Делаем сварочный инвертор из компьютерного блока питания. Источник питания инверторный
Сварочный инвертор из компьютерного блока питания своими руками: преимущества
Сварочный инвертор из компьютерного блока питания своими руками становится все более популярным как среди профессионалов, так и среди сварщиков-любителей. Преимущества таких аппаратов в том, что они удобные и легкие.
Устройство сварочного инвертора.
Применение инверторного источника питания позволяет качественно улучшить характеристики сварочной дуги, уменьшить размер силового трансформатора и тем самым облегчить вес прибора, дает возможность сделать более плавными регулировки и уменьшить разбрызгивание при сварке. Минусом сварочного аппарата инверторного типа является существенно большая цена, чем у трансформаторного аналога.
Чтобы не переплачивать в магазинах большие суммы денег за сварку, можно изготовить сварочный инвертор своими руками. Для этого необходим рабочий компьютерный блок питания, несколько электроизмерительных приборов, инструменты, базовые знания и практические навыки в электротехнических работах. Также нелишним будет обзавестись соответствующей литературой.
Если нет уверенности в своих силах, то стоит обратиться за готовым сварочным аппаратом в магазин, иначе при малейшей ошибке в процессе сборки есть риск получить электроудар или спалить всю электропроводку. Но если есть опыт собирать схемы, перематывать трансформаторы и создавать электроприборы своими руками, можно смело приступать к выполнению сборки.
Принцип работы инверторной сварки
Принципиальная схема инвертора.
Сварочный инвертор состоит из понижающего напряжение сети силового трансформатора, дросселей-стабилизаторов, уменьшающих пульсацию тока, и блока электросхем. Для схем можно применять транзисторы MOSFET или IGBT.
Принцип действия инвертора заключается в следующем: переменный ток от сети направляется на выпрямитель, после чего в силовом модуле происходит преобразование постоянного тока в переменный с повышением частоты. Далее ток поступает на высокочастотный трансформатор, а на выходе из него получается ток сварочной дуги.
Вернуться к оглавлению
Инструменты, необходимые для изготовления инвертора
Чтобы собрать сварочный инвертор из блока питания своими руками, понадобятся следующие инструменты:
Схема обратной связи по напряжению TL494 в компьютерном блоке питания.
- паяльник;
- отвертки с разными наконечниками;
- плоскогубцы;
- кусачки;
- дрель или шуруповерт;
- крокодилы;
- провода необходимого сечения;
- тестер;
- мультиметр;
- расходные материалы (провода, припой для пайки, изолента, шурупы и другие).
Чтобы создать сварочный аппарат из компьютерного блока питания, необходимы материалы для создания печатной платы, гетинакс, запасные элементы. Чтобы уменьшить количество работы, стоит обратиться в магазин за готовыми держателями для электродов. Однако можно сделать их и самостоятельно, припаяв крокодилы к проводам необходимого диаметра. При этой работе важно соблюдать полярность.
Вернуться к оглавлению
Порядок сборки сварочного аппарата
В первую очередь, чтобы создать сварочный аппарат из компьютерного блока питания, необходимо достать источник питания из корпуса компьютера и выполнить его разборку. Основные элементы, которые можно из него использовать, это несколько запчастей, вентилятор и стандартные пластины корпуса. Тут важно учесть режим работы охлаждения. От этого зависит, какие элементы для обеспечения необходимой вентиляции нужно добавить.
Схема трансформатора с первичной и вторичной обмоткой.
Работу стандартного вентилятора, который будет охлаждать будущий сварочный аппарат из компьютерного блока, необходимо протестировать в нескольких режимах. Такая проверка позволит убедиться в работоспособности элемента. Чтобы сварочный аппарат в ходе работы не перегревался, можно поставить дополнительный, более мощный источник охлаждения.
Для контроля необходимой температуры следует установить термопару. Оптимальная температура для работы сварочного аппарата не должна превышать 72-75°С.
Но в первую очередь следует установить на сварочный аппарат из компьютерного блока питания необходимого размера ручку для переноски и удобства работы. Ручка устанавливается на верхней панели блока при помощи шурупов.
Важно выбрать шурупы оптимальные по длине, иначе слишком большие могут задеть внутреннюю схему, что недопустимо. На этом этапе работы следует побеспокоиться о хорошей вентиляции аппарата. Размещение элементов внутри блока питания весьма плотное, потому в нем следует заранее устроить большое число сквозных отверстий. Выполняются они дрелью или шуруповертом.
Далее, чтобы создать схему инвертора, можно использовать несколько трансформаторов. Обычно выбирают 3 трансформатора типа ETD59, E20 и Kх20х10х5. Найти их можно практически в любом магазине радиоэлектроники. А если есть уже опыт создания трансформаторов самим, то проще выполнить их своими руками, ориентируясь на количество витков и рабочие характеристики трансформаторов. Найти подобную информацию в интернете не составит никакого труда. Может понадобиться трансформатор тока K17х6х5.
Способы подключения сварочного инвертора.
Выполнять самодельные трансформаторы лучше всего из гетинаксовых катушек, обмоткой послужит эмаль-провод, сечением 1.5 или 2 мм. Можно использовать медную жесть 0.3х40 мм, предварительно обернув ее прочной бумагой. Подойдет термобумага от кассового аппарата (0.05 мм), она прочна и не так рвется. Обжимку следует делать из деревянных колодок, после чего всю конструкцию нужно залить «эпоксидкой» или покрыть лаком.
Создавая сварочный аппарат из компьютерного блока, можно использовать трансформатор из микроволновой печи или старых мониторов, не забывая изменять количество витков обмотки. При этой работе нелишним будет пользоваться электротехнической литературой.
В качестве радиатора можно использовать PIV, предварительно распиленный на 3 части, или другие радиаторы от старых компьютеров. Приобрести их можно в специализированных магазинах, занимающихся разборкой и модернизацией компьютеров. Такие варианты позволят приятно сэкономить время и силы на поисках подходящего охлаждения.
Чтобы создать аппарат из компьютерного блока питания, обязательно следует использовать однотактный прямоходовой квазимистый мост, или «косой мост». Этот элемент является одним из основных в работе сварочного аппарата, поэтому на нем лучше не экономить, а приобрести новый в магазине.
Печатные платы можно скачать в интернете. Это значительно облегчит воссоздание схемы. В процессе создания платы понадобятся конденсаторы, 12-14 штук, 0.15 мк, 630 вольт. Они необходимы для блокировки резонансных выбросов тока от трансформатора. Также, чтобы изготовить такой аппарат из компьютерного блока питания, понадобятся конденсаторы С15 или С16 с маркой К78-2 или СВВ-81. Транзисторы и выходные диоды следует устанавливать на радиаторы, не используя дополнительные прокладки.
