Die Schweißmaschine ist eine der beliebtesten Anlagen der Welt. Schweißarbeiten werden überall und in sehr großem Umfang durchgeführt.
Natürlich gibt es viele Varianten dieser Geräte, die sich durch das Funktionsprinzip, die Abmessungen, die Stromstärke und andere unterscheiden technische Merkmaleund. Es gibt auch Geräte, die mit Wechsel- und Gleichstrom betrieben werden.
Schweißvorrichtung gleichstrom am häufigsten, weil unterstützt 2 Betriebsmodi - Schweißen einer geraden Linie (an der Elektrode minus, und an einem Detail plus) und umgekehrt (umgekehrt, an der Elektrode plus, am Minus-Teil) Polarität. Sehr oft müssen die Betriebsmodi tk geändert werden. einige Metalle greifen gut auf einer geraden Linie und andere auf einer umgekehrten Polarität.
Die Wahl dieses oder jenes Geräts hängt eng mit den Zielen zusammen, die der Schweißer selbst befolgt:
- Welche Art von Metall wird geschweißt (Art und Dicke);
- Welcher Strom (seine Spannung und Stärke) ist auf dem Arbeitsplatz vorhanden;
- Wann soll die Schweißmaschine ohne Pause arbeiten?
- Und andere Situationen.
Schweißmaschinen für Industrie, Fertigung, Bauwesen usw. unterscheiden sich von denen zu Hause verwendet. Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist Macht und dementsprechend Kosten.
Heute auf dem Markt sind die sogenannten Inverter - Lichtbogenschweißmaschinen sehr beliebt. Sie eignen sich hervorragend für nahezu alle Schweißarbeiten, jede Komplexität und jedes Volumen. Sie werden auch am häufigsten im Alltag aus zwei einfachen Gründen verwendet - sie haben geringe Abmessungen und geringe Kosten. Darüber hinaus sind Wechselrichter einfach zu handhaben und können leicht repariert werden. Und der Elektroniker kann, selbst mit einem Grundwissen, aus den zahlreichen im Netzwerk vorhandenen Stromkreisen eine selbstgebaute DC-Schweißmaschine bauen.
Wir betrachten die oben genannten Kriterien zur Auswahl von Wechselrichtern genauer.
Einige Fakten über Wechselrichter und was für ein Haus zu wählen
Beginnen wir mit dem zu verschweißenden Metall. Zum Beispiel ist es in der Produktion oder im Bau oft erforderlich, dicke Metallteile oder Metalle mit einer geringen Schweißbarkeit zu verschweißen (die Fähigkeit von Metallen, geschweißt zu werden). In solchen Situationen kann auf eine leistungsstarke Schweißmaschine mit einer Stromstärke von ca. 300-500 A oder mehr nicht verzichtet werden. Bleche oder Teile mit einer Dicke von mehr als 5 mm sind im Alltag jedoch sehr selten. Und für ihr Schweißen ist ein Wechselrichter mit einer Stromstärke von 160 A durchaus geeignet.
Spannungen, die mit einem Haus, einer Garage, etc. ausgestattet sind, genügen oft nicht für das normale Funktionieren von Hochleistungsschweißmaschinen, tk. Sie benötigen 380 V (3 Phasen). Bevor Sie einen Wechselrichter kaufen, müssen Sie die Spannung an der Stelle messen, an der sich der Wechselrichter befindet schweißarbeiten. Sehr oft passiert es, dass der Besitzer die Ware vor dem Kauf im Laden auf Arbeit prüft, und wenn er nach Hause kommt, stellt sich heraus, dass er nicht arbeitet. Es geht nur um fehlende Spannung. Daher müssen Sie einen Wechselrichter mit den technischen Eigenschaften kaufen, die für den normalen Betrieb zu Hause geeignet sind.
Der Wechselrichter ist meistens eine DC-Schweißmaschine, insbesondere wenn er zu Hause verwendet wird. Um eine konstante Spannungsausgabe zu erhalten, werden spezielle Hochspannungswandler verwendet. Sie sind während ihrer Arbeit sehr heiß, was eine hochwertige Kühlung erfordert. In billigeren Modellen verwenden Wechselrichter Kühlkörper aus Metall (Aluminium oder Kupfer). Bei teureren Modellen wird Luft- oder Wasserkühlung verwendet, wodurch die Geräte sehr lange ohne Abschaltung arbeiten können. Für Haushaltszwecke sind jedoch Wechselrichter mit Radiatorkühlung von elektronischen Elementen durchaus geeignet.
Genau bestimmt mit all dem oben genannten, können Sie sicher dieses oder jenes Modell des Wechselrichters kaufen.
Die breite Anwendung des Schweißens in der Industrie wurde in der schnellen Entwicklung des Designs der Schweißmaschinen nach den neuen Prinzipien der Arbeit ausgedrückt. Aber auch in der Nähe
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Das Invertergerät zum Gleichstromschweißen ist eine ideale kompakte Schweißmaschine. Hohe Qualität Der Lichtbogenbrand und seine Stabilität werden durch die höchste Qualität des Schweißstroms am Ausgang des Wechselrichters gewährleistet. Die mehrfache Umwandlung des Stroms im Wechselrichter (Wechselstrom in konstant und wieder in Wechselstrom, plus Frequenzänderung) erzeugt einen Ausgangsstrom am Ausgang mit minimalen pulsierenden Eigenschaften. Bequeme Bedienung, automatische Abschaltung Wenn Sie die Elektrode kleben, schaffen Sie einen hohen Komfort bei der Arbeit, besonders für Anfänger. Obwohl die Fachleute diese Art von Schweißmaschinen bevorzugen.
DC-Inverterschweißen, das auf dem Prinzip der Umwandlung von Hochfrequenzströmen beruht, ist nicht rein haushaltsgerät. Auf der Basis leistungsstarker Geräte werden industrielle Einheiten für mechanisierte Schweißverfahren entwickelt. Inverter-Halbautomaten zum Einschweißen in Schutzgase können mit einer schmelzbaren und nicht abschmelzbaren Elektrode kochen. Das Schweißen mit nicht abschmelzender Elektrode (Wolframspitze) in Argonmedium wird häufig zum Verbinden von Teilen und Strukturen aus Aluminium und hochlegierten Stählen (Edelstahl) verwendet.
Schweißwandler vom Invertertyp können als Geräte einer neuen Generation bezeichnet werden. Unter Verwendung des Inverterprinzips der Mehrfachstromwandlung und des Impulsresonanzprinzips des Arbeitens mit Hochfrequenzströmen übertrafen sie die Vorrichtungen, die auf der üblichen, Energieumwandlung und Diodengleichrichtung basieren wechselstrom.
Nachdem der Fortschritt vom Schmiedehammer und die Bergheizung des Teiles angefangen hatten, wurden die Geräte zur Verbindung der Metallteile zu eleganten elektronischen Schweißmaschinen.
Wechselrichter sind Wandler konstante Spannung in der Variable. Die Hauptelemente von Wechselrichtern (und auch Wandlern) sind Schaltgeräte, die den Strom periodisch unterbrechen oder seine Richtung ändern. Die Wechselrichter werden nach der Art des Schaltelements (Transistor oder Thyristor), nach Art des umgewandelten Wertes (Strom- oder Spannungswandler), nach dem Prinzip der Kommutierung (autonom oder vom Netz getrieben) klassifiziert. Transistor-Inverter werden bei niedrigen Leistungen von nicht mehr als Hunderten von Watt, Thyristor-Inverter verwendet - bei hohen Leistungen und Strömen bis zu mehreren hundert Ampere.
In Umrichtersystemen kann der Umrichtermodus insbesondere bei DC-Antrieben mit dem Gleichrichtungsmodus wechseln. In der Motorbetriebsart arbeitet der Wandler als ein Gleichrichter, der Energie an den Gleichstrommotor überträgt. Wenn der Motor in den Generatormodus übergeht (Lastabsenkung, Gefälle usw.), fungiert der Wechselrichter als Wechselrichter und gibt die von der elektrischen Maschine erzeugte DC-Energie an das Wechselstromnetz ab. Wenn sie invertiert wird, wirkt die Gleichspannungsquelle als ein Energiegenerator, der durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass die Richtung dieser EMK und dieses Stroms zusammenfallen und die Wechselstromlast ein Verbraucher ist, dessen EMK und Strom gleich sind.
