Инверторные источники питания. Все ИИП имеют практически одинаковую функциональную структуру и отличаются в

В различных отраслях промышленности все шире применяются высо­кочастотные преобразователи постоянного напряжения (инверторные источники питания - ИИП). Преимущества ИИП заключаются а повышенном КПД и резком снижении массогабаритных размеров за счет снижения затрат электротехнических материалов (медь, трансформаторная сталь) для равной мощности источников.

Все ИИП имеют практически одинаковую функциональную структуру и отличаются в основном конструкцией инвертора и системой управления им.

Источник состоит из выпрямителя сетевого напряжения 220 или 380 В; сглаживающего фильтра, как правило, батареи конденсаторов; инвертора, который преобразует постоянный сглаженный ток в переменный высокочастотный; понижающего трансформатора; вторичного выпрямителя; сглаживающего дросселя; системы управления; служебного блока питания; системы принудительного охлаждения. В качестве выпрямителя сетевого напряжения используются диоды или тиристоры.

Инверторы могут быть тиристорные, тиристорно-транзисторные или транзисторные. Инверторы, или преобразователи постоянного тока строятся по схеме с последовательным резонансным инвертором; или параллельно резонансным инвертором, с параллельно резонансным инвертором с обратными диодами; с транзисторным коммутатором; с транзисторным инвертором по однотактной мостовой схеме с обратным включением второго выпрямителя.

Рассмотрим процесс инвертирования на примере выпрямителя с двухтактным транзисторным инвертором(рис. 2.19)

Рис. 2.19. Принципиальная схема (а) и циклограммы (б - з) выпрямителя с двухтактным транзисторным инвертором: Т - трансформатор; А, В, С - фазы; VD1, VD2 - блоки вентилей; L1 - C1; L2 - C2- фильтр; VТ1, VТ2 - транзисторы; прерывистая линия 1 - путь тока при открытом транзисторе VТ1; прерывистая линия 1 - путь тока при открытом транзисторе VТ2.

Входной выпрямительный блокVD1 преобразует переменное напряжение сети (рис.2.19, б) в постоянное (рис.2.19, в), котороесглаживается с помощью низкочастотного фильтраL1 - С1(рис.2.19, г).

Затем выпрямленное напряжениеu_сглажпреобразуется в однофазное переменное напряжение u₁высокой частоты с помощью инвертора на двух транзисторахVT1иVT2(рис.2.19, д).Далее напряжение понижается высокочастотным трансформаторомТ (с ферритовым сердечником с разомкнутой магнитной цепью)доu₂(рис.2.19, е), выпрямляется блоком вентилейVD2(рис.2.19, ж), проходит через высокочастотный фильтрL2-С2 и подается на дугу в виде сглаженного напряженияu_вых(рис.2.19, з).

Процессинвертирования протекает следующим образом. При подаче сигнала на базу транзистораVT1отпирается его коллекторная цепь, и по первичной обмотке трансформатораТв интервале времениt₁протекает ток в направлении, показанном прерывистой линией 1.При снятии сигнала с базы этот ток прекращается. С некоторой задержкойt_Зотпирается транзисторVT2, при этом в интервале времениt₂ток по трансформатору идет уже в другом направлении, показанном прерывистой линией2. Таким образом, по первичной обмотке трансформатора идет переменный ток. Длительность его периодаравноТ, ачастота переменного токаf = 1/ Тзависит от частоты запуска транзисторов, определяемой системой управления. Обычно частота устанавливается на уровне 1…100 кГц. Поскольку эта частота не зависит от частоты сети, такой инвертор называют автономным. Иногда инвертор конструктивно объединяют с трансформаторамиТ, выпрямительным блокомVD2и фильтромL2-C2.Такое устройство называют конвертором, у него на выходе, как и на входе, постоянное напряжение, но меньшей величины.

В зависимости от параметров входного фильтра инвертора он может быть трех типов. При большой ёмкости конденсатора С1 напряжениеu₁имеет прямоугольную форму (рис.2.19, д). Такую конструкцию называют автономным инвертором напряжения. При установке на входе инвертора реактораL1с большой индуктивностью и шунтировании первичной обмотки трансформатора Т емкостью С1 ток инвертора сглаживается. Такой преобразователь называется автономным инвертором тока.

Сварочные генераторы

Сварочные генераторы преобразуют механическую энергию вращения якоря в электрическую энергию постоянного тока.

В качестве приводного двигателя используется электромотор или двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный).

Генератор состоящий из сварочного генератора и электродвигателя в однокорпусном исполнении называют сварочным преобразователем, а сварочный генератор в комплекте с отдельным двигателем, соединенным между собой муфтой сцепления, называют агрегатом.

Существенными недостатками сварочных генераторов являются: сложность конструкции; высокая трудоемкость изготовления; низкий коэффициент полезного действия и высокая стоимость по сравнению странсформаторами и выпрямителями.

Рассмотрим работу коллекторного генератор независимого возбуждения с последовательной размагничивающей обмоткой.

У этих генераторов магнитная система и расположение катушек намагничивающей и размагничивающей обмоток асимметричны.Дляулучшениядинамических свойств генератора и обеспечения крутопадающего характера его внешней характеристики катушки намагничивающей и размагничивающей обмоток разнесены по основным полюсам разной полярности.

Упрощенная принципиальная схема генератора имеет одну пару щеток и одну пару полюсов (рис.2.20, а).

Рис. 2.20. Упрощенная принципиальная схема (а) и внешние характеристики (б) коллекторного генератора с независимым возбуждением: Wн и Wр - обмотки намагничивания и размагничивания;

На одном из полюсов генератора намотана независимая обмотка намагничивания W_н, получающая питание от постороннего источника постоянного тока. На другом полюсе – размагничивающая обмотка W_р, включенная последовательно с якорем и нагрузкой. Таким образом, магнитный поток создается совместным действием независимой и последовательной обмоток. Это обеспечивает, формирование крутопадающей внешней характеристики генератора. Плавное регулирование напряжения генератора осуществляется реостатом R₁, ступенчатое – изменением числа витков последовательной обмотки W_рпереключателемS и включением балластного реостата R₂.

В режиме холостого хода цепь якоря разомкнута и сварочный ток I_д, а следовательно, и магнитный поток обмотки размагничивания Ф_рравны нулю. По обмотке W_нидет ток от независимого источника питания, создающий намагничивавший поток Ф_н, который зависит от числа витков в обмотке W_ни магнитного сопротивления R_мнна пути потока:

2.33

В обмотке вращающегося якоря наводится ЭДС Е_г:

2.34

где: С – постоянная генератора, 2р- число пар полюсов; n - частота вращения якоря; N – число активных проводников обмотки якоря; 2а– число ветвей обмотки якоря (число параллельных ветвей).

2.35

ЭДС без потерь в якоре подается на клеммы генератора. Следовательно, U_xx

2.36

Из (2.36) следует, что U_хх можно регулировать в широких пределах, изменяя ток независимой обмотки, за счет изменения сопротивления реостатаR_1. Его предельные значения дают максимальное и минимальное значениеU_xx. Режим нагрузки возникает после зажигания дуги. При этом по цепи якоря, последовательной обмотке W_ри дуге проходит сварочный ток I_д. Он создает размагничивающий поток Ф_р, зависящий от числа витков обмотки W_ри магнитного сопротивления R_мрна пути этого потока:

2.37

Поток последовательной обмотки замыкается по тому же пути, что и поток Ф_н, поэтому R_мр= R_мн= R_м. Так как поток Ф_рнаправлен встречно потоку Ф_н, то результирующий поток Ф_zравен разности:

2.38

Поток Ф_zсоздает ЭДС генератора:

2.39

Напряжение генератора U_rменьше ЭДС Е_rна величину потерь в активном сопротивлении генератора R_r(в проводниках якоря, коллекторно-щеточном устройстве, в соединительных проводах). Но этими потерями можно пренебречь:

2.40

Первое слагаемое в правой части (2.40) соответствуетU_xxгенератора. Коэффициент при I_дво втором слагаемом (2.40) называют сопротивлением R_э, которое эквивалентно размагничивающему действию последовательной обмотки:

2.41

Следовательно уравнение внешней характеристики генератора с последовательной размагничивающей обмоткой имеет вид:

2.42

Из рис. 2.20, б видно, что при достаточно большой величине R_эс ростом тока I_днапряжение генератора U_rпадает. Формирование падающей характеристики генератора объясняется тем, что с увеличением сварочного тока I_двозрастает поток последовательной обмотки Ф_р, это приводит к снижению результирующего потока Ф_z, снижается ЭДС Е_rи напряжение генератора U_r:

2.43

Схемы дуговой сварки

В зависимости материала, числа электродов, способа включения электродов в электрическую цепь различают: дуговую сварку плавящимся (электродной проволокой или электродом, покрытым обмазкой) или неплавящимся (графитовым, вольфрамовым) электродом; сварку дугой прямого или косвенного действия, сварку трех фазной дугой.

Дуга прямого действия – дуга, при которой объект сварки включен в цепь сварочного тока (рис. 2.21, а).

Рис. 2.21. Схемы сварки дугой прямого (а), косвенного (б) действия и трехфазной (в) дугой: 1 - присадочный пруток; 2 - электрод; 3 - заготовки; Ме - капля металла.

Электрическая дуга 3 горит между электродом 2 и свариваемыми заготовками 4. Сварочный шов получается за счет плавления электрода или присадочного прутка 1. Возможные подключения: переменным током; постоянным током, прямое включение (заготовка является катодом); постоянным током, обратное включение (заготовка является анодом).

Дуга косвенного действия – дуга, при которой объект сварки не включен в сварочную цепь (рис. 2.21, б). электроды 2 включены в цепь переменного тока. Дуга 3 горит между электродами (обычно неплавящимися). Металл кромок заготовок нагревается и расплавляется теплотой столба дуги.

Сварка трех фазной дугой (рис. 2.21, в). Дуга 3 горит между электродами 2 и между каждым электродом заготовками 4.

2.7. Ручная дуговая сваркапокрытым электродом (111*)

Ручная дуговая сварка (РДС) - дуговая сварка, при которой электрододержатель управляется (подают в дугу и перемещают вдоль заготовки.) вручную.

РДС позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: