Выпрямительные устройства

Выпрямительное устройство (ВУ) – прибор, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока. Является вторичным источником электропитания. На сегодняшний день на предприятиях связи используются ВУ с пре- образованием электрической энергии на высокой частоте, которые обеспечи-

вают наилучшие технико-экономические показатели.

Структурная схема такого ВУ показана на рисунке (Рисунок 4.11). На- пряжение переменного тока через фильтр высокочастотных помех ФВП пре- образуется выпрямителем В1 в ток, пульсирующий с удвоенной частотой се- ти (100 Гц), который поступает на корректор коэффициента мощности ККМ. ККМ уменьшает уровень пульсаций выпрямленного напряжения, а также формирует синусоидальную форму потребляемого тока. С выхода ККМ по- стоянное напряжение величиной около 400 В поступает на вход инвертора И, который переменное напряжение прямоугольной формы с частотой 50…500 кГц. Это напряжение поступает на трансформатор Т, который уменьшает его до нужной величины, а также обеспечивает гальваническую развязку входных и выходных цепей. Высокочастотное напряжение с выхода трансформатора выпрямляется выпрямителем В2, и сглаживается фильтром СФ. Выходное напряжение стабилизируется схемой управления СУ на осно- ве сигнала отрицательной обратной связи ООС, который несет информацию о величине выходного напряжения. Регулировка выходного напряжения, как правило, осуществляется путем изменения ширины импульса инвертора (ШИМ-регулирование).

Рисунок 4.11 – Структурная схема выпрямительного устройства Аналогично ИБП переменного тока промышленные ВУ выпускаются в

модульном исполнении, что позволяет наращивать мощность системы путем параллельного соединения необходимого количества модулей, а также обес- печивать требуемый уровень надежности путем ведения резервирования.

Основные характеристики выпрямительных устройств.

Выходное напряжение, В номинальное напряжение на выходе ВУ

Максимальный ток, А. Для ВУ модульного исполнения следует раз- личать максимальный ток модуля и максимальный ток устройства.

Максимальная выходная мощность, Вт – равна произведению вы- ходного напряжения на максимальный ток. В документации производителя может быть указана как максимальная мощность, так и максимальный ток. Для ВУ модульного исполнения следует различать мощность модуля и мощ- ность ВУ.

Коэффициент пульсаций выходного напряжения, % – относитель- ная величина уровня высокочастотных пульсаций в выпрямленном напряже- нии.

Максимальная потребляемая мощность, Вт или ВА. В документа- ции производитель может как максимальную активную мощность (Вт), по- требляемую из сети, так и максимальную полную мощность (ВА).

Коэффициент мощности – величина, характеризующая качество по- требления электрической энергии переменного тока – отношение активной потребляемой мощности к полной.

Коэффициент полезного действия, % – характеризует величину по- терь электрической энергии при преобразовании.

Основные характеристики некоторых промышленно выпускаемых не- обслуживаемых выпрямительных устройств, приведены в таблице (Таблица 4.4).

Выпрямительные устройства: структурная схема и режимы работы

Выпрямительное устройство (ВУ) – это статический прибор, который преобразует поступающую на вход электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока. ВУ входит с состав систем электроснабжения и аппаратуры связи. Условное обозначение, применяемое в функциональных и структурных схемах изображено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Условное обозначение ВУ

В зависимости от числа фаз устройства источником электроэнергии U₁(t) может служить однофазная или трёхфазная промышленная сеть. Знакопеременное напряжение U₁(t) проходя через ВУ преобразуется в напряжение постоянного тока U₀(t). Помимо постоянной составляющей U₀ в преобразованном напряжении содержится переменная составляющая, которая называется пульсацией — U_п(t)=u₀(t)-U₀. Необходимый уровень пульсаций определяется параметрами подключаемой аппаратуры.

Структурная схема выпрямительного устройства

Выпрямители собираются по традиционной схеме или по схеме с двойным преобразованием. Вторая схема в некоторых источниках называется схемой с бестрансформаторным входом. Рассмотрим традиционную схему, изображённую на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема традиционного ВУ

Выпрямитель состоит из трёх компонентов: трансформатора (Т), диодного блока (ДБ) с подключённым на выходе сглаживающим фильтром (СФ). На вход схемы подаётся знакопеременное напряжение. В трансформаторе обеспечивается преобразование поступившей электроэнергии U

1 в нужный уровень напряжения U₂, которое необходимо на выходе. Помимо этого, трансформатор обеспечивает гальваническую развязку для изоляции подключённого оборудования от источника энергии.

Вентильный блок необходим для преобразования переменного напряжения U₂ полученного с выхода трансформатора в постоянное напряжение u₀₁. Диодный блок — это набор диодов, собранный по одной из однофазных или трёхфазных схем выпрямления. В управляемых выпрямителях для этой цели служат тиристоры.

Для снижения уровня пульсаций, после диодного блока идёт сглаживающий фильтр. Он сглаживает пульсации до требуемого уровня, который удовлетворяет требованиям подключаемой аппаратуры.

Большое применение в электропитании аппаратуры связи нашёл выпрямитель с двойным преобразованием, структурная схема которого изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Структурная схема ВУ с двойным преобразованием

Отличительной чертой этого выпрямителя является отсутствие на входе устройства силового трансформатора. Электроэнергия подаётся напрямую на диодный блок (ДБ₁) к выходу которого подключен сглаживающий фильтр (СФ₁). В некоторых случаях возможна установка корректора коэффициента мощности.

Затем выпрямленное напряжение поступает на регулирующий инвертор (РИ), который преобразует в знакопеременное напряжение высокой частоты и подаётся на ДБ₂, где снова выпрямляется. Трансформатор высокой частоты, входящий в состав РИ обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от источника напряжения.

ВУ построенные по традиционной схеме просты в обслуживании и обладают высокой надёжностью, но имеют низкие массо-объёмные показатели и низкие энергетические показатели. ВУ с двойным преобразованием обладают высокими удельными массо-объёмными параметрами и высоким коэффициентом полезного действия.

Режимы работы

В любом выпрямителе после ДБ находится СФ. Он формирует форму токов протекающих по всем элементам ВУ, которые находятся после ДБ, а также определяет энергетические показатели ВУ в целом. Следовательно, существует три режима работы ВУ работающих на емкостную, индуктивную и смешанную нагрузку (Рисунок 4). Вкратце рассмотрим приведённые выше нагрузки.

Рисунок 4 – Режимы работы выпрямительных устройств

Работа выпрямителя на емкостную нагрузку означает, что конденсатор является первым элементом СФ. Сопротивление конденсатора в этом случае значительно меньше сопротивления стоящих следом за ним элементов, включая нагрузку, даже на частоте первой гармоники пульсации. Режим можно охарактеризовать низким коэффициентом полезного действия (КПД) и применяется в реальных устройствах, в которых потребляемая мощность не более двадцати ватт.

Работа выпрямителя на индуктивную нагрузку означает, что дроссель является первым элементом СФ. Индуктивное сопротивление дросселя даже на частоте первой гармоники пульсации значительно больше результирующего сопротивления всех последующих элементов схемы, включая нагрузку. В этом режиме работы предполагает безразрывность тока, протекающего по обмоткам дросселя, даже при небольшом потреблении тока аппаратурой. Характеризуется минимальной потерей во всех элементах устройства по сравнению с другими режимами работы.

Режим работы выпрямителя на смешанную нагрузку предполагает, что в СФ используются как индуктивные элементы, так и емкостные. Во время небольшого потребления электроэнергии аппаратурой, выпрямительное устройство работает на нагрузку емкостного характера, а при большом потреблении на нагрузку индуктивного характера.

лаб №7 выпрямительные устройства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КУРСКИЙ ИНСТИТУТ СОЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

(ФИЛИАЛ) РГСУ

Инженерно-технический факультет

Кафедра информационных систем и информационного права

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №

280200.62 «Защита окружающей среды»

по дисциплине: «Электротехника и электроника»

на тему

«Выпрямительные устройства»

КУРСК 2011

Лабораторная работа 7.

Выпрямительные устройства.

Цель работы:

Исследование одно- и двухполупериодных выпрямительных устройств, сравнение полученных экспериментальных данных с теоретическими, анализ работы сглаживающих фильтров, снятие внешних характеристик для основных промышленных переменных частот.

Содержание работы:

1. Ознакомиться с приборами и оборудованием применяемым для выпрямления переменного тока в постоянный.

2. Объяснить принцип работы выпрямительных устройств.

3. Изучить схему работы одно – и двух полупериодных выпрямителей однофазного переменного тока.

4. Изучить назначение и типы сглаживающих фильтров.

Приборы и материалы:

1. Генератор импульсных сигналов низкочастотный Г3-34.

2. Осциллограф аналоговый универсальный С64-32.

3. Диодный мостик КЦ405Е.

4. Диоды 2Д202В.

5. Конденсаторы электролитические К50-24 4700 мкф 25 В, ЭТО-2 300 мкф 25 В.

В отчёте представить:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Привести состав элементов выпрямительных устройств.

4. Привести осциллограммы двух групп электрических вентилей применяемых для выпрямления переменного тока.

5. Изобразить схему однотактного однофазного однополупериодного выпрямления.

6. Изобразить схему двухполупериодного двухтактного выпрямителя.

7. Привести схему управляемого выпрямителя с тиристорами.

Основные теоретические положения

Для питания электронной аппаратуры, электродвигателей постоянного тока, электролизных и других установок возникает необходимость в выпрямлении переменного тока в постоянный.

Под выпрямлением понимается процесс преобразования переменного тока в постоянный с помощью устройств, обладающих односторонней проводимостью (электрических вентилей).

Выпрямительные устройства обычно состоят из трех основных элементов: трансформатора, электрического вентиля и сглаживающего фильтра. Трансформатор позволяет изменять значение переменного напряжения, получаемого от источника питания до значения требуемого выпрямленного напряжения.

Выпрямление переменного тока осуществляется электрическим вентилем. Электрические вентили по своим вольт – амперным характеристикам подразделяются на две группы. К первой относят вакуумные электронные и полупроводниковые диоды, вольт – амперные характеристики которых для проводящего направления могут быть приближённо представлены наклонными прямыми, проходящими через начало координат (рис. 7.1, а).

Ко второй относят газоразрядные (ионные) приборы, у которых зависимость тока от напряжения может быть представлена вертикальной прямой (рис. 7.1, б).

Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсации выпрямленного тока и напряжения на выходе выпрямительных устройств.

При выпрямлении переменного тока в зависимости от числа фаз сети, питающей выпрямительное устройство, и характера нагрузки, а также требований, предъявляемых к выпрямленным току и напряжению, электрические вентили могут быть соединены по различным схемам.

При выпрямлении однофазного переменного тока простейшими схемами выпрямления являются одно — и двухполупериодная однотактные однофазные схемы.

Однотактными выпрямительными устройствами являются такие, в которых ток во вторичной обмотке трансформатора в процессе выпрямления протекает только в одном направлении, в двухтактных выпрямительных устройствах — в обоих направлениях.

Схема однотактного однофазного однополупериодного выпрямления представлена на рис. 7.2. В качестве электрического вентиля в этой схеме используется полупроводниковый диод Д.

При подаче переменного синусоидального напряжения на первичную обмотку согласующего трансформатора напряжение на зажимах вторичной его обмотки будет также переменным синусоидальным, т. е.

Диод проводит электрический ток только в том случае, когда его анод относительно катода имеет положительный потенциал. Поэтому ток в цепи (вторичная обмотка трансформатора, диод и нагрузка) протекает только в одном направлении, т. е. в течение одной половины периода переменного напряжения. В результате этого ток в цепи нагрузки оказывается пульсирующим (неизменным по направлению, но изменяющимся по значению). При этом амплитудное значение тока (относительно небольшим сопротивлением диода в прямом направлении можно пренебречь)

где R_H — сопротивление потребителя электроэнергии (нагрузки). Кривая получаемого в процессе однополупериодного выпрямления пульсирующего тока может быть разложена в гармонический ряд Фурье:

Из приведенного выражения следует, что пульсирующий ток при однополупериодном выпрямлении, кроме переменных составляющих различных амплитуд и частот, содержит также и постоянную составляющую . При этом постоянную составляющую напряжения на нагрузке или среднее значение выпрямленного напряжения с учетом выражения для тока определяют из соотношения

Выражая среднее значение выпрямленного напряжения через действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, имеем

Однополупериодное выпрямление переменного тока характеризуется глубокими пульсациями выпрямленного тока и напряжения (рис. 7.3), которые обусловливаются наличием в кривых выпрямленного тока и напряжения переменных составляющих — пульсаций. Для оценки пульсаций в той или иной схеме выпрямления вводят коэффициент пульсаций — q, под которым понимается отношение амплитуды А_т наиболее выраженной гармонической составляющей, входящей в кривые выпрямленного тока или напряжения, к постоянной составляющей тока или напряжения в выходной цепи выпрямителя: q

Для однополупериодного выпрямления с учетом гармонических составляющих тока коэффициент пульсаций

В течение половины периода, когда анод диода имеет отрицательный относительно катода потенциал, он тока не проводит, при этом через диод возможен некоторый относительно небольшой обратный ток, влиянием которого во многих случаях можно пренебречь.

Напряжение, воспринимаемое диодом в непроводящий полупериод, — обратное напряжение U_обр(t) при этом определяется значением напряжения U₂(t) на вторичной обмотке трансформатора.

Следовательно, максимальное значение обратного напряжения, которое приложено к диоду в данной схеме, равно амплитудному значению напряжения U_2m на вторичной обмотке трансформатора, т. е. . Поэтому при выборе диода для схемы однополупериодного однофазного однотактного выпрямления необходимо, чтобы максимально допустимое

обратное напряжение диода было больше или равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора .

К недостаткам однополупериодной схемы выпрямления следует отнести значительные пульсации выпрямленных тока и напряжения, а также недостаточно высокое использование трансформатора, так как по его вторичной обмотке при этом протекает ток только в течение полупериода. Выпрямители подобного типа применяют главным образом в маломощных установках, когда выпрямленный ток мал, а достаточно удовлетворительное сглаживание пульсаций может быть обеспечено с помощью фильтра.

Схема двухполупериодного однотактного выпрямителя представлена на рис. 7.4. Рассматриваемый двухполупериодный выпрямитель представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей с общей нагрузкой. При этом напряжение и2 на каждой половине вторичной обмотки трансформатора (1—3 и 3—2) можно рассматривать как два независимых синусоидальных напряжения, сдвинутых относительно друг друга по фазе на угол 180°. Так как каждый диод проводит ток только в течение той половины периода, когда анод его становится положительным относительно катода, то нетрудно видеть, что при заданном на рис. 7.4 направлении напряжения на вторичной обмотке трансформатора проводить ток будет диод Д1. Диод Д₂ при этом будет закрыт.

Рис. 7.5

Рис. 7.6

При изменении направления напряжения на вторичной обмотке трансформатора проводящим становится диод Д2 , а диод Д1 пропускать ток не будет, так как его анод по отношению к катоду при этом имеет отрицательный потенциал. Таким образом, диоды в схеме будут находиться в проводящем состоянии в различные полупериоды напряжения на обмотках трансформатора. В результате диаграммы выпрямленных тока и напряжения на выходе выпрямительного устройства рис. 7.4 будут иметь вид, представленный на рис. 7.5.

Кривую выпрямленного тока при двухполупериодном выпрямлении можно разложить в гармонический ряд Фурье:

При этом, так же как и для схемы однополупериодного выпрямления, наряду с переменными составляющими гармонический ряд содержит и постоянную составляющую тока . Постоянная составляющая напряжения на нагрузке (среднее значение выпрямленного напряжения)

где — максимальное (амплитудное) значение выпрямленного тока; — амплитудное значение напряжения половины вторичной обмотки трансформатора.

Как видно из полученного выражения, среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при двухполупериодной схеме увеличивается вдвое по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления.

Выражая среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке через действующее значение напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора, получаем

Как следует из рис. 7.5, пульсации тока в двухполупериодной схеме значительно уменьшаются по сравнению со схемой однополупериодного выпрямления. Коэффициент пульсации в данном случае

Максимальное значение обратного напряжения на диодах в рассматриваемой схеме

Действительно, когда один из диодов пропускает ток, потенциал его катода оказывается практически равным потенциалу анода, так как незначительным падением напряжения на диоде при этом можно пренебречь. Тот же потенциал имеет и катод второго диода, в данную часть периода непропускающего ток,

гак как катоды обоих диодов в схеме связаны. В результате разность потенциалов катода и анода непропускающего диода равна разности потенциалов выводов 1 и 2 вторичной обмотки трансформатора, т. е. (см. рис. 7.5).

В сравнении со схемой однополупериодного выпрямителя в двухполупериодном ток во вторичной обмотке трансформатора не содержит постоянной составляющей, так как в этой обмотке ток протекает в течение всего периода, вследствие чего подмагничивание сердечника в данном случае отсутствует, тепловые потери при этом уменьшаются.

С учетом этого применение двухполупериодной схемы выпрямления более предпочтительно, чем однополупериодной.

Снижения обратного напряжения, воздействующего на диод в непроводящую часть периода, и уменьшения расчетной мощности трансформатора при двухполупериодном выпрямлении переменного тока можно достигнуть при переходе от однотактной схемы к двухтактной (мостовой) схеме.

Выпрямитель, выполненный по мостовой схеме (рис. 7.6), позволяет получить двухполупериодное выпрямление переменного тока при полном использовании мощности трансформатора, не имеющего среднего вывода от вторичной обмотки. В этой схеме в течение полупериода, когда потенциал вывода вторичной обмотки трансформатора будет выше потенциала его вывода Ь, ток пропускают диоды 1 и 3. При этом диоды 2 и 4 находятся в непроводящем состоянии. В следующий полупериод будут проводить ток соответственно диоды 2 и 4 (цепь тока указана пунктирными стрелками на рис. 7.6), а диоды 1 и 3 будут находиться в непроводящем состоянии. Из схемы видно, что направление тока в цепи нагрузки в течение обоих полупериодов переменного напряжения при этом не меняется.

Таким образом, рассматриваемая схема является схемой двух-полупериодного выпрямления. Значения среднего выпрямленного напряжения на нагрузке и коэффициента пульсации для выпрямителя (см. рис. 7.6) определяются так же, как и для однотактного двухполупериодного выпрямителя.

Данная схема выпрямления позволяет получить заданное выпрямленное напряжение при числе витков вторичной обмотки трансформатора, вдвое меньшем, чем в однотактной двухполупериодной схеме выпрямления (см. рис. 7.4) при прочих равных условиях.

Так как во вторичной обмотке трансформатора в рассматриваемой схеме протекает не пульсирующий, а синусоидальный переменный ток, это позволяет уменьшить габариты трансформатора по сравнению с трансформатором, необходимым для питания однотактного двухполупериодного выпрямителя, рассчитанного на ту же мощность, приблизительно в 1,5 раза.

Значение максимального обратного напряжения при одинаковом выпрямленном напряжении Ud для мостовой схемы (см. рис. 7.6) также оказывается в два раза меньше, чем для однотактной двухполупериодной схемы выпрямления (см. рис. 7.4).

Мостовые схемы позволяют осуществлять выпрямление переменного тока в постоянный без использования согласующего трансформатора при непосредственном подведении сетевого переменного напряжения к вентильному мосту, когда напряжение питающей сети находится в соответствии с выпрямляемым напряжением.

Рассмотренные схемы выпрямления имеют относительно большие значения коэффициента пульсаций. Между тем для питания большей части электронной аппаратуры требуется выпрямленное напряжение с коэффициентом пульсации, не превышающим значений q=0,002—0,02.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения можно значительно снизить, если на выходе выпрямителя включить сглаживающий электрический фильтр. Простейшими сглаживающими фильтрами являются конденсатор, включаемый параллельно слаботочной нагрузке (рис. 7.7), и дроссель, включаемый последовательно с сильноточной нагрузкой (рис. 7.8).

Другие фильтры (комбинированные), представляющие собой сочетания емкостных и индуктивных элементов, позволяют получить достаточно малые значения коэффициента пульсации.

При использовании простейшего емкостного фильтра сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора фильтра Cф (когда напряжение на выходе трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки R_н.

Конденсатор, как известно, не пропускает постоянной составляющей тока и обладает тем меньшим сопротивлением для переменных составляющих, чем выше их частота. Емкостные фильтры предпочтительно применять в схемах выпрямления с малыми значениями выпрямленного тока, так как при этом возрастает эффективность сглаживания.

Простейший индуктивный сглаживающий фильтр состоит из индуктивной катушки — дросселя, включаемого последовательно с нагрузкой. В результате пульсаций выпрямленного тока в катушке индуктивности возникает электродвижущая сила само­индукции ,которая в силу закона электромагнитной ин­дукции стремится сгладить пульсации тока в цепи нагрузки, а следовательно, и пульсации напряжения на ее зажимах. Индуктивные фильтры обычно применяют в схемах выпрямления с большими значениями выпрямленного тока, так как в этом случае увеличивается эффективность сглаживания.

О-Е

В тех случаях, когда необходимо применение выпрямительного устройства с регулируемым значением выпрямленного напряжения, используют управляемые выпрямители с тиристорами, являющимися управляемыми полупроводниковыми приборами, имеющими три перехода (рис. 7.9, а, б). Под действием прямого приложенного напряжения два крайних из них открыты, а средний — закрыт. Под действием управляющего тока средний р-п — переход открывается и тиристор в прямом направлении проводит электрический ток как обычный полупроводниковый диод. При смене полярности приложенного к тиристору напряжения первоначальное (закрытое) состояние среднего р-п -перехода восстанавливается и протекание тока в цепи тиристора прекращается.

Рис. 7.9

Изменяя управляющий ток I _упр, можно менять момент открывания тиристора во времени, а следовательно, напряжение включения Uвкл и изменять выпрямленный ток и напряжение на нагрузке.

Задание по работе

1. Ознакомиться со схемами рис. 7.10 а, б лабораторной установки для исследования полупроводникового выпрямительного устройства.

2. Исследовать однополупериодный выпрямитель.

3. Исследовать двухтактный двухполупериодный (мостовой) выпрямитель.

4. Представить снятые осциллограммы.

5. Составить краткие выводы по работе.

Методические указания по выполнению работы

1. Ознакомиться с экспериментальной установкой (см. рис. 7.10 а, б) для исследования однополупериодной и двухполупериодной двухтактной (мостовой) выпрямительных схем на полупроводниковых диодах, а также с необходимыми для выполнения работы измерительными приборами и оборудованием.

2. Подготовить установку к проведению исследований. Для этого:

2.1 Установить на генераторе импульсных сигналов низкочастотном тип сигнала «меандр», напряжение 10 В, частоту 50 Гц;

2.2 Собрать однополупериодную выпрямительную схему (рис 7.10 а).

2.3 Подключить осциллограф для наблюдения и регистрации формы выпрямленного напряжения;

2.4 Включить генератор и осциллограф.

2.5 Снять осциллограммы однополупериодного выпрямителя в режиме «холостого хода».

2.6 Подключить сглаживающий фильтр С1.

2.7 Снять осциллограммы однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром С1.

2.8 Подключить сглаживающий фильтр С2.

2.9 Снять осциллограммы однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром С1+С2.

2.10 Выключить генератор и осциллограф.

2.11 Собрать двухполупериодную двухтактную выпрямительную схему (рис 7.10 б).

2.12 Включить генератор и осциллограф.

2.13 Снять осциллограммы двухполупериодного двухтактного выпрямителя в режиме «холостого хода».

2.14 Подключить сглаживающий фильтр С1.

2.15 Снять осциллограммы двухполупериодного двухтактного выпрямителя со сглаживающим фильтром С1.

2.16 Подключить сглаживающий фильтр С2.

2.17 Снять осциллограммы двухполупериодного двухтактного выпрямителя со сглаживающим фильтром С1+С2.

2.18 Выключить генератор и осциллограф.

2.19 Установить на генераторе импульсных сигналов низкочастотном тип сигнала «меандр», напряжение 10 В, частоту 400 Гц;

2.20 Выполнить последовательно п.п. 2.2 – 2.18.

3 Осциллограммы всех опытов должны быть зарисованы в принятом масштабе при неизменной частоте генератора развертки осциллографа.

Контрольные вопросы.

1. Поясните назначение выпрямительных устройств.

2.Укажите, какие требования предъявляются к диодам, используемым в выпрямительных устройствах.

3.Назовите основные типы однофазных выпрямительных схем.

4.Объясните отличие однотактной схемы выпрямления от двухтактной.

5.Поясните принцип действия одно- и двухполупериодной схем выпрямления.

6.Изобразите временные диаграммы напряжений и токов нагрузки одно- и двухполупериодной схем выпрямления без сглаживающего фильтра.

7.Назовите основные виды сглаживающих фильтров.

8.Поясните, в каких случаях целесообразно использовать индуктивные, а в каких — емкостные фильтры или их сочетания.

9.Каково значение коэффициента пульсаций напряжения или тока исследуемых выпрямительных схем?

8. Поясните назначение согласующего трансформатора в выпрямительных схемах.

9. Какие недостатки имеет однополупериодная схема выпрямления.

10. Как определяется коэффициент пульсаций для одно — и двух –полупериодной схемы выпрямления.

Литература

1.Касаткин А.С. Электротехника: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов.- 7-е изд., стер.-М.: Высш. Шк., 2003.-542с.

2.Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004.-448 с.

3.Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под ред. О.П. Глудкина.-М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-768 с.

4.Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов.-7-е изд., стер.-М.: Высш. Шк., 2001.-542 с.: ил.

Выпрямители

ВЫПРЯМИТЕЛИ

Общие сведения:

Выпрямители – устройства, преобразующие переменный ток в постоянный.

Работа выпрямителей строится на свойстве диодов менять сопротивление в зависимости от полярности поданного напряжения.

ДИОД ОТКРЫТ (R=min) ДИОД ЗАКРЫТ (R=max)

Обычно схема выпрямления кроме преобразования из переменного тока в постоянный выполняет ещё одну функцию – понижение напряжения.

Есть некая уловка для сглаживания пульсации тока: подключение параллельно нагрузке конденсатора:

СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

1. Однополупериодная:

Принцип действия:

Сила переменного тока понижается трансформатором и подается на нагрузку Rн через диод, который пропускает только одну полволну переменного тока, для другой полуволны диод закрыт. Ток по нагрузке течёт только при одной полуволне переменного напряжения.

2. Двухполупериодная:

Принцип действия:

Переменный ток понижается трансформатором со средней точкой. Одна полуобмотка замкнута на нагрузку через диод VD1, а вторая через диод VD2.

При одной полуволне напряжения открыт диод VD1. (см. РИС)

При другой полуволне будет открыт VD2. (см. РИС)

Ток протекает через нагрузку при обоих полуволнах и в одном направлении.

3. Мостовая:

Принцип действия:

Переменный ток понижается трансформатором и прикладывается к выпрямительному мосту, который содержит 4 диода, включенные ромбом. На 2 плеча моста (углы ромба) подается переменной напряжение, а с двух других плеч получают постоянное напряжение.

Работу схемы необходимо рассматривать по полупериодам. При одной полуволне «+» сверху, а «-» снизу – ток протекает на нагрузку через VD2 и VD3(красный рисунок). При другой полуволне ток протекает через VD4 и VD1 (синий рисунок). В любом случае направление тока через нагрузку не меняется.

Схема выпрямления	ПЛЮСЫ	МИНУСЫ
Однополупериодная	+ Амплитуда выпрямленного напряжения равна амплитуде переменного напряжения + Простота схемы (всего один диод)	— Редкая пульсация (50Гц и нужен более сложный фильтр) — Низкий КПД трансформатора — подмагничивание сердечника трансформатора (греется)
Двухполупериодная	+ Частая пульсация (100Гц и для сглаживания нужен простой фильтр) + Нет подмагничивания сердечника	— Амплитуда выпрямленного напряжения в два раза меньше амплитуды исходного напряжения — Сложность (2 диода и трансформатор со средней точкой) — Низкий КПД трансформатора
Мостовая	+ Частая пульсация (100Гц) + Амплитуда постоянного напряжения равно амплитуде переменного напряжения + Меньше вероятность пробоя диодов + Высокий КПД трансформатора + Нет подмагничивания сердечника	— Сложность (4 диода)

Выпрямители устройств СЦБ

ВАК

Назначение: заряд аккумуляторов.

ВУС-1,3

Назначение: выпрямление переменного тока для питания стрелочных электродвигателей.

БПШ (блок питания штепсельный)

Назначение: питание линейных цепей в кодовой АБ.

БПСН (блок питания цепи смены направления)

Назначение: питание цепи смены направления однопутной АБ.

ЗБУ 12/10 (устройство заряда буферное)

Назначение: заряд аккумуляторов.

БДР, БД (блок диодов и резисторов)

Назначение: выпрямление переменного тока для питания контрольного реле в схеме управления стрелками.

By Kositov N.S. ATM-140

1.4 Структурные схемы выпрямительных устройств

Одним из основных узлов СЭП является выпрямительное устройство (ВУ), преобразующее род тока – из переменного в постоянный. Рассмотрим обобщённую схему ВУ (рисунок 1.16) и назначение её узлов.

Рисунок 1.16 – Обобщённая схема выпрямительного устройства

На этом рисунке обозначено: Тр – трансформатор преобразует уровень напряжения и обеспечивает гальваническую развязку сети и нагрузки; СВ – система вентилей преобразует род тока из переменного в постоянный по направлению; Ф – сглаживающий фильтр (ФНЧ) сглаживает пульсации выпрямленного напряжения; СВН – стабилизатор выходного напряжения (при необходимости). Эта традиционная, классическая схема выпрямления.

Используют также и выпрямители с бестрансформаторным входом (ВБВ). Структурная схема такого выпрямителя приведена на рисунке 1.17.

Рисунок 1.17 – Схема выпрямителя с бестрансформаторным входом

В этой схеме трансформатор Тр и сглаживающий фильтр СФ2 работают на частоте преобразования инвертора, которая составляет десятки килогерц и поэтому масса и объём ВБВ значительно меньше чем у классических выпрямителей. Обратная связь позволяет довольно просто стабилизировать выходное напряжение U_0.

Схема может быть дополнена: предварительным сетевым стабилизатором (то есть иметь два или три контура стабилизации), блоком контроля, блоком плавного включения, корректором коэффициента мощности, фильтрами помех и устройствами защиты.

Очевидно, что рассмотренная структурная схема ВУ вырабатывает один типономинал (градацию) напряжения, то есть это одноканальный источник питания.

Современные ВУ часто являются многоканальными, т.е. обеспечивают питание сразу несколько нагрузок. Здесь ряд функциональных звеньев могут быть общими, а разветвление по каналам производится в любом месте, но чаще это делается в трансформаторе. Отдельные каналы могут содержать разное число звеньев, в зависимости от требований к напряжению питания. Для повышения КПД вторичного источника стремятся использовать совмещённые функции звеньев, например регулируемый инвертор или конвертор. Можно также использовать регулируемый выпрямитель, который управляется выходным напряжением U₀. Такие источники называют стабилизирующими по переменному току.

Примером иной компоновки ВУ является вольтодобавочная схема, которая может быть выполнена на постоянном или переменном токе и иллюстрируется рисунком 1.18.

Рисунок 1.18 – Вольтодобавочная схема

Здесь Е₀ = Е₁ + Е₂ и ВИП преобразует только часть энергии, передаваемой в нагрузку ( формирует напряжение Е₁ – вольтодобавку). Регулируя вольтодобавку, можно получить Е₀ с требуемой стабильностью. Преобразуется только часть мощности нагрузки, поэтому результирующий КПД выше и конструкция проще, чем классических ВУ.

Аналогично можно выполнить и ампердобавочные схемы, как показано на рисунке 1.19.

Рисунок 1.19 – Схема ампердобавки

Здесь ВИП2 включается в работу только тогда, когда мощности ВИП1 уже недостаточно для питания нагрузки. Ампердобавку не следует путать с параллельной работой, когда источники равномерно принимают нагрузку.

Сварочный выпрямитель: схема, технические характеристики, устройство

Для соединения металлических элементов могут применяться самые различные методы, среди которых отметим сварку. Сваривание металлов и сплавов проводится на протяжении последних нескольких десятилетий. Подобное неразъемное соединение можно получить при применении специального оборудования и материалов: сварочного аппарата, электродов, выпрямителя. Сварочный выпрямитель – устройство, предназначенное для формирования постоянного напряжения. Преобразовывая переменный ток в постоянный, можно обеспечить благоприятные условия для проведения сварочных работ, так как уменьшается степень разбрызгивания расплавленного металла. Рассмотрим все подробности данного аппарата подробнее.

