Узнаем подробно о выпрямителе тока

от generator-prosto. Нет комментариев

Принцип работы многих видов сварочного оборудования основан на применении постоянного тока. Для того чтобы такие аппараты могли работать от электросети, которая, как известно, является источником тока переменного, их оснащают специальными устройствами, называемыми выпрямителями. Как устроен современный выпрямитель тока и какие его разновидности применяются сегодня в быту и промышленности – эти вопросы станут предметом нашего разговора.


Содержание:

  1. Принцип работы прибора
  2. Виды и их особенности
  3. Назначения и классификация устройств
  4. Необходимые характеристики

Принцип действия прибора

В любом выпрямителе, независимо от его типа, применяются полупроводниковые элементы, свойства которых и обеспечивают преобразование переменного в постоянный. Будучи изготовленными из особых материалов, например, кристаллизированного германия или кремния с добавлением легирующих компонентов, эти элементы обладают способностью проводить ток только в одном направлении.

Смотрим видео о устройстве прибора:

В современных выпрямителях переменного потока применяют три типа полупроводниковых деталей:

Диод

Самый простой вариант полупроводникового элемента. Имеет два вывода, которые называются анодом и катодом. Функция диода в электрической схеме аналогична функции обратного клапана в системе трубопроводов: элемент пропускает электроток, направленный от анода к катоду, и закрывается, как только направление тока меняется на обратное.

Главными характеристиками диодов являются:

  • Максимальный ток;
  • Максимальное напряжение, которое удерживает запертый диод (в случае превышения допустимой величины будет иметь место пробой диода, при котором ток пойдет через элемент в обратном направлении);
  • Быстродействие или, иначе говоря, время, которое необходимо диоду для того, чтобы закрыться: от этой характеристики будет зависеть, с токами какой частоты сможет работать элемент;
  • Доля потерь электроэнергии, которая рассеивается в виде тепла.

Тиристор

Этот элемент устроен похожим образом, но кроме анода и катода он имеет управляющий электрод, по которому можно передавать сигнал на открытие или закрытие. Этим обусловлено второе название тиристора – управляемый диод.

Смотрим видео, простое зарядное устройство на тиристоре:

Перечень характеристик у тиристоров такой же, как у диодов, только к нему добавлены параметры управляющего сигнала. Часто в электротехнике диоды и тиристоры называют полупроводниковыми вентилями.

Транзистор

Этот полупроводниковый элемент позволяет с помощью маломощного управляющего сигнала осуществлять гибкое управление величиной пропускаемого тока большой мощности и его напряжением.

Схема диодного мостаСамой простой версией однофазного полупроводникового выпрямителя является так называемый диодный мост:

Как видно, независимо от направления действия электродвижущей силы в источнике переменного, электрический ток на нагрузке всегда будет направлен в одну и ту же сторону. Одним из основных Недостатков данной схемы является пульсирующий вид выпрямленного тока, поэтому даже самые простые выпрямители не могут работать без применения сглаживающих конденсаторных фильтров.

Следует отметить, что сварочным выпрямителем называют не сам выпрямитель в чистом виде, а устройство, способное выдавать стабильный постоянный ток большой силы, который необходим для проведения сварочных работ.

Поэтому в этих приборах помимо непосредственно выпрямителя имеется еще и трансформатор. Кроме того, они могут оснащаться всевозможными фильтрами, управляющими платами, защитной и измерительной аппаратурой.

Если сравнивать сварочные выпрямители с преобразователями, то можно выделить несколько преимуществ:

  • Устройство сварочные агрегатаУстройство сварочные оборудования

    Применение выпрямителя обеспечивает более стабильную электроразрядную дугу;

  • Значительно сокращается объем разбрызгиваемого металла;
  • Выпрямители имеют более высокий КПД;
  • Уменьшены потери холостого хода;
  • Обеспечивается более широкий диапазон регулирования силы сварочного тока;
  • Применение выпрямителя обеспечивает более широкие возможности по автоматизации процесса электросварки;
  • Уменьшается масса и габариты сварочных аппаратов.

Разновидности сварочных выпрямителей

По количеству фаз выделяют два вида выпрямителей переменного потока:

Однофазные

Рассчитаны на подключение к однофазной электросети. В этих устройствах применяется однофазная мостовая схема (см. выше описание диодного моста) с двухполупериодным выпрямлением.

Трехфазные

Запитываются от трехфазной электрической сети. Эти устройства получили наибольшее распространение. Работа трехфазного выпрямителя основана на применении одного из двух типов схем:

Трехфазная мостовая.

Преимущество данной схемы перед однофазной состоит в том, что для ее реализации требуется меньшее число полупроводниковых элементов, при этом дуга получается более устойчивой.

Смотрим видео о мостовой схемы работы:

Для работы устройства применяется трехфазный выпрямитель самой простой конструкции. На выходе выпрямителя получается пульсирующий поток с частотой пульсаций в 300 Гц.

Шестифазная (двойная трехфазная) схема.

Применяется в аппаратах с силой тока до 500А. Вторичная обмотка трансформатора в таком выпрямителе разделена на шесть частей, объединенных в две группы, каждая из которых играет роль трехфазного источника питания. Для выравнивания напряжения между ними применяется дроссель, также называемый уравнительным реактором.

Шестифазная схемаШестифазная (двойная трехфазная) схема

От того, каким способом будет подключена первичная обмотка – «треугольником» или «звездой», будет зависеть диапазон регулирования сварочного потока.

Кольцевая схема.

Отличается от вышеописанной отсутствием уравнительного реактора. При этом полупроводниковые элементы работают в менее благоприятных условиях, но зато силовой трансформатор используется более эффективно.

Классификация по назначению и устройству

Помимо указанной классификации современные выпрямители делят по устройству и назначению на следующие виды:

Классические.

Это наиболее простой вариант сварочного выпрямителя. Устройство включает три главных компонента:

  1. Понижающий трансформатор: увеличивает силу тока;
  2. Выпрямляющая схема: превращает переменный ток в постоянный;
  3. Блок конденсаторов: сглаживает пульсации тока.

Основные недостатки классических выпрямителей — большой вес и размеры, а также малая продолжительность нагрузки в цикле. Последнее означает, что аппарат может работать недолго и со значительными перерывами, необходимыми для охлаждения. Поэтому классические выпрямители применяются, в основном, для разовых работ – в быту или в мелких мастерских.

Многопостовые.

Многопостовые приборыМногопостовые агрегаты

Эти агрегаты применяются в промышленности или на стройплощадках, где сварочные работы ведутся постоянно и в больших объемах. Устройство подает ток высокой величины сразу на несколько сварочных постов. Каждый вывод снабжен собственным регулировочным механизмом, состоящим из дросселя и реостата, что дает возможность настраивать собственные рабочие параметры на каждом из постов.

Применение многопостового выпрямителя позволяет сократить затраты на покупку оборудования и его обслуживание.

Главным недостатком аппарата данного типа является то, что в случае его поломки работа останавливается на всех постах одновременно.

Инверторы.

Сварочный агрегат классического типа даже при относительно малой мощности отличается довольно внушительными габаритами и весом, что обусловлено, в первую очередь, размерами понижающего трансформатора. Было установлено, что с повышением частоты переменного тока магнитопровод силового трансформатора можно существенно уменьшить. Этот принцип был положен в основу устройства инверторного выпрямителя. Этапы преобразования тока в этом устройстве имеют следующий порядок:

  1. Выпрямление сетевого тока частотой 50 Гц;
  2. Превращение постоянного тока в переменный с частотой 60 – 80 кГц (применяются быстропереключаемые ключевые транзисторы);
  3. Понижение напряжения высокочастотного переменного тока и, соответственно, увеличение его силы;
  4. Выпрямление выходного тока (применяется диодный мост на быстродействующих диодах).

Характеристики выпрямителей

Инверторный прибор для сваркиИнверторный агрегат

К основным характеристикам выпрямителей относят:

  • Номинальный сварочный ток, А;
  • Номинальное рабочее напряжение, В;
  • Минимальный сварочный ток, А;
  • Минимальное рабочее напряжение, В;
  • Номинальная продолжительность нагрузки, %;
  • Время цикла.

Благодаря современным выпрямителям, выполнять сварочные работы стало значительно проще.

Популярные статьи:
Что представляют собой паровые варочные котлы?... Паровой варочный котел представляет собой емкость, где нагревание совершается горячей водой, достигающей температуры свыше 100 градусов. Такой способ ...
Особенности газового конвектора на баллонном газе... Для обогрева помещений используют разнообразные отопительные приборы и приспособления. Практичными и довольно надежными в этом случае являются газовы...
Узнаем, как заряжать автомобильный аккумулятор зар... В конструкции автомобиля за заряд аккумуляторной батареи отвечает электрический генератор. Кроме того, после генератора устанавливается специальный р...
Как правильно подключить солнечные батареи... В связи с резким повышение стоимости электроэнергии, образованные люди стают все больше интересоваться подключением экономных солнечных батарей. Неогр...


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *