диаметра проволоки. Поэтому при сварке проволокой диаметром более 3 мм предпочтительнее вести сварку с зависимой от напряжения на дуге скоростью подачи электродной проволоки. Тогда сила тока регулируется изменением внешних характеристик источника питания, а напряжение на дуге — изменением длины дуги за счет настройки подающей системы автомата.

Лучшие результаты при сварке от источников питания с зависимой от напряжения на дуге скоростью подачи позволяют получать источники питания с минимальным изменением силы сварочного тока в зависимости от напряжения на дуге. Такому условию удовлетворяют источники питания с крутопадающей внешней характеристикой, обеспечивающей необходимое изменение силы тока при незначительных колебаниях длины дуги.

При сварке на переменном токе с частотой 50 Гц электрод является анодом в течение 0,01 с и перегреться не успевает. За этот период происходит распыление окисной пленки на свариваемом металле. В следующий момент электрод является катодом а, так как на нем выделяется меньше тепла, охлаждается. Таким образом, при сварке на переменном токе дуга гаснет каждый раз, когда значения тока и напряжения переходят через нуль, и повторно возбуждается 100 раз в секунду.

Скорость повторного зажигания дуги в большой степени зависит от напряжения холостого хода. Более высокое напряжение приводит к более быстрому повторному зажиганию. При напряжении холостого хода 150 В дуга зажигается практически мгновенно и перерывы в ее горении отсутствуют, однако такое напряжение опасно для жизни сварщика.

Большое влияние на значение напряжения, необходимого для повторного зажигания дуги, оказывает свариваемый металл. Если при сварке технического алюминия для стабильного зажигания дуги необходимо напряжение холостого хода 150 В, то для сплавов алюминия, легированных магнием, напряжение зажигания можно ограничить 100 В. Такое напряжение тоже опасно для жизни, поэтому применяют источники питания с напряжением холостого хода не более 80 В и наложением на сварочную цепь токов высокой частоты от осциллятора.

В дуге при сварке на переменном  токе наблюдается частичное, полное и сопутствующее выпрямление тока. Наиболее нежелательным считается сопутствующее выпрямление. При горении, дуги переменного тока между  разнородными металлами результирующие формы тока и. напряжения являются асимметричными. Это приводит к тому, что при определенной длине дуги напряжение в течение отрицательного полупериода в два раза ниже, чем в течение положительного полупериода (такое изменение напряжения сопровождается появлением отрицательной постоянной составляющей тока), а длительность положительного полупериода уменьшается.

Явление сопутствующего выпрямления дуги снижает величину и продолжительность положительного полупериода, а значит, и эффективность.удаления окислов металлов. Если кроме сопутствующего выпрямления существует частичное или полное выпрямление дуги, удаления окисной пленки не происходит, вообще. При подаче присадочной проволоки в такую дугу происходит, резкое разбрызгивание металла. Для устранения сопутствующего выпрямления в несимметричной дуге, когда отрицательный полупериод тока в два и более раз меньше положительного, параллельно дуге включают конденсаторы или постоянные сопротивления.

При использовании конденсаторов постоянная составляющая сварочного тока, вызванная действием сопутствующего выпрямления,  устраняется полностью. В период, когда сварочный ток течет от изделия к электроду, конденсаторная группа приобретает положительный заряд. При отрицательном полупериоде тока происходит подзарядка конденсаторов и накопление положительного заряда. Отрицательный полупериод в связи с существованием постоянной составляющей значительно больше по величине положительного полупериода. Это приводит к повышению силы тока в положительный полупериод и уменьшению в отрицательный, т. е. восстановлению симметричной формы синусоиды сварочного тока. В случае полной разрядки конденсаторов возбуждение дуги затруднено. Чтобы устранить этот недостаток, конденсаторы включаются в сварочную цепь только после зажигания дуги.

Для устранения отрицательной постоянной составляющей сварочного тока, применяют также аккумуляторные батареи, которые, как и конденсаторные батареи, подключаются параллельно к дуге. Если величина положительного потенциала батареи и отрицательной постоянной составляющей сварочного тока дуги равны между собой, они уничтожают друг друга, и сопутствующее выпрямление дуги ликвидируется. Но так как величина постоянной составляющей зависит от силы сварочного тока, а напряжение на клеммах батареи остается практически неизменным, сопутствующее выпрямление дуги устраняется не полностью. Кроме того, батареи в процессе эксплуатации разряжаются   и   требуют   постоянной  подзарядки. Поэтому применение батарей менее эффективно, чем конденсаторов. Сопротивление не оказывает существенного влияния на снижение постоянной составляющей сварочного тока и применяется весьма редко.

Основными характеристиками режима эксплуатации источников питания являются продолжительность работы ПР и продолжительность включения ПВ. Эти величины, выраженные в процентах, характеризуют повторно-кратковременный режим работы, на который рассчитаны источники питания.

ПР=[tсв/(tсв+tх.х)]100%,

где tсв — время работы источника питания; tх.х — время  холостого хода, вызываемое сменой электрода или подготовкой к наложению очередного шва.

При механизированных способах сварки источник питания отключается от сети на время паузы, тогда продолжительность включения, которой характеризуется режим работы источника питания, выражается зависимостью:

ПВ=[tсв/(tсв+tп)]100%,

где tп — время паузы. По действующим стандартам номинальные значения ПР и ПВ составляют 60 %.

Если источник питания используется при ПВ или ПР, отличном от паспортного, допустимая сила сварочного тока определяется по формуле:


где Iном — номинальное значение сварочного тока; (ПР)ном — номинальное значение продолжительности работы.

Источник: Псарас Г.Г. «Сварщику цветных металлов. Справочное пособие». Донецк, 1985

См. также:

Режим работы источника питания дуги

Номинальная сила сварочного тока различна при различном режиме работы источника питания дуги. Режим работы характеризуется отношением длительности сварки к сумме длительности сварки и длительности холостого хода, выраженным в процентах. Обычно режим работы источников тока при дуговой сварке обозначают знаком ПР%.

Таким образом,где tсв — время сварки;

txx — время холостого хода.

Понятно, что чем больше ПР%, тем тяжелее режим работы и тем меньше должна быть номинальная сила сварочного тока.

За номинальный режим работы однопостовых сварочных генераторов и трансформаторов принят режим при ПР-65% и многопостовых генераторов — при ПР-100%. Длительность рабочего цикла {tсв + txx) в этих случаях принимается равной 5 мин. Номинальный режим работы трансформаторов для автоматической сварки под флюсом с номинальным током 500 и 1000 а принят при ПР-60% и трансформаторов с номинальным током 2000 а — при ПР-50%. В этих случаях продолжительность цикла принята равной 10 мин.

Под внешней характеристикой источника питания сварочной дуги понимают зависимость напряжения на зажимах, к которым подключаются сварочные провода, от силы сварочного тока. Как уже говорилось ранее, напряжение на зажимах отличается от напряжения на дуге только на величину падения напряжения в проводах. Обычно это падение напряжения мало и им пренебрегают. Следовательно, под внешней характеристикой можно понимать зависимость между напряжением на дуге, изменяющимся с изменением длины дуги, и силой сварочного тока. Внешние характеристики изображают в виде графиков (фиг. 4). Если на графике внешней характеристики нанести линию, показывающую напряжение на дуге при сварке (характеристику дуги), то точка в пересечения линий будет точкой горения дуги, а отрезок Ос будет равен величине силы сварочного тока. Отрезок Ок покажет величину силы тока короткого замыкания, а отрезок Оа — величину напряжения холостого хода. Таким образом, по внешней характеристике источника питания дуги можно судить о величине силы тока при любом напряжений на дуге.

Фиг.4.Вид внешней характеристики источников питания сварочной дуги (однопостовых генераторов и трансформаторов с регуляторами)

Внешняя характеристика является постоянной только для данной настройки источника питания дуги. При регулировании силы сварочного тока или напряжения холостого хода вид внешней характеристики изменяется.

Различные по назначению источники питания дуги обычно имеют различные внешние характеристики. Так, внешние характеристики генераторов и трансформаторов для ручной сварки должны быть падающими или еще лучше крутопадающими. При таких характеристиках ток короткого замыкания лишь незначительно превышает рабочий ток, а изменения длины дуги не вызывают больших изменений силы тока. Это способствует нормальной работе источника питания (без перегрева) и хорошему формированию сварных швов. Генераторы и трансформаторы для автоматической сварки чаще имеют пологие или даже жесткие характеристики, при которых напряжение на зажимах мало зависит от величины тока. Такие характеристики улучшают устойчивость процесса автоматической сварки на установках с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.

Современные источники питания сварочной дуги, как правило, снабжаются шкалами-указателями величины сварочного тока и фильтрами для подавления радиопомех.

Источники питания

Электрические цепи можно разбить на два типа: активные и пассивные. Примерами активных цепей являются усилители и генераторы. Резистивные цепи (состоящие из резисторов), аттенюаторы и трансформаторы — это пассивные цепи. В отличие от пассивных цепей, которые начинают работать просто при их включении в электронную схему, активные цепи требуют подвода энергии постоянного тока. Эту энергию можно получить от батареи или сетевого источника питания.
Источник питания постоянного тока — это устройство, которое преобразует энергию переменного тока в энергию постоянного тока. Он обычно используется для преобразования напряжения электросети в напряжение постоянного тока различной величины.
В этой главе представлены только блок-схемы различных типов выпрямителей и дана их краткая характеристика. Более подробное изложение приведено в гл. 29.

 

Блок-схема

На рис. 10.1 показаны блок-схемы источников постоянного тока на основе однополупериодного (а) и двухполупериодного (б) выпрямителей. В качестве входного напряжения переменного тока обычно используется напряжение электросети. В обоих случаях первый каскад представляет собой выпрямитель (однополупериодный или двухполупериодный). Выходное напряжение выпрямителя состоит из двух составляющих: постоянной и довольно значительной переменной. Такое выходное напряжение называется пульсирующим, и оно, вообще говоря, непригодно для питания электронных схем постоянным током. Чтобы исключить переменную составляющую, применяется сглаживающий фильтр (фильтр нижних частот), который подавляет эту составляющую до уровня очень малых пульсаций и полностью пропускает постоянную составляющую. Частота пульсаций определяется типом используемого выпрямителя. В однополупериодном выпрямителе пульсации имеют ту же частоту, что и входное напряжение, на выходе двухполупериодного выпрямителя — вдвое выше.
Во многих источниках постоянного тока перед выпрямителем устанавливается трансформатор, преобразующий сетевое напряжение к требуемому уровню входного напряжения выпрямителя (рис. 10.2). Коэффициент трансформации используемого трансформатора определяет уровень выходного напряжения источника питания.

Рис. 10.1. Источники питания постоянного тока.

 

Рис. 10.2. Источник питания постоянного тока с трансформатором.

 

Нагрузочная характеристика

Выходное напряжение на выводах любого источника питания постоянного тока, включая и батареи, максимально в отсутствие нагрузки (напряжение холостого хода), то есть когда от источника не потребляется ток. При подаче тока в нагрузку это напряжение уменьшается из-за влияния внутреннего сопротивления источника питания. Зависимости величины выходного напряжения источника питания от величины тока нагрузки называется нагрузочной характеристикой (кривой) источника питания. Типичная нагрузочная характеристика показана на рис. 10.3.
Для улучшения нагрузочной характеристики источника питания, т. е. для поддержания выходного напряжения на постоянном уровне при увеличении тока нагрузки, применяются стабилизаторы, включаемые на выходе источника питания. Блок-схема стабилизированного источника питания показана на рис. 10.4.

Рис. 10.3. Нагрузочная характеристика

Рис. 10.4. Стабилизированный источник питания.


Инверторы и конверторы

Инвертор — это источник питания, который преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока (рис. 10.5), а конвертор обеспечивает преобразование уровней напряжения постоянного тока. По

Рис. 10.5.


По существу, конвертор — это инвертор с выпрямителем на выходе; последний преобразует выходное переменное напряжение генератора обратно в напряжение постоянного тока (рис. 10.6).

Рис. 10.6.

В видео рассказывается о типах выпрямительных схем в радиотехнике:

Добавить комментарий

Источники питания в сварочном производстве — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: Источники питания в сварочном производстве

Источники питания для дуговой сварки

Изображение слайда

2

Слайд 2: Сварка. Основы технологии

Изображение слайда

3

Слайд 3: ГОСТ 19521-74. Классификация сварки металлов

Физические признаки, в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, подразделяются на три класса:

Изображение слайда

4

Слайд 4: Термический класс

Дуговая Электрошлаковая Электронно-лучевая Плазменно-лучевая Ионно-лучевая Тлеющим разрядом Световая Индукционная Газовая Термитная Литейная

Изображение слайда

5

Слайд 5: Термомеханический класс

Контактная Диффузионная Индукционнопрессовая Газопрессовая Термокомпрессионная Дугопрессовая Шлакопрессовая Термитнопрессовая Печная

Изображение слайда

6

Слайд 6: Механический класс

Холодная Взрывом Ультразвуковая Трением Магнито-импульсная

Изображение слайда

7

Слайд 7: Сварка плавлением

Изображение слайда

8

Слайд 8: Электрическая Дуговая сварка

Изображение слайда

9

Слайд 9: История электросварки

1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может». 1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов. 1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов. 1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины. 1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла. 1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов. 1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена дуговая сварка под водой. 1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.

Изображение слайда

10

Слайд 10: Классификация способов сварки

Изображение слайда

11

Слайд 11: По степени механизации

Изображение слайда

12

Слайд 12: Ручная дуговая сварка

все операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов

Изображение слайда

13

Слайд 13: Полуавтоматическая дуговая сварка

механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную

Изображение слайда

14

Слайд 14: Автоматическая дуговая сварка

механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва

Изображение слайда

15

Слайд 15: По свойствам сварочного электрода

Сварка плавящимся электродом Сварка неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым)

Изображение слайда

16

Слайд 16: По роду тока

Постоянный ток DC Переменный ток AC

Изображение слайда

17

Слайд 17: По типу дуги

Дуга прямого действия (зависимая дуга) Дуга косвенного действия (независимая дуга) Трехфазная дуга

Изображение слайда

18

Слайд 18: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Сварочная дуга — это один из видов электрического разряда в газах при некоторых специальных условиях: Малое напряжение: десятки Вольт (10-40 В). Большая плотность тока: десятки-сотни А/мм 2. Например, при РДС: 30 А/мм 2. Малая длина дуги: единицы-десятки миллиметров. Дуга горит при атмосферном давлении.

Изображение слайда

19

Слайд 19

Для зажигания дуги необходимо: Ионизировать воздушный межэлектродный промежуток. Создать термоэлектронную эмиссию электронов с катода.

Изображение слайда

20

Слайд 20: Длина дуги

Длиной дуги называется расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванный. Короткой называют дугу длинной 2..4 мм, Нормальная дуга 4..6 мм, Длинная дуга более 6 мм.

Изображение слайда

21

Слайд 21

Дуга — это переменное активное сопротивление. Так как процессы ионизации и эмиссии зависят от тока, то сварочная дуга — это нелинейное активное сопротивление, которое характеризуется вольтамперной характеристикой ( ВАХ ).

Изображение слайда

22

Слайд 22: Статическая ВАХ дуги

Статической ВАХ называется зависимость падения напряжения на дуге от тока дуги при его плавном изменении и при постоянной длине дуги. Распределение потенциалов в дуге: U д =U К +U А +U С.

Изображение слайда

23

Слайд 23: Схема сварочной дуги и падения напряжения в ней

1 — электрод; 2 — изделие; 3 — анодное пятно; 4 — анодная область дуги; 5 — столб дуги; 6 — катодная область дуги; 7 — катодное пятно

Изображение слайда

24

Слайд 24: Распределение падения напряжения по длине дуги

U a от тока не зависит, U a =const U K = f ( I / S K ) — зависит от плотности тока. Параметр i = I / S K — плотность тока (А/мм 2 ), где S K — площадь токоведущего канала дуги. Таким образом, на статическую ВАХ влияет длина дуги l д

Изображение слайда

25

Слайд 25: Зависимость ВАХ дуги от ее длины

Каждой длине дуги соответствует своя статическая характеристика. Каждая дуга имеет семейство естественных статических ВАХ.

Изображение слайда

26

Слайд 26: ВАХ при постоянной длине дуги

Статическая ВАХ дуги имеет различный наклон при различных способах сварки.

Изображение слайда

27

Слайд 27: Классификация источников питания

Поэтому все источники питания по своему назначению делятся на группы: Источники питания общего назначения (для РДС). Источники питания для сварки под флюсом. Источники питания для сварки в СО 2. Источники питания для аргонодуговой сварки.

Изображение слайда

28

Слайд 28: Внешняя характеристика источника питания

1 — крутопадающая внешняя характеристика. 2 — полого-падающая или жесткая внешняя характеристика (при этом полное внутреннее сопротивление источника питания Z BH ≈0). 3 — возрастающая внешняя характеристика. Внешняя характеристика источника питания – это зависимость напряжения на выходных клеммах источника питания от силы тока: U = f ( I )

Изображение слайда

29

Слайд 29: Динамические свойства источника питания, необходимые для зажигания дуги

Кратность тока короткого замыкания: I КЗ / I Д. Скорость нарастания тока короткого замыкания: d I КЗ / d t Д Пиковое значение тока короткого замыкания: I ПИК. Время восстановления напряжения после короткого замыкания от нуля до рабочего значения.

Изображение слайда

30

Слайд 30: Конструкция сварочного трансформатора

Изображение слайда

31

Слайд 31: Внешний вид сварочного трансформатора

Изображение слайда

32

Слайд 32: Принцип действия трансформатора

Изображение слайда

33

Слайд 33: Схема сварочных трансформаторов

Изображение слайда

34

Слайд 34: Регулирование сварочного тока

Изображение слайда

35

Слайд 35: Способы регулирования выходной характеристики

Изображение слайда

36

Слайд 36: УСЛОВИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ – ДУГА»

коэффи циент устойчивости: к у = (ρ д — ρ и ) = tgα Д — tgα И

Изображение слайда

37

Слайд 37

Система «источник питания — дуга» является устойчивой, ес ли наклон внешней характеристики ИП будет больше наклона ВАХ д

Изображение слайда

38

Слайд 38: ЭЛАСТИЧНОСТЬ ДУГИ

Эластичностью дуги называется способность дуги удлиняться не обрываясь.

Изображение слайда

39

Слайд 39: Особенности горения дуги переменного тока

Достоинства сварки на переменном токе: Простота оборудования и его дешевизна. Более высокий КПД оборудования. Меньший расход электроэнергии. Недостатки сварки на переменном токе: Стабильность дуги переменного тока ниже по сравнению с дугой постоянного тока. Повышенные требования к источникам питания — обеспечить надежность повторных возбуждений дуги при смене полярности.

Изображение слайда

40

Слайд 40

Поскольку сопротивление дуги является нелинейным, то ток и напряжение дуги отличаются от синусоиды.

Изображение слайда

41

Слайд 41: Дуга переменного тока в цепи с активным сопротивлением

U Д U И U С I Д R

Изображение слайда

42

Слайд 42

Изображение слайда

43

Слайд 43: Повышение стабильности горения дуги

1. Увеличить напряжение холостого хода U xx источника питания Стабильность горения дуги можно улучшить тремя способами:

Изображение слайда

44

Слайд 44

2. Снизить напряжение зажигания U 3 путем введения в электродное покрытие соответствующих элементов.

Изображение слайда

45

Слайд 45

3. Увеличить частоту переменного тока.

Изображение слайда

46

Слайд 46: Дуга переменного тока в цепи с индуктивным сопротивлением

X L = ω · L — индуктивное сопротивление, которое служит для формирования падающей внешней характеристики и регулирования режима. U Д U И U С I Д СТ X L L

Изображение слайда

47

Слайд 47: Осциллограммы тока и напряжения на дуге

U 3 = U зажигания, U эд = U электрод-деталь

Изображение слайда

48

Слайд 48: Недостатки источников питания с крутопадающими внешними характеристиками

Высокая стоимость, Большой первичный ток. Поэтому U xx стараются уменьшить. Один из способов — импульсная стабилизация дуги.

Изображение слайда

49

Слайд 49: ИМПУЛЬСНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изображение слайда

50

Слайд 50

РТ — катушка токового реле, РТ1 — нормально-замкнутые контакты этого реле, ЗУ — зарядное устройство.

Изображение слайда

51

Слайд 51

Импульсная стабилизация применяется в двух случаях: Для снижения U xx до 30-45 В. Для расширения технологических возможностей стандартных источников питания.

Изображение слайда

52

Слайд 52

Изображение слайда

53

Слайд 53: ТРЕБОВАНИЯ К ИСТОЧНИКАМ ПИТАНИЯ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

РДС характеризуется следующими параметрами режима: d Э = 2-6 мм, I Д = 50-350 А, U д = 20-40 В, Род тока: переменный или постоянный.

Изображение слайда

54

Слайд 54

ВАХ дуги является падающей. По условию устойчивости энерге­тической системы «источник питания — дуга» внешняя характеристика ИП должна быть крутопадающей. Зажигание дуги происходит с короткого замыкания, поэтому I КЗ должен превышать рабочий ток I Д в 1,2-1,5 раза. Эта величина называ­ется кратностью тока короткого замыкания:

Изображение слайда

55

Слайд 55: ТРЕБОВАНИЯ К ИСТОЧНИКАМ ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

Сварка под флюсом характеризуется следующими параметрами режима: d Э = 1 — 5 мм, I Д = 1 50- 200 0 А, U д = 20- 5 0 В. Переменный или постоянный ток ВАХ дуги — жесткая

Изображение слайда

56

Слайд 56

Возможно использование источников питания с двумя видами внешних характеристик: С жесткой ( пологопадающей ). С крутопадающей. На выбор внешней характеристики влияют требования, предъявляемые устройствами для подачи проволоки (сварочными головками).

Изображение слайда

57

Слайд 57

Изображение слайда

58

Слайд 58: Сварочные автоматы для сварки под флюсом по типу автоматических регуляторов делятся на две группы:

Автоматы системы саморегулирования, с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Автоматы с автоматическим регулированием напряжения на дуге. Скорость подачи электродной проволоки зависит от напряжения на дуге.

Изображение слайда

59

Слайд 59: Автоматы системы саморегулирования

l Д = const, если υ п = υ э

Изображение слайда

60

Слайд 60

υ э зависит от тока дуги и напряжения на дуге: υ э = κ ст — I Д — κ сн — U д, где к ст — коэффициент саморегулирования дуги по току, см/с·А; к сн — коэффициент саморегулирования дуги по напряжению, см/с·В

Изображение слайда

61

Слайд 61

Изображение слайда

62

Слайд 62: Автоматы с автоматическим регулированием напряжения на дуге

Изображение слайда

63

Слайд 63: Требования к источникам питания для сварки в углекислом газе

d э = 0,6-2 мм, I д = 50-600 А, U д = 30-40 В. требование к источнику питания — обеспечить оптимальное разбрызгивание

Изображение слайда

64

Слайд 64

Изображение слайда

65

Слайд 65

Изображение слайда

66

Слайд 66: для обеспечения стабильности горения дуги на переменном токе необходимо применять:

Индуктивное сопротивление, но в этом случае источник питания будет иметь крутопадающую внешнюю характеристику, что приведет к неоптимальному (большому) разбрызгиванию. Поэтому это решение не подходит. Использовать импульсную стабилизацию дуги переменного тока. Это решение не применяется ввиду усложнения оборудования и повышения его стоимости.

Изображение слайда

67

Слайд 67

Изображение слайда

68

Слайд 68

Вывод — для сварки в углекислом газе необходим ИП постоянного тока с полого-падающей внешней характеристикой, с дросселем в цепи постоянного тока. Сварка ведется на обратной полярности.

Изображение слайда

69

Слайд 69: Требования к источникам питания для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом

На выбор источника питания оказывают влияние факторы: Особенности процесса сварки. Особенности свариваемых материалов.

Изображение слайда

70

Слайд 70: Особенности процесса сварки

Зажигание дуги осуществляется не с короткого замыкания, а пробоем межэлектродного промежутка высоковольтным разрядом. По­этому в комплекте с ИП поставляется импульсный возбудитель дуги (осциллятор). Необходима схема для защиты от высоковольтных разрядов. Отсутствует ограничение по току короткого замыкания. Малые плотности тока. ВАХ дуги является падающей. Внешняя характеристика ИП может быть только крутопадаю ­- щей. Требование к внешней характеристике — обеспечить наибольшую эластичность дуги (внешняя характеристика должна быть как можно круче, почти вертикальной). Саморегулирование отсутствует.

Изображение слайда

71

Слайд 71: Особенности свариваемых материалов

Существуют две группы свариваемых материалов: Непокрытые тугоплавкими окисными пленками, например, нержавеющая сталь, титан. Металлы, покрытые тугоплавкими окисными пленками,- алюминий и его сплавы. На поверхности данных металлов находится тонкая пленка А1 2 О 3, имеющая температуру плавления более 2000° С.

Изображение слайда

72

Слайд 72

Изображение слайда

73

Слайд 73

Изображение слайда

74

Слайд 74: Особенности

Наличие большого пика зажигания дуги при переходе с прямой полярности на обратную. Эта особенность процесса требует от ИП или большого U xx, свыше 200 В, что недопустимо по технике безопасности, или импульсной стабилизации дуги переменного тока, которая заключается в том, что при переходе с прямой полярности на обратную на дугу подается кратковременный импульс высокого напряжения высокой частоты (до 500 В, несколько кГц), который поджигает дугу. Наличие постоянной составляющей сварочного тока, которая вызывает нагрев сварочного трансформатора и плохо влияет на формирование шва. В составе ИП должно быть устройство для подавления постоянной составляющей сварочного тока.

Изображение слайда

75

Слайд 75: Требования к источникам питания для плазменной сварки

плазменная сварка — это процесс, при котором дуга проходит через узкий канал (сопло), где сжимается потоком газа.

Изображение слайда

76

Слайд 76

Повышение температуры дуги. При использовании в качестве плазмообразующего газа аргона температура дуги повышается до 15 000° С, при использовании воздуха — до 30 000° С. Повышение плотности тока в плазме. В этом случае ВАХ дуги становится возрастающей.

Изображение слайда

77

Слайд 77: Требования к ИП для плазменной сварки

Обеспечить эластичность плазменной струи, так как возможны большие изменения ее длины. ИП должен иметь крутопадающую внешнюю характеристику. Сварка ведется на постоянном токе прямой полярности (исходя из условий выделения тепла). Обеспечить подачу на плазменную струю высокого напряжения, поскольку имеют место большой градиент напряжения и большая длина плазменной струи. При использовании аргона: U pa 6 = 30-100 В, U xx = 65-180 В. При использовании воздуха: U pa б = 65-160 В, U xx =350-500В. Необходим импульсный возбудитель плазменной струи и дополнительный ИП дежурной дуги (до 20 А).

Изображение слайда

78

Слайд 78: Требования к источникам питания для электрошлаковой сварки

Изображение слайда

79

Слайд 79

Электрошлаковый процесс устойчив как при падающей, так и при жесткой внешней характеристике ИП. На практике применяют ИП с жесткой внешней характеристикой по двум причинам: Такие ИП дешевле и проще. Если имеется ИП с жесткой внешней характеристикой, то в комплекте с ним можно применять более простые автоматы системы саморегулирования (с постоянной скоростью подачи электродной проволоки). Дополнительные требования к ИП — он должен обеспечить регулирование напряжения в диапазоне 35-60 В.

Изображение слайда

80

Слайд 80: Классификация источников питания, области их применения

Изображение слайда

81

Слайд 81: В зависимости от типа внешней характеристики ИП могут быть:

С падающей внешней характеристикой. С жесткой внешней характеристикой. Универсальные источники питания, которые могут работать в двух режимах, обеспечивая формирование либо падающей, либо жесткой внешней характеристики.

Изображение слайда

82

Слайд 82: По количеству одновременно питаемых сварочных постов:

Однопостовые Многопостовые

Изображение слайда

83

Слайд 83: Области применения источников питания переменного тока

Трансформаторы с падающей внешней характеристикой применяют для РДС, сварки под флюсом, аргоно-дуговой сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом. Трансформаторы с жесткой внешней характеристикой применяют для сварки под флюсом с импульсной стабилизацией, электрошлаковой сварки. Генераторы повышенной частоты применяют для специальных целей, например, для сварки тонких металлов (толщиной 1-2 мм).

Изображение слайда

84

Слайд 84: Области применения источников питания постоянного тока

Выпрямители и генераторы постоянного тока с падающей внешней характеристикой применяют для РДС, сварки под флюсом, аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом, плазменной сварки. Выпрямители и генераторы с жесткой внешней характеристикой применяют для сварки под флюсом, сварки в углекислом газе, как многопостовые источники питания.

Изображение слайда

85

Слайд 85: ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Изображение слайда

86

Слайд 86: ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Изображение слайда

87

Слайд 87: ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Номинальный ток ( I н ) — это ток, при котором ИП обладает наилучшими свойствами. Имеется ряд из 13 значений — от 50 до 3000 А. Распространенные значения — 125, 315, 500, 1000, 1600 и 2000 А. Номинальное напряжение ( U н ) — это напряжение на дуге при номинальном токе. Диапазон изменения тока: I min — I max. Например, ИП, имеющий I н = 315 А, обладает диапазоном изменения тока 75-365 А. Напряжение холостого хода ( U xx ). ИП для РДС имеют ограничение по этому параметру исходя из требований техники безопасности.

Изображение слайда

88

Слайд 88

Первичное напряжение U 1 : 380 или 220 В. Первичный ток I 1 Род тока — переменный или постоянный. Число фаз и частота (для ИП переменного тока). Коэффициент мощности — cos φ (для ИП переменного тока). Коэффициент полезного действия (КПД). Показатель режима работы — ПН (%), ПВ (%). (предел нагрузки, предел включения)

Изображение слайда

89

Слайд 89: Существует два режима работы ИП:

Перемежающийся — время работы чередуется с временем холостого хода. Режим работы характеризуется показателем ПН — продолжительность нагрева. В знаменателе используется значение t p + t xx = 5 или 10 мин. Например, если ПН 20%, то из 5 минут работы ИП он используется для сварки 1 мин, а остальные 4 мин работает на холостом ходу.

Изображение слайда

90

Слайд 90

Повторно-кратковременный — время работы (сварки) чередуется с временем паузы, во время которой ИП отключается от питающей сети. Режим работы характеризуется показателем ПВ – продолжительность включения при этом значение t p + t п = 10 мин. При необходимости увеличения ПН или ПВ необходимо корректировать сварочный ток, пользуясь соотношением

Изображение слайда

91

Слайд 91: ОБОЗНАЧЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ

Изображение слайда

92

Слайд 92: ОБОЗНАЧЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ

1 — вид источника питания: Т – трансформатор, В – выпрямитель, П — преобразователь, А – агрегат, У — установка. 2 — вид сварки: Д – дуговая, П – плазменная, Ш — электрошлаковая. 3 — способ сварки: Ф — под флюсом, Г — в защитных газах (в углекислом газе), У – универсальный. Если позиция отсутствует, то это ИП общего назначения (для РДС). 4 — дополнительные сведения об ИП: Ж — жесткая внешняя характеристика, М – многопостовой, И — импульсно-дуговой ИП. 5 — номинальный ток в сотнях Ампер. 6 — модификация ИП. 7 — климатическое исполнение: У — для умеренного климата, Т — для тропического климата. 8 — категория размещения: 2 — стационарное размещение (на фундаменте), 3 — передвижной и переносной. 1 2 3 4 5 5 6 6 7 8

Изображение слайда

93

Последний слайд презентации: Источники питания в сварочном производстве: Примеры

ТДФЖ-1002УЗ, ВДГИ-501УЗ.

Изображение слайда

Электрические характеристики источников питания

Электротехника Электрические характеристики источников питания

просмотров — 170

Внешней характеристикой источника питания принято называть зависимость напряжения на его зажимах, к которым присоединœены сварочные провода, от величины сварочного тока.

Статическая вольтамперная характеристика (СВАХ) представляет собой зависимость напряжения дуги от ее тока Uд = f(Iд) (рисунок 5.2). Ее строят по экспериментальным данным при плавном изменении тока и сохранении неизменными физических условий ее горения. В частности, должны остаться постоянными диаметр электрода dэ, длина дуги lд материал электрода и состав газа. Дуга имеет криволинœейную статическую характеристику (рисунок 53) и, следовательно, является нелинœейным элементом электрической цепи, ᴛ.ᴇ. таким, у которого активное сопротивление не постоянно, а меняется с изменением тока. На характеристике выделяют три участка: падающий (I), жесткий (II) и возрастающий (III).

l1 и l2 – длина дуги (l1 < l2)

Рисунок 53 – Статическая вольтамперная характеристика дуги

Как видно из рисунка, с увеличением сварочного тока при данной длинœе дуги напряжение дугового разряда сначала круто снижается, а при дальнейшем увеличении тока почти не изменяется.

Металл переходит с конца электрода в сварочную ванну в виде отдельных капель. Отрыв и перенос капель в дуге происходят в основном под действием электромагнитных сил, силы тяжести и силы поверхностного натяжения. При больших плотностях тока, особенно при сварке в защитных газах, капельный перенос металла может переходить в струйный. В этом случае сжимающее действие тока становится настолько боль­шим, что расплавленный металл с конца электрода стекает в дуговой промежуток в виде конической струи.

Сварочная дуга, горящая под слоем флюса, имеет ряд особенностей по сравнению с открытой дугой. В процессе горения ее одновременно плавится сварочная проволока, основной металл и флюс. Расплавленный флюс образует вокруг дуги газовый пузырь, заполненный газами и парами металла. Дуга под флюсом дает меньшие тепловые потери на излучение и является более сосредоточенным источником тепла, чем открытая дуга. Сварочные токи при сварке под флюсом можно применять значительно большие, чем при ручной сварке, что обусловлено более близким токоподводом к дуге.

Источники питания могут иметь четыре вида внешних характеристик (рисунок 54, а): крутопадающую (кривая 1), пологопадающую (кривая 2), жесткую (кривая 3) и возрастающую (кривая 4).

Как правило, источник питания имеет какую-либо одну из указанных характеристик; однако конструкция некоторых источников позволяет получать от каждого из них два или даже три вида характеристик. Выбор источника питания по виду внешней характеристики производится в зависимости от заданного способа сварки.

1 – крутопадающая, 2 – пологопадающая, 3 – жесткая, 4 – возрастающая Рисунок 54 – Внешние характеристики источников питания дуги

Важнейшим показателœем работы источника сварочного тока является продолжительность работы ПР (или продолжительность включения ПВ). Для каждого источника питания устанавливается соответствующий режим работы:

(5.3)

где tр – время работы, tхх – время паузы или холостого хода;

ПР – относительная продолжительность работы;

ПН – относительная продолжительность нагрузки;

ПВ – продолжительность включения.

Для ручной дуговой сварки наилучшая характеристика источника – крутопадающая. Из рисунка, б видно, что при довольно частых изменениях длины дуги (l1«l2), а следовательно, напряжения (m), возможных вследствие колебания электрода при ручном управлении дугой, сварочный ток меняется незначительно (n), устойчивость дуги высокая и в сварном шве не будет дефектов.

Рисунок 55 – Стабилизация (а) и саморегулирование (б) горения дуги

Важно заметить, что для сварки неплавящимся электродом также наиболее приемлема крутопадающая характеристика. Для автоматической и механизированной сварки под флюсом необходима пологопадающая характеристика. Как видно из рисунка ,в, даже при незначительном увеличении или уменьшении длины дуги (и напряжения) ток соответственно резко уменьшается или увеличивается, что вызывает быстрое уменьшение или увеличение скорости плавления электродной проволоки. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, пологопадающая характеристика обеспечивает саморегулирование дуги и высокую стабильность процесса.

При автоматической и механизированной сварке в защитных газах источники питания должны иметь жесткие и возрастающие характеристики, так как при возрастающей вольт-амперной характеристике дуги процесс саморегулирования ее будет происходить быстрее и дуга будет устойчивее.


Читайте также


  • — Электрические характеристики источников питания

    Внешней характеристикой источника питания называется зависимость напряжения на его зажимах, к которым присоединены сварочные провода, от величины сварочного тока. Статическая вольтамперная характеристика (СВАХ) представляет собой зависимость напряжения дуги от ее… [читать подробенее]


  • Руководство по выбору источников питания

    : типы, характеристики, области применения

    Источники питания — электрические устройства, подающие электроэнергию на одну или несколько нагрузок. Они генерируют выходную мощность путем преобразования входного сигнала в выходной сигнал с некоторыми другими характеристиками. Входная и выходная мощность могут быть сигналом постоянного тока (DC) или переменного тока (AC). Источники питания используются во всех типах электрических систем, таких как компьютеры, телекоммуникационные устройства, системы управления технологическими процессами, промышленные системы, беспроводные устройства и любые другие системы, для работы которых требуются источники питания.

    Строительство и эксплуатация

    Чтобы проиллюстрировать общую структуру блока питания, мы будем использовать типичный блок питания постоянного тока. Базовый источник питания постоянного тока может состоять из четырех цепей (или секций), как показано на следующей схеме, где каждый блок представляет определенную цепь, выполняющую определенную функцию.

