чем отличаются и что это такое, обозначение на схемах

В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

Что такое электрический ток и напряжение

 

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Источники электрического тока

Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров.  Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам.  В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

 

Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями. Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

7. Несколько слов о «полярности» переменного тока | 2. Комплексные числа | Часть2

7. Несколько слов о «полярности» переменного тока

Несколько слов о «полярности» переменного тока

Комплексные числа полезны для анализа цепей переменного тока, поскольку они обеспечивают удобный метод символического обозначения фазового сдвига между такими величинами как напряжение и ток. Однако, большинство людей не совсем понимают эквивалентность между абстрактными векторами и реальными величинами цепи. Ранее мы с вами видели, что значение переменного напряжения обозначается комплексным числом (величина и фазовый угол), а так же полярностью. Так как у переменного напряжения не существует полярностей в том же понимании, что и у постоянного напряжения, маркировка этих полярностей и их отношение к фазовому углу может немного вас запутать. Данная статья написана с целью прояснения некоторых из этих вопросов.

Напряжение по своей сути является относительной величиной. При измерении напряжения у нас есть выбор того, как мы подсоединим вольтметр или другой измерительный прибор к источнику этого напряжения, поскольку существуют две точки, между которыми есть напряжение, и два щупа, которыми мы подключаем прибор. Полярность источников напряжения и других напряжений в цепях постоянного тока обозначается в явном виде, используя знаки «+» и «-«, а для их измерения используются щупы измерительных приборов с соответствующей цветовой маркировкой (красный и черный). Если цифровой вольтметр показывает отрицательное постоянное напряжение, то мы знаем, что его щупы подключены «обратно» напряжению (красный щуп подключен к «-«, а черный — к «+»).

Полярность батареи можно определить по ее схематическому обозначению: сторона батареи с короткой линией имеет отрицательную полярность (-), а с длинной линией — положительную (+):

 

 

Обозначение напряжения батареи отрицательным числом и обратной полярностью тоже будет математически правильным, но это решение не является традиционным:

 

 

Интерпретация такого обозначения может быть более понятной, если знаки «+» и «-» полярности рассматривать в качестве ориентиров для щупов вольтметра, где «+» означает «красный», а «-» — «черный». Вольтметр, подключенный к вышеуказанной батарее красным щупом за нижнюю клемму, а черным — за верхнюю, действительно покажет отрицательное напряжение (-6 В). Такая форма записи и интерпретации на самом деле не столь необычна, как вы думаете. Она часто встречается в задачах анализа цепей постоянного тока, в которых полярности «+» и «-» первоначально проставляются в соответствии с базовыми предположениями, а потом интерпретируются как правильные или «обратные» в соответствии с математическими расчетами.

В цепях переменного тока мы не имеем дел с «отрицательными» величинами напряжений. Вместо этого мы описываем, в какой степени одно напряжение помогает или противодействует другому по фазе (временной сдвиг между двумя волнами). Мы никогда не описываем переменные напряжения отрицательными числами, так как полярная форма представления позволяет векторам указывать в противоположных направлениях. Если одно переменное напряжение полностью противодействует другому, то мы говорим, что они не совпадают друг с другом по фазе на 180 градусов.

Как известно, напряжение всегда соотносится с двумя точками цепи, поэтому у нас есть выбор способа подключения измерительного прибора к этим точкам. Математический знак показаний вольтметра постоянного напряжения зависит только от варианта подключения его щупов к испытываемой схеме: к какой точке будет подключен красный щуп, и к какой точке — черный. Аналогично, фазовый угол переменного напряжения зависит только от того, какая из двух точек цепи будет выбрана в качестве «опорной». Благодаря этому факту, знаки «+» и «-» часто отображаются в электрических схемах на выводах источников переменного напряжения, чтобы дать систему отсчета для фазовых углов.

Давайте рассмотрим эти принципы более наглядно. Сначала мы рассмотрим показания вольтметра постоянного напряжения в зависимости от варианта подключения его щупов к цепи:

 

 

Математический знак, отображаемый на дисплее цифрового вольтметра, зависит только от варианта подключения его щупов. А теперь, используя вольтметр мы определим, как работают два источника постоянного напряжения, маркировка полярностей на которых отсутствует (помогают или противодействуют друг другу). Для начала, произведем замер напряжения на первом источнике:

 

 

Первое измерение, показавшее +24 вольта на левом источнике постоянного напряжения, говорит нам о том, что черный щуп измерительного прибора действительно подключен к отрицательной клемме данного источника, а красный щуп действительно подключен к его положительной клемме. Таким образом, мы узнали напряжение и полярность источника № 1:

 

 

Далее, произведем замер напряжения на втором источнике:

 

 

Второе измерение, показавшее отрицательное значение напряжения (-17 вольт) на правом источнике, говорит нам о том, что черный щуп прибора фактически подключен к положительному контакту источника, а красный щуп — к отрицательному. Таким образом, мы узнали напряжение и полярность источника № 2:

 

 

Любому опытному радиолюбителю должно быть очевидно, что эти источники подключены противоположно друг другу. По определению, противоположные напряжения вычитаются друг из друга, а значит, отняв 17 вольт от 24 вольт, мы получим общее напряжение равное 7 вольтам.

С другой стороны, мы можем отобразить эти два источника в виде прямоугольников, обозначив их напряжения и полярности в соответствии с тем, как мы подключали щупы измерительного прибора, и какие показания получили:

 

 

На этой схеме мы видим, что полярности источников напряжения (отображенные в соответствии с вариантом подключения щупов измерительного прибора) указывают нам на их совместную работу (они помогают друг другу). По определению, напряжения действующих совместно источников складываются, а значит, прибавив к 24 вольтам -17 вольт, мы получим то же самое общее напряжение равное 7 вольтам. Таким образом, вне зависимости от того, как мы обозначим полярности (истинные или в соответствии с подключением щупов измерительного прибора) и математические знаки величин напряжений, общее напряжение (полученное в результате сложения или вычитания этих величин) всегда будет одинаковым. Из всего этого можно сделать вывод, что обозначение полярностей служит отсчетом для написания математических знаков величин напряжений в соответствующем контексте.

То же самое справедливо и для переменных напряжений, за исключением  того, что вместо математического знака здесь ставится фазовый угол. Для связи друг с другом переменных напряжений с разными фазовыми углами нам также понадобится обозначить полярность, которая как раз и будет выступать отсчетом для фазовых углов этих напряжений.

Давайте в качестве примера рассмотрим следующую схему:

 

 

Обозначение полярностей в данной схеме говорит о том, что эти два источника действуют совместно (помогают друг другу). Чтобы определить общее напряжение, мы должны сложить 10 В ∠ 0° и 6 В ∠ 45°, получив при этом 14,861 В ∠ 16.59°. Однако, можно представить 6-вольтовый источник и в виде 6 В ∠ 225° с обратным набором полярностей. В результате мы все равно получим то же самое общее напряжение:

 

 

6 В ∠ 45° с отрицательным знаком слева и положительным справа эквивалентно 6 В ∠ 225° с положительным знаком слева и отрицательным справа: разворот полярности обеспечивается добавлением 180° к фазовому углу:

 

 

В отличии от источников постоянного напряжения, условные обозначения которых явно показывают полярности при помощи длинных и коротких линий, условные обозначения источников переменного напряжения явного отображения полярностей не имеют. Полярности этих источников обозначаются на схеме дополнительными знаками «+» и «-«, «правильного» способа размещения которых не существует. Однако, при помощи этих знаков фазовый угол данного источника напряжения связывается с фазовыми углами других напряжений.

Как правильно определить полярность тока при электрической сварке

Полярность тока является одним из основных параметров, определяющих особенности сварки металлических конструкций. Этот параметр влияет на температуру стержней с электропроводным материалом. При обработке изделий током с прямой или обратной полярностью важно учитывать основные схемы подключения, толщину заготовок и технические параметры электродного стержня.

Полярность при сварочных работах

При ручной дуговой сварке подача присадочной проволоки осуществляется в автоматическом режиме. Сваривание деталей по технологии РДС осуществляется при постоянном токе. К клеммам сварочного инвертора нужно подключить кабели массы и электрода. Они обозначаются знаками “+” и “-“.

Полярность определяет способ подсоединения проводов к клеммным колодкам полуавтомата. Этот этого параметра зависит характер движения элементарных частиц, что воздействует на сварочный процесс. Если полуавтоматический прибор для сварки функционирует при переменном токе, то сварщик не сможет поменять полярность

При сварке с прямой полярностью кабель с электродным стержнем соединяется с контактом “минус”, провод с прищепкой – с разъемом “плюс”. Температура на концах электрического инвертора достигает 1000 °C. При переходе на обратную полярность провода с электродом и прищепкой нужно поменять местами. Температура на концах электродного стержня повысится до 4000 °C. Смена полярности позволяет контролировать температурный режим обрабатываемых заготовок.

Изменять местоположение кабелей необходимо при обработке легированных изделий. Полярность меняется при различных функциональных режимах сварочного аппарата. Они определяются размерами и материалом изготовления свариваемых изделий.

Прямое подключение кабелей используется при проведении сварочных работ на открытом воздухе. В данных условиях детали соединяются с применением трубчатой нити из алюминия, заполненной порошкообразным веществом. В этих условиях можно сваривать толстые металлические пластины.

Смена местоположения кабелей осуществляется при следующих условиях:

1. При наличии защитных газ, предназначенных для изолирования металлов от воздействия оксидов и ускорение нагрева дуги.
2. При использовании флюсовых присадок, необходимого для создания однородного диффузного слоя.

При прямой и обратной полярности формируются анодные и катодные пятна. Анодное облако является наиболее горячим. Его температура может достигать 800 °C. Через пятна проходит электроток. В этих областях наблюдается низкое напряжение, что обусловлено местоположением сварочной дуги.

Смена полярности позволяет сварщику увеличить глубину сварочного шва и обрабатывать конструкции с шириной менее 0,3 см. Сварка на прямой и обратной последовательности предоставляет возможность регулировать расположение дуги, что снижает скорость нагрева свариваемых изделий.

Выделяют следующие особенности сварки MMA с прямой полярностью:

1. Позволяет получить прочный, узкий и глубокий сварочный шов.
2. Облегчает сварку изделий, в составе которых отсутствует железо, и деталей толщиной более 0,3 см.
3. Стабильность и устойчивость электрической дуги к срывам.
4. Сварка невозможна, если применяются металлические стержни с электропроводным материалом, работающих при переменном токе.
5. Высокое качества раскройки обрабатываемых заготовок.
6. Воздействует на химический состав свариваемых изделий.
7. Высокой коэффициент наплавки при нагревании сварочной дуги в аргоновой или гелиевой среде.
8. Низкие темпы нагрева стержня электрического проводника или присадочной проволоки. Благодаря этому свойству при сварке модно применять инверторы, функционирующие при высокочастотных токах.
9. Снижает процент внедрения карбона в массу свариваемого изделия.

РДС сварка при обратном подключении обладает следующими отличиями:

1. Большая толщина и низкая глубина шва.
2. При соединении тонких пластин их поверхность не деформируется.
3. Нестабильность дуги, поэтому для сварки нельзя применять инверторы, работающие на невысоких токах.
4. Низкий риск прожога поверхности металла, что обусловлено отбортовкой свариваемых поверхностей.
5. При сваривании нельзя использовать стержни, разрушающихся при воздействии высоких температур.
6. Требует минимизации зазора между свариваемыми частями.
7. Низкий потенциал напряжения электротока.
8. Сварка производится прерывистым швом.

При неправильном выборе полярности заготовки могут частично расплавиться, что приведет к возникновению кипящих брызг в сварочной ванне.

Подключение по схеме прямой полярности

При сварке током прямой полярности клеммная колодка “+” соединяется с обрабатываемым изделием. Подключение электродного стержня к контакту “-“ осуществляется через дуговой промежуток. При сварке с прямой полярностью электрический проводник будет нагреваться медленнее, чем металл. Поэтому температура между ними отличается на 700 °C.

Во время сварки с постоянным током обратной полярности концы электродного стержня будут нагреваться сильнее поверхности заготовки. При прямом подключении роль катода исполняет электрод, обрабатываемые детали выступают в качестве анода.

Образование сварочной ванны – основная задача при сварке током прямой полярности. Для этого нужно прогреть заготовку до температуры плавления. При повышении силы электротока детали будут отталкиваться от сварочной дуги, что не позволит плотно соединить детали. При сварке с прямой полярностью требуются приборы, работающие при высокочастотных токах.

Подключение по схеме обратной полярности

При сварке постоянным током обратной полярности кабель с электродным стержнем необходимо подсоединить к “плюсу” инвертора, кабель на металл – к “минусу” инвертора. В этом случае роль катода выполняют поверхности заготовок, электрод становится анодом. В результате образуется рассеянная зона контакта между электрической дугой и свариваемым металлом. При сварке с обратной полярностью точка максимального разогрева размещается на металлическом стержне. В результате увеличивается глубина проплавки металлической поверхности.

Выбор режима полярности

Выбор полярности зависит от следующих факторов:

1. Возможность прожога обрабатываемых заготовок.
2. Наличие легированных сталей или нержавеющих сплавов железа в составе свариваемых изделий.
3. Вероятность соединения металлических пластин малой толщины.

При смене полярности необходимо учитывать, что на аноде выделяется большое тепловой энергии, чем на катоде. Изначально сварочные аппараты работают по схеме прямого подключения. Сварщику необходимо изменять местоположение кабелей с электродным стержнем и прищепкой на металл при сваривании конструкций с разным поперечным сечением и толщиной. Для выбора правильного режима подключения проводников, необходимо учитывать следующие характеристики, определяющие особенности сварки:

1. Расстояние между верхними и нижними поверхностями заготовок: основной фактор, воздействующий на структуру шва во время сварки постоянным током. При обработке толстых изделий необходимо прожечь поверхностью металлов. Это позволит увеличить площадь соприкосновения, что позволит сварной проволоке заполнить пустоты в поверхностях заготовок. В этом случае необходимо использовать сварку с прямой полярностью. Если нужно обработать изделия малой толщины, то нужно подавать отрицательный заряд на металл, положительный – на стержень электрода. Иначе на месте сварки могут образоваться небольшие отверстия или неровные швы.
2. Сила тока: этот параметр определяет степень прогрева металла и электродов. Чем сильнее электроток, подаваемый сварочным инвертором, тем интенсивнее происходит процесс горения дуги. Сила тока зависит от расположения свариваемой поверхности. Если заготовка размещена горизонтально, то данный показатель уменьшается на 15%.

Также для определения полярности нужно знать материал изготовления обрабатываемой заготовки, ее толщину и параметры электродного стержня. Определить эти показатели можно в руководстве к сварочному прибору. В нем производитель оборудования указывает обстоятельства для смены полярности.

Толщина края металлической заготовки

Сваривание конструкций с толстыми краями необходимо подключать клеммы инвертора по схеме прямой полярности. В данных условиях дополнительное тепло будет концентрироваться в местах плавки. Это способствует увеличение глубины сварочного шва. Поверхности деталей смогут плотно соединиться без деформации. При обработке тонкого металла необходимо применять обратную полярность. Края детали во время сварки не должны перегреваться. Иначе снизятся качество шва и прочность соединения.

Разновидность металла

При обработке металлических поверхностей из разных материалов необходимо соблюдать следующие правила:

1. Изделия из алюминия свариваются при прямом подключении. Алюминиевые детали имеют высокую теплопроводность и небольшой вес. Отличительным свойством этого металла является высокая степень окисления. Поэтому при сварке на алюминиевых заготовках формируется пленка. Она не позволяет деталям плотно соединиться. Прямая полярность снижает число образующихся окислов и образует сварочную ванну до появления оксидной пленки.
2. При обработке рекомендуется использовать инертные газы. Они f линейного расширения и литейной усадки, высоким коэффициентом теплопроводности и низкой устойчивостью к межкристаллической коррозии. Эти свойства увеличивают риск сквозного проплавления и деформации металла. Поэтому детали из сплавов железа не требуют дополнительного тепла. При изменении полярности во время сварки рекомендуется использовать инверторы, поставляющие электричество с низкой силой тока.

Цветные металлы необходимо плавить при помощи электродных стержней из вольфрама по схемам прямой полярности.

Тип электрода

Для определения полярности необходимо учитывать основные характеристики электрода: разновидности анодного пятна, разновидность флюса и температура.

Выделяют следующие виды электрических проводников в зависимости от технических характеристик:

1. ЦЛ-11: применяются при сварке по схемам обратной полярности. Эти электроды способны обрабатывать поверхность металлов из плотной нержавеющей стали и иных сплавов железа с высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Они обеспечивают высокое качество шва без разрушения защитного слоя металла. Электродные стержни ЦЛ-11 покрываются специальным раствором из фосфора и калия. Он защищает сварочный шов от негативного воздействия окружающей среды. Электрические проводники ЦЛ-11 нужно хранить в сухих помещениях. При их эксплуатации рекомендуется использовать короткие дуги, что обеспечивает лучшую проплавку металла.
2. НИАТ-1: применяются для соединения деталей небольшой толщины при подключении кабелей по схеме обратной полярности. Эти электроды обладают антикоррозийными свойствами. Они устойчивы к большим нагрузкам. Данные проводники увеличивают прочность сварочного соединения. В состав электрических проводников НИАТ-1 входят магний, молибден, углерод, никель и силикаты. Эти химические элементы обладают невысоким коэффициентов наплавки (до 10 г/Ач), что увеличивает производительность электрода. Перед эксплуатацией электрических проводников рекомендуется подвергнуть их термической обработке в специализированных печах. Прокалку электродов необходимо проводить в течение 1 часа.
3. ОЗЛ-8: используются при обработке цветных металлов током прямой полярности. Они могут функционировать в рабочей среде с температурой ниже 1000°C. Эти электрические проводники имеют антикоррозийные свойства. Поэтому они могут применяться для обработки легированных сталей. Электродные стержни ОЗЛ-8 изготавливаются на основе небольшого стержня из сварочной проволоки диаметром до 5 мм. Коэффициент наплавки данных электрических проводников составляет не более 13 г/Ач, предел текучести – 400 МПА. Для наплавки 1 кг сварочного шва требуется 600 г электродов ОЗЛ-8.

