Устройство и принцип работы сварочного выпрямителя

Каталог

Бренды

Главная » Помощь покупателю » Сварочный выпрямитель – его устройство и принцип работы

27 августа 2021

Содержание

• Устройство сварочного выпрямителя
• Принцип действия сварочного выпрямителя
• Способы регулирования параметров электрического тока в сварочном выпрямителе
• Преимущества и недостатки сварочных выпрямителей
• Для каких видов сварочных процессов используются аппараты с выпрямительным блоком
• Виды сварочных выпрямителей
  • По количеству фаз
  • По количеству постов
• Подготовка сварочного выпрямителя к работе
• Обслуживание и ремонт аппаратов с выпрямительными блоками

При выполнении сварочных работ необходимо обеспечить условия, способствующие образованию ровного, аккуратного, высокопрочного шва. Для этой цели предназначен сварочный выпрямитель, задачи которого – преобразовывать переменный ток в постоянный, снижать напряжение и повышать силу тока до оптимальных значений.

Устройство сварочного выпрямителя

Аппарат состоит из нескольких блоков разной функциональности. В его конструкцию входят:

• Силовой понижающий трансформатор, схожий по конструктивному исполнению с трансформатором, используемым для сварки на переменном токе.
• Выпрямительный диодный блок. В его состав могут входить неуправляемые вентили, функции которых выполняют кремниевые диоды, или управляемые вентили – тиристоры.
• Пусковое устройство. Полезная опция – отключение аппарата от сети в случае его выхода из строя.
• Панель управления, на которой расположены органы регулировки и контрольно-измерительные приборы.
• Блок защиты от перегрузок по току и перегрева. Играет важную роль – защищает аппарат от выход а из строя при ошибках сварщика.
• Система охлаждения – вентили и вентилятор. Во время работы полупроводниковые выпрямители охлаждаются воздушной струей. В современных аппаратах в конструкции предусмотрены специальные датчики, которые отключают оборудование в случае перегрева.

Оптимальный вариант – трехфазный выпрямитель, укомплектованный трехфазным трансформатором. Такой агрегат обеспечивает минимальные пульсации выпрямленного напряжения и получение качественного сварного шва.

Принцип действия сварочного выпрямителя

Основные этапы трансформации переменного тока:

• На первичную обмотку подается переменный ток – однофазный или трехфазный – от источника электропитания.
• На вторичной обмотке генерируется переменный электроток с пониженным напряжением и повышенной силой тока.
• Переменный электроток с обновленными характеристиками поступает на полупроводниковые выпрямители.
• Полученный постоянный ток с требуемыми параметрами поступает в зону сварки.

Мониторинг напряжения и силы тока осуществляют с помощью вольтметра и амперметра, имеющихся в составе аппарата.

Способы регулирования параметров электрического тока в сварочном выпрямителе

Существует несколько вариантов регулировки:

• витковая – характерна для агрегатов с секционированными обмотками;
• фазовая – происходит с применением тиристоров;
• импульсная – реализуется в инверторных моделях и аппаратах с транзисторным регулятором;
• магнитная – осуществляется с помощью дросселя насыщения, который находится между силовым трансформатором и выпрямительным блоком.

Преимущества и недостатки сварочных выпрямителей

Плюсы аппаратов, имеющих в конструкции выпрямительный блок, по сравнению с традиционными сварочными трансформаторами:

• высокая стабильность дуги;
• минимальное разбрызгивание расплавленного металла;
• высокое качество шва;
• обеспечение высокого качества сварного соединения элементов из легированных сталей, цветных металлов и сплавов.

Недостатки сварочных выпрямителей:

• восприимчивость к скачкам напряжения в электросети;
• высокая вероятность выхода из строя аппарата при коротком замыкании;
• высокие требования к влажности и уровню запыленности окружающего пространства.

Для обеспечения эффективности сварочных выпрямителей проводят мониторинг влажности и запыленности на объекте. В электросетях с нестабильным напряжением аппараты подключают через источник бесперебойного питания.

Для каких видов сварочных процессов используются аппараты с выпрямительным блоком

Сварочные выпрямители используются как при сварке, так и при резке металлов и сплавов. Условия их эффективного использования:

• толщина соединяемых элементов – 1-50 мм;
• применение плавящихся электродов 2-6 мм, неплавящихся вольфрамовых и угольных;
• соединяемые материалы – «черные» и легированные стали, чугун, цветные металлы и сплавы.

Виды сварочных выпрямителей

Аппараты с выпрямительным блоком разделяют по количеству фаз и постов.

По количеству фаз

По количеству фаз сварочные выпрямители разделяют на однофазные и трехфазные.

• Однофазные. Работают от однофазной бытовой электросети напряжением 220 В. Имеют малую и среднюю мощность. Выпрямитель – одно- или двухполупериодный. Второй вариант – более эффективный и имеющий более высокий КПД.
• Трехфазные. Функционируют от промышленной сети напряжением 380 В. Отличаются средней и высокой мощностью. Бывают одно- и многопостовые.

