Назначение и классификация источников питания дуги

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Конструкции и параметры источника питания дуги зависят от его технологического на­значения: ручной сварки покрытым электродом, механизированной сварки плавящимся электродом или автоматической сварки в защитных газах или под флюсом Если на рабочем месте возникает необходимость сварки различными способами, применяют более сложные универсальные источники.

Перечисленные источники питания объединяют в группу источников общепромышпенного назначения. Существенно отличаются от них по конструкции специализированные источники, предназначенные для сварки неплавящимся электродом в защитном газе, для плазменной сварки и резки или для злектрошлаковой сварки.

Источники питания классифицируются в зависимости от рода тока и принципа дейст­вия. В качестве источников переменного тока используют сварочные трансформаторы и специализированные установки на их основе, в качестве источников постоянного тока — сва­рочные выпрямители, преобразователи и агрегаты, а также специализированные источники на базе выпрямителей.

Сварочные трансформаторы преобразуют переменное сетевое напряжение в по­ниженное, необходимое для сварки. Это наиболее простые и дешевые источники, широко используемые при ручной сварке покрытыми электродами и автоматической сварке под флюсом. Специализированные установки на основе трансформаторов применяют для свар­ки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в защитном газе.

Устойчивость дуги постоянного тока более высока по сравнению с устойчивостью дуги переменного тока, что заметно влияет на качество сварки (на мапых токах, электродами с фтористо-кальциевыми покрытиями, в углекислом газе, наплавка под флюсом). В этих слу­чаях рекомендуется использовать источники постоянного тока.

Наиболее совершенны сварочные выпрямители, которые имеют более высокий ко­эффициент полезного действия, меньшую массу, удобны в изготовлении и эксплуатации, обладают лучшими технологическими свойствами.

Их применяют для ручной, полуавтома­тической и автоматической сварки, а также в качестве универсальных источников.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию, постоянного сварочного тока.

Поэтому коэффициент полезного действия преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпря­мителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительно­сти к колебаниям сетевого напряжения.

Сварочный агрегат состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора посто­янного тока. Химическая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую, а затем в электрическую энергию. Агрегаты используют в основном для ручном сварки в монтажных и полевых условиях, где отсутствуют электрические сети.

Спеииализированые источники представляют собой аппараты, дополненные раз­личными вспомогательными устройствами, расширяющими их технологические возможно­сти. Например, источник постоянного тока для сварки неплавящимся электродом в защит­ном газе, имеющий устройства для возбуждения дуги и заварки кратера.

Каждый источник предназначен для питания током одной дуги (однопостовой источ­ник). В цехах с большим числом постое сварки целесообразно использовать многопостовые источники.

Гибкие автоматизированные сварочные производства (ГАСП)

Гибкие производственные системы для сборочно-сварочных работ должны обеспечи­вать автоматизацию следующих операций: 1. Сборка под сварку. 2. Загрузочно-разгрузочные работы. 3. Складирование заготовок и сваренных конструкций. 4. Складирование и замена оснастки. 5. …

Пути повышения технологичности сварных конструкций под роботизированную сварку

1. Изменение сварной конструкции и технологии ее изготовления при заданном типе сва­рочного робота. 2. Выбор другого сварочного робота либо оснащение его дополнительными технологиче­скими средствами. 3. Одновременная доработка конструкции, технологии и …

Особенности роботизированной технологии сварки

Эффективность применения роботизированной сварки зависит от технологичности свариваемой конструкции. Разработана специальная методика оценки технологичности, ко­торая позволяет: 1. Выбирать сварные конструкции (СК), как объект роботизированной сварки, из числа пред­варительного отбора сварных …

Классификация источников питания | Мастерская своего дела

Источники питания можно классифицировать по различным признакам в зависимости от поставленных задач, как, например, изучение конкретных свойств и характеристик, сравнение технико­экономических показателей, определение автономности использо­вания, применение для сварки изделий разных толщин из разли ных материалов, характеристика по кбличеству обслуживаемых постов и т. д.

Приведем классификацию по некоторым основным признакам, нашедшим выражение в настоящем пособии.

Источники питания можно классифицировать:

по роду тока — на источники постоянного и переменного тока;

по виду внешних характеристик — на имеющие падающие, поло­гопадающие жесткие и пологовозрастающие характеристики;

по способу получения энергии — на зависимые и независимые (или зависимые и автономные), т. е. получающие энергию от ста­ционарной электрической сети или имеющие источником энергии двигатель внутреннего сгорания, агрегатированный с источником питания дуги;

по количеству обслуживаемых постов — на однопостовые и мно­гопостовые;

по применению — на общепромышленные и специализирован­ные.

Классификация по применению сложнее классификации по дру­гим признакам и требует пояснений.

К так называемым общепромышленным относятся источники питания для ручной дуговой сварки, а также для механизирован­ной сварки под флюсом. р0_

ванные — группы С. —

Следует добавить, что по ряду призн? ом£ов между группами О и
нет резко очерченной границы и чт’ПрИ описании конкретных
ИПОВ ИСТОЧНИКОВ их признаки бу!’ЩуТ уточняться и дополняться.

ГЛАВА 2

Первичные источники питания, классификация, условные обознач…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про первичные источники питания, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое первичные источники питания,батарейка,аккумулятор,батарейки,аккумуляторы,солнечные батареи,атомные батареи,дизельгенераторы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Любые радиотехнические устройства и системы с точки зрения обеспечения электрической энергией могут быть представлены в виде схемы, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема питания радиоэлектронных устройств

На этом рисунке обозначено: ПИП — первичный источник питания — преобразует неэлектрические виды энергии в электрическую; ВИП — вторичный источник питания — преобразует электрическую энергию к виду удобному для потребителя (нагрузки) и собственно нагрузка — радиоэлектронная аппаратура (РЭА).

К первичным источникам питания обычно относят:

1. Химические источники
2. Термогенераторы
3. солнечные батареи
4. атомные батареи
5. Топливные элементы
6. Электрические машины (постоянного и переменного тока)

Рисунок классификация источников питания, первичные и сторичные источники питания

Обозначения на электрических схемах первичных источников питания

Источники питания. Для их обозначения приняты символы, приведенные на рисунке ниже.

УГО источников питания на принципиальных схемах (ГОСТ 2. 742-68 и ГОСТ 2.750.68)

Описание обозначений:

A – источник с постоянным напряжением, его полярность обозначается символами «+» и «-».

В – значок электричества, отображающий переменное напряжение.

С – символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников.

D – Отображение аккумулятор ного или гальванического источника питания.

E- Символ батареи, состоящей из нескольких элементов питания.

Для автономного питания радиоэлектронной аппаратуры широко используют электрохимические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы . Буквенный код элементов питания — G. УГО [11] напоминает символ конденсатора постоянной емкости — параллельные линии разной длины: короткая обозначает отрицательный полюс, длинная — положительный (рис. 12.1, G1). Знаки полярности на схемах можно не указывать.

Поскольку для питания приборов чаще всего требуется напряжение, большее того, что обеспечивает один элемент или аккумулятор, их соединяют в батарею. Буквенный код в этом случае — GB. Батарею обозначают упрощенно: изображают только крайние элементы, а наличие остальных показывают штриховой линией (см. рис. 12.1, GB1). ГОСТ допускает изображать батарею и совсем просто — символом одного элемента (GB2 на рис. 12.1). Рядом с позиционным обозначением в любом случае указывают напряжение батареи.

Отводы от части элементов показывают линиями электрической связи, продолжающими черточки, которые обозначают их положительные полюсы (см.

рис. 12.1, GB3). В местах присоединения линий-отводов к символам положительных полюсов ставят точки.

На основе символа электрохимического элемента строятся УГО так называемых солнечных фотоэлементов и батарей. Отличительные признаки УГО этих источников тока — корпус в виде кружка или овала и знак фотоэлектрического эффекта (см. рис. 12.1, G2, GB4), На месте буквы п в УГО солнечной батареи можно указывать число образующих ее элементов.
Для защиты от перегрузок по току или коротких замыканий в нагрузке в электронных устройствах часто используют плавкие предохранители. Код этих устройств — латинские буквы FU. УГО [12] напоминает постоянный резистор (и имеет те же размеры 4×10 мм), отличие заключается только в проходящей через весь прямоугольник линии, символизирующей сгорающую при перегрузке металлическую нить (рис. 12.2

, FU1). Рядом с УГО предохранителя, как правило, указывают ток, на который он рассчитан, а иногда и его тип.
В аппаратуре с высоковольтным питанием для защиты некоторых элементов от опасных для них перенапряжений применяют разрядники (код — буква F). В простейшем случае — это два электрода, установленных на изоляционном основании на определенном расстоянии один от другого (иногда технологически это печатный проводник, разделенный на две части просечкой в печатной плате насквозь). Символ искрового промежутка — две встречно направленные стрелки (см. рис. 12.2, F1). Если же такое устройство выполнено в виде самостоятельного изделия, используют УГО, показанное на рис. 12.2 под позиционным обозначением F2. УГО вакуумного разрядника получают, заключая символ искрового промежутка в символ баллона электровакуумного прибора (F3).

Химические источники тока

Это сухие гальванические элементы, кислотные и щелочные аккумуляторы. Наибольшее распространение получили кислотные аккумуляторные батареи (АБ). Типовые зарядно-разрядные характеристики одного кислотного элемента приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Зарядно–разрядные характеристики кислотного элемента

В процессе разряда напряжение быстро уменьшается до 2 В, а затем медленно спадает до 1,8 В. Разряд ниже 1,8 В на один элемент нежелателен, так как в нем начинаются необратимые процессы. Номинальным считается напряжение U = 2 В.

При заряде кислотного аккумулятора его напряжение быстро растет до 2,1 … 2,15 В, а затем медленно до 2,4 В, т.е. восстановление активной массы аккумулятора закончено и начинается бурное выделение кислорода и водорода, заряд окончен. Для герметичных аккумуляторов это недопустимо, поэтому их помещают в специальный, прочный корпус «панцирь», выдерживающий высокое давление, добавляют газопоглотители и строго выдерживают режим заряда. Номинальная емкость аккумулятора — количество электричества, которое может отдать аккумулятор при 10-часовом режиме разряда (С10), неизменном токе и температуре.

Классификация химических источников тока

Солнечные батареи

Работа солнечных батарей основана на вентильном фотоэффекте в полупроводниках (фото–ЭДС на p–n переходе). Под действием света электроны переходят на более высокий энергетический уровень, поддерживая ток во внешней цепи. Спектральные характеристики некоторых источников приведены на рисунке 3.

Рисунок 3. Спектральные характеристики солнечного света и солнечных батарей

Максимальная чувствительность кремниевого (Si) фотоэлемента находится на границе инфракрасного (ИК) излучения (). Селеновые (Se) фотоэлементы лучше согласуются по длине волны с солнечным светом и охватывают видимую часть спектра (0,4 мкм — фиолетовый цвет, 0,55 мкм — зеленый, 0,65 мкм — красный), что не всегда удобно. Поэтому используют кремний, который значительно шире распространен на земле.

Известно, что энергетическая освещенность Земли в солнечной системе составляет примерно 1 кВт/м2, но это на экваторе. В средних широтах около 300 Вт/м2, но это летом, а зимой примерно 80 Вт/м2. Извлечь эту энергию можно при помощи кремниевых фотоэлементов с коэффициентом полезного действия 12 … 15% (теоретический КПД равен 22,5%, у арсенид–галиевых фотоэлементов теоретический КПД — 33,3%). Для получения 5В, 40мА требуется около 12 … 15 фотоэлементов, поэтому о больших мощностях для промышленности речи пока не идет. Их используют на космических летательных аппаратах с поверхностью солнечных батарей в сотни квадратных метров, а также для зарядки АБ в местах, удаленных от населенных пунктов.

Существует мнение, что солнечная энергия является экзотической и ее практическое использование — дело отдаленного будущего. Стоимость солнечных элементов составляет 2,5 … 3 долл/Вт, а стоимость электроэнергии 0,25 … 0,5 долл/кВт•ч. При использовании солнечных батарей возникает проблема суточного и сезонного накопления энергии, которая решается с помощью АБ.

Топливные элементы

Топливные элементы преобразуют энергию химического топлива в электрическую энергию, без реакции горения. Действие этих элементов основано на электрохимическом окислении углеводородного топлива (водород, пропан, метан, керосин) в среде окислителя. Другими словами Топливные элементы представляют собой «неистощимые батарейки «, к которым непрерывно подводится топливо и окислитель (воздух).

Различают следующие основные типы топливных элементов:

• фосфорнокислые. Их КПД составляет около 40 %, а при совместном использовании и электричества и попутного тепла — около 80 %. Рабочая температура находится в пределах 180 … 230° С. Эти топливные элементы требуют некоторого времени для выхода на рабочий режим при холодном старте, но отличаются простой конструкцией и высокой стабильностью. На базе этих элементов созданы энергоустановки мощностью сотни киловатт.
• твердополимерные. Они отличаются компактностью, высокой надежностью и экологической чистотой. КПД составляет примерно 45 %, рабочая температура — около 80° С. В качестве топлива используется водород. Но здесь применяются катализаторы из платины и ее сплавов. Поэтому стоимость энергии относительно высокая. Тем не менее, обладая уникальными качествами, они имеют хорошую перспективу для широкого применения.
• Топливные элементы на расплавленном карбонате. Данный тип топливных элементов относится к высокотемпературным устройствам. Рабочая температура порядка 600 … 700° С. В качестве топлива используется природный газ. КПД достигает 55 %. В связи с большим количеством выделяемого тепла, успешно применяются для создания стационарных источников электрической и тепловой энергии.
• твердооксидные. Здесь, вместо жидкого электролита применяется твердый керамический материал, что позволяет достигать высоких рабочих температур 900 … 1000° С. КПД твердооксидных топливных элементов достигает 50 % и они могут работать на различных видах углеводородного топлива, что создает перспективу для использования в промышленных установках большой мощности.

Топливные элементы имеют разную рабочую температуру и у каждого своя область применения.

Поскольку напряжение и ток единичного топливного элемента невелики 0,6 … 0,75 В при плотности тока до 500 мА/см2, то для получения заданных характеристик топливные элементы соединяют в батареи. Для постоянного получения электроэнергии следует в батарею непрерывно подводить окислитель и топливо.

Топливные элементы отличает высокая надежность (нет подвижных частей как в двигателе внутреннего сгорания) и термостабильность, а удельная энергия вдвое выше, чем у аккумуляторных батарей. По этой причине современные электромобили используют именно топливные элементы.

Термогенераторы

Работа термогенераторов основана на термоэлектрическом эффекте — нагреве контакта двух проводников или полупроводников, что приводит к появлению на их свободных (холодных) концах ЭДС, называемой термо–ЭДС. Величина этой термо–ЭДС , где — разность температур холодного и горячего концов термопары, — коэффициент термо-ЭДС, зависящий от материала термопары. Термоэлементы соединяют последовательно в батареи. На рисунке 4 приведена обобщенная схема термобатареи, а на рисунке 5 — зависимость термо–ЭДС некоторых термопар от температуры.

Рисунок 4. Обобщенная схема термобатареи

Рисунок 5. Зависимость термо–ЭДС некоторых термопар от температуры

На этом рисунке приведена величина термо–ЭДС термопар: 1 — Платина и медь; 2 — Платина и железо; 3 — Медь и железо. Из зависимостей термо-ЭДС, приведенных на рисунке 5 видно, что величины термо–ЭДС довольно малы, а создать большую разность температур для металлов проблематично из-за их высокой теплопроводности, поэтому чаще используют полупроводники с ЭДС около 1мв/°C. Современные термогенераторы выпускают на напряжение до 150 В и ток до 500 А при общем КПД порядка10 … 12%.

Рисунок 6. Внешний вид термобатареи

Атомные батареи

Принцип построения атомных батарей известен из курса общей физики. Одним из электродов является радиоактивный изотоп, вторым электродом служит металлическая оболочка. Под действием излучения на электродах создается разность потенциалов в несколько киловольт при токе единицы миллиампер. Срок службы атомных элементов — несколько лет. В настоящее время созданы низковольтные атомные батареи, работающие по принципу фотоэлементов, причем их излучение не превышает уровня общего фона.

Рисунок 7. Низковольтная атомная батарея: 1 — радиоактивный изотоп; 2 — полупроводник ; 3 — отрицательный электрод; 4 — нагрузка, потребитель энергии

Рассмотрим принцип работы низковольтной атомной батареи. На поверхности полупроводника наносится слой радиоактивного вещества, излучаемый этим слоем, поток бета частиц бомбардирует атомы полупроводника, выбивая из него очень большое количество медленных электронов.Так как выбитые электроны могут двигаться только в одном направлении, они накапливаются на металлическом коллекторе, приваренном к другой стороне полупроводника и образующим с полупроводником контакт Шотки, обладающий односторонней проводимостью. Между коллектором и полупроводником возникает разность потенциалов. Для повышения кпд батареи часто вместо чистого полупроводника используют p-n переход в качестве контакта с односторонней проводимостью. Также существуют батареи использующие для генерации электронов эффект термоэлектронной эмиссии, так называемые термоэмиссионные генераторы. Принцип действия таких батарей аналогичен работе высоковольтных атомных батарей, описанных выше. В данных батареях используются изотопы, ядерные реакции в которых приводят к разогреву катода. Горячий катод испускает медленные электроны, которые, достигая анод , заряжают его отрицательно, в то время как катод заряжается положительно.Одним из веских оснований к применению данных источников энергии служит ряд преимуществ перед другими источниками энергии (практическая необслуживаемость, компактность и др), и решающим основанием явилась громадная энергоемкость изотопов. Практически по массовой и объемной энергоемкости распад используемых изотопов уступает лишь делению ядер урана, плутония и др в 4-50 раз, и превосходит химические источники энергии (аккумуляторы, топливные элементы и др.) в десятки и сотни тысяч раз.

Рисунок 8. Внешний вид миниатюрного ядерного элемента питания

Большинство современных ядерных батарей используют для сбора частиц полупроводники. Увы, но со временем «ловушка» приходит в негодность. Ученые из Университета Миссури заменили твердый полупроводник жидким, что и позволило не только сделать батарею миниатюрной, но и долговечной. Ее внешний вид приведен на рисунке 9.

Рисунок 9. Внешний вид миниатюрного ядерного элемента питания

Экспериментальные образцы батарей на никеле-63

Тритиевая атомная батарейка

Электрические машины

Преобразуют механическую энергию движения (поступательного или вращательного) в электрическую и наоборот. Выпускаются на большой диапазон токов и напряжений. Электрические машины делятся на электрические машины постоянного и переменного тока. При одинаковой мощности электрические машины переменного тока имеют в 1,5 … 2 раза лучшие массо-объемные показатели, чем машины постоянного тока. Поэтому 98% электроэнергии в мире вырабатывается электрическими машинами переменного тока. Их недостатками считается присутствие акустических шумов, а наличие подвижных частей определяет надежность системы электроснабжения. Но инерционность электрических машин делает невозможными кратковременные провалы напряжения сети, что положительно сказывается на качестве электроснабжения.

В зависимости от того, чем вращают генератор переменного тока различают:

1. гидро–генераторы (привод от водяной турбины гидроэлектростанции). Это тихоходные генераторы большой мощности при скорости вращения до 1500 об/мин;
2. турбо–генераторы (привод от паровой турбины тепловой электростанции). Это скоростные генераторы с числом оборотов в минуту до 3000 и более;
3. дизель–генераторы (привод от двигателя внутреннего сгорания бензинового или дизельного). Правильнее называть двигатель–генераторная установка (ДГУ), хотя исторически называют “дизелем”. Дизельные двигатели более неприхотливы, надежны и широко используются в резервных источниках электропитания на предприятиях связи, радиопередающих и телевизионных центрах и для электроснабжения небольших населенных пунктов;
4. газо–генераторы. Это двигатель внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе, которое по сравнению с другими сгорает при малом количестве воздуха без дыма и копоти. Его легко транспортировать на любые расстояния. Природный газ получают на газовых месторождениях, а попутный газ — на нефтепромыслах;
5. ветро–генераторы. Ветер — неиссякаемый источник энергии. Однако надежность такого электроснабжения зависит от силы ветра и поэтому пригодно не во всех географических зонах. Ветро–генераторы выпускаются промышленностью на мощности от 200 Вт до 1000 кВт при необходимой скорости ветра от 6 до 14 м/сек, но они создают акустические шумы, влияние которых на флору и фауну далеко не однозначно. В нашей стране широкого применения пока не нашли, хотя считаются перспективными;
6. био–генераторы. Генераторы, приводимые в действие мускульной силой человека. На первых полярных станциях «Северный Полюс» зарядка аккумуляторных батарей для радиостанции проводилась “велотренажером”, нагрузкой которого был автомобильный генератор постоянного тока. Если одна лошадиная сила равна примерно 730 Вт электрической мощности, то тренированный человек может вырабатывать порядка 50 Вт в течение 10 … 15 минут (езда в гору на велосипеде!). Затем нужен отдых. Отсюда можно сделать вывод, что производство электрической энергии является далеко не легкой задачей.

Рисунок 10. Внешний вид дизель-генераторной установки

Дизель-генераторные установки обычно обладают большей мощностью и применяются для электропитания крупных предприятий связи, в составе которых применяется более энергопотребляющая радиоэлектронная аппаратура.

Рисунок 11. Внешний вид бензогенератора

Бензогенераторы могут применяться для гарантированного электроснабжения базовых станций сотовых систем связи, ретрансляторов, ремонтных служб или автомастерских.

Литература:

1. Описание генераторных установок
2. Инструкция по эксплуатации дизель-генераторной установки
3. Бензогенераторы
4. Бензиновые генераторы и электростанции
5. Сайт производителя www.citylabs.net

Статью про первичные источники питания я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое первичные источники питания,батарейка,аккумулятор,батарейки,аккумуляторы,солнечные батареи,атомные батареи,дизельгенераторы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Классификация и характеристики источников питания сварочной дуги

Время чтения: 7 минут

Дуговая сварка — то самая часто применяемая сварочная технология на сегодняшний день. Существует множество разновидностей дуговой сварки, и все они используются повсеместно: от гаража до завода. В основе технологии лежит применение электрической дуги, которая плавит кромки металла и позволяет сформировать сварное соединение. Температуры дуги достаточно, чтобы расплавить большинство существующих металлов.

Однако, сварочная дуга не автономна и нуждается в источнике питания. В этой статье мы подробно расскажем, какие существуют источники питания для дуговой сварки, чем они отличаются между собой и каковы их основные характеристики.

Содержание статьи

• Общая информация
• Классификация источников питания сварочной дуги
  • По типу сварочного тока
  • Чем отличается источник питания на постоянном токе и на переменном?
  • По количество постов и способу установки
• Внешние характеристики источников питания сварочной дуги
• Требования к источникам питания сварочной дуги
• Классификация видов сварки по физическим признакам
• Вместо заключения

Общая информация

Для начала немного общей информации о сварочной дуге. Дуга представляет собой мощный электрический разряд, который формируется между основным металлом и концом электрода. Сварочная дуга генерирует высокотемпературное тепло, которого достаточно для сварки большинства металлов.

Читайте также: Сварочная дуга. Все, что вы хотели знать

Чтобы поджечь дугу, необходим внешний источник тока. В общих чертах основные источники питания для сварки — это трансформаторы, выпрямители, генераторы и инверторы. Проще говоря, сварочные аппараты типы трансформатор, выпрямитель или генератор. А также инверторный сварочный аппарат. Но в рамках этой статьи мы дадим больше информации, поскольку источники для питания сварочной дуги имеют множество особенностей.

Далее мы расскажем, какие существуют сварочные источники питания, каковы их характеристики и какие требования к ним предъявляются.

Классификация источников питания сварочной дуги

По типу сварочного тока

Итак, мы уже разобрали, что источником питания может быть трансформатор, выпрямитель и генератор. Но в более широком смысле все эти источники можно поделить еще на несколько подгрупп. Одна из них — тип тока, который генерирует источник.

Источник может генерировать постоянный или переменный ток. Классический трансформатор и генератор повышенной частоты зачастую генерирует переменный ток. Сварочный выпрямитель генерирует постоянный ток.

Чем отличается источник питания на постоянном токе и на переменном?

Сварочный аппарат переменного тока и постоянного в чем разница? Давайте разбираться.

Аппарат на переменном токе очень прост: он собирается из понижающего трансформатора и специального механизма, который регулирует силу сварочного тока. При применении сварочной дуги переменного тока сварка ведется на переменном токе соответственно.

Аппарат на постоянном токе более технологичен. Его основные компоненты — это понижающий трансформатор, устройство, выпрямляющее ток (выпрямитель), которое преобразовывает поступающий переменный ток в постоянный, и устройство, регулирующее силу тока. Соответственно, здесь сварка ведется на постоянном токе.

Это основные конструктивные различия. Есть еще различия эксплуатационные. Сварка постоянным током предпочтительнее, поскольку у этого источника тока больше преимуществ. Аппараты на постоянном токе намного компактнее и проще в применении, они технологичнее, и в целом считаются более современными. Сварка переменным током сложнее и характеризуется нестабильностью горения дуги.

Также упомянем инверторные источники питания, которые на данный момент считаются самыми технологичными и распространенными. Это сложные аппараты, которые многократно преобразовывают ток, сглаживая его с помощью специальных фильтров, и впоследствии выпрямляют. В результате сварщик получает постоянный ток, а значит крайне стабильную дугу, которая легко поджигается. Также инверторные аппараты снабжаются электронным блоком управления, который прост в применении.

Инверторный источник сварочного тока — самый распространенный тип на данный момент. Такие аппараты самые компактные и легкие (в продаже есть модели весом не более 3-5 кг), при этом они оснащаются дополнительным функционалом, упрощающим сварку.

По количество постов и способу установки

Здесь все намного проще. Вне зависимости от типа источника питания, будь он переменный или постоянный, трансформатор или инвертор, в любом из них может быть либо один разъем для сварки, либо 3 и более.

Аппараты с одним разъемом называются однопостовыми и предназначены для генерирования одной сварочной дуги. Т.е., для применения одним сварщиком. Аппараты с большим количеством разъемов называются многопостовыми, и сразу несколько сварщиков могут производить сварку от одного аппарата.

Источники питания по способу установки могут быть мобильными (переносными) или стационарными.

Внешние характеристики источников питания сварочной дуги

Внешняя характеристика может быть крутопадающей, пологопадающей, жесткой и полого-возрастающей. Чтобы сварочная дуга горела стабильно, ее внешние характеристики должны совпадать с вольт-амперными характеристиками.

Тип внешней характеристики зависит от типа сварочной технологии. Например, для сварки в защитных газах характеристика должна быть либо полого-возрастающей, либо жесткой. А для РДС сварки или автоматической сварки под слоем флюса характеристика должна быть падающей. Только при соблюдении этих условий дуга будет гореть стабильно.

Требования к источникам питания сварочной дуги

Ко всем источникам питания дуги предъявляются требования, обязательные для осуществления дуговой сварки. Так источники питания должны генерировать стабильную дугу, которая при этом должна легко поджигаться. Также источник должен выдавать необходимые вам характеристики, а именно силу сварочного тока и напряжение дуги.

Еще одно немаловажное требование — это возможность быстрого восстановления напряжения дуги после короткого замыкания, когда напряжение падает до нулевой отметки. И, наконец, источник должен быть оснащен устройством, которое позволит регулировать силу сварочного тока до, вовремя и после выполнения работ.

Классификация видов сварки по физическим признакам

Классификация процессов сварки по физическим признакам хоть не относится напрямую к теме статьи, но она косвенно связана с источниками питания. Поскольку именно благодаря им удается выполнить тот или иной вид сварки.

Существует три разновидности сварки по физическому признаку:

• Термическая
• Термомеханическая
• Механическая

При термической сварке источник питания должен генерировать дугу, которая будет плавить металл только с помощью своей тепловой энергии. Дуговая сварка, плазменно-, электронно-, ионно-лучевая сварка, электрошлаковая, индукционная, газовая сварка — все это термические виды сварки.

Термомеханическая сварка предполагает не только использование тепловой энергии, но и применение давления. Эти параметры необходимы, например, для контактной сварки. А еще для диффузионной, дуго-, шлако-, индукционно-прессовой и печной сварки.

Классификация сварочных процессов ни обходится без механических видов сварки металлов. При таком типе сварки детали соединяются под действием давления и механической энергии. Это сварка взрывом, холодная сварка, сварка трением и т.д. Данный тип сварки не использует сварочную дугу и не нуждается в источнике питания.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, каковы особенности при сварке на переменном токе и на постоянном, какие существуют источники питания дуги, каковы их внешние характеристики и особенности. Мы также рассказали, какие требования предъявляются к источникам, ведь именно от них зависит стабильность горения дуги и ее легкий поджиг. Надеемся, этот материал будет полезен для всех новичков и практикующих сварщиков. Желаем удачи в работе!

Watch this video on YouTube

Источник питания постоянного тока | ATE-M.BY

Современные программируемые источники питания постоянного тока являются высоко стабилизированными устройствами, которые способны работать непрерывно и в режиме постоянного тока (DC – Direct Current), и в режиме постоянного напряжения (DCV – Direct Current Voltage). В процессе работы они в рамках своего диапазона полностью имитируют поведение источника тока либо напряжения.

Назначение источников питания – обеспечивать электронную аппаратуру электрическим питанием в точном соответствии как с техническими требованиями, так и со стандартами безопасности.

Не следует источники питания постоянного тока путать с разного рода блоками питания. Последние только преобразуют напряжение сети в фиксированное выходное и стабилизации при этом никакой не имеют. А вот источники питания постоянного тока, как отмечено выше, обеспечивают получение высокостабильного постоянного тока/напряжения.

Режимы стабилизации

Различают так называемые режимы стабилизации источника постоянного тока:

• по напряжению;
• по току.

Режим стабилизации по напряжению. Если ток в нагрузке изменяется от нуля до максимума, нестабильность напряжения в источниках постоянного тока при этом минимальна.

Режим стабилизации по току. Аналогично стабилизации по напряжению, когда в процессе работы источника изменяется напряжение в нагрузке, поддерживается заданное значение тока.

Классификация

Источники питания классифицируют по нескольким параметрам, а именно по:

• принципу действия;
• мощности;
• количеству каналов;
• минимальной дискретности установки выходных параметров;
• наличию дополнительных возможностей.

Принцип действия

Различают линейные и импульсные источники питания.

Линейные источники питания. В основе их построения – классическая схема с использованием мощного сетевого трансформатора и схемы регулирования. Для таких источников питания характерны как плюсы (низкий уровень излучаемых помех), так и минусы (большая масса из-за наличия трансформатора, малая удельная мощность).

Импульсные источники питания. В основе их построения – преобразование напряжения сети в достаточно высокочастотный переменный ток (около 2 МГц) и дальнейшее трансформирование и регулирование.

К преимуществам импульсных источников питания перед линейными относятся следующие:

• меньшие размер и масса. Это объясняется работой трансформаторов таких источников на частотах, значительно превышающих 50 Гц;
• удельная мощность значительно выше.

Минусом импульсных источников тока можно назвать лишь выше, чем у линейных, уровень излучаемых помех. Но в настоящее время, когда во всех сферах наблюдается стремление к миниатюризации, импульсные источники более широко распространены.

Управляемая мощность

Различают источники питания:

• малой мощности – на один канал до 100 Вт;
• средней мощности – на один канал до 300 Вт;
• большой мощности – на один свыше 300 Вт.

Количество каналов

Для современных источников питания характерно наличие нескольких каналов, то есть может быть один, два, три или даже четыре регулируемых выхода.

Два из них чаще всего являются основными. Органами передней панели они могут соединяться:

• последовательно – с целью увеличения выходного напряжения;
• параллельно – с целью увеличения максимального тока.

Минимальная дискретность установки выходных параметров

Как отмечено выше, для большинства современных источников питания характерны показатели нестабильности выходного напряжения и тока до 3 мВ и 3 мА соответственно. В таком случае дискретность установки (непрерывность) для выходного напряжения – 10 мВ, тока – 10 мА.

Однако иногда (например, в особо прецизионных исследованиях) требуются источники питания с меньшим показателем дискретности установки: 1 мВ – для выходного напряжения, 1 мА – для тока. И тогда значения нестабильности уже соответственно будут: 350 мкВ – для выходного напряжения, 250 мкА – для тока.

Дополнительные возможности

В качестве примеров дополнительных возможностей источников питания можно назвать:

• встроенный управляющий микроконтроллер, благодаря которому значительно расширяются возможности разработчиков;
• немалое (например, до 100) число ячеек памяти, где записаны режимы работы и выходные параметры;
• возможность записи времени, используемая с целью имитации медленной флуктуации (колебания, изменения) источника питания, а также чтобы изучить поведение разрабатываемого (тестируемого) устройства;
• возможность мгновенного изменения по заданной программе напряжения питания либо тока с целью исследовать, как устройство реагирует на существенное изменение параметров питания, и др.

первичные, вторичные, бесперебойные и резервные

ПЕРВИЧНЫЕ — ВТОРИЧНЫЕ — БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) определяют такие понятия, как энергетическая система и система энергоснабжения. При этом не конкретизируются устройства, в эти системы входящие.

С чего начинается работа любой электроустановки (от карманного фонарика до персонального компьютера или холодильника)? С подключения к электропитанию.

Общее определение: источник электропитания – это устройство для производства, преобразования электроэнергии, подачи напряжения в аварийных ситуациях.

Под эту категорию подпадает достаточно много устройств. Для большинства потребителей знакомы такие понятия, как электростанции, трансформаторные подстанции, генераторы, аккумуляторы, одноразовые батарейки. Кроме того, каждый держал в руках зарядное устройство для телефона или БП для ноутбука. Это и есть источники питания во всем разнообразии.

Для рядового потребителя взаимодействие с подобными устройствами упрощено до минимума:

• вилка в розетку;
• батарейка в корпус;
• выключатель нажать.

Интерес к устройству возникает лишь при его поломке.

Разберем основные их типы.

ИСТОЧНИКИ ПЕРВИЧНОГО ПИТАНИЯ

К ним относятся устройства, которые генерируют электроэнергию, не имея на входе напряжения. Выполняется преобразование любого другого вида энергии в электрическую. Из ничего получить что-либо невозможно (доказано Эйнштейном). Поэтому генерирующие установки используют силы природы.

Для получения электричества можно использовать три вида энергии: механическую, тепловую, либо световую. Соответственно, любой источник первичного питания относится к этим группам.

Механическая энергия.

С ее помощью вращается ротор генератора, вследствие чего на его обмотках возникает электрический ток. Крутящий момент можно извлечь разными способами:

1. Гидроэлектростанции получают его за счет перепада давления между уровнями воды (для этого строят плотины). Грамотно спроектированные турбины под непосредственным влиянием этих сил передают вращение на генератор. Это достаточно дешевый способ получения энергии, поскольку течение реки условно бесплатно.
2. Еще один способ получить пользу из воды – генераторы, работающие от перепада уровня на линии прибоя, или прилива-отлива. Такие установки более сложные в техническом плане, но при отсутствии рядом полноводных рек, работают эффективно.
3. Ветровые станции также работают не везде. Необходимо постоянное линейное движение воздуха. Отношение стоимости производства к выдаваемой мощности на порядок хуже, чем у гидроэлектростанций, однако такие генерирующие системы более экологичны.

Тепловая энергия.

Сразу оговоримся: электричество получают не напрямую от тепла, хотя есть опытные образцы термопар. Но до промышленного применения им еще далеко. С помощью тепла банально кипятится вода, полученный пар вращает турбину. А дальше – как в гидроэлектростанции.

Так что тепловые генераторы – это тоже механика.

Атомная электростанция.

Самый яркий представитель в этой категории – . При ядерном распаде выделяется огромное количество тепла. Вода нагревается очень эффективно, нет зависимости от природных явлений. Главная задача – жесточайший контроль над безопасностью. Экологи разумеется против, но если к ним прислушиваться, придется отказаться от технического прогресса.

Тепловая электростанция.

Энергию получают, сжигая горючие материалы. Это может быть природный газ, уголь, мазут, солярка, и даже дрова. Экологичность генерации напрямую зависит от используемого топлива. Экономически такие установки выгодны лишь там, где в пределах транспортной доступности имеются большие запасы топлива.

Часто ТЭС строят в регионах, где нет возможности получить энергию иным способом (про эффективность в таком случае можно забыть). Просто стоимость возведения атомной станции не всегда оправдывается необходимостью в электричестве. Да и противопоказаний у АЭС слишком много (например, сейсмические риски).

Световая энергия.

Установки обычно называют солнечными электростанциями, хотя это не совсем верно. Фотоэлементы работают не только от прямых солнечных лучей. Для «старта» достаточно обычного дневного света даже при 100% облачности. Преобразования в механику не требуются: фотоэлементы сразу вырабатывают электроток.

Представители Greenpeace и им подобных организаций считают эту энергию самой чистой, однако это в корне неверно. Во-первых, никто не занимался изучением влияния вынужденной тени от огромных площадей солнечных батарей на земную кору. Во-вторых, производство и утилизация фотоэлементов далеко не экологичный процесс.

Тем не менее, наряду с АЭС, они относятся к перспективным.

Недостатков всего два:

1. Очевидно, что ночью электростанция не работает. Следовательно, необходимо накапливать электроэнергию с помощью аккумуляторных батарей, либо встраивать такие генерирующие системы в некие единые сети, где каждый источник дополняет друг друга.
2. Стоимость подобных станций слишком высока.

Химические источники питания вроде как держатся особняком, но это также первичные генераторы электроэнергии. Важно: Речь идет о батарейках, не путать с аккумуляторами.

Для получения электричества используется химическая реакция. Несмотря на то, что энергия получается напрямую, без преобразования в механическую, экономика таких источников питания крайне низкая. Высокая стоимость элементов питания и необходимость постоянного обновления, не позволяет использовать эту энергию массово.

В начало

ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Для получения требуемых параметров электропитания, необходимо синхронизировать всех потребителей с генерирующими системами. Это невозможно по целому ряду причин:

• элементная база электронных устройств работает на низком напряжении питания;
• безопасность использования бытовых приборов: чем ниже напряжение, тем меньше рисков;
• первичные источники питания расположены на значительном удалении от потребителей: для транспортировки электроэнергии необходимо напряжение в сотни киловольт.

Соответственно, необходимы промежуточные преобразователи параметров между генерирующей системой и потребителем. Эти устройства называются вторичными источниками питания.

Для информации: Определение вторичности относительно. Например, трансформаторная подстанция между электростанцией и вашим домом, относительно генерирующей системы является вторичным источником питания. А по отношению к зарядному устройству вашего смартфона – это первичный источник.

Применимо к электроприборам, если розетку 220 вольт считать первичкой, вторичным является любой блок питания. Вне зависимости от того, встроен он в телевизор, или выполнен отдельным устройством, как в ноутбуке.

Помимо основной задачи: преобразовывать параметры напряжения и тока, источник вторичного питания может выполнять роль стабилизатора.

В начало

БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ

К этим категориям относятся генерирующие системы, которые обеспечивают питание в случае выхода из строя основных поставщиков энергии. В чем между ними отличие, ведь задача одна?

Бесперебойные блоки питания всегда находятся в режиме «on-line». Это значит, что при пропадании основного питания, мгновенно подключается собственный источник. Наилучший вариант – аккумуляторная батарея, работающая в буферном режиме. Разумеется, необходим преобразователь напряжения, стабилизатор, и пр. Но это тема для другой статьи.

Преимущества очевидны: потребитель практически не замечает перехода на «запасной» источник. Это особенно важно для сохранности данных (на компьютере), или исправности оборудования (например, система управления отопительным котлом в доме).

Недостаток – аккумулятор имеет определенную емкость. То есть, время работы ограничено. Поэтому бесперебойный источник необходим лишь для отсрочки времени: можно сохранить данные, и отключиться. Либо у вас есть время для включения резервного источника питания.

Резервный источник позволяет на 100% обеспечивать питанием объекты, при аварии на генерирующем устройстве. Это может быть автономный генератор, или резервная линия электропитания.

Для подключения требуется время, поэтому эти устройства нельзя отнести к бесперебойникам. Работа «резерва» приводит к дополнительным затратам, поэтому в качестве первичного источника питания он не используется.

Размытость понятий.

Нет четкой границы между «первичкой», «вторичкой» и резервом. Например, аккумулятор вашего планшета является источником бесперебойного питания, пока вы подключены к сети 220 вольт.

А в автономном режиме – это первичный источник. Трансформаторная подстанция (по определению – первичка), может стать резервным источником питания, если в вашем доме установлены солнечные батареи и ветрогенератор.

В начало

© 2010-2021 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов

Источники питания сварочной дуги. Контроль

Данный модуль предназначен для проверки знаний по теме «Источники питания сварочным током»: Источники питания сварочной дуги. Контроль

Тип: Контрольный;

версия: 1.0.0.2 от 10.06.2010

Внимание! Для воспроизведения модуля необходимо установить на компьютере проигрыватель ресурсов.

Категория пользователей

Преподаватель, Обучаемый

Контактное время

15 минут

Интерактивность

Высокая

Дисциплины

Оборудование автоматической и полуавтоматической сварки металла / Тематика начального профессионального образования наладчика сварочного и газоплазморезательного оборудования

Статус

Пересмотренный вариант (исправленный, обновленный)

Тип ИР сферы образования

Контрольный модуль

Язык

Русский

Ключевые слова

Классификация источников питания

Автор

Издатель

Правообладатель

Левин Юрий Юрьевич к.

т.н.

Научный Центр внедрения телекоммуникационных технологий «ГРАЖДАНСКАЯ СЕТЬ» АНО

Научный Центр внедрения телекоммуникационных технологий «ГРАЖДАНСКАЯ СЕТЬ»

Россия, 115561, Москва, Москва, ул. Ключевая, д.4, корп.2,

Тел. — +7-495-341-9536, +7-495-341-9537

Сайт — http://www.urbannet.ru

Эл. почта — [email protected]

Федеральное агентство по образованию России Федеральный орган исполнительной власти

Федеральное агентство по образованию России

Россия, 115998, Москва, ул. Люсиновская, д. 51,

Характеристики информационного ресурса

Тип используемых данных:

text/html, text/javascript, image/png, audio/mpeg, text/xml

Объем цифрового ИР

2 085 582 байт

Проигрыватель

multi-os

Категория модифицируемости компьютерного ИР

открытый

Признак платности

бесплатный

Наличие ограничений по использованию

нет ограничений

Рубрикация

Ступени образования

Начальное профессиональное образование

Целевое назначение

Учебное

Тип ресурса

Открытая образовательная модульная мультимедийная система (ОМС)

Классы общеобразовательной школы

Уровень образовательного стандарта

Федеральный

Характер обучения

Базовое

Введение в источники питания — инженерные знания

Здравствуйте, ребята, надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим Введение в источник питания . Источник питания — это устройство, которое обеспечивает электрические нагрузки, подключенные к источнику питания. Обычно он используется для преобразования других видов энергии, таких как солнечная, механическая и т. Д., В электрическую. Блок питания также известен как блок питания (БП), адаптер питания.

Существуют различные типы источников питания, такие как источник питания постоянного тока, источник питания переменного тока и т. Д.В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим различные типы источников питания, их работу, приложения и некоторые другие связанные параметры. Итак, давайте начнем с Introduction to Power Supply.

Введение в источник питания

• Источник питания — это электрический прибор, который используется для подачи электроэнергии на подключенную к нему электрическую нагрузку.
• Основная работа источника питания заключается в том, что он преобразует электрический ток, полученный от входного источника, в такой уровень тока, напряжения и частоты, который может работать с нагрузкой.

• В связи с этим источники питания также называют преобразователями электрической энергии.
• Источники питания доступны в двух формах: первый — это отдельный источник питания, который подает питание на нагрузку, а другой — встроенный, который собирается с устройством, которое должно использовать питание.
• Примеры встроенных источников питания: компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и т. Д.
• Есть некоторые другие функции, которые выполняет блок питания: поддержание тока, потребляемого нагрузкой, на безопасном уровне, отключение использования тока в случае какой-либо неисправности, улучшение P.F сохраните мощность для дальнейшего использования.
• В источниках питания есть 2 основных соединения: первое — это вход, на который поступает электрический ток от источника, а второй — выход, который имеет более одной клеммы и обеспечивает питание нагрузки.
• Входной ток источника питания может быть получен от сетевой станции, батареи, элементов, генераторов, солнечных элементов или другого источника питания.

Классификация источников питания

Функциональный

• Существует множество методов классификации источников питания по функциональным характеристикам.
• Например, регулируемый источник питания поддерживает значение выходного напряжения на выходных клеммах вместо изменения тока, используемого нагрузкой или входными напряжениями.
• Но выходное напряжение нерегулируемого источника питания не остается постоянным при изменении входного напряжения или тока, потребляемого нагрузкой.
• Выходными напряжениями регулируемых источников питания можно управлять с помощью регуляторов на источнике питания, или путем изменения управления входом, или с помощью этих двух одновременно.
• Существует источник питания, выход которого не зависит от входа, известен как изолированный источник питания.

Блок питания

• Существуют различные инструкции по упаковке источника питания, и каждая имеет свои собственные характеристики.
• Например, для тестирования схем используется стендовый блок питания, представляющий собой автономный настольный блок.

• Блок питания с открытой рамой имеет ограниченную механическую упаковку, иногда содержащую только монтажное основание, обычно оно встраивается в разные машины.
• Блок питания для монтажа в стойку предназначен для установки в стойку любого электрического устройства, которое вы когда-либо видели в стойках PLC .
• Такие блоки питания, которые устанавливаются на одной печатной плате с нагрузкой.

Источник питания Метод преобразования мощности

• Согласно способам преобразования энергии источники питания подразделяются на два типа: первый — линейный, а второй — переключаемый.
• Входная мощность в линейных преобразователях обрабатывается напрямую, и все элементы преобразователя мощности работают в своих линейных функциональных частях.
• При переключении преобразователя мощности вход сначала преобразуется в переменный или постоянный ток перед обработкой.

Типы источников питания

• Существует множество типов блоков питания, о которых поговорим подробнее.

Источник питания постоянного тока

• Источник питания, который подает на свой выход постоянное значение напряжения постоянного тока, известен как источник питания постоянного тока.
• Входным источником питания постоянного тока может быть постоянный или переменный ток, например, основной источник питания.

Источник питания переменного тока в постоянный

• Эти блоки питания подают напряжение постоянного тока на нагрузку, но их входное напряжение — переменное. В этих источниках питания также используется трансформатор для изменения уровня напряжения на входных клеммах.

Импульсный источник питания

• В этом типе источника питания входной переменный ток, полученный от сети, преобразуется в постоянное напряжение и устраняются колебания с помощью цепей фильтров.
• Эти постоянные напряжения преобразуются в высокочастотные с помощью схемы переключения, которая генерирует переменный ток, который проходит через высокочастотный трансформатор.

• Там очень высокая частота используется для переключения обычно десять килогерц на один мегагерц. Таким образом, трансформатор используется для этих высокочастотных напряжений и цепей фильтрации.
• Выход трансформатора затем преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямительных цепей.

Линейный регулятор

• Линейный регулятор используется для преобразования постоянного постоянного напряжения в постоянное.Они также обеспечивают защиту источников питания от перегрузки по току за счет ограничения тока.
• В различных приложениях с энергопотреблением постоянное значение напряжения необходимо для формирования источников питания, но в некоторых источниках напряжение изменяется с изменением импеданса нагрузки.

Источник питания переменного тока

• Входным источником источника питания переменного тока является основной источник питания после получения питания от сетевого трансформатора, который дополнительно повышается или понижается для обеспечения необходимого напряжения.
• В этих источниках питания также осуществляется процесс фильтрации на выходе трансформатора.
• В некоторых случаях используется изолирующий трансформатор. В некоторых источниках питания переменного тока нет изоляции от сети до источника питания из-за трансформатора. Такой трансформатор известен как автотрансформатор.
• Некоторые блоки питания переменного тока выдают постоянные значения напряжения и тока, и их выходная мощность изменяется в соответствии с изменением импедансной нагрузки, обеспечиваемой нагрузкой.
• Если на входе источника переменного тока используется источник постоянного тока, например аккумулятор, то для его преобразования в переменный ток необходим инвертор.
• Существует 2 основных типа источника питания переменного тока: первый однофазный, а второй трехфазный.
• Для выработки электроэнергии переменного тока обычно используются синхронные генераторы на генерирующей станции.
• Разница между однофазным и трехфазным режимом заключается в постоянстве доставки.
• AC используется на разных уровнях частоты и напряжения в разных странах, таких как 230 вольт, частота 50 герц, 115 вольт частота шестьдесят герц или, в некоторых случаях, частота составляет четыреста герц.

Адаптер переменного тока

• Адаптер переменного тока также называется штепсельной вилкой, подключаемым адаптером или настенной бородавкой, встроенной в вилку сетевого питания переменного тока.
• Его выход — либо переменный, либо постоянный ток, который передается на нагрузку через провод. Некоторые адаптеры предоставляют более одного выхода, которые могут подаваться через более чем один провод.
• Универсальные типы адаптеров переменного тока имеют переключаемые входные разъемы для получения различных напряжений сети переменного тока.
• Адаптеры переменного тока также называют электрическими вампирами, поскольку они потребляют энергию, когда к ним не подключена нагрузка.

Программируемый блок питания

• Этот источник питания может регулироваться удаленно с аналоговым или цифровым интерфейсом.

• Программируемые источники питания могут применяться в различных областях, таких как тестирование автоматизированного оборудования, мониторинг роста кристаллов и генераторы рентгеновского излучения.
• Программируемые блоки питания, обычно используемые во встроенном микрокомпьютере для регулирования и наблюдения за процессом подачи питания.

ИБП

• ИБП означает источник бесперебойного питания. Имеется 2 источника питания, которые одновременно обеспечивают питание ИБП.
• Он получает питание от основного источника, а также заряжает подключенную к нему батарею.
• Если в течение некоторого времени основное питание отключено, чем в течение очень короткого времени, ИБП начинает подавать питание от батареи к нагрузке.
• В некоторых приложениях требуется постоянное питание, поэтому процесс переключения должен быть высоким, обычно квазистандартным является четыре миллисекунды, но в некоторых приложениях он не быстрый.
ИБП
• обычно устанавливается в больницах, call-центрах, телефонных станциях и т. Д. Для обеспечения непрерывности процесса.

Высоковольтный источник питания

• Источник питания, выходная мощность которого превышает сотни и тысячи вольт, называется высоковольтным источником питания.

• Для защиты от пробоя, повреждения изоляции на выходе этих источников питания используются специальные типы выходных разъемов.
• Для напряжения выше двадцати киловольт используются соединители федерального стандарта, а для соединителей SHV — для меньшего напряжения.
• Некоторые типы этих источников питания также используются для управления удаленными выходами из-за особенностей аналогового или цифрового интерфейса.
• Эти источники питания обычно используются в рентгеновских аппаратах, электронном микроскопе, электростатике для фокусировки пучка ионов и электронов.

Биполярный источник питания

• Если мы построим декартову плоскость между током и напряжением, то во всех четырех квадрантах биполярные функции питания. Это означает, что производит положительное и отрицательное напряжение и токи для регулирования.
• Когда его выход регулируется аналоговым сигналом меньшего уровня, чем он называется операционным усилителем, имеющим меньшую полосу пропускания с большим выходным значением.
• Используется в магнитных устройствах для научных приложений.

Применение источника питания

• Блок питания является основной частью любого электронного устройства, поэтому он используется во многих промышленных машинах. Итак, давайте подробно обсудим их различные применения.

Компьютер

• Блок питания, используемый в компьютерах, представляет собой импульсный блок питания, который преобразует сигнал переменного тока, поступающий из сети, в напряжение постоянного тока.
• Эти блоки питания предпочтительнее линейных блоков питания из-за меньшей цены, высокой эффективности и меньшего веса.

Электромобили

• Электромобили работают на электричестве. В этих транспортных средствах используются разные блоки питания.

Воздушное судно

• В разных самолетах для использования энергии используются источники питания постоянного или переменного тока.
• Частота этих блоков питания составляет четыреста герц.

Медицинские инструменты

• Различные медицинские инструменты, такие как вентиляторы, инфузионные насосы, хирургические инструменты, работают от источника питания.

Так что друзья, у которых есть полный пост о блоке питания, если у вас есть вопросы по этому посту, спрашивайте в комментариях. Увидимся в следующем интересном посте. Хорошего дня.

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Сообщение навигации

Классификация и использование цепей классов 1, 2 и 3

Цепи классов 1, 2 и 3 классифицируются как цепи дистанционного управления, сигнализации и ограничения мощности в Национальном электрическом кодексе (NEC). NEC определяет такие цепи как часть системы проводки между стороной нагрузки устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) или источником с ограничением мощности и всем подключенным оборудованием.

Эти схемы характеризуются своим использованием и ограничением электрической мощности, что отличает их от световых и силовых цепей. Эти схемы также классифицируются в соответствии с их соответствующими ограничениями по напряжению и мощности.

Цепи класса 1. NEC делит цепи класса 1 на два типа: цепи с ограничением мощности и цепи дистанционного управления и сигнализации. Цепи класса 1 с ограничением мощности ограничены до 30 В и 1000 ВА. Цепи дистанционного управления и сигнализации класса 1 ограничены до 600 В, но есть ограничения на выходную мощность источника.

Цепи с ограничением мощности класса 1 имеют ограничитель тока на источнике питания, который их питает. Этот ограничитель представляет собой OCPD, который ограничивает величину тока питания в цепи в случае перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю. Трансформатор или другой тип источника питания подает питание на цепи класса 1.

Как правило, цепи дистанционного управления и сигнализации Класса 1 должны соответствовать большинству тех же требований к проводке для силовых и световых цепей. Мы обычно используем схемы дистанционного управления класса 1 в контроллерах двигателей (которые управляют механическими процессами), лифтах, конвейерах и в оборудовании, управляемом из одного или нескольких удаленных мест.Цепи сигнализации класса 1 используются в системах вызова медсестер в больницах, в электрических часах, системах банковской сигнализации и заводских системах вызова.

Проводники разных цепей. Цепи класса 1 могут занимать один и тот же кабель, корпус или кабельный канал независимо от того, являются ли отдельные цепи класса 1 переменным или постоянным током, при условии, что все проводники класса 1 изолированы для максимального напряжения любого проводника в кабеле, корпусе или дорожка качения. NEC позволяет цепям класса 1 и цепям питания занимать один и тот же кабель, корпус или кабельный канал в ситуациях, когда система питания оборудования функционально связана.

Одним из примеров является ситуация, когда проводники источника питания и проводники цепи управления проложены в одном кабелепроводе для управления и работы одного и того же оборудования, такого как контроллер двигателя.

Исключение 1 к п. 725-26 (b) поясняет, что вы можете смешивать эти цепи при установке в центрах управления, собранных на заводе или на месте. Исключение 2 из разд. 725-26 (b) позволяет смешивать подземные проводники в колодце, если вы соблюдаете все следующие условия: (1) проводники источника питания или цепи класса 1 находятся в кабеле в металлическом корпусе или кабеле типа UF; (2) проводники постоянно отделены от проводов источника питания сплошным и прочно закрепленным непроводником, например гибкой трубкой, в дополнение к изоляции на проводе; и (3) проводники постоянно и эффективно отделены от проводов источника питания и надежно закреплены на стойках, изоляторах или других одобренных опорных средствах.

Требования к снижению номинальных характеристик. Если в кабельном канале находятся только проводники цепи класса 1, количество проводов можно определить в соответствии с положениями, изложенными в разд. 300-17. Коэффициенты снижения номинальных характеристик, приведенные в гл. 310-15 (b) (2) (a) и прилагаемая таблица применяются только в том случае, если такие проводники несут постоянные нагрузки, превышающие 10% допустимой токовой нагрузки каждого управляющего проводника, проложенного через систему дорожек качения.

Вы должны использовать разд. 300-17, чтобы определить количество проводников источника питания и проводов цепи класса 1, которые можно протянуть через кабельный канал [в соответствии с правилами разд.725-28 (a), (b) и (c)]. Коэффициенты снижения номинальных характеристик, указанные в Ст. 310, Таблица 310-15 (b) (2) (a) применяется к: (1) всем проводникам, в которых проводники цепи класса 1 несут постоянную нагрузку, превышающую 10% допустимой токовой нагрузки каждого проводника, и где общее количество проводников четыре или больше; (2) Только проводники источника питания, где проводники цепи класса 1 не несут непрерывную нагрузку, превышающую 10% допустимой токовой нагрузки каждого проводника, и где количество проводов источника питания составляет четыре или более.

Если вы устанавливаете проводники цепи класса 1 в системах кабельных лотков, они должны соответствовать нормам и положениям разд. С 318-9 по 318-11 ст. 318.

Вы можете использовать проводники № 18 и № 16 для цепей класса 1, если они питают нагрузки, не превышающие значения тока, указанные в гл. 402-5, и если вы устанавливаете их в кабельном канале, в утвержденном корпусе или в указанном кабеле. Проводами больше №16 не разрешается обеспечивать нагрузку, превышающую значения амплитуды, указанные в разд.310-15. Гибкие шнуры должны соответствовать требованиям ст. 400.

Требуется, чтобы изоляция проводов для цепей класса 1 соответствовала напряжению 600 В. Проводники крупнее №16 должны соответствовать требованиям ст. 310. Жилы типоразмеров № 18 и 16 должны быть типа FFH-2, KF-2, KFF-2, PAF, PAFF, PF, PFF, PGF, PGFF, PTF, PTFF, RFH-2, RFHH-2, RFHH. -3, SF-2, SFF-2, TF, TFF, TFFN, TFN, ZF или ZFF. Однако вы можете использовать проводники с другими типами и толщиной изоляции, если они указаны для использования в цепи класса 1 [см.725-27 (а) и (b)].

Цепи класса 2 и 3. NEC определяет цепи класса 2 и класса 3, а в таблицах 11 (a) и (b) в главе 9 приведены ограничения мощности для источников питания: один для переменного тока и один для постоянного тока. Как правило, чаще всего используется цепь класса 2 (работающая при 24 В с источником питания, имеющим прочную маркировку «Class 2» и не превышающим 100 ВА).

NEC определяет цепь класса 2 как часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 2 и подключенным оборудованием.Из-за ограничений мощности цепь класса 2 считается безопасной с точки зрения возгорания и обеспечивает приемлемую защиту от поражения электрическим током.

Кодекс определяет цепь класса 3 как часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 3 и подключенным оборудованием. Поскольку цепи класса 3 имеют более высокие уровни тока, чем цепи класса 2, в нем указаны дополнительные меры безопасности для защиты от поражения электрическим током, с которым вы можете столкнуться на стройплощадке.

Мощность для цепей класса 2 и класса 3 ограничена либо по своей сути (в которых не требуется защита от сверхтоков), либо за счет комбинации источника питания и защиты от сверхтока.

Максимальное напряжение цепи составляет 150 В переменного или постоянного тока для источника с ограничениями по своей природе класса 2 и 100 В переменного или постоянного тока для источника с ограничениями по своей природе класса 3. Максимальное напряжение цепи составляет 30 В переменного тока и 60 В постоянного тока для источника питания класса 2, ограниченного максимальной токовой защитой, и 150 В переменного или постоянного тока для источника питания класса 3 с ограничением максимальной токовой защиты.

Например, термостаты системы отопления обычно относятся к системам класса 2, а большинство систем маленького звонка, зуммера и сигнализатора относятся к контурам класса 2. Класс 2 также включает небольшие телефонные системы внутренней связи, в которых батарея и цепь вызывного сигнала питают речевой канал.

Если цепь класса 2 проложена на расстоянии, где падение напряжения становится проблемой (из-за отсутствия напряжения, которое будет возбуждать оборудование), цепи класса 3 иногда используются для обеспечения необходимого напряжения и тока.Схема и аксессуары класса 3 могут быть разработаны для устранения проблемы чрезмерного падения напряжения.

Системы

класса 2 и 3 не требуют тех же методов подключения, что и системы питания, освещения и класса 1. Бывают случаи, когда 2-дюйм. между этими системами требуется разделение.

Базовая электроника — различные типы источников питания

В предыдущих статьях мы обсуждали пассивные электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы. Пассивные компоненты особенно полезны при разработке различных аналоговых схем.

Настоящее развлечение современной электроники начинается с полупроводников и цифровой электроники. Электроника — это все, что связано с сигналами (в форме напряжения или тока) и обработкой сигналов компонентами и схемами. Полупроводниковая электроника стала возможной благодаря обработке электронных сигналов как двоичных значений (0 и 1 или Low и High). Это применение полупроводниковой электроники для обработки сигналов как двоичных значений приводит к реализации булевой логики в форме цифровой электроники.Так началось использование электроники для «вычислений». Вскоре инженеры и исследователи разработали способы измерения различных физических величин путем преобразования их в аналоговые электрические сигналы и оцифровки этих аналоговых сигналов в цифровые значения. Они также разработали способы преобразования цифровых сигналов в эквивалентные аналоговые электрические сигналы. Теперь компьютеры также могут взаимодействовать и реагировать на физический мир.

Большая часть современной электроники связана с «электронными вычислениями» и их приложениями в реальном мире.Электронные вычисления в сочетании с технологиями отображения и электронными устройствами ввода / вывода приводят к развитию компьютеров общего назначения. Электронные вычисления в сочетании с различными коммуникационными технологиями приводят к развитию телекоммуникационных, телевизионных и интернет-технологий. Электронные вычисления в сочетании с беспроводной связью и датчиками привели к развитию мобильной электроники и носимых устройств. Электронные вычисления в сочетании с датчиками и исполнительными механизмами приводят к развитию таких приложений, как встроенные системы, робототехника и автоматизация.

Но, прежде чем мы начнем нескончаемый путь полупроводников и цифровой электроники, будет лучше иметь некоторое базовое представление об источниках питания. Это источник питания, дающий жизнь любой электронной схеме или устройству. Каждая электронная схема или устройство, по сути, должна иметь секцию источника питания или может потребоваться подключение в качестве нагрузки к внешней цепи источника питания.

Источником электроэнергии могут быть линии электропередачи (электросеть), электромеханические системы (генераторы и генераторы переменного тока), солнечная энергия или устройства хранения, такие как элементы и батареи.Источники питания — это преобразователи мощности, которые преобразуют электрическую энергию от источника в напряжение, ток и частоту, подходящие для цепи нагрузки. Источником электроэнергии может быть переменный или постоянный ток. Как и генераторы и сеть, электричество обеспечивает питание переменного тока, в то время как батареи и солнечные устройства являются источником постоянного тока. Схема источника питания может вводить мощность от источника переменного или постоянного тока и выводить мощность переменного или постоянного тока, преобразованную в соответствии с нагрузкой. Таким образом, цепи питания можно разделить на блоки питания переменного тока в переменный, переменного тока в постоянный, постоянного тока в постоянный и постоянного тока в переменный ток.

Различные источники питания переменного тока включают источники переменного тока переменного тока, изолирующие трансформаторы и преобразователи частоты. Источники питания переменного тока в постоянный являются наиболее распространенными. Некоторые из источников питания переменного тока в постоянный включают нерегулируемый линейный источник постоянного тока, линейный регулируемый источник постоянного тока (настольный источник питания), импульсные регулируемые источники питания и источник питания с пульсационной стабилизацией. Источники питания на батарейках, солнечные источники питания и преобразователи постоянного тока в постоянный являются примерами источников питания постоянного тока. Источники питания на батарейках и солнечные источники питания используются для непосредственного питания электронных схем, в то время как преобразователи постоянного тока в постоянный обычно используются для преобразования входного постоянного тока на разные уровни для питания разных цепей в одном и том же устройстве, а не для использования разных переменных переменного тока. Источники постоянного тока для получения различных уровней напряжения / тока.Инверторы, генераторы и ИБП обычно используются в качестве источников питания постоянного тока.

Источник переменного тока с переменным током
Источник переменного тока с переменным током разработан с использованием трансформаторов или регулируемых автотрансформаторов. Они используются для преобразования уровней напряжения переменного тока в переменный. Для разработки такого источника питания можно использовать трансформатор с несколькими обмотками или ответвлениями, в противном случае можно использовать регулируемый автотрансформатор. Эти источники питания преобразуют уровни переменного напряжения и тока, в то время как частота источника питания остается неизменной.

Преобразователи частоты
Преобразователи частоты используются для преобразования частоты переменного тока. Они могут быть спроектированы с использованием электромеханических устройств, таких как мотор-генератор, или с помощью выпрямительно-инверторного комплекта. Выпрямитель сначала преобразует переменный ток в постоянный, а затем инвертор преобразует постоянный ток обратно в переменный ток разных частот.

Изолирующие трансформаторы
Изолирующие трансформаторы используются для питания переменного тока, когда требуется согласование импеданса между источником питания и цепью нагрузки.Изолирующие трансформаторы обычно не преобразуют уровни напряжения или частоту источника питания. Они полезны при подключении симметричных и несимметричных цепей.

Этот изолирующий трансформатор используется для повышения или понижения напряжения при сохранении изоляции силовых и выходных цепей с помощью усиленной изоляции, сертифицированной CE. (Изображение: Signal Transformer)

Нерегулируемый линейный источник питания
Нерегулируемый линейный источник питания представляет собой простые источники питания переменного тока в постоянный.Они разработаны с использованием понижающего трансформатора, выпрямителя, конденсатора фильтра и резистора утечки. Сначала трансформатор преобразует напряжение в сети до необходимого уровня переменного тока. Пониженное напряжение переменного тока затем преобразуется в напряжение постоянного тока с помощью полуволнового или двухполупериодного выпрямителя. Выпрямитель выполнен на диодах. Пульсирующий постоянный ток выпрямителя сглаживается конденсаторами фильтра. Для защиты параллельно конденсатору фильтра может быть подключен резистор утечки.

Нерегулируемые блоки питания просты и надежны.Однако их выходное напряжение может изменяться из-за изменения входного напряжения или тока нагрузки. Так что они не очень надежны. Кроме того, они могут быть предназначены только для вывода фиксированного напряжения и тока.

Линейно-регулируемый источник питания
Линейно-регулируемый источник питания — это источники питания переменного тока в постоянный. Это то же самое, что и нерегулируемые (грубая сила) источники питания, за исключением того, что они используют транзисторную схему, работающую в активной или линейной области, вместо истекающего резистора. Этот активный транзисторный каскад позволяет выводить на разные точные уровни постоянного напряжения.Доступно несколько ИС регуляторов напряжения, в которые встроена активная транзисторная схема. Источники питания с линейным регулированием стабильны, безопасны, надежны и бесшумны. Существуют микросхемы регуляторов напряжения, доступные для широкого диапазона входных и выходных напряжений, и они выдают фиксированные напряжения постоянного тока. Основными недостатками этих расходных материалов являются их стоимость, размер и энергоэффективность. Эти блоки питания теряют много энергии из-за рассеивания мощности и могут потребовать использования радиатора с микросхемами регулятора.

Линейный источник питания от Acopian Power Supplies (вверху) в десять раз больше и тяжелее, чем сопоставимый импульсный источник питания (внизу), который также от Acopian, но линейный блок имеет преимущества, которым не может соответствовать источник питания коммутатора.

Импульсный регулируемый источник питания
Импульсный регулируемый источник питания — это комплексные источники питания переменного тока в постоянный, в которых, как правило, сочетаются преимущества нерегулируемых и регулируемых источников питания. В SMPS линейное напряжение выпрямляется в постоянное, а затем снова преобразуется в прямоугольный переменный ток с помощью переключающих транзисторов.Эта высокочастотная прямоугольная волна затем понижается или повышается, а затем снова выпрямляется. Выпрямленное постоянное напряжение фильтруется перед подачей его на нагрузку.

Источник питания с пульсирующим регулированием
Импульсный источник питания — это улучшенный вариант нерегулируемого источника переменного тока в постоянный. Он разработан путем объединения нерегулируемого источника питания с транзисторной схемой, работающей в области насыщения. Схема транзистора передает мощность постоянного тока на конденсатор для поддержания уровня напряжения.Основным преимуществом пульсирующего источника питания является его энергоэффективность.

Регулируемые регулируемые источники питания
Линейные регулируемые источники питания могут быть модифицированы для обеспечения диапазона регулируемых напряжений с помощью переменного резистора на оконечном каскаде. Переменный резистор может понижать выходное напряжение до регулируемых значений. Такой регулируемый источник питания может затем подавать напряжения в диапазоне от нуля до максимального напряжения, регулируемого источником. Симметричные линейные регулируемые источники питания также могут быть модифицированы для подачи напряжения отрицательной полярности.

Батареи и солнечные источники питания
Батареи, элементы и солнечные панели обеспечивают питание постоянного тока. Энергия от накопителей или солнечных панелей должна быть сначала отфильтрована, чтобы удалить пульсирующую рябь. Затем его можно регулировать до желаемых уровней постоянного напряжения с помощью микросхем регулятора напряжения. Если необходимо увеличить напряжение питания от аккумулятора или солнечной панели, это можно сделать с помощью транзисторов в качестве усилителей.

Преобразователи постоянного тока в постоянный
Преобразователи постоянного тока в постоянный используются для повышения или понижения напряжения постоянного тока.Преобразователи постоянного тока в постоянный ток могут быть полупроводниковыми, электромеханическими или электрохимическими. ИИП постоянного тока, такие как двухтактный преобразователь, понижающий преобразователь, повышающий преобразователь, понижающий-повышающий преобразователь, являются некоторыми примерами преобразователей постоянного тока полупроводникового типа. Эти источники обычно используются для преобразования постоянного тока (выпрямленного из электросети или другого источника переменного тока) для обеспечения различных уровней постоянного тока вместо использования множества источников переменного тока в постоянный в устройстве.

Пример блока питания постоянного / постоянного тока мощностью 2 Вт в SMD (Изображение: Recom).

Источники питания постоянного тока в переменный ток
Эти типы источников питания обычно используются для резервного питания. Инверторы, ИБП и генераторы являются примерами таких систем электроснабжения.

Инженеры и любители электроники чаще всего используют источники питания с линейным регулированием и аккумуляторные источники питания. Другие типы источников питания обычно разрабатываются и производятся для конкретных приложений или схем. Для некоторых схем может потребоваться проектирование источника питания с использованием солнечных панелей.

Для новичков всегда удобно начать с линейно регулируемого источника питания, обеспечивающего обычно используемые напряжения постоянного тока, такие как 12 В, 9 В, 5 В и 3 В. Для переносных схем такие же напряжения могут быть достигнуты с помощью регулируемых источников питания на основе батарей. Регулируемые источники питания на основе батарей могут потребовать регулярной замены батареи. Таким образом, линейно регулируемый источник питания, обеспечивающий обычно используемые уровни постоянного напряжения, лучше всего подходит для прототипирования и тестирования электронных схем. Затем производственные цепи могут получать питание от батарей или цепей на солнечных батареях, если это необходимо.

В следующей статье мы обсудим элементы и батареи.

Цепи питания

| Практические аналоговые полупроводниковые схемы

Существует три основных типа источников питания: нерегулируемый (также называемый грубой силой ), линейный регулируемый и коммутирующий . Четвертый тип схемы источника питания, называемый с регулируемой пульсацией , представляет собой гибрид между схемами «грубой силы» и «переключением» и заслуживает отдельного раздела.

нерегулируемый

Нерегулируемый источник питания — самый примитивный тип, состоящий из трансформатора , выпрямителя и фильтра нижних частот . Эти источники питания обычно демонстрируют большое количество пульсаций напряжения (то есть быстро меняющуюся нестабильность) и другие «шумы» переменного тока, накладываемые на мощность постоянного тока. Если входное напряжение изменяется, выходное напряжение будет изменяться пропорционально. Преимущество нерегулируемых поставок в том, что они дешевы, просты и эффективны.

линейно-регулируемый

Линейный стабилизированный источник питания — это просто «грубый» (нерегулируемый) источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в «активном» или «линейном» режиме, отсюда и название линейный стабилизатор . (В ретроспективе это очевидно, не так ли?) Типичный линейный регулятор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и он просто сбрасывает любое избыточное входное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение на нагрузку. Это чрезмерное падение напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла.Если входное напряжение станет слишком низким, транзисторная схема потеряет стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать постоянное напряжение. Он может только снизить избыточное напряжение, но не восполнить недостаток напряжения в цепи грубой силы. Следовательно, вы должны поддерживать входное напряжение как минимум на 1–3 вольт выше желаемого выходного напряжения, в зависимости от типа регулятора. Это означает, что эквивалент мощности минимум от 1 до 3 вольт, умноженный на ток полной нагрузки, будет рассеиваться схемой регулятора, генерируя много тепла.Это делает источники питания с линейной регулировкой неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, они должны использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.

Переключение

Импульсный регулируемый источник питания («переключатель») — это попытка реализовать преимущества схем с прямым и линейным регулированием (компактность, эффективность и дешевизна, но также «чистое» стабильное выходное напряжение). Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входящего переменного напряжения линии электропередачи в постоянный ток, преобразования его в высокочастотный прямоугольный переменный ток через транзисторы, работающие как переключатели включения / выключения, повышая или понижая это напряжение переменного тока с помощью легкого веса. трансформатор, затем выпрямляет выход переменного тока трансформатора в постоянный ток и фильтрует его для конечного выхода.Регулировка напряжения достигается изменением «рабочего цикла» инверсии постоянного тока в переменный на первичной стороне трансформатора. Помимо меньшего веса из-за меньшего размера сердечника трансформатора, коммутаторы имеют еще одно огромное преимущество по сравнению с двумя предыдущими конструкциями: источник питания типа можно сделать настолько независимым от входного напряжения, что он может работать в любой системе электроснабжения в России. мир; они называются «универсальными» источниками питания. Обратной стороной коммутаторов является то, что они более сложны и из-за своей работы имеют тенденцию генерировать много высокочастотного «шума» переменного тока в линии электропередачи.Большинство коммутаторов также имеют на своих выходах значительные пульсации напряжения. У более дешевых типов этот шум и пульсации могут быть такими же сильными, как и для нерегулируемого источника питания; такие коммутаторы начального уровня не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение, и есть «универсальные» входные возможности. Дорогие переключатели не имеют пульсаций и имеют почти такой же низкий уровень шума, как и некоторые линейные переключатели; эти переключатели обычно столь же дороги, как и линейные источники питания. Причина использования дорогостоящего коммутатора вместо хорошего линейного в том, что вам нужна универсальная совместимость с энергосистемой или высокая эффективность.Высокая эффективность, легкий вес и небольшие размеры — вот причины, по которым импульсные источники питания почти повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.

Регулируемая пульсация

Источник питания с пульсирующим регулированием является альтернативой линейно регулируемой проектной схеме: источник питания «грубой силы» (трансформатор, выпрямитель, фильтр) составляет «входной конец» схемы, но транзистор работает строго в его включенном состоянии. В режиме выключения (насыщение / отсечка) мощность постоянного тока передается на большой конденсатор по мере необходимости для поддержания выходного напряжения между высокой и низкой уставкой.Как и в переключателях, транзистор в стабилизаторе пульсаций никогда не пропускает ток, находясь в «активном» или «линейном» режиме в течение значительного промежутка времени, что означает, что очень мало энергии будет потрачено впустую в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы регулирования является необходимое присутствие некоторой пульсации напряжения на выходе, поскольку напряжение постоянного тока изменяется между двумя уставками управления напряжением. Кроме того, частота пульсаций напряжения изменяется в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию постоянного тока.Цепи регулятора пульсаций, как правило, немного проще, чем схемы переключателя, и они не должны обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

В чем разница между классами защиты источников питания IEC?

Международная электротехническая комиссия (МЭК) определила три класса безопасности для источников питания: класс I, класс II и класс III. Эти три класса используются для определения различных методов предотвращения воздействия на пользователя источника питания опасного напряжения от входного источника питания.Хотя легко понять различия в классах IEC, многие инженеры не знакомы с определениями, поэтому в этом блоге будет представлено быстрое объяснение различий между классами.

1. Класс I — слой основной изоляции и заземленное проводящее шасси
2. Класс II — двойная изоляция (основная + дополнительная) или усиленная изоляция
3. Класс III — защита не требуется, так как входное напряжение не опасно

Источники питания класса I

В источниках питания IEC класса I пользователь защищен от опасных уровней входного напряжения как минимум слоем основной изоляции и заземленным проводящим шасси.Первый уровень защиты обеспечивается базовой изоляцией. Второй уровень защиты обеспечивается заземленным токопроводящим шасси. В случае выхода из строя основной изоляции любой провод с опасным напряжением будет заземлен проводящим шасси до того, как опасное напряжение сможет вступить в контакт с пользователем. Все блоки питания класса I должны иметь защитное заземление, подключенное к электропроводящему шасси в блоке питания.

Источники питания класса II

В источниках питания IEC класса II пользователь защищен от опасных уровней входного напряжения, по крайней мере, одним слоем основной изоляции и слоем дополнительной изоляции или слоем усиленной изоляции.Для двойной изоляции первый уровень безопасности обеспечивается основной изоляцией, а второй уровень безопасности обеспечивается слоем дополнительной изоляции. Усиленная изоляция обеспечивает тот же коэффициент безопасности, что и комбинированный основной и дополнительный слои изоляции, но в виде одного слоя изоляции. Подробнее об изоляции читайте в нашем блоге «Изоляция, изоляция и рабочее напряжение».

Из-за двойной или усиленной изоляции в источниках питания IEC класса II не требуется подводить провод защитного заземления к источнику питания.

Распространенным источником путаницы является разница между блоком питания IEC Class II и блоком питания NEC Class 2. Эта тема рассматривается в нашем посте. В чем разница между блоками питания класса 2 и класса II?

Источники питания класса III

В источниках питания IEC класса III входное напряжение не находится на опасном уровне, и, таким образом, пользователь не нуждается в защите от входного напряжения. Маркировка IEC для безопасного входного напряжения — безопасное сверхнизкое напряжение (SELV).Напряжение в доступных частях цепей SELV не должно превышать 42,4 В переменного тока пикового или 60 В постоянного тока в течение более 200 мс, с абсолютным пределом 71 В переменного тока пикового или 120 В постоянного тока. Цепи SELV должны быть отделены от опасного напряжения двумя уровнями защиты. Двумя слоями защиты могут быть основная и дополнительная изоляция, усиленная изоляция или основная изоляция в сочетании с безопасным заземленным электропроводящим шасси.

Понимание трех классов защиты источников питания IEC позволяет тем, кто определяет или выбирает источники питания, выбрать соответствующий класс источника питания на основе ограничений безопасности, нормативных требований и затрат.

Категории: Основы , Выбор продукта

Дополнительные ресурсы

---

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу powerblog @ cui.ком

Что нужно знать электрикам — Jade Learning

Понимание цепей классов 1, 2 и 3: что нужно знать электрикам

Автор: Джерри Дарем | 7 сентября 2018 г.

Статья 725 NEC посвящена специализированным схемам, отличным от стандартных схем питания и освещения. Ограниченная мощность и напряжение этих цепей — это то, что делает их отдельным и специализированным методом подключения.

Эта статья поможет различить различия между этими схемами.

Источник питания, подключенный к цепи класса 1, 2 или 3, по большей части определяет класс этой цепи. Источник питания может быть в виде батарей, а также напряжения переменного тока, подаваемого через независимые трансформаторы или электронные блоки питания, которые включают трансформаторы в свою конструкцию.

Типичный пример схемы класса 2 в вашем доме — это проводка дверного звонка и соответствующий трансформатор.Кнопка дверного звонка на передней и задней части вашего дома — это переключатель, размыкающий и замыкающий соединение между двумя низковольтными проводниками при нажатии кнопки. Низкое напряжение в этой кнопке и конфигурации проводки генерируется 120-вольтовым трансформатором класса 2, расположенным где-то в вашем доме. 120 Вольт поступает на первичную обмотку этого небольшого трансформатора, а затем, в зависимости от количества медных катушек на вторичной стороне, напряжение на выходе из трансформатора составляет от 16 до 24 Вольт.Этот трансформатор будет обозначен как «Класс 2», и также будут указаны входные и выходные напряжения. Выходное напряжение трансформатора выбирается в зависимости от требований к напряжению для вашей конкретной системы дверного звонка.

Статья 725, часть III NEC устанавливает ограничения по напряжению и мощности для этой схемы класса 2.

NEC установила две категории для цепей класса 1:

(1) Ограничение мощности : Ограничение выходной стороны схемы до 30 В и 1000 Вольт-ампер (ВА).

(2) Дистанционное управление и сигнальные цепи : ограничено до 600 вольт.

Цепи с ограничением мощности

класса 1 оснащены защитой от перегрузки по току, которая ограничивает величину тока в цепи в случае перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Можно подумать, что электрическая цепь класса 1, 2 или 3 требует меньшего ухода, чем обычная проводка, и, возможно, имеет несколько требований Кодекса относительно ее установки, но требования NEC для этих классифицированных цепей с ограниченной мощностью могут быть очень похожи на требования. для установки стандартных цепей питания и освещения, например NEC 300.4 (D), который требует, чтобы эти цепи, как и для кабеля NM, были установлены таким образом, чтобы внешний край проводника находился не ближе 1 дюйма от ближайшего края элемента каркаса. Это требование помогает защитить эти проводники, так же как и другие популярные методы электромонтажа, от проникновения крепежа при установке отделочных материалов, таких как гипсокартон.

Допуски по источникам питания классов 2 и 3, а также ограничения указаны в таблицах 11 (A) и (B) главы 9 NEC.Таблица (A) была разработана для переменного тока, а таблица (B) — для постоянного тока.

Классы 1, 2 и 3 схемы дистанционного управления должны быть классифицированы как Класс 1 только в том случае, если прерывание или отказ оборудования на этих проводниках может создать прямую опасность возгорания или опасность для жизни.

Знание источника питания поможет вам определить классификацию цепи, 1, 2 или 3, а также требования Кодекса в отношении использования и установки.

Tom’s Explains: что означают 80 PLUS бронза, серебро, золото и титан?

В мире блоков питания (БП) программа 80 PLUS — явление не новое.Но его актуальность — или, по крайней мере, актуальность энергосбережения — с годами возрастала.

80 PLUS была впервые запущена в 2004 году компанией Ecos Consulting. Это добровольная программа сертификации эффективности с акцентом на «добровольность» — на самом деле никто не заставляет производителей или брендов сертифицировать свои блоки питания в соответствии со стандартами 80 PLUS. Программа получила свое название из-за минимального КПД 80%, который блок питания должен демонстрировать на первом уровне при нагрузке 20%, нагрузке 50% и полной номинальной нагрузке, а также при коэффициенте мощности (PF) не менее 0.9 с полной нагрузкой.

Развитие 80 PLUS

Эта программа помогла многим пользователям осознать важность признания эффективности источников питания, а также сделала популярными преобразователи активной коррекции коэффициента мощности (APFC). Действительно, в наши дни большинство настольных блоков питания имеют такой преобразователь. В 2007 году Energy Star приняла программу 80 PLUS, и, несмотря на ее недостатки, в настоящее время это самая популярная программа сертификации эффективности.

Как мы уже упоминали, программа 80 PLUS изначально требовала КПД выше 80% при трех различных уровнях нагрузки вместе с одним показанием коэффициента мощности, чтобы иметь право на сертификацию.Однако по прошествии лет и развития технологий в блоках питания (позволяющих повысить уровень эффективности) в эту программу неизбежно пришлось включить новые уровни сертификации. Более того, сначала нерезервированные блоки питания были сертифицированы исключительно на вход 115 В, а резервные блоки — на 230 В. Позже, однако, была введена программа сертификации 230 В для блоков питания, используемых в настольных, рабочих станциях и серверных приложениях в конфигурациях без резервирования.

Эта новая программа на 230 В оказалась не такой популярной, как программа на 115 В.Обычно при входном напряжении 230 В общая разница в эффективности по сравнению со входом 115 В составляет от 1% до 1,5%. (Таким образом, общая разница в эффективности между двумя блоками питания останется неизменной, если они оба будут протестированы с напряжением 115 В или 230 В.) Кроме того, существует программа сертификации 80 PLUS для блоков питания 115 В, используемых в промышленных приложениях, без каких-либо ограничений на их физический формат. У этой программы пока очень мало желающих.

Экспертиза «Эффективность»

Прежде чем мы углубимся в подробности уровней 80 PLUS, мы должны объяснить, что означает «эффективность».Предположим, что наш блок питания подает системе 300 Вт, но на самом деле потребляет 375 Вт от стены. Это означает, что его эффективность составляет 375 Вт / 300 Вт, что равно 0,8 или 80%. Эти дополнительные 75 Вт не производят ничего, кроме тепла.

Чем эффективнее блок питания, тем меньше тепла он производит внутри и, конечно же, тем ниже его энергопотребление. Количество выделяемого тепла имеет ключевое значение, поскольку оно влияет на производительность блока питания и срок службы всех его частей внутри. Кроме того, чем выше тепловая нагрузка, тем сложнее работа с системой охлаждения блока питания.Таким образом, высокоэффективные блоки питания имеют преимущество по сравнению с низкоэффективными блоками, когда речь идет о надежности и производительности, при прочих равных. Они также могут работать тише.

Текущие уровни 80 PLUS

Вход 115 В

206

Сертификация 80 PLUS	115V Внутренний без резервирования				115V Промышленный
% от номинальной нагрузки	1020674 909 50%	100%	10%	25%	50%	100%
80 PLUS	80%	80% / PFC.90	—
80 PLUS Bronze	—	82%	85% / PFC .90	82%	—
80 PLUS Silver	— —	85%	88% / PFC .90	85%	80%	85% / PFC .90	88%	85%
80 PLUS Gold	—	87%	90% / PFC .90	87%	82%	87% / PFC.90	90%	87%
80 PLUS Platinum	—	90%	92% / PFC .95	89%	85%	90% / PFC .95	92%	90%
80 PLUS Titanium	90%	92% / PFC .95	94%	90%	—

Как потребители, мы в основном заботимся об уровнях «115V Internal Non-Redundant». Всего существует шесть уровней 80 PLUS для нерезервированных (настольных) блоков питания:

• 80 PLUS
• 80 PLUS Bronze
• 80 PLUS Silver
• 80 PLUS Gold
• 80 PLUS Platinum
• 80 PLUS Titanium

В настоящее время вы вряд ли найдете на рынке какие-либо блоки питания с устаревшей сертификацией 80 PLUS, и обычно лучшая оценка эффективности на доллар обеспечивается блоками Gold.Сертификация 80 PLUS Silver не пользуется большой популярностью, потому что большинство производителей предпочитают бронзовый (бюджетный) или золотой (премиальный) уровень. Наконец, после появления титановых блоков цены на блоки питания с платиновым сертификатом значительно упали. (Конечно, последние имеют тенденцию быть дорогими при данном уровне спецификаций.)

Действительно, введение стандарта 80 PLUS Titanium внесло четвертое измерение в сертификационную смесь: эффективность при 10% номинальной нагрузке.Кроме того, для Titanium коэффициент мощности должен быть не менее 0,95 при более низком уровне нагрузки (20% от максимальной номинальной мощности блока питания). Обратите внимание, что чем ниже нагрузка в блоке питания, тем сложнее его преобразователю APFC поддерживать высокий коэффициент мощности.

По нашему мнению, уровень Titanium является наиболее важным из сертификатов 80 PLUS, поскольку он первым учитывает эффективность при таком уровне легкой нагрузки. К этому моменту производители легко могли настроить свои блоки питания так, чтобы они работали лучше при 20% нагрузке и не так сильно весили эффективность при более легких нагрузках.Однако, учитывая уровни энергопотребления современных графических процессоров и процессоров (особенно при малых нагрузках, благодаря их расширенным функциям энергосбережения), абсолютно необходимо, чтобы источник питания предлагал высокую эффективность при уровнях нагрузки, которые составляют лишь часть его максимальной. номинальная мощность.

Вход 230 В

Сертификация 80 PLUS	230 В ЕС внутренний без резервирования				230 В внутренний резервный
% от номинальной нагрузки	4 10203% от номинальной нагрузки	50%	100%	10%	20%	50%	100%
%	85% / PFC.90	82%	—
80 PLUS Bronze	—	85%	88% / PFC .90	85%	—	81%	85 % / PFC .90	81%
80 PLUS Silver	—	87%	90% / PFC .90	87%	—	85%	89% / PFC .90	85%
80 PLUS Gold	—	90%	92% / PFC.90	89%	—	88%	92% / PFC .90	88%
80 PLUS Platinum	—	92%	94% / PFC .90	90%	—	90%	94% / PFC .95	91%
80 PLUS Titanium	90%	94% / PFC .95	96%	94%	90%	94% / PFC .95	96%	91%

Как и в случае с сертификатами 115 В, существует шесть уровней для сертификатов 80 PLUS для входа 230 В — без резервирования БП.Для резервных блоков питания, которые обычно используются в приложениях центров обработки данных, всего существует пять уровней. (Базовый уровень для них — 80 PLUS Bronze.)

Требования ЕС для 80 PLUS Titanium 230 В при нагрузке 10% такие же, как и для 80 PLUS Titanium 115 В. Как и ожидалось, требования на следующих трех уровнях нагрузки выше. На момент написания этой статьи нам известен только один блок питания, который соответствует требованиям 80 PLUS Titanium 230V EU — и эта модель имеет нестандартный форм-фактор, поэтому она несовместима с шасси ATX.

Недостатки 80 PLUS

Нет ничего идеального, и программа 80 PLUS не исключение. У него также есть свои недостатки, которые мы бы разбили соответственно:

1. 80 PLUS требует лишь небольшого количества измерений, чтобы отнести блок питания к одной из его категорий.
2. Методика позволяет производителям представлять «золотые» образцы (то есть подобранные вручную модели, которые идеально работают).
3. Измерения проводятся при очень низкой температуре окружающей среды (23 ° C, ± 5 ° C).
4. Процесс не измеряет энергопотребление в режиме ожидания («мощность вампира»). Это измерение необходимо на европейском рынке, где все блоки питания должны соответствовать директивам ErP Lot 6 и ErP Lot 3.
5. При испытании не учитывается эффективность шины 5VSB.
6. В стандарте нет четкого упоминания испытательного оборудования.
7. 80 PLUS не решает проблему поддельных значков эффективности.

Если вы хотите узнать больше о наших недостатках в 80 PLUS, вы можете взглянуть на наше предыдущее объяснение по 80 PLUS, не работает ли 80 PLUS? Как сделать его более надежным сертификатом.

Заявление об ограничении ответственности: Арис Мпитциопулос (Aris Mpitziopoulos) — обозреватель блока питания Tom’s Hardware.