Vom Netzwerk gesteuerte Wechselrichter. Bild 3.41 zeigt die Schaltung eines Einphasen-Vollwellen-Wechselrichters mit Null-Ausgang. Thyristoren werden abwechselnd durch eine Steuerschaltung über jeweils die Hälfte der Periode a = p entriegelt und ihre Verriegelung erfolgt durch Sekundärspannung U 2 Transformatoren, die vom Netzwerk erstellt wurden. Daher wird der Wechselrichter als Slave bezeichnet. In Bezug auf E Thyristoren sind in Vorwärtsrichtung geschaltet. Betont U 2-1 , U 2-2 an den Sekundärwicklungen wechseln periodisch das Vorzeichen, in der Hälfte der Periode klappt es mit Eund im anderen - davon subtrahiert. Energie wird vom Wechselrichter zum Wechselstromnetz übertragen, wenn die Richtung des Stromes ich 2 und Wechselspannung U 2 sind gegenüber, ich. wann und U 2 und E sind kontraproduktiv.
Der Vorgang des Invertierens ist nur möglich, wenn U 2 > E. Im invertierten Modus U 2 (U 1) und Ich 2 (Ich 1) sind gegenphasig, was der Indikator für den Energietransfer zum Netz ist.
Für a = 0 (im allgemeinen Fall für 0< a < p/2) инвертор может работать как выпрямитель.
Um die Schaltung vom Gleichrichtungsmodus in den invertierenden Modus zu überführen, ist es notwendig:
1) die DC-Quelle an die Polarität anschließen, den Gleichrichtungsmodus umkehren;
2) das Öffnen von Thyristoren mit negativer Polarität der Spannung an den Halbwicklungen sicherstellen U 2-1 , U 2-2 .
Aber wenn der nächste Thyristor gerade bei dem Steuerwinkel a = p entriegelt wird, dann wird der andere Thyristor keine Zeit zum Schließen haben, weil Schließen erfordert eine Zeit gleich t Aus Thyristor. Dann für eine Weile t Aus der Kette wird gebildet kurzschluss durch Schaltung: Sekundärwicklung - sperrbarer Thyristor - Quelle E. Dieses Phänomen wird als Störung bezeichnet, die den Inverter invertiert oder invertiert. Um diesen unerwünschten Vorgang zu vermeiden, ist es notwendig, den Einstellwinkel um einen Winkel kleiner als p zu machen b, der Öffnungswinkel der Entriegelung genannt - Abb.3.42.
Der Voreilwinkel muss ausreichend sein, um eine Kommutierung der Thyristorströme (die Schaltperiode γ) zu ermöglichen, und damit der schließende Thyristor seine Verriegelungseigenschaften nach dem Schalten wieder einnimmt.
Die vom Wechselrichter an das Netzwerk gelieferte Energie kann auf drei Arten reguliert werden: durch Änderung des Voreilwinkels auf einer konstanten Basis E; Ändern der Spannung der Stromquelle E bei konstantem Fortschritt b Wechselspannung U 2 .
Ein autonomer Stromwandler ist in Abb. 3.43. Die Stromversorgung E arbeitet im Stromquellenmodus aufgrund des Vorhandenseins einer Drosselklappe L o große Induktivität. Thyristoren T 1 , T 2 öffnen abwechselnd Triggerimpulse U 1, U in.2, kommt vom Kontrollsystem.
Nach dem Öffnen der Thyristor T 1 verbindet die linke Halbwicklung in der Zeichnung w 1-1 zur Stromversorgung E und darin gibt es eine Strömung ich m1. Dieser Strom induziert EMF in der zweiten (rechten) Halbwicklung w 1-2 und in sekundärwicklung w. Kondensator C k, wird bis zum doppelten Wert der Versorgungsspannung E geladen. Nach Erhalt des Eingangssteuerimpulses U in.2 Thyristor T 2 öffnet und die Spannung am Kondensator sperrt den ersten Thyristor T 1. Kondensator C k, Entladungen durch die Primärwicklung und einige Zeit ( t aus) - durch beide offene Thyristoren. Einmal der Thyristor T 2 wird schließen, die C k, es hört auf und es fängt an bis zu 2 aufzuladen E andere Polarität.
Im Leerlaufbetrieb können beim Schalten von Thyristoren große Überspannungen auftreten, die die Thyristoren und den Kondensator negativ beeinflussen. Um dies zu vermeiden, wird eine verbesserte Schaltung mit Sperrdioden verwendet.
Der autonome Spannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Es gibt auch Stromrichter, sie wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um. Am weitesten verbreitet sind jedoch Spannungsumrichter. Sie dienen zur Umwandlung von Gleichspannungen, beispielsweise Gleichrichtern, Batterien oder Solarzellen, zu wechselspannungam häufigsten mit einer Frequenz von 50 Hz oder einer anderen Frequenz mit der Möglichkeit ihrer Einstellung.
Einphasen-Inselspannungsumrichter. Funktionsprinzip
Die Wechselspannung an der Last wird durch kurzzeitige abwechselnde Verbindungen der Gleichstromversorgung mit den gegenüberliegenden Anschlüssen der Last gebildet, das heißt, zu einem Zeitpunkt ist die Stromquelle mit ihren Anschlüssen verbunden 1-2 verbunden mit den Lastklemmen 3-4 und der nächste - zu den Terminals 4-3 . (abb. 1 Als Folge fließt der Strom durch die Last zuerst in die eine Richtung und dann in die andere. Mit einer Zunahme der Frequenz eines solchen Schaltens erhöht sich die Frequenz des Wechselstroms auf der Last.
Abb. 1 - Autarker Spannungswandler. Funktionsprinzip
Es ist noch einfacher, den Vorgang der Bildung einer Wechselspannung von einer konstanten zu verstehen, wenn man sich vorstellt, dass es in der einen Hand einen Widerstand und in der anderen eine Batterie gibt. So ist der Widerstand alle Zeit in einer festen Position, und die Batterie ist so angeschlossen, dass ein Pol, ein Minus zur gleichen Schlussfolgerung des Widerstands. Somit fließt der Strom durch den Widerstand in eine Richtung und dann in die entgegengesetzte Richtung. Tatsächlich übernehmen Halbleiterschalter die Rolle von Schaltern.
Schematische Darstellung eines autonomen Spannungswandlers ist in Abb. abb. 2.
Abb. 2 - Eigenständiger Spannungswandler. Schematische Darstellung
Betrachten Sie den Betrieb des Wechselrichters am Beispiel einer aktiv-induktiven Last als am häufigsten
Zu einem bestimmten Zeitpunkt t 1 (abb. 3 ) ein Paar diagonal gegenüberliegender Transistoren VT 1 , VT 4 Offen und der zweite VT 2 , VT 3 ist geschlossen. Der Strom, der durch den Spannungswandler und die Last fließt, steigt exponentiell mit einer Zeitkonstante an τ= L H / R H auf dem Weg "+" U FE – VT 1 – L H R H – VT 4 – «-» U FE . Der nächste Moment t 2 (abb. 4 ) Transistoren VT 1 , VT 4 geschlossen, und VT 2 , VT 3 sind offen.
Abb. 3 - Der Pfad des Stromflusses durch die Elemente des Wechselrichters im Zeitintervall t1-t2
Abb. 4 - Der Pfad des Stromflusses durch die Elemente des Wechselrichters im Zeitintervall t 2- t 3
Allerdings wegen der Induktivität L H Strom kann seine Richtung nicht sofort ändern. Daher im Moment t 2 Schließen von Transistoren VT 1 , VT 4 und Entdeckung VT 2 , VT 3 Strom fließt weiterhin durch den Wechselrichter in der gleichen Richtung, bis die Energie des Magnetfeldes in der Induktivität gespeichert ist W L Herr = L H Ich 2 /2 wird nicht auf Null (das Zeitintervall t 2 — t 3 ) (sehen abb. 4 ). Da sind die Transistoren VT 1 , VT 4 bereits geschlossen, wird der Strom durch diese Schaltung fließen: L H R H – VD 2 – U FE – VD 3 . Während dieses Zeitintervalls wird die Energie von der Last an die Energiequelle abgegeben U FE .
Wenn der Gleichrichter die Energiequelle ist, dann ist es notwendig nebenschlusskondensator C. Dadurch kann der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließen.
Im Moment t 3 (abb. 5 ) der Strom wird auf Null fallen, wonach sich seine Richtung ändert. In der Zeitspanne t 3 < t < t 4 Strom wird aufgebaut, fließt entlang des Pfades: "+" U FE – VT 2 – L H R H – VT 3 – «-» U FE . In Münzen der Zeit t 4 Transistoren VT 2 , VT 3 wieder schließen, VT 1 , VT 4 wird geöffnet. Strom über einen Zeitraum t 4 < t < t 5 wird weiter in die gleiche Richtung fließen, bis es auf Null fällt. Aktueller Flussweg: L H R H – VD 1 – U FE – VD 4 .
Abb. 5 - Der Pfad des Stroms, der im Zeitintervall durch die Elemente des Wechselrichters fließt t 3- t 4
Das nächste Mal t 5 (abb. 6. ) der Strom wird Null, und dann, seine Richtung ändern, wird beginnen, in dem Zeitintervall zu erhöhen t 5 < t < t 6 . Im Moment t 6 Die Transistoren schalten wieder um und die Prozesse wiederholen sich.
Abb. 6 - Der Pfad des Stroms, der im Zeitintervall durch die Elemente des Wechselrichters fließt t 5- t 6
Der Strom fließt durch die Schaltung "+" U FE – VT 2 –R H L H – VT 3 – «-» U FE . Somit sind die Transistoren VT 1 …VT 4 Schließen Sie das Netzteil abwechselnd an U FE zu den Lastklemmen: erstes Plus U FE verbunden mit 3 Terminal und ein Minus zu 4 Terminal, dann umgekehrt.
Der oben betrachtete Transistorsteuerungsalgorithmus erlaubt es, den Wert der Ausgangsspannung des Inverters und des Laststroms entsprechend zu halten, aber in den meisten Fällen ist es notwendig, die Spannung zu ändern, um den erforderlichen Wert des Stroms in der Last zu erhalten.
Methoden zur Regelung der Spannung eines autonomen Wechselrichters
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Ausgangsspannung des Wechselrichters zu steuern:
1) Der erste Weg besteht darin, den Spannungswert der Stromversorgung U IP zu ändern;
2) das zweite Verfahren wird mit Hilfe der sogenannten internen Mittel des Wechselrichters realisiert, nämlich durch Ändern der Form der Ausgangsspannung.
Die erste Methode ist ziemlich einfach und erfordert nur eine geregelte Stromquelle. Das Wesen der zweiten Methode ist wie folgt. Um die Spannung am Ausgang des Inverters zu ändern, ist es notwendig, die an die Basen der Transistoren angelegten Steuerimpulse zu verschieben VT 2 und VT 4 mit Bezug auf die Steuerimpulse bei VT 1 und VT 3 im Steuerwinkel α (abb. 7. ).
Abb. 7 - Algorithmen zur Steuerung von einphasigen Spannungswandlertransistoren
Berücksichtigen Sie den Betrieb des Wechselrichters, wenn Sie den Wert der Ausgangsspannung einstellen
Auf dem Zeitintervall t 1 < t < t 2 (abb. 8. ) offene Transistoren VT 1 und VT 4 Die Lastspannung ist gleich der Stromquelle u Herr = U FE . Der nächste Moment t 2 schließt VT 1 und öffnet sich VT 3. Während der Zeit t 2 < t < t 3 (abb. 9. ) Der Strom fließt durch die Schaltung R H L H – VT 4- VD 3 und die Last ist kurzgeschlossen, so dass die Spannung über ihr Null ist u Herr =0 . Im Moment t 3 Das Entsperrsignal wird an die Basis des Transistors angelegt VT 2 und wird von der Basis entfernt VT 4 .
Infolgedessen wird die Stromversorgungsspannung an die Last angelegt u Herr = — U FE . Die Anwesenheit in der Schaltung der Induktivität führt dazu, dass im Zeitintervall t 3 < t < t 4 (abb. 10 ) Der Strom durch den Wechselrichter fließt weiter in die gleiche Richtung: L H R H – VD 2 – U FE – VD 3 und nachdem es auf Null fällt, ändert es seine Richtung und fließt entlang der Kette: U FE – VT 2 – R H L H – VT 3 (abb. 11. ).