По количеству постов

Трехфазные аппараты могут быть рассчитаны на подключение одного или нескольких сварочных кабелей.

Однопостовые модели с одним подключенным кабелем применяют для реализации небольших объемов работ. Их отличают компактные размеры, небольшая масса и невысокая мощность. В конструкции предусмотрены защиты от перегрева и критически высокого напряжения. Такие аппараты используются в основном в бытовых домашних и небольших коммерческих мастерских. Для применения на объектах с естественной вентсистемой чаще всего приобретают агрегаты серии ВД.

Многопостовые модели применяются для ручной и механизированной сварки. Аппараты первого типа имеют достаточно простое конструктивное исполнение. Силой тока управляют с помощью балластного реостата. Для ручных моделей характерны стабильные параметры напряжения и силы тока. Аппараты для механизированной сварки обслуживают до 30 сварочных мест

Подготовка сварочного выпрямителя к работе

Перед началом проведения сварочных работ необходимо:

• тщательно изучить сопроводительную документацию;
• очистить устройство от пыли и других заземлений;
• проверить наличие и целостность защитного кожуха;
• обеспечить его заземление;
• проверить готовность к работе в соответствии с инструкцией.

Подключение к сети и регулирование параметров осуществляют электрики не ниже чем третьей группы безопасности. Сварщик должен иметь не ниже второй группы электробезопасности и, конечно же, удостоверение на право проведения сварочных работ.

Обслуживание и ремонт аппаратов с выпрямительными блоками

В перечень работ по обслуживанию входят следующие мероприятия:

• контроль целостности изоляции элементов конструкции, которые находятся под напряжением;
• проверка качества соединений;
• очистка внутренних механизмов от пыли.

Сигналами к проведению срочного ремонта обычно бывают гул и перегрев аппарата. Причинами поломок электрооборудования чаще всего являются: замыкание витков, обрыв вторичной обмотки. При непостоянстве напряжения холостого хода и рабочего напряжения рекомендуется проверить работоспособность ручки регулятора, целостность предохранителей в первичной обмотке, устойчивость клемм пускателя.

Выпрямитель напряжения: принцип работы и разновидности

Содержание:

Выпрямитель напряжения – это устройство для преобразования переменного электричества в постоянный ток. В его основе находится полупроводниковый прибор, имеющий одностороннюю проводимость. Такими приборами служат диод или тиристор. Если существует небольшая мощность, несколько сотен Ватт, используется однофазный выпрямитель. Они применяются в самых различных электрических устройствах.

Существуют преобразователи, рассчитанные на тысячи и более Ватт. Здесь используются другие элементы электроники, рассчитанные на такие высокие мощности. В данной статье будут рассмотрены все типы выпрямителей тока, зачем они нужны и по каким принципам они функционируют. В качестве дополнения материал содержит несколько видеороликов и одну научно-популярную статью.

Выпрямитель напряжения (стабилизатор)

Структура и особенности

Выпрямители это электротехнические устройства, которые служат для получения из переменного напряжения, постоянного. Главными компонентами выпрямителей являются вентили и трансформатор. Они создают условия протекания тока в нагрузочной цепи в одну сторону, то есть, выпрямляют его. Из переменного напряжения образуется постоянное с наличием пульсаций.

Чтобы сгладить полученные импульсы выпрямленного напряжения, после выхода выпрямителя подключают выравнивающий фильтр, состоящий из емкостей, дросселей и сопротивлений. Для выравнивания и регулировки полученного тока и напряжения к выходу сглаживающего фильтра подключают схему стабилизатора. Такие устройства часто подключают и на входе устройства на переменный ток.

Выпрямителем называется электронное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный. В основе выпрямителей лежат полупроводниковые приборы с односторонней проводимостью – диоды и тиристоры.

Режимы функционирования и свойства отдельных компонентов выпрямителя, стабилизатора, регулятора и фильтра согласовывают с определенными условиями эксплуатации нагрузки потребителя. Поэтому главной задачей при проектировании устройств выпрямления является расчет соотношений, дающих возможность определить по режиму эксплуатации потребителя электрические свойства и параметры компонентов стабилизатора и других частей. Далее необходимо рассчитать эти элементы и выбрать по каталогу в торговой сети.

Стабилизатор напряжения

Полупроводниковые схемы

Любой выпрямитель — это схема. Она включает в себя вторичную обмотку трансформатора, выпрямляющий элемент, электрический фильтр и нагрузку. При этом существует возможность получать умножение напряжения. Выпрямленное напряжение — это сумма постоянного и переменного напряжений. Переменная составляющая — это нежелательная компонента, которую уменьшают тем или иным способом. Но поскольку используются полуволны переменного напряжения, иначе быть не может.

Его можно уменьшить двумя способами:

• улучшая эффективность электрического фильтра;
• улучшая параметры выпрямляемого переменного напряжения.

Простейший выпрямитель однополупериодный. Он отсекает одну из полуволн переменного напряжения. Поэтому коэффициент пульсаций в такой схеме получается самым большим. Но если выпрямляется трехфазное напряжение с одним диодом в каждой фазе, а также одним и тем же фильтром, получится в три раза меньший коэффициент пульсаций. Однако наилучшими характеристиками обладают двухполупериодные выпрямители.

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

Использовать обе полуволны переменного напряжения можно двумя способами:

• по схеме моста;
• по схеме со средней точкой обмотки (схема Миткевича).

Сравним обе эти схемы для одного и того же значения выпрямленного напряжения. В схеме моста используется меньше витков вторичной обмотки трансформатора, что является преимуществом. Но при этом в однофазном выпрямительном мосте необходимы четыре диода. В схеме со средней точкой необходимо в два раза больше витков вторичной обмотки со средней точкой, что является недостатком. Еще один недостаток этой схемы — необходимость симметрии частей обмотки относительно средней точки.

Схема устройства стабилизатора напряжения

Асимметрия будет дополнительным источником пульсаций. Но зато в этой схеме нужны только два диода, что является преимуществом. При выпрямлении на диоде существует напряжение. Его величина почти не изменяется в зависимости от силы тока, протекающего через этот диод. Поэтому мощность, рассеиваемая на полупроводниковом диоде, растет по мере увеличения силы выпрямленного тока.

[stextbox id=’warning’]Это весьма ощутимо при большой силе тока, и поэтому полупроводниковые диоды размещаются на охлаждающих радиаторах и при необходимости обдуваются. [/stextbox]

При выпрямлении тока большой силы два диода схемы со средней точкой будут экономичнее и компактнее в сравнении с четырьмя диодами выпрямительного моста. Схемы выпрямителей в свое время не появились из ниоткуда. Их изобрели инженеры. Поэтому схемы выпрямителей в литературе иногда называются в связи с именами своих первооткрывателей. Мостовая схема именуется как «полный мост Гретца». Схема со средней точкой — «выпрямитель Миткевича».

Силовой трансформатор

Это устройство предназначено для согласования напряжений на входе и выходе выпрямительного устройства. Другими словами, трансформатор осуществляет разделение сети нагрузки и сети питания. Существуют всевозможные варианты схем соединения обмоток этого трансформатора, выбор которых зависит от типа схемы выпрямления устройством. На величину выходного напряжения трансформатора U₂ влияет величина напряжения на выходе выпрямительного моста U_н.

Трансформатор способен выполнить гальваническую развязку частоты f₁ с сетью питания U₁, I₁, и нагрузочную цепь с U_н, I_н одновременно. В настоящее время появилась возможность проектировать и производить инверторы высокого напряжения, функционирующие на повышенной частоте и выпрямляющие напряжение. Для этого применяются схемы бестрансформаторного выпрямления, в которых блок вентилей подключается сразу к первичной сети питания.

Силовой трансформатор

Диодный мост

Этот блок выполняет основную функцию в устройстве выпрямителя, преобразуя переменный ток в постоянный. В блоке применяются чаще всего элементы в виде диодов. На выходе блока вентилей снимается постоянное напряжение, имеющее повышенный уровень импульсов, который зависит от числа фаз сети питания и схемой выпрямителя.

Диодный мост

Устройство фильтрования

Фильтрующая часть выпрямителя обеспечивает необходимый уровень пульсаций напряжения на выходе выпрямителя в соответствии с предъявляемыми требованиями нагрузки. В схеме фильтрующего устройства применяются сглаживающий дроссель или сопротивление, подключенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно выходу питания.

Однако чаще всего фильтры выполняют по схемам несколько сложнее. В маломощных выпрямителях нет необходимости в применении дросселя и резистора. В схемах выпрямителей для трехфазной сети величина импульсов меньше, тем самым становятся легче условия функционирования фильтра.

Интересно почитать: что такое клистроны.

Отличия выпрямителя и стабилизатора

В связи с ростом энергопотребления домохозяйств подстанции не редко приходится модернизировать. В ином случае качество энергоснабжения заметно снижается. Решением проблемы может стать установка стабилизатора или выпрямителя напряжения. Под выпрямителем тока понимается полупроводниковое, механическое, электровакуумное устройство. Большинство таких приборов создают «пульсирующий» ток. Их основные преимущества заключаются в следующем:

• незначительные пульсации напряжения, неразрывная форма выходного тока;
• высокий КПД во всем регулировочном диапазоне;
• эффективное воздушное охлаждение;
• герметичность конструкции обеспечивает защиту от проникновения внутрь агрессивных сред;
• современные модели имеют промышленный интерфейс для управления с пульта или компьютера при различной удаленности;
• возможность задать автоматический режим работы;
• модульная конструкция выпрямителей высокой мощности позволяет работать при неисправности одного силового модуля;
• оптимальные массогабаритные параметры;
• возможность использования в качестве устройства выпрямления одно- и трехфазного тока.

Представленные в продаже выпрямители тока просты в обслуживании и отличаются высокой степенью ремонтопригодности. Для них характерен высокой энергетический фактор, то есть небольшое реактивное энергопотребление (за исключением тиристорных моделей).

[stextbox id=’info’]Стабилизаторы напряжения – уникальная техника для автоматической регулировки сетевых параметров на прикрепленных зажимах с заранее установленными пределами. Основное отличие стабилизаторов от выпрямителей заключается в принципе их действия. Например, в стабилизирующих устройствах параметрического типа в основу положено использование свойств нелинейных элементов: карборундовых резисторов, насыщенных дросселей, нелинейных конденсаторов.[/stextbox]

Стабилизаторы компенсационного типа работают за счет воздействия колебаний выходного напряжения через цепочку обратной связи на регулирующий элемент. Как правило, это замкнутые системы автоматической регулировки, поэтому их иногда именуют регуляторами напряжения. Через регулирующий орган ток проходит импульсно или непрерывно. Преимущества стабилизаторов напряжения:

• многофункциональность в отличие от выпрямителей. Современные модели стабилизаторов не только регулируют напряжение, но и могут включать задержку его подачи;
• возможность сетевого мониторинга посредством вольтметров встроенного типа;
• наличие дополнительной защиты от замыканий в подключенной сети и перенапряжений с внешней стороны;
• позволяют владельцу быть в курсе происходящего с электросетью.

В качестве еще одного примера схемы выпрямления переменного тока рассмотрим двухтактный выпрямитель. Его еще называют однофазным диодным мостом. Принципиальная схема двухтактного выпрямителя переменного напряжения приведена на рисунке

схема двухтактного выпрямителя переменного напряжения

Временные диаграммы токов и напряжений этого устройства совпадают с временными диаграммами двухфазного однотактного выпрямителя тока, приведенными на рисунке 4. В выпрямителе переменного тока на диодном мосте присутствует только одна вторичная обмотка, поэтому k = 1. В то же самое время количество импульсов тока за период равно 2, поэтому пульсность в данной схеме равна p= k · q = 1 · 2 = 2. По этой формуле полное название устройства, приведенного на рисунке 5, это двухтактный однофазный выпрямитель тока.

Частота первой гармоники пульсаций в данном случае, как и для двухфазного однотактного выпрямителя вдвое выше частоты сети. Тем не менее, области применения этих типов выпрямителей тока несколько отличаются. Для низковольтных устройств лучше подходит схема, показанная на рисунке 3, так как в ней падение напряжения происходит только на одном диоде.

В ряде случаев это настолько важно, что можно пренебречь возрастанием стоимости трансформатора. В преобразователях AC/DC с относительно высоким выходным напряжением лучше применять схему, приведенную на рисунке 5, так как на ее диодах действует одинарное обратное напряжение (в схеме двухфазного однотактного выпрямителя — удвоенное, так как напряжение на нагрузке и напряжение обмотки трансформатора складываются).

Однофазный выпрямитель напряжения подходит только для схем с относительно небольшим потребляемым током. При необходимости получить значительные величины постоянного тока лучше использовать трехфазный выпрямитель тока. Его основным преимуществом является меньший уровень пульсаций выходного напряжения, что значительно снижает требования к сглаживающему фильтру. В качестве примера приведем схему трехфазного однотактного выпрямителя тока. Она показана на рисунке 6.

Механическое выпрямление напряжения

Определение выпрямления означает получение однонаправленного электрического тока. Его величина при этом будет зависеть от формы переменного напряжения в каждом полупериоде. Но однонаправленный электрический ток при этом получается, как при положительном полупериоде напряжения, так и при его отрицательном значении. При этом нагрузка при переходе напряжения через ноль должна отключаться от ненужной полуволны напряжения. Первые выпрямители выполняли эту задачу механическими контактами.

Они либо приводились в движение синхронным двигателем, либо перемещались достаточно быстродействующим соленоидом. В обеих схемах контакты, переключающие напряжение, перемещаются синхронно с напряжением. В схеме с двигателем они вращаются, замыкаясь в нужный момент времени. Узел, предназначенный для выпрямления напряжения, при вращении аналогичен коллектору двигателя постоянного тока. Количество ламелей – контактов определяется числом оборотов синхронного двигателя.

Схема получения повышенного напряжения.

При переходе синусоиды выпрямляемого напряжения через ноль обе щетки контактируют либо с началом, либо с концом ламели. Начало ламели совпадает с острием стрелки, указывающей направление вращения двигателя. Время контакта щеток с ламелью совпадает с длительностью половины периода выпрямляемого напряжения.

Синхронный двигатель вращается точно и кратно частоте питающего напряжения, которое он выпрямляет присоединенным к нему коллектором. Но его инерционность не позволит выпрямить скачкообразное изменение частоты питающего напряжения. Поэтому он эффективен только как выпрямитель напряжения электросети.

Таблица параметров популярных моделей выпрямителей напряжения с фото.

Выпрямитель на соленоиде замыкает контакт либо на время, когда сердечник втягивается, либо наоборот. Он может сработать только при некотором минимальном напряжении, которое достаточно для перемещения контактов. Поэтому часть полуволны вблизи перехода напряжения через ноль не будет обработана как следует.

Но зато такой выпрямитель может быть изготовлен довольно-таки небольшим. Поэтому он был широко распространен в свое время. Очевидно то, что без коммутации электрической цепи выпрямления напряжения не может быть. А возможности механического контакта ограничены мощностью искры, которая возникает в момент разрыва электрической цепи. Она постепенно уничтожает этот контакт тем быстрее, чем больше электрическая мощность при его размыкании.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

Более подробно о том, что такое выпрямитель тока, рассказано в статье Выпрямитель тока: Лекция. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electrosam.ru

www.digteh.ru

www.stihl-msk.ru

www.electricalschool.info

www.domelectrik.ru

Предыдущая

ТеорияЧто такое электрический ток, виды и условия его существования

Следующая

ТеорияКак устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется

Принцип работы выпрямителя — руководство по электротехнике

Электроника

Привет друзья, в этой статье я собираюсь описать принцип работы выпрямителя, если вам интересно, продолжайте читать.

Что такое двигатель переменного тока? — Однофазный Мо…

Пожалуйста, включите JavaScript

Что такое двигатель переменного тока? — Однофазный двигатель — Трехфазный двигатель

Электрическая энергия доступна в домах и на предприятиях в виде переменного напряжения. Но для работы большинства устройств электронной аппаратуры требуется постоянное напряжение. Поэтому почти все электронное оборудование состоит из цепи, которая преобразует переменное напряжение сети в постоянное напряжение. Эта часть оборудования известна как блок питания.

 
Процесс получения однонаправленных токов и напряжений из переменных токов и напряжений называется выпрямлением. Эту функцию выполняет схема , называемая выпрямительной схемой . Свойство однонаправленной проводимости диода находит большое применение в схемах выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель Принцип работы

В этой схеме выпрямление достигается за счет использования одного диода D, как показано на рис.

. Трансформатор используется для изменения уровня напряжения сети питания. Он также обеспечивает изоляцию от линии электропередач и снижает риск поражения электрическим током.
 
Когда цепь подключена к электросети, во вторичной обмотке трансформатора индуцируется переменное напряжение. Он имеет чередующиеся положительные и отрицательные полупериоды.
 
В течение положительного полупериода напряжения А положителен по отношению к В

• Диод включен (из-за прямого смещения)
• текущий i поток.

Во время отрицательного полупериода напряжения А отрицательна по отношению к В

• Диод D выключен (из-за обратного смещения)
• ток не течет через нагрузочный резистор R _L .

Таким образом, переменный синусоидальный сигнал, подаваемый на первичную обмотку трансформатора, преобразуется в однонаправленный сигнал. Очевидно, отрицательный входной полупериод подавляется, т. е. не используется для подачи мощности на нагрузку.
 
Как видно, на выходе не постоянный постоянный ток, а только пульсирующая волна постоянного тока с частотой пульсаций, равной частоте входного напряжения.
 
Эту волну можно наблюдать с помощью осциллографа, подключенного параллельно R _L . При измерении вольтметром постоянного тока оно покажет некоторое среднее положительное значение напряжения (приблизительно половина входного напряжения ). Поскольку используется только один полупериод входной волны, он называется однополупериодным выпрямителем .

Принцип работы двухполупериодного выпрямителя

Четыре диода используются в схеме полномостового выпрямителя , как показано на рис., для получения выходного сигнала. Вход применяется к двум противоположным углам, а выход берется из оставшихся двух углов этой схемы.
 
Во время положительного входного полупериода вывод A вторичной обмотки положительный, а C отрицательный, как показано на рис. 2 и D ₄ включаются с прямым смещением (ON)

, тогда как D ₁ и D ₃ имеют обратное смещение (ВЫКЛ.)

Ток

течет по ABEDC, создавая падение на R _L .

Во время отрицательного входного полупериода вторичная клемма C становится положительной, а A отрицательной.

• диоды D ₂ и D ₄ с обратным смещением (OFF)
• D ₁ и D ₃ имеют прямое смещение (ON)
Ток цепи
• протекает по CBEDA.

Следовательно, ток продолжает протекать через сопротивление нагрузки R _L в одном и том же направлении BE в течение обоих полупериодов входного переменного тока. Точка B мостового выпрямителя действует как анод, а точка D — как катод. . Выходное напряжение на R _L равно входному напряжению. Его частота в два раза больше частоты питания.

Пульсирующие выходы, полученные от схем однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя, не подходят для работы электронных устройств. Чтобы получить постоянное напряжение постоянного тока, мы должны отфильтровать или сгладить изменение переменного тока от выпрямленного напряжения.
 
Обычно для этой цели к выходу выпрямителя подключают конденсатор С. Этот конденсатор улучшает форму волны выпрямителя.
 
Когда выходное напряжение выпрямителя увеличивается, конденсатор заряжается до пикового напряжения V _m , а когда выходное напряжение выпрямителя уменьшается, конденсатор начинает разряжаться через нагрузку. Этот процесс продолжается. Таким образом он сглаживает пульсации выпрямителя.

Коэффициент пульсаций и эффективность выпрямления выпрямителя

Насколько эффективно выпрямитель преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока, определяется коэффициентом пульсаций и эффективностью выпрямления.
 
Коэффициент пульсаций (r) является мерой чистоты постоянного тока на выходе выпрямителя.
 
r = среднеквадратичное значение составляющей волны / среднее значение или значение постоянного тока
 
Это 1,21 для однополупериодного выпрямителя и 0,482 для мостового выпрямителя.
 
Эффективность выпрямления (мкг) говорит нам, какой процент от общей входной мощности переменного тока преобразуется в полезную выходную мощность постоянного тока.
 
ȵ = мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку / входная мощность переменного тока на выпрямитель
 
Составляет 40,6 % для однополупериодного выпрямителя и 81,2 % для мостового выпрямителя.
 
Спасибо, что прочитали о принципе работы выпрямителя и принципе работы двухполупериодного выпрямителя.
 

Похожие сообщения

1. Стабилитрон в качестве регулятора напряжения
2. Характеристики стабилитрона
3. ̄Принцип работы выпрямителя
4. Типы микросхем регуляторов напряжения, работа, принципиальные схемы
5. Цепи регулятора напряжения
6. Цепи удвоителя напряжения
7. Преобразователь постоянного тока в постоянный рабочий
8. Понижающий преобразователь работает
9. Понижающий повышающий преобразователь в рабочем состоянии

© https://yourelectricalguide. com/ Принцип работы двухполупериодного выпрямителя и принцип работы двухполупериодного выпрямителя.

Двухполупериодный и двухполупериодный выпрямитель | Принцип работы | Схема

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного тока в постоянный. За исключением аккумуляторов , которые являются небольшими источниками постоянного тока или перезаряжаемых аккумуляторов, в большинстве бытовых устройств, работающих от постоянного тока, используются выпрямители.

На промышленном уровне есть отрасли, которым требуется электричество постоянного тока для запуска двигателей постоянного тока или процессов, которые могут работать только с постоянным током; они либо должны иметь свои собственные генераторы, либо должны получать постоянный ток от источников переменного тока с помощью выпрямителей.

Как однофазный, так и трехфазный переменный ток можно преобразовать в постоянный. Для бытовых изделий и небольших приложений достаточно однофазных выпрямителей, но для больших нагрузок промышленного уровня, таких как гальваника, электролитическое рафинирование металлов и др.0015 передача постоянного тока высокого напряжения (HVDC) и более мелкие, такие как приводы двигателя постоянного тока, используются трехфазные преобразователи.

Преобразователь — это термин, который используется как для выпрямителя, так и для инвертора (инвертор выполняет противоположную работу по преобразованию переменного тока в постоянный). это диодный выпрямитель. Диодные выпрямители проще, чем другие типы, в которых используются переключающие устройства. Наиболее распространенным и широко используемым однофазным выпрямителем является мостовой выпрямитель , но также можно использовать двухполупериодные выпрямители и полуполупериодные выпрямители .

Мостовой выпрямитель: Двухполупериодный выпрямитель переменного тока с четырьмя диодами (для одной фазы) или шестью диодами (для трех фаз) для получения постоянного тока из переменного тока.

Двухполупериодный выпрямитель:  Выпрямитель, в котором оба полупериода формы волны переменного тока выпрямляются и подаются на выход в виде постоянного тока, в отличие от однополупериодного выпрямителя, в котором только одна половина каждого периода достигает выхода.

Однополупериодный выпрямитель: Простейший тип выпрямителя переменного тока, состоящий только из одного диода (для однофазного) и трех диодов (для трехфазного), которые блокируют отрицательный полупериод переменного тока, так что только положительный на выходе проходят полупериоды.

Однополупериодный выпрямитель

На рис. 1 показана схема однополупериодного выпрямителя, который является самым простым и некачественным типом выпрямителя. Но он демонстрирует принцип работы выпрямителей.

Он состоит только из одного диода, включенного в цепь переменного тока. В результате для каждого полного цикла переменного тока диод проводит только половину периода, но блокирует ток на протяжении другой половины. Результат показан на рис. 1c , который представляет собой напряжение постоянного тока, наблюдаемое нагрузкой.

Характеристики однополупериодного выпрямителя очень плохие, а напряжение постоянного тока сильно варьируется. Постоянное напряжение здесь представляет собой, по сути, серию полусинусоидальных импульсов (импульс — это кратковременный сигнал постоянного тока). Это изменение уровня напряжения, называемое рябь , можно до некоторой степени сгладить с помощью фильтра.

Обратите внимание, что изменение напряжения отражается на нагрузке в зависимости от того, из чего она состоит. Если не указано иное, нагрузкой для этого выпрямителя является все, что подключено к цепи и представлено R на рис. 1 .

Пульсация:  Колебания выпрямленной формы волны переменного тока. Быстрые колебания электрического значения, такого как напряжение, которое должно быть постоянным.

Рисунок 1 Однополупериодный выпрямитель. (а) Цепь переменного тока. (b) Напряжение переменного тока на резисторе без диода. (c) Напряжение на резисторе, когда в цепь добавлен диод.

Рисунок 2 Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя и влияние фильтра на выходное напряжение.

Наиболее распространенный фильтр представляет собой один или несколько конденсаторов, включенных поперек положительного и отрицательного полюсов постоянного напряжения, то есть параллельно нагрузке.

Однополупериодные выпрямители используются только в приложениях, для которых приемлемо грубое постоянное напряжение, например зарядка аккумуляторов.

Однополупериодный выпрямитель с фильтром и его выход на нагрузку (фильтрованный выход) показаны на  Рисунок 2 . Как видно, из-за конденсатора (фильтра) выходное напряжение не такое, как раньше, а это означает, что напряжение не колеблется между нулем и пиковым значением переменного тока. Он варьируется между минимумом и максимумом.

Изменение напряжения на отфильтрованном выходе находится между пиковым значением и ненулевым положительным значением. Среднее значение DC в этом случае больше, чем в нефильтрованном случае.

Чем больше конденсатор, тем больше минимальное значение и меньше разница между минимумом и максимумом (пульсация). В результате среднее значение DC выше.

В однополупериодном выпрямителе амплитуда пульсаций достаточно высока. Частота пульсаций такая же, как частота входного сигнала переменного тока.

Для преобразования постоянного тока в переменный однополупериодный выпрямитель устраняет отрицательную половину в каждом цикле переменного тока.

Двухполупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель использует только полупериод формы волны переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель имеет два диода, и на его выходе используются обе половины сигнала переменного тока.

В течение периода, когда один диод блокирует протекание тока, другой диод проводит и пропускает ток.

Принципиальная схема (схема) двухполупериодного выпрямителя приведена на Рисунок 3 , где также показано нефильтрованное выходное напряжение. Источник переменного тока показан как трансформатор . Такова реальность многих выпрямителей. Сначала напряжение понижается (или повышается) до нужного значения, а затем подается на выпрямитель.

Рисунок 3 Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя и его выходное напряжение сторону груза.

Другая сторона (нагрузки) подключается к центральной точке вторичной обмотки трансформатора. Это подразумевает, что трансформатор должен иметь центральный отвод и требуется доступ к этой точке.

Кроме того, в двухполупериодном выпрямителе полученное постоянное напряжение соответствует только половине подаваемого напряжения. Таким образом, для прямого преобразования сетевого напряжения 120 В в постоянное требуется трансформатор 1:2 с отводом посередине. Это один из недостатков двухполупериодного выпрямителя.

Среднее значение напряжения постоянного тока без фильтрации, полученное таким образом, составляет всего 45 процентов от эффективного напряжения вторичной обмотки трансформатора. В этом смысле, если пиковое напряжение во вторичной обмотке трансформатора Рисунок 3 составляет, например, 240 В, среднее значение выпрямленного (постоянного) напряжения составляет

$D{{C}_{AV}} =0,45*{{V}_{Eff}}=0,45*240=108V$

На практике это среднее значение не столь полезно, за исключением простых и дешевых зарядных устройств. Это связано с тем, что в большинстве случаев на практике для уменьшения пульсаций используется конденсатор (или другой фильтр).

Среднее значение постоянного тока на выходе двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у сравнимого (имеющего такое же пиковое значение выпрямленного импульса) однополупериодного выпрямителя, поскольку он имеет в два раза больше импульсов. Частота его ряби тоже вдвое больше.

Отфильтрованный выход имеет гораздо меньше пульсаций, чем у однополупериодного выпрямителя. Частота пульсаций в 2 раза больше частоты сети.

Пульсация – это быстрые колебания напряжения постоянного тока, полученного из выпрямленного переменного тока.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель аналогичен соединению двух двухполупериодных выпрямителей для получения на выходе полного напряжения источника вместо половины.

В дополнение к соотношению напряжений другим преимуществом является отсутствие необходимости в центральной точке ответвления. В нем используются четыре диода, как показано на рис. 4 .

Обратите внимание на способ соединения четырех диодов и на схему. В каждом полупериоде два диода проводят ток, а два из них блокируют ток. Результирующая форма выпрямленного сигнала, видимая нагрузкой, аналогична форме, показанной для двухполупериодного выпрямителя, за исключением того, что напряжение на этот раз вдвое больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, при всех одинаковых условиях.

На рис. 4 показано направление тока для полупериода. Обратите внимание, что мы использовали обычный способ отображения электронных схем; таким образом, текущий путь завершается через землю.

Ток через нагрузку, подключенную к двухполупериодному выпрямителю или мостовому выпрямителю, течет только в одном направлении, как если бы все отрицательные полупериоды переменного тока преобразуются в положительные.

Если вы проследите течение тока, вы заметите, что независимо от того, какая сторона трансформатора находится под более высоким напряжением, ток через нагрузку всегда протекает в одном направлении. То есть это постоянный ток.

Обычно для фильтрации пульсаций используется конденсатор. Всегда для всех выпрямителей чем выше емкость этого конденсатора, тем лучше эффект фильтрации. Среднее напряжение нефильтрованного постоянного напряжения можно определить из

\[\begin{matrix}   {{V}_{AN}}=\frac{2{{V}_{peak}}}{\pi }= \frac{2\sqrt{2}{{V}_{Eff}}}{\pi }=0,90{{V}_{Eff}} & {} & \left( 1 \right)  \\\end{ matrix}\]

Таким образом, для эффективного переменного напряжения 120 В среднее значение нефильтрованного выходного постоянного напряжения равно 90 процентов от 120 В, то есть 108 В. Тем не менее, после вставки конденсатора это напряжение может возрасти. Для чисто резистивной нагрузки отфильтрованное постоянное напряжение после подключения конденсатора параллельно нагрузке составляет

_{DC}}={{V}_{пик}}\left( 1-\frac{1}{2fRC} \right) & {} & \left( 2 \right)  \\\end{matrix}$

Где R сопротивление нагрузки, C — емкость фильтра, а f — частота пульсаций. Это уравнение показывает, что больший конденсатор или большая нагрузка дают гораздо более плавное напряжение постоянного тока; это также указывает на то, что при одном и том же конденсаторе достигается лучший результат, если частота пульсаций выше

Влияние фильтров лучше видно из рис. 5  и 6 , на которых показано сравнение нефильтрованное напряжение для конкретного случая. Эти цифры соответствуют действующему напряжению 14 В переменного тока (полная амплитуда 40 В), показанному на осциллограф.

Показание слева — это эффективное значение пульсаций, а показание справа — среднее значение постоянного тока. (Обратите внимание, что на диодах всегда падает некоторый процент напряжения.)

На рис. 6 показана та же форма выпрямленного сигнала. Напряжение пульсаций упало до 0,4 В, тогда как постоянное напряжение составляет 7 В при тех же условиях нагрузки.

Рисунок 5  Нефильтрованный выход мостового выпрямителя.

Рисунок 6  Отфильтрованный выходной сигнал постоянного тока, показанный на Рисунок 5 .

Рисунок 7 Влияние повышенной нагрузки на напряжение постоянного тока, показанное на рисунке 6

Насколько велико среднее постоянное напряжение и сколько пульсаций остается в выпрямленном постоянном токе зависит от характера нагрузки, ее потребляемой мощности ( ток в цепи) и фильтр (емкость конденсатора), как можно определить из  Уравнение 2 . Рисунок 7  изображает эффект увеличения всей резистивной нагрузки (увеличение тока) для того же случая . Рисунок 6 .

• Мостовой выпрямитель является практически самым распространенным и наиболее часто используемым выпрямителем для однофазного переменного тока. В настоящее время можно купить четыре диода, объединенных вместе в одном корпусе, как показано на рис. 8 .
• Они бывают разных форм. Он может быть больше, чем один диод, но размер зависит также от номинального напряжения и тока (мощности).
• Имеет две входные клеммы для подключения к сети переменного тока и две выходные клеммы для подачи постоянного тока. Любой конденсатор для фильтрации и нагрузки подключаются к стороне постоянного тока.
• На практике номинальная мощность выпрямителя и максимальное напряжение являются основными критериями выбора подходящего выпрямителя.
• Как и в случае постоянного тока, мощность является произведением напряжения и силы тока. Таким образом, для конкретного применения диоды выпрямителя должны выдерживать приложенное напряжение и ток цепи.