    Изображение предоставлено: Обучение электриков — интегрированная публикация

    • Трансформатор — На вход трансформатора обычно подается сигнал переменного тока, генерируемый линейным напряжением, например питанием от электрической розетки.Основная функция трансформатора состоит в том, чтобы понижать (уменьшать амплитуду) или повышать (увеличивать амплитуду) сигнал для получения желаемого уровня постоянного тока, необходимого на выходе источника питания. Трансформатор также играет роль изолятора. Во многих приложениях важно изолировать входной сигнал переменного тока от сигналов, генерируемых внутри устройства.
    • Выпрямитель — Сигнал с выхода трансформатора подается на выпрямитель. Это устройство обеспечивает выпрямленный пульсирующий сигнал постоянного тока.Выпрямитель может быть двухполупериодным или двухполупериодным. Пульсирующий сигнал постоянного тока — это сигнал (напряжение или ток), который не меняет полярность, но его величина зависит от времени. Типичные выпрямители состоят из диодов и резисторов.
    • Фильтр — Для преобразования пульсирующего сигнала постоянного тока в непульсирующий сигнал постоянного тока необходим фильтр. Обычно достаточно простого конденсаторного фильтра. Выход фильтра представляет собой постоянное напряжение, которое обычно имеет некоторую пульсацию или небольшие колебания переменного тока.
    • Регулятор — Регулятор выполняет две функции: (1) сглаживает сигнал от фильтра, создавая сигнал постоянного тока без пульсаций, и (2) обеспечивает постоянное напряжение на выходе. Напряжение на выходе регулятора остается постоянным даже при изменении входного напряжения или изменении нагрузки (на схеме не показано).

    Чтобы проиллюстрировать четыре шага или блока, необходимых для создания напряжения постоянного тока из сетевого напряжения, на следующем рисунке показано преобразование сигнала 115 В (среднеквадратичное значение) в постоянное напряжение 110 В (постоянного тока).

    Изображение предоставлено: Обучение электриков — интегрированная публикация

    Типы

    Категории

    Источники питания классифицируются по механизму, используемому для преобразования и передачи входной мощности в выходную мощность. Есть три основные категории:

    Линейные источники питания принимают входы переменного тока и обеспечивают один или несколько выходов постоянного тока для широкого спектра компьютерных и промышленных приложений. В них используется активный элемент (обычно силовой транзистор), работающий в своей линейной области для генерации желаемого напряжения.Выходное напряжение регулируется сбрасыванием избыточной входной мощности на омические потери (тепло) в последовательном рассеивающем элементе (резистор) или транзисторе. Некоторые важные характеристики линейных источников питания: отличное регулирование, очень малая пульсация и очень низкий выходной шум. Применение линейных источников питания включает

    • Изделия медицинские
    • Малошумящие усилители
    • Датчики
    • Контроллеры
    • Лабораторное оборудование
    • Телекоммуникационные устройства, такие как схемы дискретизации, мультиплексоры, демультиплексоры и т. д.
    • Преобразователи данных, такие как аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

    Импульсные источники питания используют переключающий элемент или регулятор (обычно силовой транзистор) для создания желаемого напряжения. Их также называют импульсными продуктами или импульсными источниками питания (SMPS). Эти источники питания содержат электронные компоненты, которые постоянно включаются и выключаются с очень высокой частотой. Это действие переключения подключает и отключает накопители энергии (катушки индуктивности или конденсаторы) от источника входного напряжения или выходной нагрузки.Конструкция SMPS приводит к меньшему источнику питания, поскольку размер силовых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален частоте переключения. Работа в режиме переключения также снижает энергопотребление, потому что, когда переключатель выключен, его ток почти равен нулю. Когда переключатель включен, его напряжение очень мало. Импульсный источник питания более эффективен, чем линейный источник питания, потому что избыточная мощность не тратится впустую (в виде тепла), а вместо этого вся мощность используется для преобразования входной мощности в выходную мощность.Переключающими элементами обычно являются катушки индуктивности, конденсаторы или транзисторы, работающие в режиме отсечки или насыщения. В системе отсутствует рассеивающее сопротивление, поэтому потери мощности не происходит.

    В источниках питания

    SCR используется топология кремниевого управляемого выпрямителя (SCR) для обеспечения хорошо регулируемого выходного напряжения и тока. Выпрямители с кремниевым управлением представляют собой четырехслойные тиристоры с входной управляющей клеммой, выходной клеммой и катодом или клеммой, общей для входной и выходной клемм.Схема SCR обычно используется в приложениях, связанных с высокими напряжениями и токами.

    Типы на основе ввода/вывода

    В зависимости от типа входного/выходного напряжения источники питания можно разделить на следующие общие категории:

    • Источники питания постоянного тока (устройства переменного и постоянного тока) — Обеспечивают выходное напряжение постоянного тока, когда на вход подается напряжение переменного тока. Обычно их называют просто «блоки питания».
    • Преобразователи постоянного тока —  Это источники питания, которые создают выходное напряжение постоянного тока из входного напряжения постоянного тока.Строго говоря, эти устройства представляют собой преобразователи, которые преобразуют одно постоянное напряжение в другое постоянное напряжение другой величины.
    • Преобразователи постоянного тока в переменный (инверторы) — Эти устройства производят напряжение переменного тока из входного напряжения постоянного тока. Они более известны как «инверторы».
    • Источники питания переменного тока (устройства переменного тока) — Эти устройства преобразуют напряжение переменного тока в другое напряжение переменного тока с (обычно) другой амплитудой. Они также известны как устройства питания переменного тока.

    Типы в зависимости от выходной мощности

    Источники питания также можно классифицировать по величине и типу выходного сигнала:

    • Высокое напряжение Источники питания обеспечивают постоянное высокое напряжение в диапазоне 600 В и более.Эти источники питания, как правило, линейного типа.
    • Сильноточный источник питания вырабатывает постоянный большой ток. Выходное напряжение для этих типов не имеет значения.
    • Инверторы освещения обеспечивают питание переменного тока для внутреннего, наружного и аварийного освещения, а также для вывесок и соответствующих элементов управления.
    • Солнечные инверторы или фотоэлектрические (PV) инверторы представляют собой электрические устройства, которые преобразуют постоянный ток, вырабатываемый фотоэлектрическим устройством (элементом или массивом), в переменный ток.
    • Высокочастотные устройства предназначены для высокочастотных или радиочастотных (РЧ) применений.
    • Генератор ВЧ Источники питания представляют собой высокочастотные блоки, генерирующие сигналы мощности в диапазонах кГц и МГц. Существует множество применений ВЧ-генераторов, включая сварку, индукционный нагрев и многие другие промышленные процессы.

    Другие типы

    Существует ряд уникальных типов блоков питания, не подпадающих под другие классификации.

    • Источники тока обеспечивают надежный ток для тестирования электрических компонентов и питания специализированных компонентов. Эти источники питания обеспечивают регулируемый постоянный ток на выходе, как правило, с колебаниями выходного напряжения.
    • Адаптеры переменного/постоянного тока принимают входное напряжение переменного тока непосредственно от настенной розетки и выходное напряжение постоянного тока. Обычно они используются для питания небольших электронных устройств, таких как компьютеры и бытовая электроника.
    • Программируемые источники питания — это источники питания с цифровым управлением, обеспечивающие точные и регулируемые уровни напряжения, тока и частоты.Они часто используются для автоматизированного тестирования оборудования, сертификации и калибровки.
    • Умножители напряжения — это специальные типы источников питания, которые преобразуют напряжение небольшой величины в напряжение более высокого уровня.

    Технические характеристики

    Производительность

    Для полной характеристики источника питания требуется множество параметров; однако для большинства типов источников питания существует набор общих параметров. К ним относятся входное и выходное напряжение (указывается в вольтах [В]), выходной ток (в амперах [А]), номинальная выходная мощность (в ваттах [Вт]), частота входного сигнала (в герцах [Гц], килогерцах). [кГц] или мегагерц [МГц]), и регламент.

    Входное напряжение — величина и тип напряжения, подаваемого на источник питания. Это может быть напряжение переменного или постоянного тока.

    Входная частота — частота входного сигнала. Если сигнал представляет собой напряжение постоянного тока, его частота равна нулю.

    Выходное напряжение или напряжение питания, это напряжение на выходе устройства. Это напряжение, подаваемое на нагрузку на выходе источника питания. Выходной ток — это ток, связанный с выходным напряжением.Если источник питания выдает более одного напряжения (многоканальный источник питания), для каждого выходного напряжения должен быть указан соответствующий ток.

    Выходная мощность — это мощность (в ваттах), подаваемая на нагрузку. Для одного выхода требуемая мощность будет равна напряжению питания, умноженному на максимальный требуемый ток. Для нескольких выходов сложите произведения напряжения и тока для всех напряжений питания, чтобы определить номинальную мощность.

    Регламент указывает на стабильность выходного напряжения.Существует два типа регулирования, которые можно указать при выборе источника питания.

    Стабилизация сети — это максимальное стационарное значение, на которое выходное напряжение изменяется в результате заданного изменения входного линейного напряжения. Стабилизация линии выражается как процентное изменение выходного напряжения, вызванное изменением величины линейного (входного) напряжения.

    Регулирование нагрузки — это максимальное стационарное значение, на которое выходное напряжение изменяется в результате заданного изменения нагрузки.Обычно регулирование нагрузки выражается в виде процентного изменения выходного напряжения, вызванного увеличением нагрузки от половинной до полной нагрузки.

    Совет по выбору: Надлежащая инженерная практика требует выбора модели блока питания с номинальным значением, обеспечивающим некоторый расчетный запас.

    Другие параметры

    Существуют и другие менее важные спецификации, которые следует учитывать по мере необходимости. К ним относятся

    • Форм-фактор — Форм-фактор обозначает упаковку конструкции блока питания:
      • Открытая рама — компоненты устанавливаются на открытой плате без внешней упаковки или корпуса.
      • Закрытый — компоненты находятся внутри корпуса для защиты пользователей и оборудования.
      • Инкапсулированный — компоненты плотно заключены в (обычно пластиковое) покрытие капсулы.
    • Монтаж — Монтаж определяет способ установки источника питания на основании как физических, так и электрических соединений системы. Доступны несколько стилей крепления:
      • Монтаж на печатной плате — Предназначен для монтажа на печатной плате (PCB) с помощью технологии сквозного монтажа (THT) или технологии поверхностного монтажа (SMT).
      • Монтажная плата — Блок питания представляет собой компьютерную плату.
      • Настенное крепление — Блок питания можно закрепить на стене.
      • DIN-рейка — Предназначен для установки на DIN-рейку.
      • Монтаж в стойку — Эти блоки питания предназначены для установки в стандартную стойку.
      • Настольный — это автономные блоки питания, которые устанавливаются на скамейке стола.
    • Дисплей — Блоки питания, обеспечивающие вывод на дисплей, могут иметь один из нескольких типов:
      • Аналоговый/визуальный индикатор — приборы имеют аналоговый измеритель или простой визуальный индикатор, например, стрелку.
      • Цифровой цифровой дисплей — устройства имеют цифровой дисплей для числовых значений.
      • Графический/видеодисплей — устройства с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД) или другим графическим или многострочным дисплеем.

    Характеристики

    Функции для блоков питания добавляют такие функции, как защита цепи и охлаждение, которые могут быть важны для определенных приложений.

    Защита

    Несколько факторов могут повлиять на производительность и/или физическую целостность блоков питания.Схемы для защиты источников питания обычно включаются в конструкцию и конструкцию устройства. Некоторые из них

    Защита от короткого замыкания — Защита устройства от внутреннего или внешнего короткого замыкания, которое может разрушить или подвергнуть опасности устройство. Обеспечивает защиту в случае короткого замыкания на нагрузке от внешнего источника; он включает в себя электронное ограничение тока и тепловой сброс с автоматическим восстановлением.

    Защита от перегрузки — Защищает источник питания от сбоев нагрузки, таких как короткое замыкание и обрыв цепи.

    Защита от перегрузки по току — Это внутренняя схема, которая ограничивает или отключает токовый выход в условиях перегрузки по току.

    Защита от перенапряжения — Это внутренняя схема, которая ограничивает или отключает выходное напряжение в условиях перенапряжения. Когда он присутствует, он обычно находится на основном выходе.

    Защита от пониженного напряжения — Это внутренняя схема, которая ограничивает или отключает выходное напряжение в условиях пониженного напряжения.

    Защита от перегрева — Схема, используемая для защиты устройства от повышения температуры выше номинальной температуры устройства.

    Охлаждение

    Для защиты блоков питания используется несколько методов охлаждения:

    • Вентилятор охлаждения Блок питания охлаждается нагнетаемым в устройство воздухом, обычно с помощью вентилятора.
    • Охлаждение радиатора — Блок питания охлаждается встроенным радиатором.
    • Водяное охлаждение — Блок питания имеет водяное охлаждение для повышения температурной стабильности.

    Прочие характеристики

    Источники питания

    также могут иметь ряд других функций:

    • Резервный аккумулятор — Блок питания включает резервный аккумулятор для непрерывной работы в случае сбоя питания.
    • Горячая замена — Блок питания можно заменить без отключения системы, что важно для критически важных систем и тех, где простои недопустимы.
    • Коррекция коэффициента мощности — Источник питания корректирует разность фаз между напряжением и током для оптимизации выходной мощности.
    • Температурная компенсация — Блок питания содержит схему, компенсирующую изменения температуры, которые могут привести к нежелательному результату.
    • Всепогодный — Блок питания может выдерживать длительное воздействие окружающей среды.

    Стандарты и соответствие

    Для многих приложений важно, чтобы источники питания соответствовали определенным организационным или национальным стандартам, например, перечисленным ниже:

    Регистрация, оценка и авторизация химических веществ (REACH) — это стандарт Европейского Союза для обмена информацией о цепочке поставок.Стандарт REACH предоставляет портал поставщиков для облегчения связи с поставщиками. Если продукт представлен через портал трейдера, портал поставщиков отправляет электронное письмо соответствующему экспортеру с просьбой зарегистрироваться и предоставить подробную информацию о веществах, содержащихся в продукте. Если речь идет о более сложных продуктах, экспортеры также могут включить своих собственных субпоставщиков в автоматический запрос вещества.

    Ограничение использования опасных веществ (RoHS) — это директива Европейского союза (ЕС), которая требует, чтобы все производители электронного и электрического оборудования, продаваемого в Европе, продемонстрировали, что их продукция содержит лишь минимальные уровни следующих опасных веществ: свинец, ртуть, кадмий. , шестивалентный хром, полибромированный дифенил и полибромированный дифениловый эфир.

    Правила обращения с отходами электрического и электронного оборудования (Правила WEEE) — это директива Европейского Союза, призванная поощрять повторное использование, переработку и восстановление электрического и электронного оборудования, а также улучшать воздействие этого оборудования на окружающую среду и повышать его производительность. WEEE также устанавливает требования и критерии для сбора, обработки, переработки и восстановления этого оборудования. Это возлагает на производителей ответственность за финансирование этой деятельности, а розничные торговцы и дистрибьюторы должны предоставлять потребителям средства для бесплатного возврата использованного или устаревшего оборудования.

    Применение

    Как правило, типы блоков питания связаны с их применением. Существует множество приложений, в которых можно использовать линейные или импульсные источники питания; однако для некоторых приложений требуется определенная категория источников питания. Существует ряд распространенных применений блоков питания:

    • Компьютер — Блоки питания используются для питания компьютеров или периферийных устройств.
    • Медицинский — Блоки питания предназначены для медицинских приложений.Медицинские приложения обычно требуют высококондиционированного и изолированного выхода.
    • Телекоммуникации — Блоки питания используются для питания телекоммуникационного оборудования.
    • Контрольно-измерительные приборы — Источники питания используются для питания контрольно-измерительных приборов, таких как осциллографы, измерители и т. д.
    • Военные — Блоки питания предназначены для применения в военных целях. Большинство продуктов военного назначения должны соответствовать минимальным спецификациям, установленным военными.

    Каталожные номера

    Integrated Publishing — Твердотельные источники питания

    Кредиты изображений:

    Глассман Юроп, ООО | Национальные инструменты | XP Мощность


    Технические характеристики блока питания » Примечания по электронике

    При выборе источника питания, будь то линейный источник питания или импульсный источник питания, необходимо понимать различные характеристики, чтобы выбрать правильный.


    Схемы источника питания. Учебное пособие. Включает:
    Обзор электроники источника питания. Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


    При выборе и покупке блока питания необходимо понимать характеристики, указанные в техническом паспорте, чтобы можно было выбрать блок питания с правильными характеристиками.

    Существует несколько спецификаций, используемых для описания производительности блоков питания. Каждый из них подробно описывает различные аспекты производительности источника питания, и в зависимости от приложения некоторые из них будут более важными, чем другие.

    Источники питания

    могут быть как линейными, использующими линейный стабилизатор напряжения, так и импульсными источниками питания. Оба типа широко используются, но часто они используются в разных приложениях из-за их различных характеристик.

    Характеристики напряжения и тока

    Основными техническими характеристиками источника питания являются выходные параметры напряжения и тока.Что касается напряжения, источник питания может быть фиксированным или иметь регулируемый выход. Необходимо проверить, имеет ли источник питания фиксированный или переменный выход.

    Если источник питания имеет фиксированную выходную мощность, можно выполнить небольшую регулировку, и может потребоваться проверить, можно ли ее отрегулировать до требуемого значения, если требуемое напряжение не соответствует указанному в спецификации. Если источник питания имеет переменный диапазон, необходимо убедиться, что он покрывает требуемый диапазон.

    Что касается тока, необходимо убедиться, что источник питания сможет обеспечить требуемый уровень тока и иметь степень запаса сверх этого минимального требования. При расчете требования к спецификации источника питания по току необходимо учитывать то, что называется пусковым током. Этот пусковой ток возникает, когда элемент включен, и большой бросок тока потребляется для зарядки конденсаторов и т. д. Этот пусковой ток может в несколько раз превышать обычный рабочий ток.

    Регулирование линии

    Технические характеристики источника питания — подробные данные для параметра, озаглавленного «линейное регулирование». Обнаружено, что при изменении сетевого или входного напряжения на выходе могут наблюдаться небольшие изменения. На рисунке регулирования линии подробно показано это изменение.

    Важно обеспечить, чтобы, если выходное напряжение является критическим, регулирование сети было таким, чтобы оно не выпадало за требуемые пределы выходного напряжения при ожидаемых изменениях напряжения сети.

    Также необходимо добавить это к любым другим изменениям выходного напряжения источника питания, таким как регулировка нагрузки и стабильность во времени и температуре.

    Спецификация регулирования линии обычно указывается в милливольтах для данного изменения входного сигнала. Оно также может быть выражено или в процентах от выходного напряжения, и обычно оно должно составлять несколько милливольт (например, 5 мВ) или около 0,01% от максимального выходного напряжения для большинства источников питания при изменении сетевого напряжения в любом месте в пределах рабочего диапазона. .

    Типовой регулируемый линейный источник питания для настольного лабораторного использования

    Регулировка нагрузки

    Еще одна важная спецификация источника питания называется «регулирование нагрузки». Обнаружено, что при добавлении нагрузки к выходу источника питания напряжение на клеммах может немного падать. Очевидно, что это нежелательно, поскольку в идеальном мире выходное напряжение должно оставаться точно постоянным.