Abb. 8 - Aktueller passierender Pfad im Zeitintervall t 1- t 2
Abb. 9 - Der Pfad des Stroms, der das Zeitintervall durchläuft t 2- t 3
Abb. 10 - Aktueller passierender Pfad im Zeitintervall t 3- t 4
Abb. 11 - Der Pfad des Stroms durch das Zeitintervall t > t 4
Als Ergebnis der Anwendung eines solchen Transistorsteueralgorithmus erscheint eine Pause in der Spannungskurve, die zu einer Verringerung des effektiven Werts der Spannung führt. Um den Spannungswert am Ausgang des Wechselrichters einzustellen, ist es daher erforderlich, den Steuerwinkel zu ändern α.
In dieser Arbeit wird das Prinzip des Betriebs eines einphasigen zweistufigen Spannungswandlers betrachtet, aber es gibt immer noch mehrphasige und mehrstufige Wechselrichter, aber die Grundlage ihres Betriebs ist das Funktionsprinzip des betrachteten Wechselrichters.
Inverter in der Elektronik was es ist
Der Wechselrichter in der Elektronik und Elektrotechnik ist ein Gerät zur Umwandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom mit einstellbaren oder konstanten Werten von Spannung und Frequenz am Ausgang. Wenn der Wechselrichter für eine Last ausgelegt ist, die keine alternative Stromquelle hat, wird sie als autonom bezeichnet. Sie haben eine breite Anwendung gefunden, um Verbraucher mit Wechselstrom aus Speicherbatterien oder anderen Quellen zu versorgen, für elektrische Antriebe mit Frequenzregelung, in verschiedenen Systemen der direkten Energieumwandlung, in Schweißmaschinen in elektrischen und medizinischen Geräten usw.
Getrennt können wir das Konzept eines Inverters unterscheiden: Es ist ein logisches Element, das eine logische Operation der Negation (Umkehrung) ausführt.
Der Betrieb des Wechselrichters basiert darauf, die Gleichspannungsquelle mit einer bestimmten Frequenz zu schalten, um die Polarität der Spannung am Ausgang der Vorrichtung periodisch zu ändern. Die Frequenz wird durch Steuersignale der Steuerung eingestellt, die durch eine spezielle Schaltung gebildet werden, die Controller genannt wird. Es kann auch die folgenden Funktionen ausführen: Spannungspegeleinstellung, Taktfrequenzsynchronisation, Überlastungsschutz usw.
Im Prinzip können Wechselrichter unterteilt werden in:
Offline B. in Spannungsumrichter (AIN) aufgeteilt - in Computer-USV und Stromumrichter (AIT)
Abhängig - angetrieben von einem Netzwerk zum Beispiel - ein Röntgen-Stromrichter.
In der Rolle von Schaltelementen in autonomen Invertern (AI) wurden alle Arten von Transistoren weitverbreitet verwendet, ebenso wie Standard- und Zwei-Betriebs-Thyristoren. Transistorschlüssel auf bipolar und fETs sind in kleinen und von durchschnittlicher Macht. Thyristoren und häufiger in starken Schaltungen verwendet.
Alle KI können in eine Reihe von Arten unterteilt werden.
Nach dem Umrechnungsschema: einphasig, dreiphasig, verschiedene Energiesysteme und einige andere Eigenschaften.
Durch die Methode der Kommutierung: vollkommutiert durch Steuerkreise und mit parallel geschalteten Schaltkondensatoren zur Last und Reihenumrichter mit zweistufiger Kommutierung
Und auch die AI Spannung (AIN) und Strom (ANT) in Abhängigkeit von der Art der Stromquelle und deren Verbindung mit der AI
Autonomer Wechselrichter (AIN) |
Geräte dieses Typs erzeugen eine Wechselspannung in der Last, indem sie sie periodisch mit der Spannungsquelle verbinden, indem sie die Ventile abwechselnd paaren, siehe nachstehende Abbildung.
Die Stromquelle arbeitet im Spannungsgeneratormodus (Batterie oder Gleichrichter mit einem kapazitiven Filter).
Jeder Thyristor ist mit einem Schaltkreis versehen. Wenn die Schaltung mit einer Last arbeitet, werden Rechteckwellenspannungsimpulse gebildet, und die Form des Stroms hängt von seinem Lastmuster ab. Wenn es rein aktiv ist, dann wiederholt die Form der Stromimpulse die Form der Spannung (gestrichelte Linie auf dem Diagramm), wenn die Last aktiv induktiv ist, variiert der Strom i n exponentiell mit einer Zeitkonstante:
Wenn das nächste Paar von Thyristoren (VD1 und VD4) gesperrt ist und ein anderes UN öffnet, ändert es sich schlagartig und der Strom behält seine Richtung für einige Zeit bei. Um diesen Stromfluss zu gewährleisten, werden die Sperrdioden VD5-VD8 benötigt, dann wird der Strom durch den Kondensator C geschlossen.