В процессе работы необходимо постоянно использовать тестер и мультиметр во избежание ошибок и для более быстрой сборки схемы.
Электрическая схема сварочного полуавтомата.
После изготовления всех необходимых частей следует разместить их в корпусе с последующей их разводкой. Температуру на термопаре стоит выставить в 70°С: это защитит всю конструкцию от перегрева. После сборки сварочный аппарат из компьютерного блока необходимо предварительно протестировать. Иначе при допущенной в ходе сборки ошибке можно сжечь все основные элементы, а то и получить удар током.
На лицевой стороне следует установить два контактодержателя и несколько регуляторов силы тока. Выключателем аппарата в такой конструкции будет стандартный тумблер компьютерного блока. Корпус готового аппарата после сборки требуется дополнительно укрепить.
Вернуться к оглавлению
Преимущества сварочного аппарата из компьютерного блока питания
Сварочный аппарат, изготовленный своими руками, будет небольшим и легким. Он отлично подойдет для проведения домашней сварки, на нем удобно варить электродами двойкой или тройкой, не испытывая проблем с «мигающим светом» и не опасаясь при этом за электропроводку. Питанием для такого сварочного аппарата может быть любая домашняя розетка, а при работе такой прибор практически не будет искрить.
Изготавливая сварочный инвертор своими руками, можно ощутимо сэкономить на приобретении нового аппарата, однако такой подход потребует значительных затрат как сил, так и времени. После сборки готового образца можно пробовать внести свои изменения в сварочный аппарат из компьютерного блока и его схему, сделать облегченные модели большей мощности. А изготавливая подобные устройства для знакомых под заказ, можно обеспечить себе неплохой дополнительный доход.
moiinstrumenty.ru
Резервное питание для загородного дома: инвертор и АКБ
В связи со скорым наступлением дачного сезоны рассмотрим вопрос того, как обеспечить себе бесперебойное электроснабжение при периодическом отключении городской линии.
Пусть ситуация такова, что городское питание есть, но оно может отключаться как кратковременно (до часа), так и на весь день. А поскольку хочется, чтобы работали телевизор, холодильник, освещение и розетки, то надо озаботиться резервным питанием.
Я уже писал несколько статей про целесообразность солнечных батарей, и мы пришли к выводу, что солнечные батареи имеют смысл только если основного питания нет и не предвидится, а потребность в электричестве у нас очень маленькая (лампочка и розетка для ноутбука).
Для нашей задачи «питание есть, но отключается», солнечные батареи дадут немного энергии в летний период, но их установка никак не оправдывает себя по сравнению с системой «инвертор + аккумуляторы».
Итак, что представляет собой необходимая нам система.
В центре системы стоит инвертор. Инвертор — это устройство, которое выполняет три функции:
- При наличии города заряжает аккумуляторы и даёт питание на потребители в доме
- Генерирует из постоянного напряжения аккумуляторов переменное напряжение 230В для питания дом
- Автоматически переключает питание потребителей на аккумуляторы и обратно
Собственно, в инверторе есть блок питания, который делает из 230В 12 либо 24 либо 48 вольт постоянного тока для заряда аккумуляторов. Также там есть схема, которая из постоянного напряжения аккумуляторов делает 230В переменного тока, отсюда и название «инвертор» — он меняет направление тока 50 раз в секунду для генерации переменного.
Есть инверторы дешёвые, которые выдают на выходе модифицированный синус. То есть, синусоида получается ступенчатой, как на картинке.
Дешёвый инвертор — это, например, инвертор автомобильный, который вставляется в прикуриватель и из 12В делает 230В для работы ноутбука. Или более крупные и мощные инверторы, но недостаточно дорогие. Такой сигнал плох для техники, имеющей преобразователи питания, так как эти преобразователи от такого сигнала сильно греются (не буду сейчас объяснять почему, это не относится к теме) и их срок службы сокращается. Хорошие инверторы выдают сигнал «чистый синус», качество которого регламентируется ГОСТом, как правило, качество чистого синуса из инвертора даже выше качества сигнала городской линии.
Так вот, инвертор при наличии города заряжает аккумуляторы, а при пропадании города их разряжает. Причём хороший инвертор переключается почти мгновенно, даже компьютер перезагрузиться не успеет.
Мы обычно используем в проектах по резервному питания инверторы МАП Энергия, они производятся в Москве.
Это достаточно большой железный ящик, к нему подключаются город, дом и аккумуляторы.
Инверторы есть на 12, 24 и 48 вольт — это поддерживаемое ими напряжения массива аккумуляторов. Аккумуляторы резервного питания обычно 12-вольтовые, соответственно, чтобы получить 48 вольт, нам надо взять 4 аккумуляторы, 24 вольта — 2 аккумулятора. Я чуть позже напишу, как считать количество аккумуляторов, но сейчас важно знать, что если аккумулятора нам по расчётам надо 4, то лучше брать 48-вольтовый инвертор. Больше напряжение — меньше ток в проводах, значит, меньше потери напряжения и нагрев проводов.
Если нам нужно резервировать 3-фазную сеть питания дома, то нужны три инвертора. Можно использовать один массив аккумуляторов. Инверторы МАП Энергия умеют работать с 3-фазной сетью, их надо соединить между собой кабелем, чтобы они синхронизировались.
Помимо основных перечисленных выше функций хороший инвертор делает следующие полезные вещи:
- Контроль мощности потребления дома
- Логгирование данных и передача их на компьютер
- Контроль уровня заряда аккумуляторов, чтобы не разряжать их в ноль (это плохо для них)
- Автозапуск генератора, когда аккумуляторы садятся
Для последнего пункта — автозапуска генератора — требуется, чтобы генератор мог запускаться по сигналу типа «сухой контакт». На инверторе есть реле, которое включается и выключается при необходимости запустить или заглушить аккумулятор.
По сравнению с системой резервного питания «просто генератор» система «инвертор + аккумуляторы» имеет такие преимущества:
- инвертор переключает мгновенно. А генератор с автозапуском запускается секунд 20 или больше.
- инвертор сам переключает линии питания, а генератору нужен щит АВР (автоввода резерва)
- инвертор бесшумный, а генератор сами знаете
- инвертор и аккумуляторы можно поставить в доме, они ничего не выделяют в воздух. Генератору нужно отдельное помещение или навес.
- генератор дымит
- генератор требует бензин и масло
- срок службы генератора меньше срока службы инвертора и гелевых аккумуляторов
Важно оговориться, что если нам нужно много электричества (например, электронагреватели или мощные холодильники), то аккумуляторы нас не спасут, тут генератор нужен. Аккумуляторы — это для резерва на время кратковременных отключений.
