Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 114287
Наименование:
Реферат Элементы преобразования в источниках питания и схемы силовых выпрямительных блоков
Информация:
Тип работы: Реферат.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 22.11.2018.
Год: 2016.
Страниц: 38.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет»
По дисциплине: «Источники питания»
Реферат на тему: «Элементы преобразования в источниках питания и схемы силовых выпрямительных блоков»
Выполнил: ст.гр С-151
Омск, 2016
Содержание
1. Элементы преобразования в источниках питания и схемы силовых выпрямительных блоков………2 2. Функциональные блок-схемы сварочных выпрямителей ………..……..3 3. Конструктивные компоненты сварочных выпрямителей………..6 4. Вентили, используемые в сварочных выпрямителях………7 5. Схемы силовых выпрямительных блоков………...……… 13 6. Инверторы……….29 7. Автономные однофазные мостовые инверторы………...31 8. Резонансный последовательный инвертор………...……….33 9. Трехфазные автономные инверторы……….……….. .35 Библиографический список……….38
1. Элементы преобразования в источниках питания и схемы силовых выпрямительных блоков В современных источниках питания для сварки, в особенности специализированных, широко применяются устройства, осуществляющие преобразование переменного тока в постоянный или, наоборот, постоянного в переменный. Преобразователи с естественной коммутацией, составленные из таких элементов, как трансформаторы, реакторы, конденсаторы и вентили, применяются для передачи энергии между двумя цепями переменного тока разных частот или между цепями переменного и постоянного тока как в одном, так и в обоих направлениях. Преобразователи с естественной коммутацией могут быть подразделены на две большие группы: – преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между системами переменного и постоянного тока; – преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между двумя системами переменного тока, которые работают при различных напряжениях или частотах (специальные преобразователи). Преобразователи с естественной коммутацией, относящиеся к первой группе и соединяющие системы переменного и постоянного тока, могут быть управляемыми и неуправляемыми. Для снижения потребления реактивной мощности на стороне постоянного тока управляемого преобразователя можно присоединить шунтирующий диод. В неуправляемых преобразователях или управляемых преобразователях с шунтирующим диодом энергия может передаваться только из системы переменного тока в систему постоянного тока, следовательно такие преобразователи могут работать только в выпрямительном режиме. Управляемые преобразователи могут передавать энергию в обоих направлениях. Когда энергия передается из системы переменного тока в систему постоянного тока, происходит преобразование переменного напряжения в постоянное – выпрямление. Когда энергия передается в противоположном направлении, происходит преобразование постоянного напряжения в переменное – инвертирование. В сварочных источниках питания даже управляемые преобразователи передают энергию, как правило, только в одном направлении. Неуправляемые и управляемые преобразователи, передающие энергию только из системы переменного тока в систему постоянного тока, называют выпрямителями. Управляемые преобразователи, передающие энергию только из системы постоянного тока в систему переменного тока, называют инверторами. В сварочных источниках питания, за некоторыми исключениями, в основном используются преобразователи, обеспечивающие передачу потока энергии между системами переменного и постоянного тока, т. е. преобразователи первой группы. Выпрямители для дуговой сварки отличаются многочисленностью конструктивных решений и многообразием внешнего вида. Вместе с тем они имеют и общие элементы: силовой трансформатор, выпрямительный блок, пускорегулирующую, измерительную и защитную аппаратуру. В специализированных выпрямителях содержится ряд других элементов, облегчающих ведение процесса сварки. Ниже рассмотрим функции, которые выполняют отдельные элементы сварочных выпрямителей, и их устройство.
Рассмотрим наиболее общую упрощенную типовую блок-схему силовых цепей сварочных выпрямителей с падающими и жесткими внешними характеристиками для сварки плавящимся электродом (рис.1, а). Сварочный выпрямитель может иметь всего два обязательных блока: трансформатор Тр и выпрямительный блок на неуправляемых Vн или управляемых Vу вентилях (на блок-схеме они выделены сплошной линией). Современные выпрямители, как правило, содержат еще и блок LС, который также можно отнести к обязательным блокам. Включение в схему линейного (сглаживающего) дросселя LС снижает скорость нарастания сварочного тока и его максимальное значение при возбуждении дуги, уменьшает разбрызгивание металла при сварке плавящимся электродом, способствуя плавному переносу металла в ванну, а также выполняет роль индуктивного фильтра, сглаживая пульсации выпрямленного сварочного тока. Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. Поскольку в силовых блоках сварочных выпрямителей однофазные одно- и двухполупериодные схемы выпрямления не применяются из-за значительных пульсаций выходного напряжения, которые отрицательно сказываются на качестве сварного соединения, то трансформаторы в них применяют трехфазные с жесткими или падающими внешними вольт-амперными характеристиками.
а)
б) Рисунок 1- Функциональные блок-схемы обычных (а) и инверторных (б) сварочных выпрямителей: Vн, Vу и Vтр – силовые выпрямительные блоки, соответственно неуправляемые (диодные), управляемые (тиристорные и транзисторные); ИН – инвертор; Тр – силовой трехфазный понижающий трансформатор; Lн – дроссель насыщения; LС – линейный (сглаживающий) дроссель
Выпрямление переменного напряжения происходит в блоке Vн или Vу, схема выпрямления которого определяет частоту пульсаций выпрямленного напряжения. В большинстве силовых выпрямительных блоков сварочных выпрямителей применяют трехфазную мостовую схему выпрямления как наиболее рациональную и имеющую высокие технико-экономически показатели. Более совершенны и более распространены выпрямители на управляемых вентилях – тиристорах. Тиристорный выпрямительный блок за счет фазового управления моментом включения тиристоров обеспечивает регулирование режима, а при введении обратных связей по току и напряжению – и формирование любых внешних характеристик. Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора Тр. Тогда выпрямительный блок Vн может быть собран из неуправляемых вентилей – диодов. Выпрямительный блок на управляемых вентилях транзисторах – транзисторный регулятор Vтр, наоборот, устанавливают в цепи сварочного тока. С его помощью легко реализовать программное управление процессом сварки. В некоторых выпрямителях для формирования внешней характеристики и регулирования режима применяют дроссель насыщения Lн. Инверторные выпрямители также имеют подобную схему (рис.1, б). Инвертор ИН преобразует постоянное напряжение выпрямительного блока Vн1 в высокочастотное переменное напряжение, которое затем понижается трансформатором Тр и выпрямляется блоком Vн2 или Vу2. Воздействие на параметры инвертора позволяет регулировать режим и формировать внешние характеристики выпрямителя. В состав любого выпрямителя входят также пускорегулирующая и контрольная аппаратура, блок защиты выпрямителя в аварийных режимах, часто устанавливаются блоки управления, стабилизации и т.п. Схемы управления тиристорных, транзисторных и инверторных выпрямителей сложнее: в них имеются цепи формирования управляющих сигналов и обратных связей. Выбор компоновочной схемы выпрямления и ее отдельных узлов зависит от способа сварки и свойств дуги, для питания которой предназначается данный выпрямитель. Она в основном и определяет действительные технологические свойства всей установки. В зависимости от назначения выпрямители различают по типу внешних характеристик. Для ручной сварки предназначены выпрямители с крутопадающими характеристиками. В большинстве современных отечественных конструкций таких выпрямителей приняты следующие способы формирования крутопадающих характеристик: увеличение сопротивления трансформатора (выпрямитель с трансформатором с подвижными обмотками, с магнитным шунтом или с разнесенными обмотками), использование обратной связи по току (тиристорный, транзисторный и инверторный выпрямители). При механизированной сварке в углекислом газе и под флюсом в аппаратах, действующих по принципу саморегулирования дуги, применяют однопостовые выпрямители с жесткими, а также с пологопадающими и пологовозрастающими характеристиками. Эти выпрямители имеют, как правило, трансформатор с нормальным рассеянием. В них наиболее распространены такие способы регулирования напряжения, как витковое (выпрямитель с трансформатором с секционированными обмотками), магнитное (выпрямитель с трансформатором с магнитной коммутацией, выпрямитель с дросселем насыщения), фазовое (тиристорный выпрямитель), а также импульсное (частотное, широтное и амплитудное в транзисторном и инверторном выпрямителях). Требования к таким выпрямителям изложены в ГОСТ 13821-77 «Выпрямители однопостовые с падающими внешними характеристиками для дуговой сварки». Широко применяются также универсальные выпрямители, обеспечивающие как жесткие, так и крутопадающие характеристики. Очевидно, что конструктивная схема выпрямителей во многом определяется принятой схемой регулирования сварочного тока. Поэтому их можно разделить на следующие группы: – выпрямители, регулируемые трансформатором; – выпрямители, регулируемые дросселем; – выпрямители с вентильным регулированием. Главными преимуществами сварочных выпрямителей перед трансформаторами являются высокие показатели надежности зажигания и устойчивости горения дуги. По сравнению с вращающимися источниками (преобразователями и агрегатами) выпрямители обладают следующими преимуществами: более высоким КПД, меньшей массой и габаритами, отсутствием вращающихся частей и более высокой надежностью.
Наиболее рациональным в выпрямителях для дуговой сварки оказалось применение трехфазного тока. Поэтому для питания выпрямительных блоков обычно используют силовые понижающие трехфазные трансформаторы (рис. 2). Внешняя вольт-амперная характеристика многих выпрямителей определяется вольт-амперной характеристикой силового трансформатора.
а) б) в) Рисунок 2 - Схемы магнитопроводов трехфазных сварочных трансформаторов: а – с нормальным магнитным рассеянием; б – с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными катушками вторичных обмоток; в – с увеличенным магнитным рассеянием и магнитными шунтами МШ; w1 – первичные обмотки; w2 – вторичные обмотки
В выпрямителях с жесткой (пологопадающей) вольт-амперной характеристикой применяют силовые трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием (рис.2, а). В большинстве выпрямителей с крутопадающими характеристиками используют трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием, в которых потоки рассеяния регулируют либо перемещением катушек (рис.2, б), либо магнитными шунтами (рис.2, в). Иногда в таких выпрямителях применяют трансформаторы с нормальным рассеянием в сочетании с дросселями. В формировании вольт-амперной характеристик выпрямителей, например универсальных, может участвовать и выпрямительный блок, собранный на управляемых полупроводниковых элементах – тиристорах. По принципу действия трехфазные трансформаторы, используемые для питания выпрямительных блоков, аналогичны ранее рассмотренным однофазным трансформаторам.
4.Вентили, используемые в сварочных выпрямителях
Используют преимущественно кремниевые силовые вентили: неуправляемые (диоды), неполностью управляемые (тиристоры) и управляемые (транзисторы). Полупроводниковые диоды имеют высокую проводимость в прямом направлении и незначительную в обратном. Принцип работы диода рассмотрим на примере простейшей схемы однополупериодного выпрямления (рис.3). В положительном полупериоде синусоидального напряжения питающей сети диод V оказывается включенным в прямом направлении (рис.3,а). Поскольку при этом его сопротивление мало, прямой ток iпр (рис.3,б) сравнительно велик.
а) б) в) Рисунок 3- Осциллограммы (б) и работа диода при прямом (а) и обратном (в) включении в цепи переменного тока
Практически все напряжение сети приложено к нагрузке Rн (uRпр ? u~), а падение напряжения на диоде uпр не превышает 1–2 В. В отрицательном полупериоде (рис.3, в) диод включен в обратном направлении, его сопротивление резко возрастает, а ток iобр снижается почти до нуля. На нагрузку напряжение почти не подается (uRобр ? 0), поскольку практически все напряжение сети приложено к разрыву цепи, образованному закрытым диодом (uобр ? u~). Таким образом, если пренебречь незначительным обратным током iобр, по нагрузке идет прерывистый ток одного направления – выпрямленный ток iд = iпр. Его усредненное за полный период значение – Iпр. По осциллограммам рис. 4 можно получить динамическую вольт-амперную характеристику диода (рис.4). На прямой ветви характеристики видно, что прямое падение напряжения на вентиле uпр невелико. Главным параметром, по которому из справочников выбирается диод, является его предельный ток Iпред. Это максимально допустимое среднее за период значение длительно протекающего тока синусоидальной формы при частоте 50 Гц и однополупериодном выпрямлении. В сварочных выпрямителях используются диоды с предельным током 200, 320, 400, 500 А. Другой важной характеристикой диода является прямое падение напряжения Uпр на вентиле при амплитудном значении предельного тока. Прямое падение характеризует потерю мощности на нагрев вентилей, от него зависит КПД выпрямителя.
На обратной ветви отметим довольно высокое пробивное напряжение Uпроб, измеряемое сотнями вольт, при котором происходит необратимое разрушение полупроводниковой структуры вентиля. Еще один справочный параметр вентиля – повторяющееся напряжение Uповт. Это наибольшее мгновенное напряжение, прикладываемое к диоду в обратном направлении. При этом имеется в виду не только амплитудное значение синусоидального напряжения Um (рис. 4, б), но также и часто повторяющиеся броски напряжения при переходных процессах. Повторяющееся напряжение должно быть ниже пробивного не менее, чем в 2 раза. В сварочных выпрямителях используются вентили 2–8-го классов (Uповт от 200 до 800 В). Допустимое обратное напряжение вентиля Uдоп должно быть в 1,5 раза ниже повторяющегося Uповт...
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ерёмин Е.Н Источники питания для сварки: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. – 295 с.
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