Der Frequenzstrom in der Last wird durch die Steuerschaltung, die Wechselrichterlastcharakteristik gegeben - starr, da die Betriebsspannung Un = E.
Daher ist der Eingangsstrom AIN (wenn RL-Last) alternierend, wenn der ANI vom Gleichrichter Kondensator C höhere Bewertung Kapazität erfordert. Ein solches System kann in einem großen Bereich von Lasten betrieben werden - von Leerlauf (XX) bis zu den Werten, bei denen Ventile wahrscheinlich überlastet werden.
Die maximalen Strompegel in der Last mit einer symmetrischen Ausgangsspannung sind:
I nmax = I 0 × (1-e - T / 2 & tgr; / 1 + e - T / 2 & tgr;)
Wo, I 0 = E / R n; τ = LH / RH; T ist der Zeitraum
Stellen Sie die Spannung am Ausgang des Wechselrichters entweder durch Ändern von E oder durch Anpassen der Impulsbreite ein. Letzteres kann auf verschiedene Arten geschehen:
jeder Spannungsimpuls in der AIN-Last wird aus mehreren gebildet und ändert seine Dauer (Abbildung a);
reduzierung der Betriebszeit in jedem Halbzyklus durch Schließen eines Thyristorpaars und erneutes Einschalten eines anderen Paares mit Verzögerung (Bild b);
Verwendung von 2 Invertern, an einer gemeinsamen Last über einen Transformator mit geometrischen Addieren der Ausgangsspannungen über eine P(C) arbeitet.
In den ersten beiden Fällen erhöhen sich die Amplituden der höheren Harmonischen, aber im ersten Fall kann man erhalten ausgangsspannung, nahe der Sinusform.
Autonomer Stromwandler (AIT) |
Die Schaltung wird von einer großen Induktivität gespeist, so dass der Stromverbrauch praktisch unverändert ist. Durch abwechselnde ventelnyh Paare Schalen (nicht gesperrt) in der Last, die durch rechteckige Stromimpulse und die Spannungswellenform ist von der Art der Last abhängig, die in der Regel ein aktives-kapazitiv ist.
Wie aus dem Schema unten in den nächsten Schaltthyristoren gesehen werden (zum Beispiel arbeitete VD1 und VD4 und sind VD2 und VD3 enthalten) durch den Laststrom variiert schrittweise, aber aufgrund Kapazität C innerhalb eines Zeitintervalls werden die zuvor verwendeten Thyristoren unter der Umkehrspannung zu überlasten und somit arretieren . Es muss sichergestellt werden, dass dieses Intervall länger ist als der Zeitpunkt des Abschaltens des Halbleiterventils. Je länger die Zeitkonstante tau, die langsameren Spannungsänderungen an der Last, das Gesetz der Veränderung mit fast nahe an linear, und die Pulsform werden immer dreieckig. Die äußere Charakteristik des Strominverters ist weich (steil fallend), Leerlauf ist völlig ausgeschlossen.
Der relative Wert der Spannung an der Last und das Aussehen der Charakteristik können durch die Formel approximiert werden:
Es sollte hinzugefügt werden, dass bei einer aktiv-induktiven Last das Gerät außer Betrieb ist und diese Last notwendigerweise durch den Kondensator überbrückt werden muss.
Da es unter realen Bedingungen schwierig ist, L = ∞ oder C = ∞ zu liefern, haben die realen Schemata von AIN und AIT einige Zwischeneigenschaften.
Um den Low-Power-einphasiger Lastspannung unterscheidet sich signifikant von der Stromquellenpegel zu liefern, ist es zweckmäßig, ein Schema zu verwenden, in dem ein Paar von Halbleiterventile poluobmotkami Transformator ersetzt, und er lässt U n und U n koordinieren.
Wenn das VD1-Ventil eingeschaltet ist, fließt der Strom von der Stromversorgungseinheit durch die Induktivität, die Halbwicklung des Transformators W1 und die tatsächliche VD1. In der Sekundärwicklung wird eine EMK induziert, und in der angeschlossenen Last wird ein Strom erzeugt.
Die Schaltkapazität C wird fast auf das Niveau der verdoppelten Netzspannung aufgeladen (aufgrund des sich abzeichnenden EMF der Selbstinduktion in W2). Wenn die SS-Steuerschaltung den zweiten Thyristor einschaltet, ist der Kondensator parallel zu VD1 geschaltet, er ist gesperrt und der Algorithmus wird wiederholt.
In der Last wird eine Spannung mit einer von der Steuerschaltung eingestellten Frequenz erzeugt. Die Form der Spannung hängt vom Lastwiderstand Rn (z große Werte es ist näher zu dreieckig, zu niedriger - zu rechteckig), der Wert ist vom Übersetzungsverhältnis, E und dem Wert von R n.
Die Spannung über der Induktivität durch die Differenz zwischen U c bestimmt wird (skaliert auf die Hälfte der Primärwicklung) und E. In den Moden nahe der zwanzigsten, Konstantstrom-Ladeleistung und Uc kann enorm (\u003e E) Werte erreichen, die für die Halbleiterelemente gefährlich.
In der Rolle der Steuerschaltung kann ein Transistor-Symmetrie-Multivibrator mit Emitterfolgern verwendet werden, die mit Thyristor-Steuerelektroden verbunden sind, die von der gleichen Stromversorgung gespeist werden.
In einigen Fällen werden serielle Inverter verwendet, um einen Wechselstrom mit der Frequenz (f = 2 ... 50 kHz) zu erhalten. Sie haben ihre eigene Resonanzkette, durch die Thyristoren geschaltet werden. Das Diagramm in der folgenden Abbildung funktioniert wie folgt. Bei der Anwendung des Steuersignals VD1 öffnet, fließt Strom durch L1, Rl, C. In der folgenden Halb aktiviert Thyristor VD2 und der Kondensator C während der ersten Halbperiode geladen, entlädt sich über Rl, L2 und den zweiten Thyristor. Die Schaltung kann in mehreren Modi arbeiten.
In dem diskontinuierlichen Strommodus (siehe b grafisch darzustellen) VD1 wird nach dem Abklingen der Ladestroms Kapazität C r. E. Bis zu dem Punkt, an dem die Steuerschaltung einen zweiten Thyristor (und umgekehrt) ausgeschaltet. Als ein Ergebnis erscheint ein Zeitintervall, wenn beide Thyristoren keinen Strom leiten und Ih = 0 ist.
Im Modus der Dauerströme (Graph, d) wird der erste Thyristor im Moment von VD2 ausgeschaltet, das heißt, ein Zustand erscheint, wenn der Strom beide Thyristoren durchläuft. VD1 aus, wenn dies der Fall ist aufgrund der Tatsache, dass, wenn die Strömung auf und dreht VD2 Entladekondensator Strom durch L2 zu L1 erzeugte Gegen-EMK, Strom ausreicht, um die Öffnung des ersten Thyristors auf Null zu reduzieren. Dies erfordert, dass der Einschluss von VD2 erfolgt, wenn der Strom durch VD1 bereits begonnen hat zu fallen. Ansonsten ist der "Durch" -Strom, der durch VD1, L1, L2 und VD2 fließt, unvermeidlich, d. H. Der Kurzschlussmodus.
Der optimale Modus ist der Grenzmodus (graph, in), bei dem die Form des Stromes in der Last sinusförmig ist. Solche Wechselrichter sind empfehlenswert, um bei konstanten Werten aller Parameter VTh Last zu verwenden, während sie eine starre äußere Charakteristik bereitstellen. Da bei niedrigen Lasten der Wechselrichter in der Lage ist, aus dem Modus auszutreten, wird der Kondensator C 0 parallel zu R n geschaltet und der Wechselrichter wird in eine seriell-parallele geschaltet.
Wenn ein anderer Kondensator C1 angeschlossen ist, wird der Inverter von dem Einzelzyklus in einen Zweitakt umgewandelt, während C geladen wird, C1 wird entladen und umgekehrt. Dies erhöht die Effizienz der Schaltung erheblich. Serielle Wechselrichter sind ebenfalls mehrphasig.