Считаем количество аккумуляторов
Ёмкость аккумуляторов считается в ампер-часах. Автомобильный аккумулятор — это, как правило, 52 или 60 АЧ. Аккумулятор маленькой машины типа Daewoo Matiz — 40АЧ. Кстати, для резервного питания можно использовать автомобильные аккумуляторы, но у них срок службы 4-5 лет и их нельзя ставить в помещение — выделяют. Специальные аккумуляторы для систем резервного питания служат 10-12 лет, полностью герметичны и не требуют обслуживания.
Аккумуляторы резервного питания имеют ёмкость до 250АЧ. Самые распространённые — 200АЧ. Вес такого аккумулятора 65 кг.
Напряжение аккумулятора 12 вольт. Разряжается он не в ноль, а, скажем, до 10% ёмкости. Получается, что в аккумуляторе запасено 2160 Вт-часов электроэнергии. КПД хорошего инвертора МАП Энергия 96%, значит, фактически 200АЧ аккумулятор даст нам 2073 Вт-часов электроэнергии. Это означает, что холодильник со средним потреблением 100Вт-часов проработает 20 с небольшим часов от одного такого аккумулятора. Если среднее потребление дома посчитать как холодильник (небольшой и современный) + несколько светодиодных лампочек + небольшой телевизор + розетка для ноутбука, то получаем примерно 3 часа работы. Ставим 4 аккумулятора — получаем 12 часов автономной работы.
Если использовать какой-то мощный прибор, например, чайник на 1600Вт, который кипятит воду за 5 минут, то он израсходует 133 Вт-часов электроэнергии из аккумуляторов. Вот такой расчёт. Нужно сориентироваться, сколько ватт-часов электроэнергии нам необходимо для резерва, понять, в скольких аккумуляторах они содержатся, подобрать инвертор на соответствующее напряжение и максимальную мощность дома.
Общий бюджет системы складывается из:
- аккумуляторов
- инвертора
- клемм на аккумуляторы
- УЗИП — устройство защиты от импульсных помех, очень полезная вещь
- кабеля от инвертора до аккумуляторов нужного сечения
Если в какой-то момент поймёте, что аккумуляторов не хватает, можно поставить ещё столько же параллельно. Можно добавить в систему солнечные батареи, подключив их через контроллер к аккумуляторам. Можно добавить генератор, который будет запускаться по сигналу от инвертора.
Можно при помощи инвертора и батарей зарезервировать не весь дом, а какую-то ветку электроснабжения: слаботочный шкаф, аварийное освещение, газовый котёл, насосы и так далее.
Буду признателен за написание какого-либо короткого комментария к тексту. Он оказался полезен? Остались какие-то вопросы? Нашли ошибку? Напишите об этом, пожалуйста.
Мы выполняем проектирование современных инженерных систем для квартир и загородных домов. Также консультации, шеф-монтаж, аудит. Высылайте задачи и любые вопросы на почту [email protected]
home-matic.ru
Инверторный источник питания для электродуговой сварки
Изобретение относится к технологическому оборудованию, используемому для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, в частности к малогабаритным источникам питания инверторного типа. Первичная обмотка выходного понижающего трансформатора (ПТ) включена по однотактной схеме. Две параллельные ветви состоят из двух последовательно соединенных тиристоров, между точками соединения анодов и катодов которых включен коммутирующий конденсатор. Вторичная обмотка ПТ обоими концами подключена к входу неуправляемого выпрямителя, а средней точкой - к одной из клемм нагрузки. Выход неуправляемого выпрямителя соединен с одним концом дросселя фильтра, который другим концом соединен со второй клеммой нагрузки. Один конец первичной обмотки ПТ подключен к общей точке соединения анодов тиристоров параллельных ветвей, а другой - к плюсу источника питания. Минус источника питания подключен к общей точке соединения катодов тиристоров параллельных ветвей. Во вторичном контуре нагрузка и дроссель фильтра зашунтированы в обратном направлении диодом. Инверторный источник питания обеспечивает надежную работу. 5 ил.
Изобретение относится к технологическому оборудованию, используемому для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, в частности к малогабаритным источникам питания инверторного типа.
Известен инверторный источник питания для электродуговой сварки, содержащий две параллельные ветви, каждая из которых содержит тиристор и первичную полуобмотку выходного понижающего трансформатора. Между анодами тиристоров включен коммутирующий конденсатор (см. Автоматическая сварка, 1982, №7, с.29, рис.1д).
Недостатком данного инверторного источника питания для сварки, помимо ограниченных регулировочных возможностей, является то, что во время работы инверторного источника питания, при протекании тока через одну полуобмотку первичной обмотки выходного понижающего трансформатора, во второй первичной полуобмотке наводится соответствующий импульс напряжения, который, суммируясь с напряжением источника питания, создает значительные перенапряжения на работающих элементах силовой части инвертора, что, в свою очередь, приводит к применению высокого класса тиристоров, а также понижает надежность работы инверторного источника питания.
Известен инверторный источник питания для электродуговой сварки, принятый за прототип, который содержит две параллельные ветви, каждая из которых содержит два последовательно включенных тиристора и половину первичной обмотки выходного понижающего трансформатора. Питающее напряжение подводится в диагональ, образованную средней точкой первичной обмотки выходного понижающего трансформатора и точкой соединения свободных катодов тиристоров параллельных ветвей. Между точками соединения анодов и катодов тиристоров параллельных ветвей включен коммутирующий конденсатор. Во вторичном контуре выходного понижающего трансформатора его вторичная обмотка обоими концами подключена к входу неуправляемого выпрямителя, а средней точкой - к одной из клемм нагрузки. При этом выход неуправляемого выпрямителя соединен с одним концом дросселя фильтра, который, в свою очередь, другим концом соединен со второй клеммой нагрузки. Источник питания обеспечивает широтно-импульсную, комбинированно-импульсную и частотно-импульсную модуляцию (патент Российской Федерации №2140344, МКИ В23K 9/09).
Недостатком прототипа является его низкая надежность во время работы вследствие возникающих перенапряжений на работающих элементах силовой части инверторного источника питания.
Задача изобретения - повышение надежности работы рассматриваемых схем инверторных источников питания для электродуговой сварки.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом инверторном источнике питания для электродуговой сварки, содержащем выходной понижающий трансформатор и две параллельные ветви, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных тиристоров, между точками соединения анодов и катодов которых включен коммутирующий конденсатор, первичная обмотка выходного понижающего трансформатора включена по однотактной схеме. Один конец первичной обмотки выходного понижающего трансформатора подключен к общей точке соединения анодов тиристоров параллельных ветвей, а другой - к плюсу источника питания. Минус источника питания подключен к общей точке соединения катодов тиристоров параллельных ветвей. Во вторичном контуре выходного понижающего трансформатора его вторичная обмотка обоими концами подключена к входу неуправляемого выпрямителя, а средней точкой - к одной из клемм нагрузки. При этом выход неуправляемого выпрямителя соединен с одним концом дросселя фильтра, который, в свою очередь, другим концом соединен со второй клеммой нагрузки. Нагрузка и дроссель фильтра в обратном направлении зашунтирована диодом, анод которого соединен с общей точкой соединения средней точки вторичной обмотки выходного понижающего трансформатора и одной клеммой нагрузки, а катод - с общей точкой соединения выхода неуправляемого выпрямителя и одним концом дросселя фильтра.
Заявленный инверторный источник питания для электродуговой сварки отличается тем, что в первичном контуре выходного понижающего трансформатора первичная обмотка включена по однотактной схеме, что, в свою очередь, обеспечивает повышение надежности работы рассмотренных раннее аналога и прототипа, а также заявленного инверторного источника питания для электродуговой сварки, а во вторичном контуре выходного понижающего трансформатора нагрузка и дроссель фильтра зашунтированы в обратном направлении диодом.
Испытание опытного образца дает право утверждать о работоспособности и промышленной применимости заявляемого инверторного источника питания для электродуговой сварки.
На чертежах представлены:
фиг.1 - принципиальная схема силовой части инверторного источника питания для электродуговой сварки;
фиг.2 - график работы силовых тиристоров в режиме холостого хода;
фиг.3 - график работы силовых тиристоров в режиме с широтно-импульсным управлением;
фиг.4 - график работы силовых тиристоров в режиме с комбинированным импульсным управлением;
фиг.5 - график работы силовых тиристоров в режиме с частотно-импульсным управлением.
Обозначения, применяемые на чертежах, и их расшифровка:
I3 - ток тиристора 3;
I4 - ток тиристора 4;
I5 - ток тиристора 5;
I6 - ток тиристора 6;
U7 - напряжение на коммутирующем конденсаторе;
tим - время импульса;
tп - время паузы;
Т - период работы.
Инверторный источник питания для электродуговой сварки содержит две параллельные ветви 1 и 2, каждая из которых включает в себя два последовательно соединенных тиристора 3, 4 и 5, 6 соответственно. Между точками соединения анодов и катодов тиристоров 3, 4 и 5, 6 включен коммутирующий конденсатор 7. Первичная обмотка 8 выходного понижающего трансформатора 9 включена по однотактной схеме. Один конец первичной обмотки 9 выходного понижающего трансформатора 8 подключен к общей точке соединения анодов тиристоров (3 и 5) параллельных ветвей, а другой - к плюсу источника питания. Минус источника питания подключен к общей точке соединения катодов тиристоров (4 и 6) параллельных ветвей. Во вторичном контуре выходного понижающего трансформатора 8 его вторичная обмотка 10 обоими концами подключена к входу неуправляемого выпрямителя 13, а средней точкой - к клемме нагрузки 16. При этом выход неуправляемого выпрямителя 13 соединен с одним концом дросселя фильтра 15, который, в свою очередь, другим концом соединен со второй клеммой нагрузки 17. Нагрузка и дроссель фильтра в обратном направлении зашунтированы диодом 14, анод которого соединен с общей точкой соединения средней точки вторичной обмотки выходного понижающего трансформатора и клеммой нагрузки 16, а катод - с общей точкой соединения выхода неуправляемого выпрямителя 13 и одним концом дросселя фильтра 15.
Инверторный источник питания для электродуговой сварки работает следующим образом.
В режиме холостого хода (фиг.2) управляющие импульсы подаются поочередно, одновременно на два тиристора 3, 6 или 5, 4, при этом коммутирующий конденсатор резонансно заряжается по цепям:
(+) источника питания (на чертеже не показан), первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристор 3, коммутирующий конденсатор 7, тиристор 6, (-) источника питания;
(+) источника питания, первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристор 5, коммутирующий конденсатор 7, тиристор 4, (-) источника питания.
Благодаря резонансному контуру, образованному первичной обмоткой 9 выходного понижающего трансформатора 8 и коммутирующим конденсатором 7, за несколько циклов, коммутирующий конденсатор 7 заряжается до напряжения, необходимого для нормальной работы инвертора, и с минимальной частотой работает в режиме холостого хода.
В режиме нагрузки возможны следующие режимы работы инвертора:
а) Режим с широтно-импульсным управлением. При этом предварительно в режиме холостого хода, за несколько циклов, коммутирующий конденсатор 7 заряжается до напряжения, необходимого для нормальной работы инвертора, т.е. до напряжения, необходимого для отключения тиристоров 4 и 6 и прекращения протекания тока в нагрузке. В режиме нагрузки: (+) на левой обкладке коммутирующего конденсатора 7, управляющие импульсы подаются на тиристоры 5 и 6, которые отпираются. В результате чего ток начинает протекать по цепи: (+) источника питания, первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристор 5, тиристор 6, (-) источника питания. Со вторичной обмотки 10 выходного понижающего трансформатора 8 ток поступает в нагрузку. Длительность протекания тока определяется схемой управления, причем при максимальной длительности протекания тока сердечник выходного понижающего трансформатора 8 не входит в насыщение. Для прекращения протекания тока в нагрузке управляющим импульсом отпирается тиристор 4. При этом коммутирующий конденсатор 7 начинает частично перезаряжаться по цепи: (+) источника питания, первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристор 5, коммутирующий конденсатор 7, тиристор 4, (-) источника питания, а тиристор 6 восстанавливает свою запирающую способность, поскольку к нему приложено обратное напряжение по цепи: левая обкладка коммутирующего конденсатора 7, тиристор 4, тиристор 6. В результате такого перезаряда напряжение на коммутирующем конденсаторе 7 сменит свою полярность и (+) теперь находится на правой обкладке коммутирующего конденсатора 7. По окончании перезаряда коммутирующего конденсатора 7 тиристоры 5 и 4 выключаются.
В следующем такте управляющие импульсы поступают на тиристоры 3 и 4, в результате чего они отпираются, и ток начинает протекать по цепи: (+) источника питания, первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристоры 3 и 4, (-) источника. Со вторичной обмотки 10 выходного понижающего трансформатора 8 ток поступает в нагрузку. Для прекращения протекания тока в нагрузке управляющим импульсом отпирают тиристор 6. При этом коммутирующий конденсатор 7 начинает частично перезаряжаться по цепи: (+) источника, первичная обмотка 9 выходного понижающего трансформатора 8, тиристор 3, коммутирующий конденсатор 7, тиристор 6, (-) источника питания, а тиристор 4 восстанавливает свою запирающую способность (поскольку к нему приложено обратное напряжение) по цепи: правая обкладка коммутирующего конденсатора 7, тиристор 6, тиристор 4. В результате такого перезаряда напряжение на коммутирующем конденсаторе 7 сменит свою полярность и (+) теперь находится на левой обкладке коммутирующего конденсатора 7. По окончании перезаряда коммутирующего конденсатора 7 тиристоры 3 и 6 выключаются.
При широтно-импульсной модуляции регулируемым параметром является длительность включения тиристоров (tим=var) 3, 4 или 5, 6 при постоянной частоте (f=const).
Длительность включения тиристоров изменяется параметрически или с помощью обратных связей. Это обеспечивает изменение длительности протекания тока в режиме нагрузки в выходном понижающем трансформаторе за каждый период и тем самым позволяет регулировать сварочный ток. Работа источника при широтно-импульсной модуляции иллюстрируется эпюрами токов и напряжений на Фиг.3.
Для правильной работы источника необходимо, чтобы очередное включение последовательно включенных тиристоров 3 и 4 происходило после отключения тиристоров 5 и 6 и наоборот, т.к. источник может работать только лишь при этом условии. С уменьшением сварочного тока частота его пульсаций не изменяется, что способствует устойчивому горению дуги;
б) Режим с комбинированным импульсным управлением. В этом случае, в режиме нагрузки, частота поочередного отпирания последовательно включенных тиристоров 3, 4 и 5, 6 будет переменной (f=var) и задаваться параметрически или с помощью обратных связей, но управляющие импульсы, необходимые для отпирания этих тиристоров, должны поступать с задержкой по отношению к управляющим импульсам, поступающим на тиристоры 4 и 6. Эта задержка определяет длительность паузы при протекании тока в первичной обмотке 9 выходного понижающего трансформатора 8.
Таким образом, увеличение частоты следования управляющих импульсов, поступающих поочередно на пары тиристоров 3, 4 и 5, 6, приводит к уменьшению длительности импульсов тока, протекающих в первичной обмотке 9 выходного понижающего трансформатора 8, т.к. длительность паузы не меняется. Поэтому с увеличением частоты ток будет снижаться. Такой способ обеспечивает стабильное горение дуги и расширяет регулировочные возможности инвертора.
Работа источника при комбинированном импульсном управлении иллюстрируется эпюрами токов и напряжений на Фиг.4;
в) Режим с частотно-импульсным управлением. При частотно-импульсной модуляции частота для попарного отпирания тиристоров 3, 4 и 5, 6 не постоянна (f=var), а задается параметрически или с помощью обратных связей, т.е. регулируемым параметром является период следования управляющих импульсов Т, поступающих на управляемые переходы тиристоров силовой части инверторного источника питания, а длительность включения силовых тиристоров постоянна (tим=const).
Работа источника при частотно-импульсном управлении иллюстрируется эпюрами токов и напряжений на Фиг.5.
Предлагаемая схема инверторного источника питания для сварки обеспечивает его надежную работу при реализации всех алгоритмов управления силовой частью инвертора.
Инверторный источник питания для электродуговой сварки, содержащий выходной понижающий трансформатор, две параллельные ветви, состоящие из двух последовательно соединенных тиристоров, между точками соединения анодов и катодов которых включен коммутирующий конденсатор, при этом во вторичном контуре выходного понижающего трансформатора, его вторичная обмотка обоими концами подключена к входу неуправляемого выпрямителя, а средней точкой к одной из клемм нагрузки, причем выход неуправляемого выпрямителя соединен с одним концом дросселя фильтра, который другим концом соединен со второй клеммой нагрузки, отличающийся тем, что в первичном контуре выходного понижающего трансформатора первичная обмотка включена по однотактной схеме, причем один конец первичной обмотки выходного понижающего трансформатора подключен к общей точке соединения анодов тиристоров параллельных ветвей, а другой - к плюсу источника питания, при этом минус источника питания подключен к общей точке соединения катодов тиристоров параллельных ветвей, а во вторичном контуре нагрузка и дроссель фильтра зашунтированы в обратном направлении диодом, анод которого соединен с общей точкой соединения средней точки вторичной обмотки выходного понижающего трансформатора и одной клеммой нагрузки, а катод - с общей точкой соединения выхода неуправляемого выпрямителя и одним концом дросселя фильтра.
www.findpatent.ru
Сварочный инвертор - источник питания сварочной дуги
Сварочный инвертор является одним из возможных источников питания сварочной электрической дуги. Инверторы сварочные обладают большим числом преимуществ по сравнению с моделями, которые питаются от традиционных источников. Следовательно, является вполне справедливым их широкое распространение на промышленных предприятиях и в быту. Они обладают сравнительно небольшими значениями масса-габаритных показателей, что дает возможность переносить сварочный инвертор своими руками и силами. Данный аппарат производит высококачественную сварку различных материалов, что только способствует его популяризации.
Сварочный инвертор обладает малой массой, 5 - 10 кг, что обусловлено отсутствием громоздкого сварочного трансформатора. Помимо этого, отсутствуют потери на перемагничивание железа, а также нагрев обмоток. Благодаря этому сварочный инвертор обладает высоким значением КПД. Еще одним преимуществом данного аппарата является сниженное потребление энергии – всего 4 кВт, в то время как аналоговые агрегаты потребляют до 10 кВт электроэнергии. Однако сварочный инвертор обладает и другими, не менее важными, преимуществами, такими как:
- Отсутствие явления разбрызгивания.
- Малые отклонения значений тока от номинальных величин.
- Большой диапазон управления сварочным током.
- Мягкая и стабильная электрическая дуга.
- Устойчивость к помехам и колебаниям.
Помимо этого, сварочный инвертор обладает некоторыми особенностями:
1. Имеется специальная защита, предотвращающая «прилипание» электрода к свариваемым деталям. Во время включения агрегата производится дополнительный токовый импульс, в случае возникновения которого защитные системы отключают ток короткого замыкания. Следовательно, электрод не успевает прилипнуть.
2. Относительно малая стоимость, которая делает сварочный инвертор доступным для широкой аудитории покупателей. Современный рынок сварочных аппаратов предлагает широкий ассортимент, среди которого каждый может найти необходимое ему оборудование.
3. Широкий диапазон функций и возможностей. Каждый сварочный инвертор комплектуется генератором высоких частот, который значительно расширяет функциональный диапазон данного аппарата. Благодаря этому становится возможным использование практически любой разновидности сварки, а также плазменной резки металлов.
4. Сварочный инвертор имеет высокий показатель удобства управления и регулирования. Отсутствует необходимость выжидать какое-то время – достаточно только приобрести аппарат данного типа, чтобы начать с ним работу. Большинство современных инверторов обладают устройствами плавного регулирования величины сварочного тока. Кроме этого, на многих моделях имеется возможность запоминания используемых режимов. Благодаря этой немаловажной функции существенно повышается производительность работы, а также сокращает время исполнения заказа. Это позволяет выполнять больше заказов за меньшее время, что повышает ваши доходы и доходы всего предприятия.
fb.ru
Инверторный источник питания для электросварки
Изобретение относится к инверторному источнику питания для электросварки и может быть использовано в строительстве, производстве и быту в качестве источника питания, предназначенного для дуговой и контактной электросварки постоянным током различных изделий. Тактовый генератор (1) инверторного источника прямым выходом соединен с управляющими входами первого (3) и четвертого (8) электронных ключей, инверсным выходом подключен к управляющим входам второго (4) и третьего (7) электронных ключей. Двухполярный источник питания (2) плюсовым выводом соединен с входом первого электронного ключа (3), минусовым выводом подключен к входу второго (4) электронного ключа, общим выводом соединен со вторыми выводами обоих накопительных конденсаторов (5, 6) и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора (9), имеющего общий вывод для соединения со свариваемой конструкцией (13). Выход первого электронного ключа (3) подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора (5) и входу третьего электронного ключа (7), выход второго электронного ключа (4) соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора (6) и входом четвертого электронного ключа (8), выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа (7) и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора (9). Инверторный источник питания обладает повышенной надежностью и стабильностью выходных рабочих характеристик. 1 ил.
Изобретение относится к электронной импульсной технике и может быть использовано в строительстве, производстве и быту в качестве источника питания инверторного типа, предназначенного для дуговой и контактной электросварки постоянным током различных изделий.
Известен источник питания для дуговой сварки и резки, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, причем первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, а вторичные обмотки - к входам мостового выпрямителя (RU 2060125 С1, 1996.05.20).
Недостатками данного устройства является ограниченный частотный диапазон источника питания, а также большие габариты и масса сварочного трансформатора.
Известен источник питания для дуговой сварки, содержащий транзисторный инвертор, вторичный выпрямитель, сглаживающий реактор, датчик тока, сумматор, функциональный генератор, формирователь напряжения задания, блок управления, коммутатор, компаратор, а также интегратор (RU 2103124 С1, 1998.01.27).
К недостаткам данного устройства следует отнести высокий уровень пульсаций сварочного тока во время переходных процессов установления электрической дуги в стационарное состояние.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является сварочный источник питания для сварки на сильном токе, содержащий источник питания, инверторный каскад, сварочный трансформатор, выпрямитель, сглаживающий реактор (дроссель), средство управления для формирования сигнала выключения инвертора, транзисторный каскад, датчик измерения мгновенного значения тока сварки, компаратор для формирования сигнала слабого тока и схему управления током сварки (RU 2210474 С2, 2003.08.20).
Основным недостатком данной конструкции является возникновение высокочастотных паразитных колебаний (звона) в обмотках сварочного трансформатора при использовании широтно-импульсного регулирования выходной мощности устройства. Эти колебания появляются в тот момент, когда транзисторы (электронные ключи) инвертора закрыты, и первичная обмотка сварочного трансформатора оказывается отключенной на некоторое время от источника питания. В результате происходит дополнительный нагрев сварочного трансформатора, выпрямителя и транзисторных коммутаторов, что приводит к понижению КПД и надежности устройства. При изменении скважности управляющего сигнала в сторону увеличения уровень пульсаций выходного (сварочного) тока также увеличивается, причем возникает вероятность исчезновения электрической дуги в режиме малых токов.
Другим недостатком конструкции является использование транзисторных ключей в силовых цепях вторичных обмоток сварочного трансформатора, ток которых может достигать нескольких сотен ампер. Данное обстоятельство ограничивает частотный диапазон сварочного источника, увеличивает его габариты и массу, снижает стабильность рабочих характеристик, а также ограничивает выходной ток.
Технической задачей изобретения является создание инверторного источника питания для электросварки, обладающего высокой надежностью и стабильностью выходных рабочих характеристик, имеющего широкий частотный диапазон, высокий КПД, небольшие габариты и массу.
Эта техническая задача достигается тем, что в инверторный источник питания для электросварки, содержащий тактовый генератор, двухполярный источник питания, сварочный трансформатор, вторичными обмотками соединенный с входами выпрямителя, выход которого через сглаживающий дроссель подключен к сварочному электроду, введены четыре электронных ключа и два накопительных конденсатора, образуя при этом новое схемотехническое решение инверторного преобразователя частоты и дополнительные связи, причем свариваемая конструкция соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора.
Функциональная схема, эпюры напряжений и токов, поясняющих работу инверторного источника питания для электросварки, представлены на чертеже.
Инверторный источник питания для электросварки содержит тактовый генератор 1, прямым выходом соединенный с управляющими входами первого 3 и четвертого 8 электронных ключей, инверсным выходом подключенный к управляющим входам второго 4 и третьего 7 электронных ключей, двухполярный источник питания 2, плюсовым выводом соединенный с входом первого 3 электронного ключа, минусовым выводом подключенный к входу второго 4 электронного ключа, общим выводом соединенный со вторыми выводами обоих 5, 6 накопительных конденсаторов и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора 9, выход первого электронного ключа 3 подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора 5 и входу третьего электронного ключа 7, выход второго электронного ключа 4 соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора 6 и входом четвертого электронного ключа 8, выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа 7 и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора 9, вторичными обмотками соединенного с входами выпрямителя 10, выход которого через сглаживающий дроссель 11 подключен к сварочному электроду 12, причем свариваемая конструкция 13 соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора 9.
Описание работы устройства
Инверторный источник питания для электросварки содержит тактовый генератор 1, двухполярный источник питания 2, первый 3, второй 4, третий 7 и четвертый 8 электронные ключи, первый 5 и второй 6 накопительные конденсаторы, сварочный трансформатор 9, выпрямитель 10 и сглаживающий дроссель 11. Сварочный электрод 12 подключен к выходу сглаживающего дросселя 11, а свариваемая конструкция 13 соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора 9.
Генератор 1 вырабатывает опорные импульсы, управляющие работой устройства. С прямого выхода генератора 1 (эпюра а) импульсы напряжения поступают на управляющие входы первого 3 и четвертого 8 электронных ключей. С инверсного выхода (эпюра b) - на управляющие входы второго 4 и третьего 7 электронных ключей. Если на управляющем входе электронного ключа присутствует низкий уровень напряжения, то он находится в закрытом состоянии. Когда на управляющем входе электронного ключа появляется высокий уровень напряжения, то он открывается, замыкая цепь между входом и выходом. Таким образом, коммутация электронных ключей 3, 4, 7, 8 происходит с частотой тактового генератора 1 попарно: если ключи 3, 8 открыты, то ключи 4, 7 закрыты и наоборот.
Устройство получает питание от симметричного двухполярного источника 2, который вырабатывает одинаковое напряжение разной полярности относительно общего вывода. Плюсовой вывод источника 2 соединен с входом первого ключа 3, минусовой вывод источника 2 подключен к входу второго ключа 4. Общий вывод источника 2 соединен со вторыми выводами конденсаторов 5, 6 и вторым выводом первичной обмотки трансформатора 9. Первый вывод накопительного конденсатора 5 включен в цепь между выходом и входом ключей 3 и 7. Аналогично включен конденсатор 6 в цепь между выходом и входом ключей 4 и 8. Первый вывод первичной обмотки трансформатора 9 соединен с обоими выходами ключей 7, 8.
Сварочный трансформатор 9 содержит две вторичные обмотки, имеющие общий (средний) вывод, которые вместе с выпрямителем 10 образуют двухполупериодную схему. Досель 11 представляет собой индуктивный сглаживающий фильтр, уменьшающий пульсации сварочного тока.
В течение первого полупериода времени (t0…t1) работы тактового генератора 1 (эпюры а, b) ключи 3 и 8 открыты, а ключи 4 и 7 закрыты. Накопительный конденсатор 5 заряжается от плюсового источника питания 2 до максимального напряжения (эпюра с). Конденсатор 6 имеет нулевой потенциал (эпюра d), поскольку ключ 4 закрыт. Напряжение на первичной обмотке сварочного трансформатора также равно нулю (эпюра е), сварочный ток отсутствует (эпюра f).
В начале второго полупериода (t1…t2) ключи 3 и 8 закрываются, а ключи 4 и 7 открываются. Первичная обмотка трансформатора 9 подключается к накопительному конденсатору 5, который начинает разряжаться через открытый ключ 7 (эпюра с), в результате чего на первичной обмотке трансформатора 9 образуется электрический сигнал положительной полярности (эпюра е), вызывающий появление сварочного тока (эпюра f) между электродом 12 и конструкцией 13. В это же время конденсатор 6 заряжается от минусового источника питания 2 до максимального напряжения через открытый ключ 4 (эпюра d).
На отрезке времени t2…t3 ключи 4 и 7 закрыты, а ключи 3 и 8 открыты. Накопительный конденсатор 5 от источника 2 подзаряжается до своего максимального значения (эпюра с), а первичная обмотка трансформатора 9 подключается к конденсатору 6, заряженному отрицательно (эпюра d), который отдает накопленную энергию трансформатору 9 через открытый ключ 8 (эпюра е), поддерживая ток силовой цепи (эпюра f). Наличие выпрямителя 10 обеспечивает неизменность направления сварочного тока, величина пульсаций которого сглаживаются дросселем 11.
Дальнейшая работа схемы аналогична вышеприведенному описанию.
Основным достоинством предлагаемого устройства является то, что источник питания 2 изолирован от нагрузки сварочного трансформатора 9. Электрическая энергия от источника 2 передается к трансформатору 9 в два этапа: сначала заряжаются накопительные конденсаторы 5 или 6 через открытые ключи 3 или 4, затем они отдают свою энергию в первичную обмотку трансформатора 9 через открытые ключи 7 или 8, при этом источник 2 полностью развязан от работающего инвертора. Данное обстоятельство определяет высокую надежность и безопасность в работе всей конструкции.
Другим преимуществом является то, что электрическая энергия, поступающая в инвертор, строго ограничена емкостью конденсаторов 5 и 6, следовательно, величину сварочного тока можно регулировать, изменяя их номиналы. При возникновении перегрузок или во время переходных процессов максимальная величина сквозных или ударных токов, возникающих в силовых цепях, также ограничивается значениями емкостей накопительных конденсаторов 5 и 6.
Приведенная конструкция позволяет отказаться от широтно-импульсного регулирования выходной мощности, обеспечивая оптимальный режим работы инвертора и снижение пульсаций сварочного тока.
Предлагаемая конструкция обеспечивает надежную работу инверторного преобразователя в диапазоне частот от 25 кГц до 130кГц, при этом максимальный сварочный ток может достигать 300…400А, а минимальный ток - 8…12А.
Масса сварочного трансформатора может быть снижена до 0,9…1,5 кг при рабочих токах 130…160А.
Инверторный источник питания для электросварки обладает высокой стабильностью рабочих характеристик, его конструктивные возможности позволяют изготавливать как мощные высокопроизводительные установки, так и малогабаритные переносные устройства, обладающие небольшой массой.
Предлагаемое устройство имеет высокий КПД, широкий диапазон использования, высокую надежность и большой срок эксплуатации.
Инверторный источник питания для электросварки, содержащий тактовый генератор, двухполярный источник питания, сварочный трансформатор, вторичными обмотками соединенный с входами выпрямителя, выход которого через сглаживающий дроссель подключен к сварочному электроду, отличающийся тем, что в него введены четыре электронных ключа и два накопительных конденсатора, тактовый генератор прямым выходом соединен с управляющими входами первого и четвертого электронных ключей, инверсным выходом подключен к управляющим входам второго и третьего электронных ключей, двухполярный источник питания плюсовым выводом соединен с входом первого электронного ключа, минусовым выводом подключен к входу второго электронного ключа, общим выводом соединен со вторыми выводами обоих накопительных конденсаторов и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора, имеющего общий вывод для соединения со свариваемой конструкцией, выход первого электронного ключа подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора и входу третьего электронного ключа, выход второго электронного ключа соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора и входом четвертого электронного ключа, выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора.
www.findpatent.ru
Сварочный аппарат из блока питания компьютера своими руками
Май 17, 2017
В результате покупки нового компьютера, без дела могут остаться старые блоки питания, которые можно использовать для создания домашней мастерской. Затратив определённые усилия, можно собрать сварочный аппарат из блоков питания компьютеров своими руками. Такое оборудование будет полезно при выполнении непрофессиональных задач по соединению металлов в домашних условиях.
Финансовые вложения не будут ощутимыми, а затраты времени на переделку источника питания вполне себя оправдают появлением в арсенале нового вида оборудования. Мы расскажем о том, как сделать эту работу своими руками.
Необходимые детали и оборудование
Сварочные инверторные аппараты являются сложными электронными устройствами, которые самостоятельно собрать без определённой квалификации и наличия необходимого оборудования не представляется возможным. Поэтому придётся дорогую аппаратуру взять в аренду на время отладки и сборки агрегата.
Начинать создавать сварочный аппарат из компьютерного блока питания следует с подбора подходящей и простой электрической схемы, чтобы подборку полупроводниковых и иных компонентов не пересчитывать заново. Инверторные агрегаты небольшой мощности потребляют от сети ток не более 15 А.
Сетевой кабель можно сохранить, а вентилятор нужно заменить на более мощный, который обеспечит хорошее охлаждение радиаторов силовых элементов. Кроме того, понадобится следующие инструменты и оборудование:
- фольгированный текстолит для плат или его заменители;
- провода необходимого сечения и длины;
- полупроводниковые элементы, сопротивления и конденсаторы нужного номинала, согласно выбранной схеме;
- трансформатор с подходящими характеристиками, который, возможно, придётся адаптировать к нужным параметрам;
- радиаторы для силовых элементов;
- паяльник с припоем и канифолью или флюсом;
- отвёртки, пассатижи, крепёж, дрель и изолирующий материал;
- мультиметр, осциллограф.
Крайне важно проводить монтаж в строгом соответствии с выбранной схемой с соблюдением полярности и проверкой отсутствия утечек.
Последовательность сборки инвертора
При подготовке к окончательной сборке инвертора необходимо позаботиться о наличии термодатчика, рассчитанного на срабатывание при нагреве от 70 до 75оС. Кроме того, нужно позаботиться о гнёздах для силового кабеля и держателе электродов с проводами сечением от 35 мм2, для эффективной подачи тока сварочной дуги.Затем, подготовив все необходимые элементы, начинаем монтаж в следующей последовательности:
- располагаем вентилятор и охлаждающие радиаторы так, чтобы обеспечить максимально эффективный воздушный поток, осуществляем надёжный крепёж;
- надёжно крепим трансформатор и плату конденсаторов;
- устанавливаем плату схемы управления и сопутствующие детали;
- монтируем устройство антизалипания и горячего старта;
- проверяем на замыкание контакты, через которые питаются компоненты схем;
- осуществляем окончательную распайку и монтаж предохранителей и термоэлементов;
- проводим заключительную настройку с помощью мультиметра и осциллографа, учитывая расчетные параметры;
- выставляем необходимый ток сварки и проводим пробную работу.
Самостоятельный монтаж является весьма ответственной работой, поэтому очень важно соблюдать правила техники безопасности, как при монтаже, так и в процессе проверки собранного инвертора.
Заключение
Собрать инверторный аппарат своими руками из блока питания компьютера можно при использовании дополнительных компонентов, которые можно найти в продаже или использовать бывшие в употреблении детали. При этом нужно убедиться в их работоспособности и в соответствии с номинальным значениям. Опытным людям задача вполне по силам, а при возникновении затруднений лучше обратиться за советом к профессионалам.
electrod.biz
Типы инверторов | Автономная энергия
Большинство приборов, которые мы используем в повседневной жизни работает на переменном токе 220В.А аккумуляторы, где накапливается энергия от электросети, генератора или от солнечных батарей- это источник постоянного тока. Поэтому, для того, чтобы обычные приборы могли использовать энергию, накопленную в аккумуляторе, необходимо преобразовать постоянный ток AC в переменный ток DC, для этого необходим прибор под названием инвертор.Инвертор - это устройство предназначенное для преобразования постоянного тока DC в переменный AC для дальнейшего использования этого тока бытовыми приборами.
Инверторы для ИБП
Некоторые инверторы имеют встроенное зарядное устройство, в этом случае такой инвертор можно использовать как источник бесперебойного питания, подключив к нему аккумулятор.
Источник бесперебойного питания (аббревиатура ИБП, на английском UPS - Uninterruptable Power Supply) - это устройство, предназначенное для поддержания электропитания приборов при отключении основного источника электроэнергии.
Любой источник бесперебойного питания состоит из трех основных элементов:
- Преобразователь DC-AC (Инвертор)
- Аккумулятор - служит для накопления электроэнергии с последующем её использованием при отключении основного источника энергии.
- Зарядное устройство для подзарядки аккумулятора.
Эти три элемента могут быть в виде трех разных приборов, соединенных между собой или совмещены в одном корпусе.
Принцип работы источника бесперебойного питания.
Общий принцип работы источника бесперебойного питания прост: когда сеть есть, прибор, подключенный к инвертору, работает от сети, а зарядное устройство заряжает аккумулятор, этот режим работы называется сетевой режим или нормальный режим работы инвертора. Как только электросеть пропадает, инвертор начинает преобразовывать накопленную энергию в аккумуляторах в переменный ток и питает этот прибор (или несколько приборов), такой режим работы ИБП называется инверторный режим.
Типы инверторов для ИБП
Существует три самых распространенных основных типа инверторов для ИБП, отличающихся разным алгоритмом преобразования постоянного тока в переменный:
Резервный тип инвертора (или по другому их называют оффлайн или стэндбай, от английского offline, standby). Такое название они получили потому что в нормальном режиме работы, когда сеть не отключена, подключенные приборы работают напрямую от сети и никак не связаны с аккумулятором. Но как только происходит перебой в сети и на вход инвертора перестаёт подаваться напряжение, срабатывает реле, которое переключает ИБП в инверторный режим и теперь приборы никак не связаны с сетью, а работают только за счёт накопленной до этого энергии в аккумуляторах.
Линейно-интерактивный тип инвертора (line-interactive, lineinteractive). Этот инвертор работает по тому же принципу, что и инвертор резервного типа, но в линейно-интерактивном инверторе есть встроенный стабилизатор напряжения сделанный на основе трансформатора с переключающимся обмотками. В сетевом режиме этот инвертор выступает как стабилизатор напряжения, улучшая качество электросети на выходе из инвертора.
Онлайн инвертор (online) - это инвертор с двойным преобразованием. Имеет встроенный выпрямитель, который преобразует переменный ток от сети на входе в постоянный ток, а на выходе преобразует его обратно в переменный для дальнейшего потребления. В инверторном режиме, когда происходит обрыв сети, энергия берется также, от аккумулятора.
Так же есть инверторы с комбинированными типами работы. Например, онлайн инвертор с функцией Standby, принцип работы такого инвертора заключается в том, что инвертор определяет допустимый диапазон входного напряжения (например +/- 10%), где инвертор работает с КПД 100% в режиме offline напрямую от сети без преобразований, но как только напряжение в сети начинает скакать выше заданного порога, инвертор переходит в режим онлайн и на выходе из инвертора мы получаем стабильное напряжение, но при этом КПД инвертора понижается.
У каждого типа инверторов для ИБП есть свои преимущества и недостатки:
| Тип инвертора | Преимущество | Недостаток |
| Резерный (offline) | Простота конструкции | Отсутствует стабилизация напряэения на выходе |
| Низкая цена | При любых скачках напряжения сети переключается на инверторный режим, тем самым снижает срок службы аккумуляторов | |
| Высокий КПД в сетевом режиме | