Инвертор схема. Инверторы: принцип работы, типы и применение

Что такое инвертор и как он работает. Каковы основные типы инверторов. Где применяются инверторные технологии. Каковы преимущества использования инверторов в бытовой технике и промышленности.

Что такое инвертор и принцип его работы

Инвертор — это устройство, преобразующее постоянный ток в переменный. Основной принцип работы инвертора заключается в периодическом переключении полярности тока с помощью электронных ключей (обычно транзисторов). Это позволяет получить на выходе переменное напряжение заданной частоты и формы.

Как работает инвертор в общем виде?

• На вход подается постоянный ток от источника (например, аккумулятора)
• С помощью системы управления формируются сигналы для переключения транзисторных ключей
• Ключи попеременно подключают нагрузку к разным полюсам источника питания
• На выходе получается переменное напряжение
• Форма выходного напряжения зависит от алгоритма управления ключами

Основные типы инверторов

Существует несколько основных типов инверторов:

1. Автономные инверторы — преобразуют постоянный ток в переменный независимо от внешней сети
2. Ведомые сетью инверторы — работают синхронно с внешней сетью переменного тока
3. Резонансные инверторы — используют резонансные цепи для формирования синусоидального выходного напряжения
4. Многоуровневые инверторы — формируют ступенчатую форму выходного напряжения
5. Матричные инверторы — преобразуют трехфазный ток одной частоты в трехфазный ток другой частоты

Применение инверторов в бытовой технике

Инверторные технологии широко используются в современной бытовой технике:

• Кондиционеры — позволяют плавно регулировать мощность компрессора
• Стиральные машины — обеспечивают оптимальное управление двигателем барабана
• Холодильники — повышают эффективность работы компрессора
• Микроволновые печи — дают возможность точно регулировать мощность нагрева
• Индукционные плиты — формируют переменное магнитное поле нужной частоты

Использование инверторов в промышленности

В промышленности инверторы применяются в следующих областях:

• Частотно-регулируемый электропривод — управление скоростью и моментом электродвигателей
• Источники бесперебойного питания (ИБП) — преобразование энергии аккумуляторов в переменный ток
• Сварочные аппараты — формирование сварочного тока с нужными характеристиками
• Электротранспорт — преобразование постоянного тока аккумуляторов в переменный для питания тяговых двигателей
• Возобновляемая энергетика — подключение солнечных панелей и ветрогенераторов к электросети

Преимущества использования инверторных технологий

Применение инверторов дает ряд важных преимуществ:

1. Повышение энергоэффективности за счет оптимального управления
2. Плавное регулирование мощности и скорости электроприводов
3. Снижение пусковых токов и механических нагрузок
4. Уменьшение уровня шума и вибраций оборудования
5. Увеличение срока службы электродвигателей и других компонентов
6. Расширение функциональных возможностей техники
7. Улучшение качества выполнения технологических процессов

Трехфазные инверторы: особенности и применение

Трехфазные инверторы используются для питания трехфазных электродвигателей и другого трехфазного оборудования. Их основные особенности:

• Содержат 6 силовых ключей (по 2 на каждую фазу)
• Формируют систему трехфазных напряжений со сдвигом 120°
• Позволяют регулировать частоту и амплитуду выходного напряжения
• Обеспечивают векторное управление асинхронными двигателями
• Применяются в частотно-регулируемом приводе, ИБП, электротранспорте

Инверторная сварка: принцип действия и преимущества

Инверторные сварочные аппараты имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными:

1. Малые габариты и вес за счет высокочастотного преобразования
2. Высокий КПД и экономия электроэнергии
3. Стабильная сварочная дуга
4. Плавная регулировка сварочного тока
5. Адаптивное управление параметрами в процессе сварки
6. Возможность сварки тонких металлов
7. Высокое качество сварного шва

Перспективы развития инверторных технологий

Основные направления совершенствования инверторов:

• Повышение КПД и снижение потерь в силовых ключах
• Разработка новых алгоритмов управления
• Применение широкозонных полупроводников (SiC, GaN)
• Интеграция инверторов с системами накопления энергии
• Развитие технологий силовой электроники для работы на высоких частотах
• Создание «умных» инверторов с функциями самодиагностики

Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

С развитием альтернативных источников энергии, в частности с массовым внедрением солнечных панелей, инвертор напряжения находит все более широкое применение. Поскольку применяется как постоянный, так и переменный ток, то часто возникает необходимость в преобразовании энергии одного рода в другой. Устройства, преобразующие переменный ток в постоянный называются выпрямителями. В качестве выпрямителя чаще всего применяют диодный мост. А устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называют инвертором.