При использовании электродов необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед процессом сваривания металлических деталей тщательно очистить стержни электрического проводника.
2. Обработать свариваемые детали химических раствором, защищающим их поверхность от пыли и иных видов загрязнений. Он также придает металлу блеск.
3. При использовании новых электродов нужно предварительно осуществить их прокалку в специальных сушильных печах.
4. В процессе сваривания заготовок требуется держать электродный стержень перпендикулярно оси сварочного шва.
5. Держать электрическую дугу на расстоянии 3 мм от свариваемых кромок.
6. Во время сварки нельзя совершать резкие рывки. В противном случае изменится рисунок шва.
7. Чтобы избежать образования пористых поверхностей, необходимо очистить обрабатываемые изделия от шлаков и остатков расплавленного электрода.
8. Нельзя допускать резкое понижение температуры электрического проводника. Иначе инструмент может частично деформироваться.

Нюансы эксплуатации электродов при разных полярностях указаны в инструкциях, составляемых при изготовлении этих инструментов. Они публикуются на официальных сайтах производителей электрических проводников.

Что значит DC ток в электрике: какое напряжение

Ежедневно миллиарды людей по всему миру используют электричество, хотя при этом мало кто знает, как и откуда оно поступает. Кроме этого, не все даже знают о том, что существуют две формы: AC, DC — постоянный, переменный токи. С переменным люди сталкиваются чуть чаще в обычной жизни, но и постоянный также играет важную роль.

Что такое DC ток и что он значит

Постоянным принято называть электрический ток, сила и направление которого не меняются. В электротехнике смешанный вид с преобладающим постоянным компонентом также называется постоянным, если колебания незначительны для предполагаемого эффекта, или если колебания являются результатом колебаний нагрузки. Тогда среднее арифметическое рассматривается как постоянный ток.

Линии электропередач поставляют ток в дома и на предприятия

К сведению! На английском языке его принято обозначать, как Direct Current, или сокращенно DC, что также используется и для постоянного напряжения. Переменный электрический поток переводится, как Alternating Current, что означает AC напряжение.

«Чистый» и «пульсирующий» постоянные токи

Какое напряжение DC тока

При DC напряжении электроны всегда движутся в одном направлении. Источник напряжения таким образом всегда имеет одинаковую полярность. Однако уровень напряжения не всегда должен быть одинаковым. В качестве классического источника энергии для генерации постоянного напряжения обычная батарейка, в которой уровень напряжения снижается во время разряда.

Движение электронов при постоянном напряжении

Кроме того, большинство источников питания также генерирует постоянное напряжение, хотя на них подается переменное. В случае стабилизированных источников питания, помимо направления потока, большое значение также уделяется и уровню АС напряжения, который может варьироваться в зависимости от напряжения, однако постоянно будет иметь одинаковую полярность.

Обратите внимание! Переменные напряжения, подаваемые сетевыми трансформаторами и генераторами, могут быть преобразованы выпрямителями. Тогда возникает электрическое напряжение, которое варьируется по величине, но не по знаку.

Схемы с постоянным и переменным током

Компонент переменного напряжения может быть уменьшен путем подключения достаточно большого сглаживающего конденсатора параллельно или последовательно сглаживающей катушки так, что останется только небольшая остаточная пульсация. Чем больше емкость конденсатора или индуктивность катушки, тем меньше будет пиковое значение наложенного переменного напряжения.

Чем отличается DC ток от AC тока

Изначально постоянный ток должен был генерироваться на электростанциях с относительно низким напряжением розетки для потребителя, 110 или 220 В. Однако если при таком варианте подключено сразу несколько потребителей, суммарные значения очень высоки. В таком случае требуются толстые и дорогие кабели для преодоления больших расстояний, чтобы удерживать потери при передаче в определенных пределах. При использовании переменного напряжения генерируемая электроэнергия может транспортироваться на относительно большие расстояния с небольшими потерями. С 1980 г. стало возможным выпрямить трехфазный ток высокого напряжения, а затем преобразовать его обратно.

Главное отличие AC и DC, постоянного и переменного токов состоит в том, что первый изменяется через определенные промежутки времени (с определенной частотой), в частности, он меняет направление по мере своего протекания. В мире самой распространенной является частота 50 Гц.

Обратите внимание! Когда электричество достигает потребителя, тогда в ход идут трансформаторы. Они преобразуют высокое напряжение в более низкое, которое и поступает в дома.

Трансформатор напряжения

Как уже было сказано, DC электричество не меняется с течением времени. И так как электроны движутся лишь в одном направлении, источники характеризуются наличием положительного и отрицательного полюсов. AC более эффективно при использовании многокилометровых линий электропередач. А постоянный ток предпочтителен для небольшой электроники или накопительных элементов, например, солнечных батарей.

Источники электрической энергии

Самыми распространенными источниками являются гальванические элементы, аккумуляторные батареи, специальные электрические генераторы, которые основаны на униполярной индукции.

Батарейка формата АА

Обычные аккумуляторные батарейки формата АА — самый доступный пример источника DC энергии. У нее положительный и отрицательный полюса, и вставлять в различные электрические устройства ее надо определенной стороной. Помимо этого, очень часто в обычной жизни используются солнечные элементы и автомобильные аккумуляторы.

Обратите внимание! Электрический генератор, который используется, когда требуется более высокая мощность, всегда генерирует переменное напряжение. Чтобы можно было получать постоянный ток от него, ранее использовался коммутатор. Поскольку коммутаторы вызывают радиопомехи, и их контакты изнашиваются, они теперь чаще заменяется на выпрямители.

Генератор должен идти с коммутатором

Сфера применения DC тока

Постоянный ток имеет широкое техническое применение в электронике, получении солнечной энергии и частично в железнодорожном энергоснабжении. Практически все электронные схемы (например, в компьютерах) работают с ними. Если на электронные устройства подается питание не от батарей или аккумуляторов, а от источников питания, выпрямитель в блоке питания обеспечивает постоянное значение. Так что среди самых популярных устройств выделяют сотовые телефоны, ноутбуки и компьютеры.

Платы в ноутбуке

Солнечные элементы также могут генерировать только постоянный DC. Если фотоэлектрические системы должны подавать электрическую энергию, которую они производят, в электросеть общего пользования, между ними должен быть подключен инвертор.

Солнечные батареи

Получившие в последнее время широкое распространение электромобили используют для своей работы DC. Он также применяется на наземном и подземном общественном транспорте, например, в трамваях, троллейбусах и электропоездах метро.

Таким образом, АС и ДС токи имеют существенные отличия. Это важно учесть при подключении того или иного оборудования, а также чтобы не перепутать сферы применения.

8. Полярность напряжения | 2. Закон Ома | Часть1

8. Полярность напряжения

Подробности

Создано: 07 октября 2011

Обновлено: 11 мая 2015

Просмотров: 9134

Полярность напряжения

В любой схеме мы можем проследить направление и путь движения электронов, вытекающих из отрицательного (-) контакта батареи, и возвращающихся к ее положительному (+) контакту. Если проанализировать схему из предыдущего урока, то можно увидеть, что электроны двигаются против часовой стрелки из точки 6 к точке 5, затем к точке 4, к точке 3, к точке 2, к точке 1, и обратно к точке 6.  

Поскольку на пути потока электронов находится только резистор сопротивлением 5 Ом, то получается что напряжение батареи приложено к выводам этого резистора. Полярность напряжения на резисторе мы можем пометить знаками «+» и «-» в соответствии направлением потока электронов: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.  Таким образом, полярность отрицательна (-) в точке 4 и положительна (+) в точке 3:

Ниже представлена полная таблица напряжений (с указанием полярности) для каждой пары точек этой схемы:

Напряжение между точками 1 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 4 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 3 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 1 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 2 (+) и 5 (-) = 10 вольт  
Напряжение между точками 3 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 1 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 3 (+) и 6 (-) = 10 вольт

Определение полярности напряжения на различных компонентах схемы имеет очень важное значение для освоения электроники. Правильное определение полярности критически важно при анализе сложных схем, содержащих множество различных компонентов.

Следует понимать, что полярность не имеет ничего общего с законом Ома: ни в одном из уравнений этого закона вы никогда не увидите отрицательных значений силы тока, напряжения или сопротивления. В электронике существуют другие математические инструменты, которые учитывают полярность (+ или -), но закон Ома к ним не относится.

Краткий обзор:

• Полярность напряжения на любом компоненте схемы определяется направлением потока электронов через этот компонент: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.

Электрическая полярность — Electrical polarity

Электрическая полярность — это термин, используемый во всех отраслях и областях, связанных с электричеством. Есть два типа полюсов: положительный (+) и отрицательный (-). Это представляет собой электрический потенциал на концах цепи. Аккумулятор имеет положительную клемму (+ полюс) и отрицательную клемму (- полюс). Для подключения электрического устройства почти всегда требуется соблюдение правильной полярности. Правильная полярность важна для работы вакуумных ламп и полупроводниковых устройств, многих электродвигателей , электрохимических ячеек , электрических инструментов и других устройств.

Текущее направление

Обычный ток течет от положительного полюса (клеммы) к отрицательному. Электроны текут от отрицательного к положительному. В цепи постоянного тока (DC) ток течет только в одном направлении, и один полюс всегда отрицательный, а другой полюс всегда положительный. В цепи переменного тока (AC) два полюса чередуются между отрицательным и положительным, а направление тока (поток электронов) периодически меняется на противоположное.

Условные обозначения для идентификации

Символы полярности используются там, где необходимо определить полярность клеммы или провода. Электрический цветовой код или другие соглашения может быть использованы. В цепях постоянного тока положительный полюс обычно обозначается красным (или «+»), а отрицательный полюс — черным (или «-»), но в автомобильных и телекоммуникационных системах иногда используются другие цветовые схемы.

В автомобильном аккумуляторе положительный полюс обычно имеет больший диаметр, чем отрицательный. В современных автомобилях отрицательная клемма аккумулятора подключена к кузову автомобиля, а положительная клемма обеспечивает провод под напряжением к различным системам. Старые автомобили были построены с положительной клеммой аккумулятора, прикрепленной к шасси.

Системы переменного тока

В системах переменного тока два провода цепи меняют полярность много раз в секунду. В системах электроснабжения все провода с одинаковой мгновенной полярностью в любой момент будут иметь общую схему маркировки, например цвет провода. В зависимости от условных обозначений, используемых для электромонтажа системы питания, цветовая кодировка или другая маркировка также может указывать на дополнительные свойства проводника, такие как его роль в качестве нейтрали в силовой цепи. В многофазной системе переменного тока идентификация проводов, принадлежащих к общей фазе, важна для обеспечения правильной работы цепи.

Если цепи переменного тока используются для передачи таких сигналов, как аудио, полярность также требуется для обеспечения надлежащего функционирования системы. Например, комплект громкоговорителей, используемых для воспроизведения стереозвука, будет иметь все клеммы устройств и проводку, помеченные для обеспечения одинаковой мгновенной полярности, чтобы результирующий звук, производимый каждым элементом громкоговорителя, имел одинаковую фазу и правильно складывался для уха слушателя.

Проверка полярности

Такие инструменты, как аналоговые вольтметры, будут показывать увеличение шкалы, когда отрицательный провод прибора подключен к отрицательному полюсу тестируемого устройства, а положительный провод — к положительному выводу. Перевернутый аналоговый прибор покажет уменьшение шкалы, прижимая указатель к конечному упору шкалы; это может повредить чувствительный инструмент. Цифровые приборы могут указывать обратную полярность подключения знаком минус перед численным измерением. Контрольная лампа с неоновой лампой накаливания будет указывать полярность путем проверки свечения вокруг электродов лампы; электрод, подключенный к отрицательному полюсу цепи, будет светиться вокруг него. Неоновая лампа, подключенная к сети переменного тока, будет светиться на обоих выводах.

Проверка полярности в системе переменного тока может выполняться с помощью такого прибора, как двухканальный осциллограф, который может определить, когда две точки имеют мгновенно одинаковые напряжения, или путем измерения между клеммами с помощью вольтметра. Если две точки имеют одинаковую полярность («синфазны»), напряжение будет минимальным.

Смотрите также

Ссылки

1. ^ Wilford Summers, (ред), Американских электриков Справочник Издание одиннадцатое , McGraw Hill, 1987, стр. 7-46 через 7-47
2. ^ Уилфорд I Саммерс, Справочник американских электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1987, ISBN  0-07-013932-6 , стр. 1-55

внешние ссылки

<img src=»https://en.wikipedia.org//en.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Полярность трансформаторов тока: описание, методы проверки

В трехфазных сетях из-за значительных токовых нагрузок для приведения измеряемого сигнала к приемлемому уровню применяются трансформаторы тока или ТТ. При монтаже этих приборов должна соблюдаться полярность, зависящая от направления, выбранного при намотке катушек, а также от их взаимного положения на самом сердечнике. Определение одноименных выводов, указывающих на правильную полярность данного трансформатора тока, является обязательной процедурой, предшествующей его монтажу.

Что это такое?

Под полярностью ТТ понимается определенный порядок расположения выводов его вторичной обмотки, обеспечивающий условия для передачи токового сигнала в нужной фазе. Имеющаяся на корпусе маркировка указывает на выводы, в которых выходной И1-И2 и входной Л1-Л2 сигналы действуют синфазно (имеют одну и ту же полярность). То есть они в этих точках должны достигать своих максимумов и минимумов одновременно.

Важно! От правильности включения катушек зависит корректность показаний подключенного к вторичной обмотке измерителя (счетчика электроэнергии, в частности).

При нарушении этого порядка они будут сильно отличаться от реальных значений.

Для чего проверяется полярность обмоток трансформатора тока

Несмотря на то, что на промышленных образцах ТТ полярность вторичной катушки указывается на самом изделии – возможны следующие непредвиденные ситуации:

• Эти обозначения по каким-либо причинам отсутствуют (стерлись, например).
• На корпусе ТТ и на встроенной в него катушке маркировки не совпадают.

Если спутан порядок включения вторичной (понижающей) катушки – в ней будет наводиться смещенный на 180 градусов переменный сигнал. В этом случае подключенный к ней электрический счетчик начнет учитывать реактивную нагрузку, а его показания будут заниженными. Любой представитель энергосетей в данной ситуации имеет право применить к нарушителю штрафные санкции.

Как проверить полярность?

Для проверки синфазности включения обмоток ТТ в измерительную цепь могут применяться как простейшие способы с использованием миллиамперметра и батарейки, так и профессиональные методы, основанные на применении специальных измерительных приборов.

С помощью батарейки и миллиамперметра

В ней источником является элемент питания с заявленным напряжением от 2-х до 6 Вольт. Типовая батарейка типа 3R12 на 4,5 Вольта с подпаянными к клеммам проводами вполне сгодится для этого.

Функцию измерителя выполняет миллиамперметр, имеющий пределы от 10-ти до 100 мА.

Обратите внимание: Следует выбрать индикатор с нулем по центру шкалы, что позволит отслеживать изменения любой полярности.

В начале измерений за правильную маркировку силовой обмотки принимается обозначение, указанное на рисунке (Л1 – справа, а Л2 – слева). Подсоединив «+» батарейки к началу Л1, а минус – к ее концу Л2 и замкнув тумблер, обнаружим, что стрелка индикатора на мгновение отклонилась вправо. Это значит, что изменение токов в обеих катушках происходит синфазно и что они включены правильно.

Если же стрелка при измерении отклонилась влево – это означает противоположность процессов. Когда в первичной обмотке ток возрастает, то одновременно во вторичной его значение уменьшается. В данной ситуации контакты И1и И2 следует поменять местами.

С помощью РЕТОМ-21

Выход прибора со звездочкой подключается к началу катушки Л1, а без обозначения – к ее концу Л2.

В меню прибора РЕТОМ-21 выбирается значение параметра первичной обмотки, а ток во вторичной цепи измеряется встроенным модулем РА. При этом на дисплее регистрируются его значение и фазный сдвиг. Если прибор показывает нулевую разницу фаз – катушки включены правильно (синфазно). В противном случае он будет показывать значение, близкое к 180-ти градусам.

С использованием ВАФ

Измерение этим прибором аналогично уже описанному выше способу, согласно которому в первичную обмотку поступает токовый импульс заданной величины. Вместе с тем на дисплее индицируется значение вторичного тока и его фаза по отношению к первичному. При нулевых фазных показаниях следует считать, что катушки включены правильно. В противном случае (разница фаз – 180 градусов) контакты второй обмотки придется поменять местами.

Техника безопасности

При проведении измерений специальными приборами должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

• К работе допускаются лица, освоившие правила работы с измерительным оборудованием.
• Они должны пройти обязательный инструктаж, касающийся безопасных приемов работы с ТТ.
• При определении полярности вторичной обмотки измеритель присоединяется к ее зажимам до момента подачи импульса в первичную цепь.

Лишь при условии соблюдения указанных правил удается обезопасить себя от потенциальных угроз.

Понимание соотношения, полярности и класса

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока. Фото: Викимедиа.

Основная функция трансформатора тока заключается в создании управляемого уровня напряжения и тока, пропорционального току, протекающему через его первичную обмотку, для работы измерительных или защитных устройств.

В своей основной форме трансформатор тока состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки.

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока.

Если этот ток проходит через первичную обмотку трансформатора тока, железный сердечник внутри становится намагниченным, что затем вызывает напряжение во вторичных обмотках. Если вторичный контур замкнут, ток, пропорциональный коэффициенту трансформатора тока, будет проходить через вторичный.

ТТ разомкнутой цепи

ОПАСНО: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока не будут подключены к вторичной цепи.Трансформаторы тока обычно подключаются к клеммной колодке, где можно установить закорачивающие винты, чтобы связать изолированные точки вместе.

Важно, чтобы к трансформатору тока всегда была подключена нагрузка или нагрузка, когда он не используется, в противном случае на клеммах вторичной обмотки может возникнуть опасно высокое вторичное напряжение.

---

Типы трансформаторов тока

Существует четыре типичных типа трансформаторов тока: оконные, проходные, стержневые и обмотанные . Первичная обмотка может состоять просто из первичного проводника тока, проходящего один раз через отверстие в сердечнике трансформатора тока (оконного или стержневого типа), или она может состоять из двух или более витков, намотанных на сердечник вместе с вторичной обмоткой (намотанной тип).

Оконные и линейные трансформаторы тока — это наиболее распространенные трансформаторы тока, встречающиеся в полевых условиях. Фото: ABB

1. Окно CT

Оконные трансформаторы тока

имеют конструкцию без первичной обмотки и могут иметь конструкцию со сплошным или разъемным сердечником. Эти трансформаторы тока устанавливаются вокруг проводника и являются наиболее распространенным типом трансформаторов тока в полевых условиях.

При установке оконных трансформаторов тока со сплошной жилой необходимо отключить первичный провод. Трансформаторные трансформаторы тока с разделенным сердечником и окном могут быть установлены без предварительного отключения первичного проводника и обычно используются в приложениях для мониторинга и измерения мощности.

ТТ нулевой последовательности — это тип оконного ТТ, который обычно используется для обнаружения замыкания на землю в цепи путем суммирования тока по всем проводникам одновременно. В нормальном режиме работы эти токи будут векторно равны нулю.

Оконный трансформатор тока нулевой последовательности

Когда происходит замыкание на землю, поскольку часть тока идет на землю и не возвращается на другие фазы или нейтраль, трансформатор тока обнаруживает этот дисбаланс и отправляет сигнал вторичного тока на реле.ТТ нулевой последовательности исключают необходимость использования многооконных ТТ, выходы которых суммируются, за счет использования одного ТТ, окружающего все проводники.

2. Стержневой CT

Трансформаторы тока типа

работают по тому же принципу, что и оконные трансформаторы тока, но имеют постоянную шину, установленную в качестве первичного проводника. Доступны типы стержней с более высоким уровнем изоляции и обычно крепятся болтами непосредственно к текущему устройству ухода.

Трансформатор тока стержневого типа

3.Втулка CT

Трансформаторы тока проходного изоляционного типа

— это, в основном, оконные трансформаторы тока, специально разработанные для установки вокруг высоковольтного ввода. Обычно к этим трансформаторам тока нет прямого доступа, и их паспортные таблички находятся на шкафу управления трансформатором или выключателем.

SF6 вводов ТТ 110 кВ. Фото: Викимедиа

4. Рана КТ

Трансформаторы тока с обмоткой имеют первичную обмотку и вторичную обмотку , как и обычный трансформатор.Эти трансформаторы тока встречаются редко и обычно используются при очень низких коэффициентах передачи и токах, как правило, во вторичных цепях трансформатора тока для компенсации малых токов, согласования различных коэффициентов передачи трансформаторов тока в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей трансформатора тока.

Этот тип трансформаторов тока имеет очень высокую нагрузку , поэтому при использовании трансформаторов тока с обмоткой следует уделять особое внимание нагрузке на ТТ источника.

---

CT Класс напряжения

Класс напряжения ТТ определяет максимальное напряжение , с которым ТТ может контактировать напрямую.Например, оконный трансформатор тока 600 В не может быть установлен на оголенном проводе 2400 В или вокруг него, однако оконный трансформатор тока на 600 В может быть установлен вокруг кабеля 2400 В, если трансформатор тока установлен вокруг изолированной части кабеля и изоляция рассчитана правильно.

---

Коэффициент ТТ

Коэффициент трансформации трансформатора тока — это отношение входного первичного тока к выходному вторичному току при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока , когда через первичную обмотку протекает 300 ампер.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответственно. Например, если через первичную обмотку номиналом 300 ампер протекает 150 ампер, вторичный ток будет 2,5 ампера.

Коэффициент отношения трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения. Фото: TestGuy.

В прошлом для измерения тока обычно использовались два основных значения вторичного тока. В Соединенных Штатах инженеры обычно используют выход на 5 ампер .В других странах принят выход на 1 ампер .

С появлением микропроцессорных счетчиков и реле в промышленности наблюдается замена вторичной обмотки на 5 или 1 ампер на вторичную обмотку мА . Обычно устройства с мА-выходом называются «датчиками тока », в отличие от трансформаторов тока.

Примечание. Коэффициенты CT выражают номинальный ток трансформатора тока, а не просто отношение первичного тока к вторичному. Например, ТТ 100/5 не будет выполнять функцию 20/1 или 10/0.5 кт.

---

CT Полярность

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, каким образом вторичные выводы выводятся из корпуса трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и будут иметь следующие обозначения для правильной установки:

• h2 — Первичный ток, направление линии
• h3 — Первичный ток, направление нагрузки
• X1 — Вторичный ток (многоскоростные трансформаторы тока имеют дополнительные вторичные клеммы)

ТТ с разъемным сердечником, рассчитанный на 200 А.Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, указывающую направление источника. Фото: Continental Control Systems, LLC

В трансформаторах с вычитающей полярностью провод первичной обмотки h2 и вторичной обмотки X1 находятся на одной стороне трансформатора. Полярность ТТ иногда указывается стрелкой, эти ТТ следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать правильную полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Условные обозначения на электрическом чертеже полярности CT

Обозначение полярности на электрических чертежах и схемах трансформаторов тока может быть выполнено несколькими различными способами. Три наиболее распространенных условных обозначения — точки, квадраты и косые черты. Маркировка полярности на электрических чертежах обозначает h2, который должен быть обращен к источнику.

Как проверить полярность CT

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В, используя следующую процедуру тестирования:

1. Отключите все питание перед тестированием и подключите аналоговый вольтметр ко вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма счетчика подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма подключена к X2 .
2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна трансформатора тока и на мгновение соприкоснитесь с положительным концом 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом к сторона h3 .Важно избегать постоянного контакта, который может привести к короткому замыканию аккумулятора.
3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении . Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 необходимо переключить, и можно провести тест.

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях, используя 9-вольтовую батарею.

Связано: Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока

---

CT Класс точности

Поскольку трансформатор не является идеальным, возникают небольшие потери энергии, такие как вихревые токи и тепло, вызванное током, протекающим через обмотки. Вторичный ток, возникающий в этих ситуациях, не полностью воспроизводит форму волны тока энергосистемы.

Степень, в которой величина вторичного тока отличается от расчетного значения, ожидаемого в силу соотношения ТТ, определяется классом точности ТТ.Чем больше число, используемое для определения класса, тем больше допустимое отклонение вторичного тока от расчетного значения (погрешность).

За исключением классов с наименьшей точностью, класс точности ТТ также определяет допустимое смещение фазового угла между первичным и вторичным токами. В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на Точность измерения или Точность защиты (реле) . CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Преобразователи точности измерения

Точность измерения

ТТ рассчитана на указанные стандартные нагрузки и разработана для обеспечения высокой точности от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за их высокой степени точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для выставления счетов .

ТТ реле точности

ТТ

точности реле не так точны, как ТТ точности измерения. Они разработаны для работы с разумной степенью точности в более широком диапазоне токов.Эти трансформаторы тока обычно используются для подачи тока на реле защиты. Более широкий диапазон тока позволяет защитному реле работать при различных уровнях повреждения.

Класс точности ТТ можно найти на его паспортной табличке или на этикетке производителя. Класс точности CT состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13 , и разбит на три части:

1. номинальное соотношение рейтинг точности
2. класс рейтинг
3. максимальная нагрузка

Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13

1. Номинальное соотношение Рейтинг точности

Это число является просто номинальным коэффициентом точности , выраженным в процентах . Например, трансформатор тока с классом точности 0,3B0,1 сертифицирован производителем как точность в пределах 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 процентов от номинального коэффициента.

2. Рейтинг класса

Вторая часть класса точности ТТ — это буква, обозначающая приложение, для которого рассчитан ТТ.Трансформатор тока может иметь двойные номиналы и использоваться для измерения или защиты, если оба номинала указаны на паспортной табличке.

• C — Указывает, что ТТ имеет низкий поток утечки, что означает, что точность может быть рассчитана до производства
• T — Указывает, что ТТ может иметь значительный поток утечки, и точность должна определяться на заводе.
• H — Указывает, что точность ТТ применима во всем диапазоне вторичных токов от пяти до 20-кратного номинального значения ТТ.Обычно это трансформаторы тока с обмоткой.
• L — Указывает, что точность ТТ применяется при максимальной номинальной вторичной нагрузке только при 20 номинальных значениях. Точность коэффициента может быть в четыре раза больше указанного значения, в зависимости от подключенной нагрузки и тока короткого замыкания. Обычно это оконные, проходные или стержневые трансформаторы тока.

3. Максимальная нагрузка

Третья часть класса точности ТТ — это максимальная нагрузка, разрешенная для ТТ. Как и все трансформаторы, трансформатор тока может преобразовывать только конечное количество энергии.Ограничение энергии трансформатора тока называется максимальной нагрузкой. Если этот предел превышен, точность ТТ не гарантируется.

Для трансформаторов тока измерительного класса нагрузка выражается как сопротивление Ом . Например, коэффициент трансформатора тока с номиналом 0,3B0,1 соответствует 0,3 процента , если импеданс подключенной вторичной нагрузки не превышает 0,1 Ом . ТТ класса измерения 0,6B8 будет работать с точностью 0,6 процента , если вторичная нагрузка не превышает 8.0 Ом .

Нагрузка трансформатора тока класса реле выражается как вольт-ампер, и отображается как максимально допустимое вторичное напряжение, если через вторичный контур проходит 20-кратное номинальное значение трансформатора тока (100 А для вторичного трансформатора тока 5 А). Например, защитный ТТ 2,5C100 имеет точность в пределах 2,5 процента , если вторичная нагрузка меньше 1 Ом (100 вольт / 100 ампер).

Как рассчитать нагрузку CT

1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или импедансе в омах.Эта информация обычно находится на паспортной табличке устройства или в техническом паспорте.
2. Добавьте импеданс вторичного провода. Измерьте длину провода между трансформатором тока и нагрузкой устройства, подключенного к вторичной цепи (найдено на шаге 1).
3. Убедитесь, что общая нагрузка не превышает указанные пределы для ТТ.

Комментарии

Всего комментариев 3

.

Полярность напряжения и направление тока

Прежде чем понимать законы, связанные со сложным анализом цепей постоянного тока, необходимо понять важность полярности напряжения и направления тока. В этой статье будут представлены полярности и направление тока, связанные с цепями постоянного тока.

Обычный и электронный поток

Направление потока электронов — от точки с отрицательным потенциалом к ​​точке с положительным потенциалом.Направление положительных зарядов или дырок противоположно направлению электронного потока. Этот поток положительных зарядов известен как обычный поток.

Все электрические эффекты электронного потока от отрицательного к положительному или от высокого потенциала к более низкому потенциалу такие же, как те, которые были бы созданы потоком положительных зарядов в противоположном направлении; поэтому важно понимать, что используются оба соглашения, и они по сути эквивалентны. В этом руководстве используется соглашение о потоках электронов.

Полярности

Все напряжения и токи имеют полярность и величину. В последовательной цепи есть только один ток, и его полярность — от отрицательной клеммы батареи через остальную часть цепи к положительной клемме батареи. Падения напряжения на нагрузках также имеют полярность.

Самый простой способ найти эти полярности — взять за основу направление электронного тока. Затем, когда электронный ток поступает в нагрузку, напряжение отрицательное (Рисунок 31).Это верно независимо от количества или типа нагрузок в цепи. Падение нагрузки противоположно падению источника. Падения напряжения противодействуют напряжению источника и уменьшают его для других нагрузок. Это связано с тем, что каждая нагрузка потребляет энергию, оставляя меньше энергии для других нагрузок.

Рисунок 31 Полярность напряжений

.

Проверка полярности трансформатора — его принципиальная схема

Полярность означает направление индуцированных напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Если два трансформатора подключены параллельно, то для правильного подключения трансформатора необходимо знать полярность. Существует два типа полярности: одна — , добавочная , а другая — , вычитающая .

В комплекте:

Аддитивная полярность: В аддитивной полярности подключены одни и те же выводы первичной и вторичной обмоток трансформатора

Вычитающая полярность: При вычитающей полярности подключаются разные выводы первичной и вторичной обмоток трансформатора .

Пояснение к схеме подключения

Каждый из выводов первичной обмотки, а также вторичной обмотки трансформатора может быть положительным и отрицательным по отношению друг к другу, как показано на рисунке ниже. Пусть A ₁ и A ₂ будут положительной и отрицательной клеммой, соответственно, первичной стороны трансформатора, а ₁ , a ₂ — положительной и отрицательной клеммой вторичной стороны трансформатора.

Если A ₁ подключен к ₁ и A ₂ подключен к ₂ , что означает, что подключены аналогичные клеммы трансформатора, то считается, что полярность аддитивно . Если A ₁ подключен к ₂ и A ₂ к ₁ , это означает, что противоположные клеммы подключены друг к другу, и, таким образом, вольтметр будет считывать вычитающую полярность .

Принципиальная схема проверки полярности трансформатора

Важно знать относительные полярности в любой момент первичной и вторичной клемм для правильного подключения, если трансформаторы должны быть подключены параллельно или они используются в трехфазной цепи.

На первичной стороне клеммы обозначены как A ₁ и A ₂ , а на вторичной стороне выводы обозначены как ₁ и ₂ . Клемма A ₁ подключена к одному концу вторичной обмотки, а вольтметр подключен между A ₂ и другим концом вторичной обмотки.

Когда вольтметр показывает разницу, которая составляет (V ₁ — V ₂ ), трансформатор считается подключенным с противоположной полярностью, известной как , вычитающая полярность , и когда вольтметр показывает (V ₁ + V _{) 2} ) трансформатор имеет аддитивную полярность .

Этапы выполнения проверки полярности

• Подключите цепь, как показано на рисунке выше, и установите автотрансформатор в нулевое положение.
• Включить однофазное питание
• Запишите значения напряжений, показанные вольтметром V ₁ , V ₂ и V ₃ .
• Если показание V ₃ показывает сложение значений V ₁ и V ₂ , то есть V ₂ = V ₁ + V ₂ , трансформатор считается подключенным в аддитивная полярность.
• Если показание V ₃ является вычитанием показаний V ₁ и V ₂ , то говорят, что трансформатор подключен с вычитающей или отрицательной полярностью.

Это все о проверке полярности трансформатора.

.

Защита от обратного тока / полярности батареи • Цепи

В устройствах с батарейным питанием и съемными батареями обычно необходимо предотвратить неправильное подключение батарей, чтобы предотвратить повреждение электроники, случайное короткое замыкание или другие несоответствующие операции. Если это невозможно физически, вам необходимо включить некоторую электронную защиту от обратного тока. Физическая защита может означать просто поляризованный разъем или батарею со смещенными соединениями (как в большинстве литиевых батарей мобильных телефонов) в сочетании с инструкционными символами и изображениями.Для батареек размера AAA или AA есть держатели, которые сконструированы таким образом, что при неправильной установке батареи один конец не соприкасается. По-прежнему существуют обстоятельства, когда физические средства невозможны, например, с большинством монетных батарей или если пользователь может подключить питание с помощью проводов к винтовым клеммным колодкам. Следовательно, это может относиться и к устройствам, не работающим от батарей, и, вероятно, применимо к автомобильной электронике.
Следовательно, разработчики и производители электронных продуктов должны обеспечить, чтобы обратный ток, обратный ток, протекающий в обратном направлении, и обратное напряжение смещения были достаточно низкими, чтобы предотвратить повреждение либо самой батареи, либо внутренней электроники продукта.

Почему бы не использовать простой диод?

Использование диода в качестве защиты от обратной полярности питания, как показано на схеме , схема 1 — очень простое и надежное решение, если вы можете позволить себе потерять энергию. Скорее всего, с устройством с батарейным питанием вы не захотите тратить энергию, особенно если ваше напряжение питания уже достаточно низкое, и поэтому падение напряжения на 0,3 или 0,4 В на диоде Шоттки будет значительным и неприемлемым. Для более высоких напряжений питания в диапазоне 9–48 В и автомобильных приложений небольшое падение напряжения может не иметь значения, особенно при низком токе.При высоких токах, превышающих 5 А, может возникнуть проблема с повышением температуры из-за больших потерь мощности. Вы не хотите, чтобы диод становился слишком горячим, поэтому, скорее всего, потребуется добавить радиатор.

Цена диода Шоттки выше обычного диода, но потери существенно ниже. Имейте в виду, что многие диоды Шоттки имеют довольно высокую утечку обратного тока, поэтому убедитесь, что вы выбираете диоды с низким обратным током (около 100 мкА) в схеме защиты батареи.
При 5 ампер потери мощности в диоде Шоттки обычно будут: 5 x 0,4 В = 2 Вт по сравнению с обычным диодом: 5 x 0,7 В = 3,5 Вт.

Хорошим кандидатом для использования в системе защиты от обратного тока является диод нового типа под названием Super Barrier Rectifier (SBR) — это запатентованная и запатентованная технология Diodes Inc., в которой используется процесс производства МОП (традиционный Шоттки использует биполярный процесс) создать превосходное двухполюсное устройство, которое имеет более низкое прямое напряжение (VF), чем сопоставимые диоды Шоттки, но при этом обладает термостабильностью и высокими характеристиками надежности эпитаксиальных диодов PN.Диод
Super Barrier Rectifier (SBR) разработан для приложений с высокой мощностью, низкими потерями и быстрым переключением. Наличие МОП-канала в его структуре формирует низкий потенциальный барьер для основных носителей, поэтому прямое смещение SBR при низком напряжении аналогично работе диода Шоттки. Однако ток утечки ниже, чем у диода Шоттки при обратном смещении из-за перекрытия слоев обеднения P-N и отсутствия снижения потенциального барьера из-за заряда изображения.
TRENCH SUPER BARRIER RECTIFIERS (SBRT).
Trench SBR — это следующая эволюция, которая дает нам высокопроизводительного члена семейства SBR. Благодаря использованию передовой траншейной технологии, SBRT предлагает еще меньший VF для приложений, где очень важно сверхнизкое прямое напряжение. В то время как дальнейшие технологические усовершенствования постоянно применяются к SBRT, эти усилия приводят к еще более продвинутому и экономичному члену — SBRTF. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Diodes Inc.

Обратная защита с использованием N-канального MOS-FET

Самые последние N-MOSFET имеют ОЧЕНЬ с низким сопротивлением, намного ниже, чем у типов P-Channel, и поэтому идеально подходят для обеспечения защиты от обратного тока с минимальными потерями. Цепь 3 показывает полевой МОП-транзистор нижнего плеча в цепи заземления. Диод на корпусе полевого транзистора ориентирован в направлении нормального тока. Когда батарея установлена ​​неправильно, напряжение затвора полевого транзистора NMOS низкое, что не позволяет ему включиться.

Когда батарея установлена ​​правильно и переносное оборудование запитано, напряжение затвора NMOS FET повышается, а его канал закорачивает диод. Падение напряжения RdsOn × ILOAD наблюдается в обратном пути заземления при использовании NMOS FET.Некоторые из последних пороговых напряжений N-FET и RdsOn, используемые для защиты от обратного тока, перечислены в , таблица 1, и более высокие типы тока в , таблица 3, далее на этой странице.

Производитель	Тип	Пакет	RdsOn
IRF (OnSemi)	ILRML2502	СОТ – 23	80 мОм при пороговом напряжении 2,7 В
Вишай	Si2312	СОТ – 23	51 мОм при 1.Пороговое напряжение 8 В

Таблица 1.
Обратная сторона:
Вставка N-MOSFET в цепь заземления приведет к сдвигу заземления, который может быть неприемлемым для всех приложений. Это может вызвать проблемы для чувствительных приложений (например, автомобильных систем) с одним или несколькими подключениями, возможно, к датчикам, шинам связи и исполнительным механизмам, внешним по отношению к цепи.

Чтобы использовать полевой МОП-транзистор в качестве предохранителя от обратного тока в цепи питания высокого напряжения, необходимо, чтобы напряжение затвора было больше, чем напряжение батареи, чтобы включить полевой МОП-транзистор.Для этого требуется схема подкачки заряда, которая увеличивает сложность схемы и стоимость компонентов, а также может создавать проблемы с электромагнитными помехами. МОП-транзистор с P-каналом сопоставимого размера будет иметь более высокое значение RdsOn и, следовательно, более высокие потери мощности, но может быть реализован с помощью более простой схемы управления, содержащей стабилитрон и резистор.

Обратная защита с использованием P-канального MOS-FET транзистора

Самые последние полевые МОП-транзисторы имеют очень низкое сопротивление и, следовательно, идеально подходят для обеспечения защиты от обратного тока с минимальными потерями. Схема 2 показывает полевой PMOS-транзистор верхнего плеча в цепи питания. Диод на корпусе полевого транзистора ориентирован в направлении нормального тока. Когда батарея установлена ​​неправильно, напряжение на затворе PMOS FET высокое, что не позволяет ему включиться.

Стабилитрон защищает от превышения рекомендуемого напряжения затвор-исток и может не требоваться в зависимости от диапазона входного напряжения и используемого полевого МОП-транзистора. Для защиты от возможных скачков напряжения и переходных процессов из-за разрушения полевого МОП-транзистора на входе можно добавить пару транзорбционных диодов, как показано на рис.3. Добавлен конденсатор между затвором и истоком, чтобы гарантировать правильную работу схемы при быстром изменении полярности входного напряжения.
Когда батарея установлена ​​правильно и переносное оборудование запитано, напряжение затвора PMOS FET становится низким, а его канал закорачивает диод.
В тракте питания наблюдается падение напряжения RdsOn × ILOAD. В прошлом основным недостатком этих схем была высокая стоимость полевых транзисторов с низким значением RdsOn и низким пороговым напряжением. Однако достижения в области обработки полупроводников привели к созданию полевых транзисторов, которые обеспечивают минимальное падение напряжения в небольших корпусах.Некоторые из последних пороговых напряжений P-FET и RdsOn показаны в таблице 2.

Производитель	Тип	Пакет	RdsOn
IRF (OnSemi)	ILRML6401	СОТ – 23	85 мОм при пороговом напряжении 2,7 В
Вишай	Si2323	СОТ – 23	68 МОм при пороговом напряжении 1,8 В

Таблица 2.

Защита от обратного тока батареи с помощью интегральной схемы LM74610

LM74610-Q1 — это контроллер, который можно использовать с N-канальным MOSFET в схеме защиты от обратной полярности. Он предназначен для управления внешним МОП-транзистором для имитации идеального диодного выпрямителя при последовательном подключении к источнику питания. Уникальное преимущество этой схемы состоит в том, что она не привязана к земле и, следовательно, имеет нулевой Iq. Контроллер LM74610-Q1 обеспечивает управление затвором для внешнего N-канального МОП-транзистора и внутренний компаратор с быстрым откликом для разряда затвора МОП-транзистора в случае обратной полярности.Эта функция быстрого понижения ограничивает количество и продолжительность обратного тока, если обнаруживается противоположная полярность. Конструкция устройства также соответствует спецификациям CISPR25 Class 5 EMI и автомобильным требованиям ISO7637 к переходным процессам с подходящим TVS-диодом.

LM74610 — это контроллер с нулевым Iq, который объединен с внешним N-канальным MOSFET для замены диода или P-MOSFET решения обратной полярности в энергосистемах. Напряжение на истоке и стоке MOSFET постоянно контролируется выводами ANODE и CATHODE LM74610-Q1.Внутренний зарядный насос используется для обеспечения привода GATE для внешнего MOSFET. . Эта накопленная энергия используется для управления затвором полевого МОП-транзистора. Падение напряжения зависит от RDSON конкретного используемого полевого МОП-транзистора, который значительно меньше, чем у полевого транзистора. LM74610-Q1 не имеет заземления, что делает его идентичным диоду. TZ1 и TZ2 не требуются для LM74610-Q1. Однако они обычно используются для ограничения выбросов положительного и отрицательного напряжения соответственно. Выходной конденсатор Cout рекомендуется для защиты от немедленного падения выходного напряжения в результате сбоев в линии.C1 и C2 подавляют высокочастотный шум в дополнение к функции фиксаторов ESD.

Выбор MOSFET:

LM74610-Q1 может обеспечивать напряжение затвор-исток до 5 В (VGS). Важными электрическими параметрами полевого МОП-транзистора являются максимальный непрерывный ток стока, максимальное напряжение сток-исток VDS (MAX) и сопротивление сток-исток RDSON. Максимальный непрерывный ток стока, ID, рейтинг должен превышать максимальный непрерывный ток нагрузки. Максимальный ток через основной диод, IS, обычно равен или немного выше, чем ток стока, но ток основного диода протекает только в течение небольшого периода времени, когда конденсатор накачки заряда заряжается.Напряжение на внутреннем диоде полевого МОП-транзистора должно быть выше 0,48 В при низком токе. Напряжение на внутреннем диоде полевого транзистора обычно уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Это увеличит требования к току истока для достижения минимального напряжения сток-исток на внутреннем диоде для инициирования подкачки заряда. Максимальное напряжение сток-исток, VDS (MAX), должно быть достаточно высоким, чтобы выдерживать самое высокое дифференциальное напряжение, наблюдаемое в приложении. Это может включать любые ожидаемые неисправности.LM74610-Q1 не имеет ограничения положительного напряжения, однако для автомобильных приложений рекомендуется использовать полевые МОП-транзисторы с номинальным напряжением около 45 В.

Таблица 3 показывает примеры рекомендуемых полевых МОП-транзисторов для использования с LM74610:

Корпус

Деталь №	Напряжение (В)	Ток утечки @ 25 * C	Rdson мОм при 4,5 В	Vgs Порог (В)	Напряжение диода @ 2A при 125 * C / 175 * C	, Площадь основания	Qual
CSD17313Q2	30	5	26	1.8	0,65	SON, 2 x 2 мм	Авто
SQJ886EP	40	60	5,5	2,5	0,5	PowerPAK SO-8L, 5 x 6 мм	Авто
SQ4184EY	40	29	5,6	2,5	0,5	SO-8, 5 x 6 мм	Авто
Si4122DY	40	23,5	6	2.5	0,5	SO-8, 5 x 6 мм	Авто
RS1G120MN	40	12	20,7	2,5	0,6	HSOP8, 5 x 6 мм	Авто
RS1G300GN	40	30	2,5	2,5	0,5	HSOP8, 5 x 6 мм	Авто
CSD18501Q5A	40	22	3.3	2,3	0,53	SON, 5 x 6 мм	Промышленное
SQD40N06-14L	60	40	17	2,5	0,5	ТО-252, 6 x 10 мм	Авто
SQ4850EY	60	12	31	2,5	0,55	SO8, 5 x 6 мм	Авто
CSD18532Q5B	60	23	3.3	2,2	0,53	SON, 5 x 6 мм	Промышленное
IPG20N04S4L-07A	40	20	7,2	2,2	0,48	PG-TDSON-8-10, 5 x 6 мм	Авто
IPB057N06N	60	45	5,7	3,3	0,55	PG-TO263-3, 10 x 15 мм	Авто
IPD50N04S4L	40	50	7.3	2,2	0,5	PG-TO252-3-313, 3 x 6 мм	Авто
BUK9Y3R5-40E	40	100	3,8	2,1	0,48	LFPAK56, Power-SO8 5×6 мм	Авто
IRF7478PBF-1	60	7	30	3	0,55	SO8, 5 x 6 мм	Промышленное
SQJ422EP	40	75	4.3	2,5	0,5	PowerPAK SO-8L, 5 x 6 мм	Авто
IRL1004	40	130	6,5	1	0,6	К-220АБ	Авто
AUIRL7736	40	112	2,2	3	0,65	DirectFET, 5 x 6 мм	Авто

ТАБЛИЦА 3

Защита от обратного тока батареи с помощью интегральной схемы LTC4359

LTC®4359 — это положительный высоковольтный, идеальный диодный контроллер, который управляет внешним N-канальным MOSFET вместо диода Шоттки.Он контролирует падение прямого напряжения на MOSFET, чтобы обеспечить плавную подачу тока без колебаний даже при небольших нагрузках. Если источник питания выходит из строя или закорочен, быстрое отключение минимизирует переходные процессы обратного тока. Доступен режим отключения для снижения тока покоя до 9 мкА для переключателя нагрузки и 14 мкА для идеальных диодных приложений. При использовании в сильноточных диодах LTC4359 снижает потребление энергии, тепловыделение, потери напряжения и площадь печатной платы. Благодаря широкому диапазону рабочего напряжения, способности выдерживать обратное входное напряжение и высокой температуре, LTC4359 удовлетворяет строгим требованиям как автомобильных, так и телекоммуникационных приложений.LTC4359 также легко подключает источники питания в системах с резервными источниками питания.
Операция:
LTC4359 управляет внешним N-канальным полевым МОП-транзистором для формирования идеального диода. Усилитель GATE (см. Блок-схему) распознает входы и выходы и управляет затвором полевого МОП-транзистора, чтобы регулировать прямое напряжение до 30 мВ. По мере увеличения тока нагрузки GATE поднимается выше, пока не будет достигнута точка, в которой MOSFET будет полностью включен. Дальнейшее увеличение тока нагрузки приводит к прямому падению RdsOn x ILOAD.Если ток нагрузки уменьшается, усилитель GATE опускает затвор полевого МОП-транзистора ниже, чтобы поддерживать падение на 30 мВ. Если входное напряжение снижается до точки, при которой прямое падение 30 мВ не может поддерживаться, усилитель GATE отключает MOSFET.
В случае быстрого падения входного напряжения, такого как короткое замыкание на входе или скачок отрицательного напряжения, через полевой МОП-транзистор временно протекает обратный ток. Этот ток обеспечивается любой емкостью нагрузки и другими источниками питания или батареями, которые питают выход в диодных приложениях ИЛИ.FPD COMP (Fast Pull-Down Comparator) быстро реагирует на это условие, выключая полевой МОП-транзистор через 300 нс, тем самым сводя к минимуму помехи выходной шине. Контакты IN, SOURCE, GATE и SHDN защищены от обратных входов до –40 В. Внутренний компаратор определяет отрицательные входные потенциалы на выводе SOURCE и быстро переводит GATE в положение SOURCE, отключая MOSFET и изолируя нагрузку от отрицательного входа. При низком уровне на выводе SHDN отключается большая часть внутренних схем, снижая ток покоя до 9 мкА и удерживая MOSFET выключенным.На выводе SHDN можно установить высокий уровень или оставить открытым, чтобы включить LTC4359. Если оставить открытым, внутренний источник тока 2,6 мкА поднимает SHDN на высокий уровень.
Информация о приложениях:
Блокирующие диоды обычно размещаются последовательно с входами питания с целью объединения резервных источников питания и защиты от реверсирования питания. LTC4359 заменяет диоды в этих приложениях на полевые МОП-транзисторы, чтобы уменьшить как падение напряжения, так и потери мощности, связанные с пассивным решением. Кривая, показанная на странице 1, иллюстрирует резкое снижение потерь мощности, достигаемое на практике.Это дает значительную экономию площади платы за счет значительного снижения рассеиваемой мощности в проходном устройстве. При низких входных напряжениях улучшение потерь напряжения в прямом направлении легко заметить там, где запасы ограничены, как показано на рисунке 2.
LTC4359 работает от 4 до 80 В и выдерживает абсолютный максимальный диапазон от –40 до 100 В без повреждений. В автомобильных приложениях LTC4359 работает через сброс нагрузки, холодный запуск и скачки двух батарей, и он выдерживает обратное подключение батарей, а также защищает нагрузку.
Применение идеального диода на 12 В / 20 А показано в схеме , схема 5 .

В дополнение к полевому МОП-транзистору Q1 включены несколько внешних компонентов. Идеальные диоды, как и их неидеальные аналоги, демонстрируют поведение, известное как обратное восстановление. В сочетании с паразитными или преднамеренно введенными индуктивностями пики обратного восстановления могут генерироваться идеальным диодом во время коммутации. D1, D2 и R1 защищают от этих всплесков, которые в противном случае могли бы превысить рейтинг выживаемости LTC4359 от –40 до 100 В.COUT также играет роль в поглощении энергии обратного восстановления. Пики и схемы защиты подробно обсуждаются в разделе «Ошибки короткого замыкания на входе».
Важно отметить, что вывод SHDN при отключении LTC4359 и снижении его потребления тока до 9 мкА не отключает нагрузку от входа, поскольку внутренний диод Q1 присутствует постоянно. Второй MOSFET требуется для приложений переключения нагрузки.

Заключение

Использование запатентованного чипа, такого как LTC4349 и LM74610, позволяет сэкономить часть проектных работ, поэтому вы получите рабочее решение с меньшими усилиями, но с более высокой стоимостью компонентов по сравнению с дискретным решением.И, если вы проектируете для автомобильной промышленности, вам необходимо убедиться, что ваша конструкция соответствует требованиям соответствующих стандартов, таких как ISO7637-2.

.