    Изменение нагрузки источника питания обычно выражается в милливольтах или в процентах от максимального выходного напряжения. Обычно оно может составлять несколько милливольт (например,грамм. 5 мВ) или 0,01 % для ступенчатого изменения нагрузки от 0 до 100 %. Обычно он указывается для постоянного сетевого напряжения и постоянной температуры.

    Также может быть обнаружено заметное падение напряжения по проводам от блока питания до нагрузки. Это, очевидно, можно уменьшить, используя более толстые провода, которые будут иметь более низкое сопротивление. Однако некоторые источники питания имеют дополнительные клеммы для дистанционного зондирования.

    Дистанционное измерение источника питания

    При дистанционном измерении источник питания подключается к нагрузке обычным способом, но для измерения фактического напряжения на нагрузке используются дополнительные провода.По этим проводам практически не протекает ток, и, кроме того, что они намного тоньше, на них практически не будет падения напряжения. Они будут определять напряжение на нагрузке и передавать эту информацию обратно в источник питания, чтобы схема регулятора напряжения регулировала напряжение на нагрузке, а не на выходе источника питания.

    Пульсация и шум

    Еще одной важной характеристикой источника питания являются параметры пульсаций и шума. Не исключено, что шумы и другие импульсы по линии электропередачи могут передаваться на выход схемы, на которую подается питание.Чтобы свести это к минимуму, особенно для чувствительных цепей, необходимо обеспечить максимально возможную чистоту линий электропередач.

    Пульсации и шум на выходе объединены в единую спецификацию. Для линейных источников питания частота пульсаций обычно в два раза превышает частоту сети. При переключении питания пульсации и всплески возникают из-за переключения питания.

    Компоненты пульсаций часто представляются в виде среднеквадратичных значений, но для импульсных источников питания более полезным является измерение размаха, поскольку оно показывает величину пиков, возникающих при переключении.Большинство хороших источников питания должны обеспечивать показатели шума и пульсаций лучше, чем 10 мВ RMS, а для импульсных источников во многих случаях должны быть достижимы значения 50 мВ или меньше, хотя у очень сильноточных источников питания могут быть несколько более высокие значения.

    Температурная стабильность

    Температура является одной из основных причин изменения состояния цепи, и в случае источников питания, как линейных, так и импульсных, она может вызывать изменения выходного напряжения.

    Источники опорного напряжения (стабилитроны и т.п.) могут быть одной из основных причин изменения напряжения, но также меняются и другие электронные компоненты — резисторы являются основными после эталонного диода.

    Часто различные формы температурной компенсации могут быть добавлены на этапе проектирования электронной схемы источника питания, и это значительно уменьшит любой дрейф, но он всегда будет.

    Даже небольшие изменения могут повлиять на некоторые схемы, поэтому в этих случаях важно проверить показатели температурной стабильности блока питания.

    Значения температурной стабильности блока питания будут указаны в техническом паспорте. Параметр измеряется как процентное или абсолютное изменение напряжения на градус Цельсия.Как правило, это может быть в районе 0,02%/°C или 2 мВ/°C. Естественно, эти цифры являются лишь ориентиром для того, что указано в некоторых расходных материалах.

    Стабильность во времени

    Все компоненты немного меняют свои значения с течением времени, поэтому неудивительно, что источники питания, а также типы линейных регуляторов и импульсные источники питания со временем изменяются на небольшую величину.

    Хотя количество изменений обычно невелико, в некоторых приложениях оно может быть важным.В результате показатели стабильности выходного напряжения во времени часто указываются в общих спецификациях источника питания.

    Для определения стабильности выходное напряжение источника питания измеряется в течение определенного периода времени при постоянной нагрузке и входном напряжении, а также измеряется дрейф напряжения. Как правило, это будет несколько милливольт (например, от пяти до десяти) в течение десяти часов.

    Ограничение тока источника питания и перенапряжение

    Всегда разумно убедиться, что любой источник питания, будь то линейный регулятор напряжения или импульсный источник питания, имеет различные формы защиты, встроенные для предотвращения повреждения в случае какой-либо неисправности.

    В линейных и импульсных источниках питания есть две основные формы защиты:

    • Защита от короткого замыкания:   Защита от короткого замыкания необходима в случае, если в питаемом оборудовании возникает короткое замыкание или начинает потребляться ток, превышающий расчетный. Имея защиту от короткого замыкания в источнике питания, это ограничивает ток до максимального уровня.

      Многие настольные или лабораторные источники питания имеют регулируемый предел, и это может быть полезно, поскольку это означает, что предел можно отрегулировать в соответствии с требованиями питаемой цепи.

      Существуют также две формы ограничения тока. Первый называется ограничением постоянного тока. Это ограничивает ток до максимального уровня и остается на этом уровне в случае перегрузки. Другая форма ограничения тока в источнике питания называется обратным ограничением тока. Это постепенно уменьшает ток от максимального по мере увеличения перегрузки. Другими словами, ток сворачивается.

    • Защита от перенапряжения:  Возможно, что последовательный элемент, особенно в линейном регуляторе напряжения, может выйти из строя.В этом случае на выходе может появиться полное предстабилизированное напряжение, что может привести к повреждению питаемых цепей. Перенапряжение отключит источник питания при возникновении состояния перенапряжения и предотвратит возникновение состояния полного перенапряжения.

    Всегда стоит проверять технические характеристики источника питания, чтобы убедиться в наличии защиты от перегрузки по току или короткого замыкания, а также защиты от перенапряжения, так как в случае любого из них может произойти значительный ущерб.


    Характеристики источника питания

    Несмотря на то, что упомянутые выше характеристики источника питания, как правило, наиболее широко используются, могут встречаться и другие, которые могут быть важны для некоторых более специализированных приложений. В целом их можно интерпретировать, по крайней мере, в общих чертах, и получить хорошее представление о требуемой работе источника питания.

    Дополнительные схемы и схемы:
    Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
        Вернитесь в меню проектирования схем .. .

    Характеристики и различия адаптера питания и импульсного источника питания_Shenzhen Topow Electronics Co., Ltd.

      Адаптеры питания отличаются от импульсных источников питания. Их технические характеристики, форма, размер, точность, плотность, производительность и другие параметры различны, и их применение также различно. Адаптер питания есть в основном подходит для небольших электрических приборов и электроники, в то время как Импульсный источник питания представляет собой устройство преобразования тока, которое управляет всей переключатель и подходит для всех электронных устройств.Следующий редактор будет сосредоточиться на объяснении характеристик и различий между адаптерами питания и импульсные источники питания.


      1. Характеристики адаптера питания и импульсного источника питания

      Характеристики импульсного источника питания:

      Использование переключателя цепи управления для проведения высокоскоростного прохода и отрезать, преобразовать постоянный ток в высокочастотный переменный ток и предоставить его трансформатору для преобразования, тем самым генерируя требуется один или несколько наборов напряжений.Причина превращения в переменного тока высокой частоты заключается в том, что КПД высокочастотного переменный ток в цепи трансформатора трансформатора намного выше, чем 50Гц, поэтому коммутирующий трансформатор можно сделать очень маленьким, да и не очень жарко во время работы, а стоимость очень низкая. Если вы не измените 50 Гц на For высокая частота, импульсный блок питания не имеет смысла.

      Характеристики адаптера питания:

      Производители адаптеров питания производят преобразователи мощности (переменного тока в постоянный), большинство которые преобразуются из переменного тока в постоянный, а затем через компьютер, он не может защитить компьютер, но в нем есть запоминающее устройство (также называемое зарядным устройством). компьютеру для хранения энергии, поэтому компьютер может быть защищен в случае сбой питания.

      И импульсные блоки питания, и адаптеры являются импульсными блоками питания, которые состоят из высокочастотных переключающих ламп и их цепей управления. Блок питания адаптера представляет собой регулируемый импульсный блок питания, а Импульсное зарядное устройство имеет функцию плавающего заряда. Напряжение становится больше по мере уменьшения тока, а затем есть только напряжение, но нет Текущий.

    Прочитать рекомендации:

    Мобильный источник питания S1000 с накоплением энергии серии S

    Мобильный источник питания с накоплением энергии S900 серии S

    Мобильный источник питания с накоплением энергии S450 серии S

    Характеристики и методы работы импульсного источника питания с регулировкой коэффициента мощности

    Причины возникновения пускового тока в мощности переключения Дизайн снабжения.производитель адаптера питания

    Контроль гармонического тока

    Гармонические токи – это частотные составляющие, кратные (от 2 до примерно 40) синусоидальной волне основного переменного тока 50/60 Гц. Большинство импульсных источников питания содержат конденсаторы, в том числе блоки питания на бытовых приборах). В результате синусоида входного напряжения преобразуется в крутой импульс входного тока, который не является синусоидой и содержит гармоники.

    Низкий коэффициент мощности для устройств, содержащих много гармонических токов. Полная мощность (ВА) больше, чем реально потребляемая мощность (Вт), что увеличивает ток.
    Если подключено слишком много устройств этого типа, требуются средства питания с большей свободой действий.

    Существуют стандарты, предназначенные для подавления гармонических токов в устройствах, подключенных к общедоступным низковольтным электросетям. К ним относятся международный стандарт IEC 1000-3-2 и стандарт EN 61000-3-2 (отражающий стандарт IEC 1000-3-2) в ЕС.Эти стандарты применяются к устройствам с номинальной входной мощностью 75 Вт или выше, которые подключены к общедоступным низковольтным сетям.
    В Японии Министерство экономики, торговли и промышленности проводит мероприятия по подавлению гармонических токов и выпустило Руководство по снижению гармоник для потребителей, имеющих электроприемные устройства высокого или сверхвысокого напряжения.

    Когда импульсные источники питания используются в промышленных целях, меры противодействия гармоническим токам часто реализуются на предприятиях, принимающих электроэнергию, или на других объектах.Таким образом, в самих импульсных источниках питания нет необходимости в контроле гармонического тока. Если вы подключаетесь к общедоступной низковольтной электросети, например к обычному домашнему источнику питания, или вам необходимо по какой-либо другой причине подавить гармоники импульсного источника питания, используйте источник питания, соответствующий стандарту IEC 61000- 3-2.

    NipronХарактеристики NipronО нашем бизнесе

    Nipron является производителем стандартных источников питания.Эти продукты, совместимые с ATX/SSI, обеспечивают стабильным питанием постоянного тока материнские платы компьютеров, в том числе системы хранения ПК-серверов, а также периферийные устройства.

    В Nipron мы называем компьютерный блок питания, который стабильно питает процессор (что можно сравнить с функцией мышления), память и жесткий диск (функция хранения), называется Brain Power Supply. Точно так же мы называем тот, который подает питание на приводы, источником питания тела. Nipron будет стремиться к развитию дифференцированной продукции и созданию новых рынков.

    Nipron имеет множество патентов на источники бесперебойного питания — бесперебойные и отказоустойчивые, — которые отличают нашу продукцию от продуктов конкурентов. Nipron также предлагает самую богатую в отрасли серию высоконадежных универсальных блоков питания ATX без резервных функций.

    Современные высокоскоростные ЦП, такие как Pentium 4 с тактовой частотой 4,2 ГГц и Celeron D3,2 ГГц, которые применяются для обработки видео и обработки изображений с высоким разрешением, требуют блоков питания большей емкости и меньшего размера.С другой стороны, промышленные встроенные устройства переходят на процессоры с низким энергопотреблением, такие как Pentium-M, для которых требуются безвентиляторные блоки питания ATX, потребляющие меньше электроэнергии. Существует четкая тенденция к поляризации рынка этих двух различных потребностей

    .

    Nipron завоевал уважение наших клиентов, предоставив передовые, передовые возможности разработки и гибкость, чтобы быстро реагировать на требования рынка. Мы предлагаем не только аппаратное обеспечение, но и широкий спектр услуг поддержки, включая услуги по тестированию для всесторонней оценки материнских плат и службу поддержки вопросов и ответов.

    Nipron в настоящее время фокусируется на источниках питания большой емкости для приводов, что является еще одним направлением нашего бизнеса.

    Мы разработали мультибустерный сверхвысокоэффективный преобразователь постоянного тока в постоянный для электромобилей и приводов мобильных роботов, а также для использования в качестве источника питания большой мощности для преобразования выходной мощности солнечных элементов и топливных элементов в легкое -использовать высокое напряжение (200 – 300 В постоянного тока).

    Рыночные результаты показывают, что эти блоки питания очень перспективны — они адаптированы для конкретных клиентов с патентами, выданными из Японии, США, Европы, Китая и других стран.

    Компания Nipron приложит все усилия, чтобы связать свой источник питания мозга и источник питания тела в систему, чтобы создать новые предприятия, предлагающие лучшую смешанную линию питания, направленную на энергосбережение и высокую информационную безопасность.

    Как они работают и характеристики

    Существует два основных типа линейных источников питания: регулируемые и нерегулируемые.Оба типа имеют следующее общее.
    Трансформатор : обеспечивает изменение напряжения питания переменного тока для создания выходного напряжения, близкого к конечному желаемому напряжению постоянного тока.
    Выпрямитель : Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное.
    Сглаживание: методы устранения колебаний напряжения, оставшихся от сети переменного тока после выпрямления.
    Аналоговые компоненты : название «линейный» происходит от того факта, что в компонентах используются аналоговые схемы для достижения требуемого выходного напряжения, а не цифровые схемы переключения.В частности, они используют аналоговые устройства, такие как транзисторы, работающие в линейной «активной» области их рабочего диапазона напряжения/тока.

    Нерегулируемые источники питания
        В нерегулируемых источниках питания используются только описанные выше методы и ничего более. Для самого простого нерегулируемого источника питания их сглаживание может быть вообще невозможным. Обычно эти блоки имеют относительно большие пульсации напряжения, соответствующие полупериоду исходной формы волны переменного тока. Этот большой разброс делает их крайне непригодными для чего-либо, кроме грубых источников питания для освещения, двигателей и т. д.. Например, использование одного для питания усилителя приведет к при большом количестве шумов, появляющихся на выходе динамиков в виде «сетевого шума». Их преимущество в том, что они очень дешевы в производстве и относительно прочны. Другим основным недостатком использования нерегулируемых является то, что при изменении нагрузки, т.е. колебаниях потребности в токе при требуемом напряжении, напряжение будет меняться. Это может быть крайне нежелательно, особенно для чувствительных схем. Для любителей иногда выгодно приобрести один из этих блоков и добавить дополнительные схемотехника для улучшения качества вывода в соответствии с требованиями проекта.
    Регулируемые источники питания
        Регулируемые источники питания начинаются с наличия «переднего конца», состоящего из нестабилизированного источника питания, за которым следует схема регулирования колебаний выходного напряжения. Обычно они используют хорошие методы сглаживания перед подачей питания на регуляторную часть схемы, которая, по крайней мере, должна быть большим конденсатором. Регулируемый источник питания контролирует условия нагрузки. то есть это обратная связь, соответствующая току, потребляемому нагрузкой.Это используется для аннулирования любого в результате изменения выходного напряжения. С помощью этих методов результирующие пульсации выходного напряжения можно сделать очень маленькими. Одним из недостатков этого метода является то, что схема регулятора должна справляться с изменениями напряжения и тока, что неизбежно означает, что в результате будет падение напряжения на устройстве. При работе устройства в активной или «линейной» области это соответствует потере мощности. Поэтому эффективность является соображением здесь.Обычно на этих устройствах необходимо иметь радиатор с охлаждающим вентилятором той или иной формы с более высокой номинальной мощностью. В следующем разделе мы увидим, как эта эффективность повышается с использованием методов переключения, которые гарантируют, что устройство регулирования проводит очень мало времени в своей линейной области и, следовательно, потребляет меньше энергии.
     

    Электропитание. Требования к источникам питания, подключаемым источникам питания, регулированию напряжения источника питания, цепям регулирования напряжения. Батареи в качестве источников питания, Источники питания и взаимодействие с нагрузкой, Простые трансформаторные источники питания

    2 минуты чтения

    Требование к источникам питания, сменным источникам питания, регулированию напряжения источника питания, схемам регулирования напряжения, батареям в качестве источников питания, источникам питания и взаимодействию нагрузки, простым трансформаторным источникам питания

    Источник электропитания — это устройство, которое обеспечивает энергией, необходимой электрическому или электронному оборудованию для выполнения своих функций.Часто эта энергия исходит от источника с неподходящими электрическими характеристиками, и для изменения мощности в соответствии с требованиями оборудования необходим источник питания. Источники питания обычно преобразуют переменный ток в постоянный, повышают или понижают напряжение по мере необходимости и выдают электрическую энергию с более постоянным напряжением, чем обеспечивает первоначальный источник. Блоки питания часто обеспечивают защиту от сбоев источника питания, которые могут повредить оборудование. Они также могут обеспечить изоляцию от электрических помех, которые обычно встречаются в коммерческих линиях электропередач.

    Источник питания может быть простой батареей или может быть более сложным, чем оборудование, которое он поддерживает. Соответствующий источник питания является неотъемлемой частью каждого рабочего набора электрических или электронных схем.


    Два основных типа химических элементов используются в батареях, питающих электронное оборудование. Первичные элементы обычно не перезаряжаются. Они предназначены для выбрасывания после того, как их запас энергии будет исчерпан. Вторичные элементы, с другой стороны, являются перезаряжаемыми.Свинцово-кислотный вторичный элемент, используемый в автомобильном аккумуляторе, можно перезаряжать много раз, прежде чем он выйдет из строя. Никель-кадмиевые аккумуляторы основаны на вторичных элементах.


    Когда один источник питания обслуживает несколько независимых внешних цепей, изменения потребляемого тока одной цепью могут вызвать изменения напряжения, влияющие на работу других цепей. Эти взаимодействия представляют собой нежелательную передачу сигнала через общий источник питания, что приводит к нестабильности. Регуляторы напряжения могут предотвратить эту проблему, уменьшая внутреннее сопротивление общего источника питания.


    Переменный ток требуется для большинства линий электропередач, поскольку переменный ток позволяет изменять отношение напряжения к току с помощью трансформаторов. Трансформаторы используются в источниках питания, когда необходимо повысить или понизить напряжение. Выход переменного тока этих трансформаторов обычно должен преобразовываться в постоянный ток. Результирующий пульсирующий постоянный ток фильтруется для создания почти чистого постоянного тока.


    Блоки питания — не самая гламурная часть современной техники, но без них многие электронные продукты, которые мы воспринимаем как должное, были бы невозможны.

    Ресурсы

    Книги

    Кэннон, Дон Л. Понимание твердотельной электроники. 5-е изд. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: подразделение SAMS издательской компании Prentice Hall, 1991.

    .

    Джанколи, Дуглас С. Физика: принципы с приложениями. 3-е изд. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1991.


    .

    Дополнительные темы

    Научная энциклопедия Наука и философия: Диспрозий с по Электрофорез — теория электрофореза

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.