По ряду положительный свойств большую популярность завоевал инвертор напряжения. Особенно широко он используется с целью преобразования электрической энергии постоянного тока аккумуляторной, солнечной батареи или суперконденсатор в переменное напряжение 230 В, 50 Гц для питания большинства промышленных устройств.

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания U_ип с клеммами 1-2 и потребитель R_нL_н, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 U_ип, при этом I от U_ип протекает в направлении L_нR_н, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT₁…VT₄, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD₁…VD₄, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

Входные клеммы инвертора подключаются к U_ип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

В момент времени t₁ открываются VT₁ и VT₄, а VT₂ и VT₃ – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» U_ип – VT₁ – нагрузка R_нL_н – VT₄ – «-» U_ип. Таким образом, на интервале времени t₁ ‑ t₂ создается замкнутая цепь для протекания i_н в соответствующем направлении.

Режим работы схемы

Для изменения направления i_н снимаются управляющие импульсы с баз VT₁ и VT₄ и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT_2,3. В точке t₂ на оси времени t, первый и четвертый VT_1,4 закрыты, а второй и третий – открыты. Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то i_н не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности L_н. Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная W_м = (L_н∙i²)/2.

В связи с этим, на отрезке времени t₂ – t₃ ток будет протекать через диоды VD₂ и VD₃, сохраняя прежнее направление на R_нL_н, но пройдет в обратном направлении через U_ип или конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания i_н, в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

В момент времени t₃ вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t₃ до момента t₄ под действием приложенного U_ип через открытые полупроводниковые ключи VT₂ и VT₃ будет протекать i_н через L_нR_н уже в другую сторону.

В точке t₄, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT_1,3, а VT₁ и VT₄ открываются. Однако i_н продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t₄ – t₅.

Работа схемы

Начиная с момента t₅ i_н изменить направление и потечет от U_ип через L_нR_н по пути через VT₁ и VT₄. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться. На L_нR_н форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться. Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы i_н и u_н будет в виде прямоугольников.

Поскольку VT₁…VT₄ попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное u_н, поэтому через L_нR_н протекал i_н максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т. п.

Инвертор напряжения с регулированием выходных параметров

Самый простой способ изменить величину uн заключается в регулировании величины подводимого U_ип, если такая возможность имеется. Например, для регулируемого выпрямителя это не проблема. Но такие источники электрической энергии как аккумуляторная батарея, суперконденсатор или солнечная батарея не имеют данной возможности. Поэтому регулировка частоты и величины выходного u_н полностью возлагается на инвертор.

Для регулирования величины u_н одну пару диагонально противоположных транзисторов следует открыть несколько ранее, чем в рассмотренном выше случае. Поэтому алгоритмом системы управления следует предусмотреть сдвигу управляющих сигналов. Например, подаваемых на открытие VT₁ и VT₄ относительно импульсов управления, подаваемых на базы VT₂ и VT₃, на некоторый угол, называемый углом управления α.

Обратите внимание, что амплитудное значение u_н остается неизменной величины и приблизительно равно значению U_ип, но действующее значение u_н будет снижаться по мере увеличения угла управления α. Рассмотрим, как это работает.

На интервале времени от t₁ до t₂ открыта пара транзисторов VT₁ и VT₄; iн протекает справа налево, как показано на схеме. В момент t₂ закрывается первый транзистор и открывается второй. Ток сохраняет прежнее направление, а нагрузка оказывается замкнутой, в результате чего напряжение на ней падает практически до нуля, соответственно снижается и i_н.

Далее из системы управления поступает команда и VT₂ открывается, а VT₄ закрывается. Однако накопленная в индуктивности энергия не позволяет току i_н изменить свое направление, и он протекает по прежней цепи, только уже через диоды VD₂ и VD₃ встречно источнику питания. Длительность этого процесса продолжается до точки времени t₄. В точке t₄ под действием приложенного U_ип i_н изменяет знак на противоположный.

Широтно-импульсная модуляция

Такой алгоритм работы полупроводниковых ключей в отличие от предыдущего алгоритма формирует паузу определенной длительности, которая в конечном итоге приводит к снижению действующего значения u_н. Для формирования i_н синусоидальной формы применяется широтно-импульсная модуляция ШИМ. Преобразователь с ШИМ, а точнее алгоритм его работы, предусматривающий ШИМ, мы рассмотрим отдельно.

Также следует заметить, что рассмотренный алгоритм управления полупроводниковыми ключами называется широтно-импульсным регулированием ШИР, который часто путают с ШИМ, хотя разница огромная.

В преобразовательной технике ШИМ практически вытеснила ШИР, поскольку обладает рядом положительных свойств, благодаря которым повышается КПД всего устройства и снижается уровень электромагнитных помех. Поэтому в дальнейшем мы рассмотрим инвертор напряжения с ШИМ.

принцип работы и схема подключения

Инверторные устройства используются в самых различных областях. В большинстве случаев, это однофазные приборы, работающие по классическим схемам. Однако, возникают ситуации, когда необходимо обеспечить электроэнергией асинхронный двигатель от аккумуляторной батареи или просто получить трехфазный ток для специфических нужд. И здесь на выручку приходит трехфазный инвертор с увеличенным числом электронных управляемых ключей, преобразующий постоянный ток в трехфазный переменный с требуемыми характеристиками.

Где применяется

Область применения трехфазных инверторов достаточно большая, а в некоторых случаях без них просто невозможно обойтись. Управление электродвигателями будет гораздо эффективнее, когда используются модифицированные современные трехфазные инверторные устройства. Они включаются в общую схему с одно- и трехфазными асинхронными двигателями, коллекторными агрегатами, а также с трехфазными двигателями постоянного тока.

Для управления разными типами двигателей используются свои режимы, поддерживаемые соответствующим программным обеспечением. Это дает возможность подключать практически любые двигатели в обмотках которых имеется от 1 до 3 фаз. В виде исключения можно отметить конструкцию биполярных двухфазных шаговых двигателей, оборудованных двумя независимыми обмотками.

В состав комплектующих такого инвертора входит основная плата управления, входы и выходы питания, а также интерфейс для ввода необходимых данных и вывода текущих показаний на дисплей или табло. Довольно часто управления осуществляется с помощью компьютера. Подключение инвертора выполняется через специальный разъем, установленный на плате.

В современных инверторах управления предусмотрен демонстрационный режим, при котором поочередно запускается показ основных функций – пуска и остановки, изменения скорости и реверса. Для переключений между функциями предусмотрены 4 кнопки, расположенные на плате.

SVARKA-INFO.COM — виртуальный справочник сварщика

СВАРКА ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОЙ

, трехфазная сварка — особый вид дуговой сварки, при которой используется трехфазная дуга, состоящая из трех раздельных дуг, питаемых каждая от отдельной фазы трехфазного тока, но горящих в общем плавильном пространстве. Питание трехфазной дуги может быть осуществлено и от однофазных трансформаторов. Существуют различные схемы С. т. д., однако наиболее распространенной является схема, при которой две фазы источника питания подключаются к двум электродам, а третья — к свариваемому изделию. При этом две дуги горят между каждым из электродов и изделием, а третья — между электродами. Различают ручную, автоматическую и полуавтоматическую сварку трехфазной дугой. Первая производится с ручной подачей в зону дуги двух параллельно расположенных электродов, разделенных непроводящим покрытием и закрепленных в одном электрододержателе, обеспечивающем подвод тока раздельно к каждому стержню и перемещаемом вручную вдоль шва. При полуавтоматической сварке трехфазной дугой используется косвенное действие дуги. Она производится с механизированной подачей трех параллельных электродов, разделенных непроводящим покрытием. Ручная и полуавтоматическая сварка трехфазной дугой используются редко, в основном для заплавления отверстий. К электродным покрытиям, кроме обычных требований по химическому воздействию па расплавленный металл, по ионизирующим свойствам, предъявляется еще требование ограничения в некоторых пределах электропроводности и вязкости шлаков, так как в противном случае при высоких температурах нагрева электрода возможно короткое замыкание по межэлектродной части покрытия. Автоматическая сварка трехфазной дугой осуществляется аналогично автоматической сварке под флюсом — с механизированной подачей в зону дуги двух обычных электродных проволок, механизированным перемещением дуги вдоль шва и засыпкой зоны, дуги слоем гранулированного флюса. Специализированные установки для сварки трехфазной дугой отличаются от обычных дуговых сварочных установок особой конструкцией головки, а также наличием специального трансформатора (трансформатор для сварки трехфазной дугой). Существуют также конструкции многодуговых автоматов для сварки под флюсом, допускающие их использование и для С. т. д. На рис. 1 дана наиболее часто применяемая схема сварки трехфазной дугой. На рис. 2 изображен электрододержатель для сварки трехфазной дугой, предназначенный для крепления в нем двойного электрода.

Рис. 1.