Сварочный выпрямитель

Применение выпрямителей

Выпрямитель для сварочного аппарата – устройство, которое состоит из нескольких блоков для преобразования и выпрямления входящего напряжения. При работе устройство также повышает показатель силы тока, за счет чего обеспечиваются наиболее благоприятные условия. Назначение сварочного выпрямителя заключается в генерации постоянного тока с высоким значением А.

Рассматривая применение сварочного выпрямителя следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

1. Устройство позволяет проводить сварочные работы при применении электродов, покрытых различными веществами. За счет использования электродов с покрытием, дуга становится более устойчивой, что обеспечивает благоприятные условия для получения качественного шва.
2. В продаже встречаются аппараты, которые могут применяться для сваривания металлов толщиной до 50 мм. Регулировка показателей тока позволяет также проводить работы с металлом толщиной стенок около 1мм. Этот момент определяет, что сварочные выпрямители существенно расширяют область применения аппаратов для сварки.
3. Сварочное устройство может применяться для плавки кромки обрабатываемого металла или стержня применяемого электрода.
4. Многие модели могут использоваться для работы с присадочной проволокой. Кроме этого, они практически незаменимы при применении неплавящихся электродов, к примеру, покрытие которых изготавливается из вольфрама.
5. При применении сварочного выпрямителя можно проводить соединение элементов, которые изготавливаются из нержавеющей стали, чугуна, малоуглеродистой стали или других сплавов.
6. Кроме сварочных работ, с применением рассматриваемого аппарата можно выполнять резку металлов. Для этого проводится существенное увеличение показателя силы тока, дуга прожигает металл.

Если сравнивать с ранее применяемыми трансформаторами, выпрямители способны существенно снизить расход электродов. Сегодня они довольно часто встраиваются в сварочные аппараты, но можно приобрести и подключаемые вариант исполнения.

Внешний вид сварочного выпрямителя

Применяется устройство достаточно просто, подходит оно для самых различных случаев работы. К особенностям использования отнесем нижеприведенные моменты:

1. Устройство, как правило, имеет две клеммы.
2. Одна клемма предназначена для подключения к обрабатываемому изделию, а вторая присоединяется к держателю.
3. В зависимости от конкретного полюса определяется полярность, а также наиболее подходящие режимы работы.

Сваривание металла происходит при образовании дуги между обрабатываемой поверхности и применяемым электродом. Процесс относительно прост, но даже при применении сварочного выпрямителя могут возникнуть некоторые трудности при работе, и только при наличии определенных знаний, навыков и опыта сварщик может получить качественный шов.

Устройство и принцип работы

Классическая конструкция представлена сочетанием нескольких устройств, которые и обеспечивают контроль показателей тока. Основными блоками можно назвать:

1. диоды;
2. понижающий трансформатор;
3. охлаждающую систему, которая зачастую представлена вентилятором;
4. приборы для измерения показателя тока;
5. регуляторы различного типа.

Устройство сварочного выпрямителя позволяет с высокой точностью проводить регулировку показателей тока. В отличие от конструкции трансформатора оно может не только увеличивать силу тока, но и делать показатель постоянным, за счет чего и обеспечивается высокая устойчивость дуги.

Устройство сварочного выпрямителя

Принцип работы сварочного выпрямителя имеет следующие особенности:

1. Входящий ток изначально подается на первичную обмотку встроенного трансформатора понижающего типа.
2. За счет электромагнитной индукции происходит процесс понижения значения напряжения и повышения силы тока на вторичной обмотке. Схема современного сварочного выпрямителя определяет максимальное значение напряжения при холостом ходу 48В.
3. Создаваемое напряжение подается на установленные диоды. Новые модели изготавливаются при применении диодов на кремневой основе. Устанавливаются они в качестве полупроводника, который обеспечивает ход тока только в одну сторону. Именно за счет диодов обеспечивается постоянное напряжение, так как они устраняют колебание при реверсном ходе электричества.
4. Стоит учитывать, что на момент работы диоды существенно нагреваются. Именно поэтому все модели сварочных выпрямителей имеют систему охлаждения, которая в большинстве случаев представлена вентиляторами. При активном применении устройства постоянный обдув воздухом позволяет снизить температуру применяемых полупроводников. Некоторые модели снабжаются датчиком, который фиксирует перегрев системы.
5. Устанавливаются датчики, контролирующие напряжение. Они работают совместно с автоматом и могут отключить устройство в автоматическом режиме при высоком значении напряжения.
6. Регулятор устанавливается для того, чтобы можно было выбирать напряжение в зависимости от толщины свариваемого металла.

Создать выпрямитель сварочного аппарата своими руками достаточно сложно, так как для этого нужно владеть определенными навыками работы с электротехникой. Промышленные варианты исполнения обладают высокой точностью работы и надежностью, что определят их высокую популярность.

При выборе устройства следует уделить внимание тому, что оно может иметь несколько различных элементов регулировки напряжения подаваемого тока.

К особенностям устанавливаемых устройств регулировки отнесем нижеприведенные моменты:

1. В большинстве случаев регулировка ступенчатая. Она представлена секционным подключением обмотки.
2. При ступенчатой регулировке имеет значение шаг. Для управления секционным подключением обмотки устанавливается рычаг.
3. Большинство моделей для использования сильных токов имеют конструкцию, которая предусматривает отсекание части обмотки. За счет этого ток подается по короткой схеме.

Приведенная выше настройка достаточно грубая. Встречаются модели с тонкой настройкой, которая основана на применении метода дроссельного насыщения: устанавливается устройство между двумя кремневыми диодами и понижающим трансформатором. Дроссель – конструкция, представленная сочетанием нескольких катушек, через которые во время работы оборудования также подается ток. За счет переключения позиции регулятора изменяется и длина пути обмотки.

Наиболее высокой эффективностью характеризуется работа теристорного блока. Этот элемент включается в конструкцию сварочного выпрямителя для обеспечения наиболее точной регулировки силы тока. За счет применения теристора можно выставить самые различные характеристики тока.

Большинство моделей имеет большую рукоятку на корпусе, за счет движения которой приводится в движение винтовой вал со вторичной обмоткой трансформатора. За счет изменения ее положения также регулируется протяженность пути, который преодолевает ток. Однако подобная настройка также характеризуется низкой точностью.

Схема сварочного выпрямителя

Практически все сварочные выпрямители имеют блок управления в виде сочетания различных рычагов и выключателей. За счет изменения их положения проводится регулировка характеристик подаваемого тока.

Разновидности аппаратов

В продаже встречается просто огромное количество разновидностей рассматриваемого оборудования, все они имеют свои определенные достоинства и недостатки. Классификация промышленных сварочных выпрямителей проводится следующим образом:

1. однофазный;
2. двухфазный;
3. трехфазный.

Выпрямитель для проведения ручной дуговой сварки трехфазного типа состоит из 6-12 диодов, которые зачастую подключаются параллельно. Двухфазные характеризуются параллельным и последовательным подключением мостов.

Управляемый и неуправляемый выпрямители

Кроме этого, классификация может проводится по следующим критериям:

1. Сила тока на выходе. С увеличением этого показателя существенно повышается толщина обрабатываемого металла. Если устройство выдает небольшой ток, то можно будет проводить обработку тонких элементов. Также слишком высокий показатель силы тока позволяет применять сварочный аппарат для проведения резки металла.
2. Точность регулировки. Как ранее было отмечено, выпрямитель может использоваться для установки самых различных параметров тока. Чем выше показатель точности регулировки, тем более оптимальные условия для работы может себе обеспечить мастер.
3. Количество выходов для подключения. Сложное сварочное оборудование может применяться для одновременного подключения нескольких держателей для электродов. Подобная модель может понадобиться в том случае, когда работу поблизости одновременно выполняют несколько сварщиков. Однако, за счет усложнения конструкции она становится больше и дороже.
4. Эффективность охлаждения. Недорогие модели предназначены для бытового применения, так как могут эксплуатироваться на протяжении короткого промежутка времени. Это связано с тем, что конструкция не имеет эффективной системы охлаждения. Профессиональное оборудование может использоваться для сварки на протяжении длительного периода.
5. Размеры конструкции. Как правило, сварочные работы проводятся на выезде. Доставка всей аппаратуры может быть затруднена в случае, если оно имеет большой вес и габаритные размеры. В продаже встречаются компактные модели, которые просты в транспортировке.

В целом можно сказать, что выбор сварочного выпрямителя – достаточно сложная задача. При выборе учитывается то, при каких условиях будут проводиться работы.

Большой популярностью пользуются модели трехфазного типа. Это связано с тем, что они могут применяться для работы с металлом самой различной толщины. Однопостовой выпрямитель больше всего подходить для бытового применения, так как применяется при использовании только одного держателя электродов. В продаже есть и модели, которые позволяют подключать одновременно сразу несколько электрододержателей.

Универсальные современные сварочные выпрямители выпускаются достаточно большим количеством различных производителей. Марки во многом определяют качество сборки, срок службы и стоимость оборудования.

Для бытового применения подходить инверторный выпрямитель. Подобные модели можно охарактеризовать следующим образом:

1. За понижение напряжения отвечает трансформатор.
2. Устанавливается выпрямляющий блок, который отвечает за подачу постоянного напряжения.
3. Далее проводится преобразование в переменное электричество с высоким показателем частоты.

Сварочный выпрямитель

Подобное оборудование предусматривает использование переменного тока. Однако за счет существенного увеличения частоты подаваемого тока есть возможность применять инверторный выпрямитель для получения соединительных швов высокого качества. За счет существенного упрощения конструкции инверторы имеют относительно небольшие размеры, а также просты в эксплуатации.

Плюсы и минусы оборудования

Как ранее было отмечено, при работе вместо выпрямителя может также использоваться трансформатор. Преимуществами сварочного выпрямителя назовем нижеприведенные моменты:

1. Можно получить более стабильную дугу. Во время выполнения сварочных работ характеристики получаемой дуги во многом определяют качество шва. Рассматриваемое оборудование характеризуется тем, что обеспечивает более стабильное горение дуги. Именно поэтому в последнее время оно получило широкое распространение.
2. Преимущества сварочного выпрямителя также заключаются в том, что после проведения работы получается ровный шов с мелким чешуйчатым рисунком. За счет этого существенно расширили область применения подобного оборудования.
3. Низкая склонность к образованию брызг расплавленного металла существенно упрощает поставленную задачу и повышает качество получаемого результата.
4. Высокая степень экономичности. Как ранее было отмечено, применение рассматриваемого оборудования позволяет существенно снизить скорость плавки электрода.

Кроме этого, сварочный выпрямитель в большей степени подходит для соединения цветных и легированных металлов, которые могут обладать различными эксплуатационными качествами.

Недостатки сварочных выпрямителей во многом связаны с его довольно высокой стоимостью и необходимостью в транспортировке. Стоит учитывать, что для обеспечения длительного срока службы устройства следует уделять внимание его состоянию перед каждым использованием. Обслуживание предусматривает:

1. Проверку надежности фиксации используемых клемм.
2. Удаление накопившейся пыли.
3. Проверку изоляции всех токопроводящих элементов.

Что касается частых поломок, то зачастую их признаками становятся сильный гул во время работы устройства или его нагрев. При наблюдении подобных симптомов следует проверить состояние устройства, так как причинами их появления может стать:

1. Деформация или полная остановка вентилятора охлаждающей системы. Стоит учитывать, что неправильная работа охлаждающей системы может привести к серьезным проблемам.
2. Замыкание первичной обмотки или нарушение изоляции листов сердечника.
3. Снижение выходного напряжение происходить из-за замыкания или обрыва во вторичной обмотке.

В заключение отметим, что современные выпрямители позволяют получать качественные швы при соединении различных металлов. Большое количество положительных качеств определило обширное распространение устройства. В продаже встречаются самые различные варианты исполнения, которые обладают исключительными эксплуатационными качествами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сварочный выпрямитель – устройство и принцип работы

При выполнении сварочных работ важную роль играет обеспечение условий, в которых образуется ровный, аккуратный, прочный шов и сводится к минимуму разбрызгивание металла. Для создания именно таких условий служит сварочный выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный.

В этом аппарате, состоящем из нескольких блоков, осуществляется выпрямление входного переменного тока, снижение напряжения и увеличение силы тока до необходимого значения.

Устройство, назначение и принцип работы сварочного выпрямителя

Производители предлагают несколько конструктивных схем аппаратов, но их главные компоненты одинаковы.

Как устроен сварочный выпрямитель – основные составные части:

• понижающий трансформатор;
• полупроводниковые элементы – диоды;
• охлаждающий блок;
• регуляторы электротока;
• измерительные устройства.

Основные этапы преобразования тока, поступающего в аппарат:

• На первичную обмотку понижающего трансформатора поступает переменный одно- или трехфазный питающий ток.
• На вторичной обмотке, благодаря электромагнитной индукции, генерируется ток со сниженным значением напряжения и силой тока, повышенной до требуемого значения.
• Переменный ток с новыми параметрами поступает на выпрямительный блок, состоящий из полупроводниковых элементов.
• В сварочную зону подается постоянный ток с нужными параметрами. Для контроля силы тока и значения напряжения в составе сварочного выпрямителя предусмотрены амперметр и вольтметр.

При эксплуатации полупроводниковые элементы (диоды) нагреваются, поэтому для их охлаждения устанавливаются специальные радиаторы и вентилятор. Во время функционирования аппарата диоды постоянно охлаждаются воздушным потоком, что значительно продлевает беспрерывный период функционирования выпрямителя.В современных моделях устанавливаются датчики перегрева, которые дают сигнал на отключение возможности сварки при перегреве аппарата.

Для настройки требуемой силы тока предусмотрено несколько режимов регулировки:

• Витковая. Осуществляется в аппаратах с секционированными обмотками, входящими в устройство сварочного выпрямителя.
• Фазовая. Осуществляется с использованием тиристоров.
• Импульсная – широтная, частотная и амплитудная. Применяется в преобразователях с транзисторным регулятором или в инверторных моделях.
• Магнитная. Осуществляется благодаря присутствию в схеме сварочного выпрямителя дросселя насыщения, смонтированного между блоком выпрямления и понижающим трансформатором. Дроссель – это несколько катушек, через которые пропускаетсянапряжение. При переключении рычага изменяется путь прохождения тока, а следовательно, его сила.

Преимущества и недостатки применения сварочных выпрямителей

Сварочный выпрямительимеет ряд достоинств, по сравнению страдиционным сварочным трансформатором, от которого он отличается наличием выпрямительного блока.

Это:

• более стабильная дуга;
• минимальное разбрызгивание металлического расплава;
• качественная поверхность шва;
• возможность качественной сварки легированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе.

Минусами являются:

• чувствительность к колебаниям напряжения в электрической сети;
• быстрый выход из строя при КЗ в сети;
• чувствительность к условиям окружающей среды – высокой влажности и запыленности.

Для чего служит сварочный выпрямитель?

Преобразователь с блоком-выпрямителем используется как для сварки, так и для резки металлов.

Для каких видов сварки эффективны сварочные выпрямители:

• толщина свариваемыхзаготовок с разделкой кромок – 1-50 мм, конкретная минимальная и максимальная толщина зависит от возможностей аппарата-преобразователя;
• при использовании плавящихся электродов с сечением 2-6 мм;
• при работе неплавящимися электродами – угольными и вольфрамовыми;
• свариваемые металлы – нелегированная и легированная сталь, чугун, цветные металлы и сплавы на их основе.

Виды сварочных выпрямителей по количеству фаз

В зависимости от числа фаз первичного тока питания различают одно- и трехфазные преобразователи. Однофазные модели, работающие от бытовой электросети переменного тока с напряжением 220 В,имеют небольшую и среднюю мощность.В основном применяются в бытовых целях. Имеют однополупериодное или двухполупериодное выпрямительное устройство (мостовое или с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора). Двухполупериодные устройства имеют большую мощность и КПД, по сравнению с однополупериодными. Наиболее популярныдвухполупериодные мостовые модели, состоящие из понижающего трансформатора и четырех диодов, сформированных в диодный мост.

Трехфазные аппараты, бывающие одно- и многопостовыми,работают от сети напряжением 380 В, имеют среднюю и большую мощность, эффективны для сварки и резки металлов значительной толщины.

Типы сварочных выпрямителей – одно- и многопостовые

В зависимости от модели выпрямительного аппарата, к нему могут подключаться один или несколько сварочных кабелей.

Описание однопостового сварочного выпрямителя

Однопостовые аппараты, к которым может подключаться только один сварочный кабель, используются для выполнения работ небольших объемов. Это компактное устройство, обладающее невысокой мощностью, чаще всего используется в бытовых целях или в небольших мастерских. Имеет небольшие размеры и массу, поэтому его легко перемещать на новые рабочие места. В конструкции современных аппаратов предусмотрены защиты от перегрева и слишком высокого напряжения. В помещениях с естественной вентиляцией часто используются выпрямительные устройства серии ВД.

Однопостовые аппараты работают отодно- или трехфазного тока. Для бытовых целей обычно используются однофазные модели.

Характеристики многопостовых сварочных выпрямителей

Многопостовые аппараты востребованы для ручной и механизированной сварки. Модели для ручной сварки серии ВДМ имеют несложную конструкцию. Управление силой тока осуществляется балластными реостатами. Такие выпрямители часто используются при организации систем, питающихся от общецехового магистрального шинопровода. Отличаются стабильной выходной вольтамперной характеристикой.

Многопостовые аппараты для механизированной сварки могут обслуживать до 30 рабочих мест сварщиков. Применяются для наплавки и сваривания под флюсом. Взаимное влияние постов друг на друга исключено.

Подготовка к эксплуатации и эксплуатационные условия для сварочных выпрямителей

Эксплуатацию выпрямительных аппаратов можно начинать только после тщательного изучения сопроводительной документации, в которой изложена информация об устройстве модели, допустимых условиях работы, правилах безопасности. Перед использованием устройство очищается от пыли, заземляется и проверяется в соответствии с инструкцией.

Установку, подключение к электросети и регулировку должен осуществлять электромонтажник с третьей и выше группой электробезопасности. Сварочные работы может вести сварщик, прошедший обучение по использованию аппарата, имеющий удостоверение на право сварки и группу электробезопасности вторую и выше.

Поскольку сварочные выпрямительные устройства чувствительны к качеству питающего тока, в сетях с нестабильным электроснабжением их подключают через источники бесперебойного питания (ИБП) соответствующей мощности. Также следует контролировать уровни запыленности и влажности, максимальный уровень которых указывается в техдокументации.

Обслуживание и ремонт сварочных выпрямителей

Для обеспечения бесперебойной работы выпрямительное устройство нуждается в периодическом техобслуживании и своевременном ремонте. Перед эксплуатацией необходимо проверить надежность заземления. Обязательное условие – наличие защитного кожуха.

Основные этапы технического обслуживания:

• контроль целостности изоляции всех конструктивных элементов, находящихся под напряжением;
• обследование прочности фиксации клемм;
• удаление пыли и загрязнений с внутренних механизмов.

Распространенными неисправностями, требующими незамедлительного ремонта, являются появление гула и перегрев устройства. Вероятные причины этих проблем:

• неправильно подобранная крыльчатка вентилятора;
• заклинивание вала вентилятора;
• замыкание первичной обмотки понижающего трансформатора;
• нарушение изоляции токоведущих частей.

Падение выходного напряжения ниже заданного значения может произойти из-за обрыва вторичной обмотки или замыкания витков. Одной из причин выхода из строя оборудования является поломка выпрямительного диодного моста.

Если напряжение холостого хода и рабочего режима нестабильно, то необходимо проверить:

• ручку регулятора;
• предохранители первичной обмотки;
• устойчивость фиксации клемм пускателя.

Для ремонта выпрямителей требуются определенные знания и навыки, поэтому диагностику и восстановление рабочих характеристик аппаратоврекомендуется доверить работникам специализированногосервис-центра.