Рис. 2.
‹ СВАРКА СПАРЕННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИвверхСВАРКА УЛЬТРАКОРОТКОЙ ДУГОЙ ›

Разновидности трехфазных инверторов

По своим параметрам, характеристикам и предназначению все виды преобразователей можно условно разделить на несколько групп.

В первую очередь, они могут быть автономными или зависимыми. В первом случае постоянный ток преобразуется в переменный, где частоту определяет система управления, а характеристики выходного напряжения тесно связаны с параметрами нагрузки. Зависимые устройства выдают ток, определяемый частотой местной сети, с постоянными значениями. В автономных приборах возможны плавные изменения напряжения от нуля до наибольшей допустимой величины. Поэтому такие инверторы чаще всего используются в различных схемах.

Как работает 3-х фазный инвертор

В состав силовой части трехфазного инвертора входят транзисторные ключи с маркировкой от VT1 до VT6 в количестве шести элементов и диоды обратного тока VD1–VD6, также шесть штук. Диоды соединяются в общий мост и подключаются параллельно с источником питания.

Силовая трёхфазная цепь инверторов может быть построена разными способами. При постоянной структуре цепи, подача управляющих сигналов происходит одновременно сразу к трем силовым транзисторам. Таким образом, ее структура остается неизменной. В случае использования переменной структуры, количество транзисторов для подачи управляющих сигналов нередко бывает менее трех.

Продолжительность переключений, выполняемых транзисторными ключами и частота напряжения на выходе, зависит от используемой системы управления. В интервале, включающем в себя один период, переключения на выходе транзисторов анодной и катодной групп может происходить от одного до множества раз.

Конфигурация тока на выходе получается в соответствии с характеристиками нагрузки. Если нагрузка активно-индуктивная, получается форма в виде ломаной кривой, разделенной на четыре части, расположенные на половине периода. Эффект от токовой нагрузки определяется интегрированием наиболее характерных участков токовой кривой. Необходимая форма нагрузки, в том числе и синусоидальная, получается при многократном включении и отключении управляемых вентилей в пределах одного периода.

Регулировка выходного напряжения в инверторе осуществляется при помощи широтно-импульсной модуляции – ШИМ. Сформированная модуляция в виде прямоугольника, получила название широтно-импульсного регулирования – ШИР. Такое регулирование выходного напряжения выполняется за счет изменяющейся продолжительности подключения нагрузки к источнику питания. Данная схема применяется в момент паузы между импульсами, когда происходит запирание двух одинаковых силовых транзисторов.

Технология ручной дуговой сварки

На отечественных заводах применяется высокопроизводительная и экономическая сварка трехфазной дугой.

Разработка этого способа сварки проводилась с 1934 г. докт. техн. наук Г. П. Михайловым в лаборатории сварки УПИ им. С. М. Кирова и в цехах Уралмашзавода.

Ручная сварка трехфазной дугой производится по схеме, представленной на фиг. 62. В одном специальном электрододержателе закрепляется два параллельных электрода с качественным покрытием или один электрод с двумя стержнями (фиг. 63). К электродам подводятся раздельно две фазы сварочного тока, третья фаза подключается к изделию. При трехфазной сварке две дуги горят между электродами и деталью и третья дуга между электродами. Зажигание трехфазной дуги производится касанием конца электродов поверхности свариваемого изделия.

Фиг.62.Схема сварки трехфазной дугой

Фиг.63.Расположение электродов при сварке угловых швов

Сварка трехфазной дугой применима для стыковых и валиковых швов. Сварку тавровых, нахлесточных и угловых соединений следует выполнять «в лодочку». При сварке валиковых швов электроды располагаются последовательно друг за другом в направлении движения (фиг. 63). Дуга должна все время направляться в центр угла, поперечные движения электродами не производятся. Размеры шва, получаемого за один проход, зависят от применяемого диаметра электрода, силы сварочного тока и скорости поступательного движения электродов.

Рекомендуемые режимы трехфазной сварки приведены в табл. 54.

Таблица 54.Режимы сварки трехфазной дугой

Толщина листа в мм	Диаметры электродов в мм	Сила сварочного тока в а
		на электродах	на детали
5	4+4	100	100
10	5+5	180	180
14	5+5	200—250	200—250
25-30	6+6	300—320	300—320
30 и выше	8+8	380—400	350

Питание трехфазной дуги может осуществляться от многопостового сварочного трансформатора или специального однопостового трехфазного трансформатора (фиг. 28, 29, 30). Можно использовать для. питания трехфазной дуги серийные однофазные сварочные трансформаторы, включая три трансформатора звездой или треугольником. Устойчиво работает установка по схеме открытого треугольника, состоящая из двух трансформаторов и трех регуляторов.

Для сварки трехфазной дугой применимы электроды с покрытием ОММ-5, УОНИ-13, К-5 и другие, применяемые для сварки малоуглеродистых сталей.

Производительность сварки трехфазной дугой увеличивается на 100-120%, повышается коэффициент наплавки до 20%, экономится электроэнергия, на 15—20%. Сварные соединения при этом получаются с высокими механическими свойствами.

• Назад
• Вперед

Схема подключения

Подключение трехфазного инвертора в качестве примера можно рассмотреть в общей связке с электродвигателем. На представленном ниже рисунке обозначен двигатель М, работающий под управлением ключей V1 – V6. Все полупроводники для более наглядного отображения представлены как обычные механические контакты. Для питания используется постоянное напряжение Ud, поступающее из выпрямителя, не отмеченного на схеме. Ключи 1, 3, 5 относятся к верхним, а три ключа 2, 4, 6 – к нижним.

Верхние и нижние ключи никогда не открываются одновременно, во избежание короткого замыкания. Схема будет нормально работать, когда нижний ключ открывается, а верхний к этому времени уже находится в закрытом состоянии. Для формирования этой паузы используются контроллеры.

Продолжительность паузы должна гарантировать, чтобы силовые транзисторы закрывались своевременно. При недостаточности этого временного промежутка, верхний и нижний ключи могут одновременно открыться на очень короткое время. Это крайне нежелательно и не должно происходить систематически, поскольку выходные транзисторы сильно нагреваются и быстро выйдут из строя. Подобная ситуация известна как сквозные токи.

Существует гальваническая связь между нижними и верхними ключами и с управляющим устройством. Подача сигнала управления выполняется через резисторы непосредственно к составному транзистору, выполняющему функции драйвера нижнего ключа. У верхних ключей отсутствует гальваническая связь с элементом управления и с общим проводником. Поэтому для более эффективного управления к верхнему составному транзистору помимо драйвера дополнительно устанавливается оптрон. Питание верхних ключей производится от отдельных выпрямителей, каждый из которых подключен к собственной обмотке трансформатора.

Трехфазная дуга

Главная / Библиотека / Общие вопросы сварки / Трехфазная дуга

В практике сварки и наплавки металлов часто применяется система дуговых разрядов между тремя электродами, расположенными настолько близко, что выделяющаяся в дугах тепловая энергия действует в общем пространстве, называемом плавильным. Если при этом электроды подключены к трем фазам одной и той же сети, то дуга называется трехфазной. Наиболее распространенная модификация трехфазной дуги и схема ее питания приведены на рис. 195. Две фазы подключены к стержневым электродам, а третья к свариваемому изделию (рис. 195, а). Последовательность и длительность горения каждой из трех дуг зависит от последовательности и чередования фаз и параметров сварочной цепи. Напряжение и ток в дугах также могут существенно изменяться путем изменения расстояния между электродами и индуктивностей La, Lb, Lc в цепи каждой фазы.

Схема горения дуг через каждые 1/6 периода переменного тока приведена на рис. 195, б, 1—6. В каждый момент горит не более двух дуг, хотя при соответствующих напряжениях холостого хода источника питания могут существовать интервалы времени, когда между всеми тремя парами электродов действуют напряжения, достаточные для поддержания дуги. Это объясняется тем, что на торцах электродов не могут существовать одновременно катодное и анодное пятна, как не могут совмещаться в одном и том же пространстве катодная и анодная области.

Рис. 195. Трехфазовая дуга

Очередная дуга между новой парой электродов возникает при существовании разряда на одном из них. Развитие очередной дуги происходит в условиях существования плазмы в зоне ее будущего существования без существенного повышения напряжения между электродами или без пиков зажигания. В связи с этим трехфазные дуги характеризуются высокой устойчивостью и для их питания возможно применение источников с более низким напряжением холостого хода, чем для питания однофазных дуг. Анализ процессов в таких источниках, показал что устойчивое возбуждение и существование составляющих трехфазной дуги возможно при отношении Uxx/Uд = 1,17. Для однофазной дуги это отношение не может быть снижено меньше 1,8.

Статические и динамические характеристики каждой из трех дуг пока не исследованы. Подогревающее действие близко расположенной соседней дуги приводит к уменьшению градиентов напряжений в столбах. Одновременное существование двух катодных или анодных пятен на одном электроде, особенно на тонком стержневом, может вызвать сжатие дуги со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Взаимное подогревающее действие соседних дуг может стать причиной существенного расхождения ветвей динамических характеристик при режимах, при которых в однофазной дуге это явление не наблюдается.

Важнейшей технологической особенностью трехфазной дуги, обусловливающей ее техническое применение, является возможность регулирования с помощью индуктивностей La, Lb и Lc мощности и теплоты, расходуемой на плавление электродов и основного металла. Так, увеличивая токи ia и ib и уменьшая ток ic (см. рис. 195), можно повысить долю присадочного металла в шве или наплавке и уменьшить интенсивность плавления основного металла. Применяя в качестве одного из стержневых электродов легированную проволоку, можно менять состав наплавленного металла за счет изменения тока на эту проволоку и т. д.

← Типы сварочных дуг

Управление переносом электродного металла →

Поделиться ссылкой:

Что такое инвертор? | Tech

Выпуск: 31 августа 2021 г., Обновление: 19 октября 2022 г., I.R.

Схема инвертора мощности и устройство инвертора мощности

Термин «инвертор» в основном относится к схеме, которая преобразует ток из постоянного тока в переменный (схема инвертора мощности), но он также может относиться к устройствам инвертора мощности, используемым в бытовых приборах, таких как как кондиционеры и стиральные машины.

Бытовая техника — не единственные примеры, которые выигрывают от инверторов мощности. Лифты и конвейеры не ускоряются и не останавливаются внезапно, потому что ускорение двигателя хорошо регулируется устройствами инвертора мощности, которые помогают регулировать скорость двигателя.

Какой тип технологии представляет собой инверторное устройство?

В качестве примера рассмотрим кондиционер. Кондиционер без инвертора приостанавливал бы свою работу, когда становится слишком холодно, и возобновлял бы работу, только когда становится слишком жарко. Это особенно неэффективно, поскольку температура в помещении нестабильна, а энергопотребление высокое.

Однако кондиционер, оснащенный инвертором, крутит двигатель на высоких оборотах, чтобы вращать вентилятор, когда он начинает охлаждение, а когда температура приближается к заданному значению, вентилятор замедляется, чтобы продолжить работу с постепенным изменением. Это предотвращает бесполезное движение и обеспечивает более энергоэффективную работу по сравнению с кондиционером, который только включается и выключается.

Следовательно, слово «инвертор» часто используется в сфере бытовой техники. В последние годы инверторы также играют активную роль в увеличении числа индукционных плит, которые используют для своей работы переменные токи с чрезвычайно высокими частотами в диапазоне от 20 кГц до 90 кГц; это возможно только путем изменения частоты с помощью инвертора мощности.

Очень полезна возможность гибкого изменения скорости вращения и ускорения двигателя в соответствии с требуемой областью применения. Каким образом инверторное устройство позволяет гибко изменять скорость вращения двигателя?

Частота и скорость вращения

Устройства инвертора мощности часто используются для изменения переменного тока от розетки до желаемой частоты или напряжения.

Напряжение и частота, подаваемые из розетки, определяются как 100 В, 50 Гц для восточной Японии и 100 В, 60 Гц для западной Японии, а скорость вращения двигателя определяется частотой.

Конфигурация устройства Power Inverter

Как инвертор изменяет частоту? Инвертор состоит из трех элементов: схемы преобразователя, преобразующей переменный ток в постоянный, конденсатора и схемы инвертора мощности.

Сначала схема преобразователя преобразует переменный ток в постоянный, а затем многократно заряжает и разряжает конденсатор для создания стабильного постоянного тока. Затем схема инвертора мощности преобразует постоянный ток в переменный с нужной частотой и напряжением для выхода.

Принципы работы схемы силового инвертора

В этом разделе мы объясним принцип работы схемы силового инвертора на основе принципиальной схемы с четырьмя переключателями, как показано на рисунке ниже. Схема инвертора мощности преобразует постоянный ток в переменный.

Когда источник питания постоянного тока подключен к цепи и переключатели (1) и (4) включены, переключатели (2) и (3) выключены. Когда выключатели (1) и (4) выключены, выключатели (2) и (3) включены, повторяя попарно в фиксированном цикле, направление тока, протекающего в нагрузку, переключается, а выход чередуется с положительным и отрицательные напряжения, создавая переменный ток. Это называется технологией коммутации.

Цепь с использованием коммутационной технологии также может преобразовывать переменный ток в постоянный. Если переключатели (1) и (4) замкнуты, когда напряжение в положительном направлении, а переключатели (2) и (3) замкнуты, когда напряжение в отрицательном направлении, ток всегда будет течь в том же направлении, что и Загрузка.

Рисунок 1: Принцип работы инвертора мощности

Схемы инверторов мощности и интеллектуальные сети

С развитием информационных технологий и широким использованием Интернета вещей была предложена концепция «умных сетей» для более эффективного снабжения и потребления электроэнергии. Интеллектуальная сеть — это концепция, которая использует ИТ для понимания энергопотребления в реальном времени и концентрации передачи электроэнергии в соответствии с ним.

Чтобы сделать интеллектуальные сети возможными, необходимы новейшие технологии, такие как электромобили и солнечные батареи. Ожидается, что инверторные схемы также внесут дополнительный вклад в этом отношении.

Электромобили работают на электричестве от аккумуляторов, установленных в автомобиле для привода двигателя. Однако, поскольку электричество, получаемое от батареи, представляет собой постоянный ток, его необходимо преобразовать в переменный ток для эффективной работы двигателя. Здесь инверторы вступают в игру.

То же самое относится и к мегасолнечным электростанциям. Поскольку электричество, производимое солнечными элементами, является постоянным током, оно преобразуется в ту же частоту и напряжение, что и обычно используемое электричество, и передается.

Принцип инверторов, которые могут выдавать мощность по желанию, управляя переключателями на высокой скорости, также используется для того, чтобы сделать преобразователи более энергоэффективными и компактными. Преобразователи, в которых для преобразования энергии используются переключатели, называются «импульсными источниками питания».

Для электронных устройств требуется стабилизированный постоянный ток с небольшими колебаниями напряжения. В прошлом тип «адаптера переменного тока», называемый линейным источником питания, использовался для преобразования бытовой сети переменного тока в постоянный ток с более низким напряжением. Адаптеры для игровых консолей и ноутбуков, вероятно, являются наиболее яркими примерами.

Линейный блок питания сначала снижает напряжение поступающего электричества через трансформатор. Затем через цепь кремниевых диодов переменный ток выпрямлялся в одну сторону, сглаживался конденсатором и подавался в цепь электронного устройства.

Из-за большого железного сердечника, используемого в этом трансформаторе, обычные адаптеры переменного тока были большими и тяжелыми.

Преобразователи

, в которых используются схемы переключения, значительно изменили это. В преобразователе, использующем схему переключения, напряжение проходит через схему переключения, а не снижается в начале.

Направление переменного тока регулируется схемой переключения, после чего выполняется преобразование напряжения. Однако, как правило, выпрямленное электричество нельзя использовать для преобразования напряжения трансформатором.

Таким образом, полупроводниковый элемент пропускают, чтобы преобразовать его в импульсную волну с постоянным напряжением, протекающим прерывисто. Это создает псевдопеременный ток, который может быть преобразован в напряжение с помощью трансформатора. Поскольку частота в это время высока, от нескольких десятков до нескольких сотен кГц, это дает преимущество в уменьшении размера трансформатора. В результате получается компактный и легкий преобразователь.

Последняя тенденция в области инверторов сосредоточена на силовых устройствах. Силовые устройства представляют собой категорию элементов схемы, изготовленных из полупроводников, и могут обеспечивать питание в качестве полупроводников в инверторах и преобразователях. К силовым устройствам, способным к переключению, относятся силовые транзисторы и тиристоры.

Силовые устройства

характеризуются высокой допустимой нагрузкой по току и напряжению, низким тепловыделением и хорошим рассеиванием тепла; однако они также страдают от потери мощности, например, часть мощности теряется в виде тепла при подаче питания. Хотя недавние усовершенствования уменьшили потери, считалось, что физические улучшения маловероятны.

Соответственно, поощряется разработка силовых устройств с использованием новых материалов, которые легче проводят электричество и вызывают меньшие потери мощности, чем кремний, материал, который в настоящее время используется для полупроводников; карбид кремния (карбид кремния) и нитрид галлия (нитрид галлия) привлекают внимание в этой связи.

Несмотря на то, что по-прежнему существует множество проблем, таких как высокие производственные затраты, область применения инверторов мощности будет продолжать расширяться по мере создания более сложных и изощренных схем.

Связанные технические статьи

• Применение: инвертор (преобразователь мощности)
• Типы и характеристики силовых полупроводников — оценка производительности, оценочные испытания
• Как использовать двунаправленный источник питания
• Основы силовой электроники, поддерживающие обезуглероженное общество
• Электросеть (объединение энергосистем) для обучения с нуля
• Для обеспечения стабильного питания переменного тока

Рекомендуемые товары

Компания Matsusada Precision производит различные источники питания, используемые при разработке и производстве инверторов. Двунаправленные источники питания идеально подходят для рекуперации мощности инвертора и эффективного использования энергии.

Как сделать простую схему маломощного инвертора | 100% рабочая схема | Проект инвертора

В этом уроке мы узнаем, как сделать простой инвертор с низким напряжением постоянного тока в переменный ток . Принцип работы Схема инвертора проектирование для маломощного инвертора и применения инвертора проекта .

Комплектация:

1. Как просто преобразовать постоянный ток в переменный Проект инвертора
2. Как работает инвертор
3. Принцип работы инвертора
4. Компоненты, необходимые для преобразователя постоянного тока в переменный, проект
5. DC в AC Схема инвертора схема
6. Применение преобразователя постоянного тока в переменный

Преобразователь постоянного тока в переменный:

Инвертор используется для преобразования постоянного напряжения в переменное. Напряжение переменного тока используется для передачи на большие расстояния и для электросетей. Существуют различные способы преобразования постоянного напряжения в переменное. Существуют различные диапазоны мощности ватт для инвертора. Мы можем построить и спроектировать схему инвертора в соответствии с нашими потребностями. Для больших домов нам нужно больше энергии, поэтому нам нужна большая мощность батареи и номинальный ток. Так же для небольших домов и офисов нужны маломощные инверторы. Низкая мощность 9Инвертор 0099 проекта можно использовать по-разному не только для питания домов. По сути, маломощный инвертор — это просто эксперимент по созданию более эффективной и лучшей системы питания от постоянного тока к переменному.

---

01: Цель:

---

Для преобразования 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока. Напряжение 220 В можно использовать для питания любого электроприбора или домашней лампочки и т. д.

---

02: Список необходимых компонентов для преобразователя постоянного тока в переменный:

---

С. Н.	Компоненты	Количество
1	Аккумуляторная батарея	1
2	КД 4047 ИК	1
3	Понижающий трансформатор 12-0-12 5А или 9А 230 В первичный	1
4	Резисторы 1К 18К 100 Ом 0,5 Вт	1 1 2
5	Мосфет IRFZ44	2
6	Конденсатор 0,22Uф	1

 

---

03: Соединения:

Поиск по распиновке Конфигурация IC CD4047 и Mosfet IRFZ44.

IC CD4047 Распиновка:

Контакт 1 = конденсатор 0,22 мкФ

Контакт 2 = резистор 18 кОм

Контакт 3 = резистор 1 кОм

Контакт 7,8,9,12 = Отрицательный аккумулятор -Ve к источнику MOSFET

Контакт 10 = Резистор 100 Ом к затвору 9 Mosfet0007

Контакт 11 = 100 Ом к затвору Mosfet

Примечание: Резистор 100 Ом не показан на принципиальной схеме. Схема может все еще работать, но я рекомендую использовать ее для защиты Mosfet.

---

04: Работа преобразователя постоянного тока в переменный:

---

 

• Аккумуляторная батарея обеспечивает постоянное напряжение 12 В, которое будет преобразовано в усиленное 230 вольт с помощью силового МОП-транзистора IRFZ44 и трансформатора.
• Трансформатор используется в перевернутой конфигурации. Первичная сторона с напряжением 230 или 110 вольт используется как вторичная для вывода.
• Микросхема CD4047 Обеспечивает импульсы двухтактной конфигурации с частотой 50 Гц для питания MOSFET.
• Прочтите техническое описание IC CD 4047, чтобы узнать о его конфигурации. Силовые МОП-транзисторы подключены к контактам 10 и 11 микросхемы CD4047. Q и Q’ выхода IC.
• Мощные МОП-транзисторы передают мощность на трансформатор, повышающий напряжение до 230 вольт. Конденсатор используется для фильтрации выходного отклика в переменном токе.

---

05: Результаты:

---

Выходные результаты инвертора будут 220/230 Вольт и 150 Вт для трансформатора 5А.

Результаты для трансформаторов 9А будут от 200 до 250 Вт.

---

06: Применение инвертора:

---

Преобразователь постоянного тока в переменный используется во многих областях. Мы не можем использовать постоянный ток для питания устройств в случае сбоя питания, поэтому используется инвертированный источник постоянного тока в переменный. Здесь мы обсудим только маломощные инверторы.

• Используется для питания лампочек и энергосберегающих устройств, которым требуется всего 15–20 Вт
• Используется для электроприборов с низким энергопотреблением, таких как зарядка вентиляторов, источников света и даже для потолочных вентиляторов мощностью от 75 до 80 Вт.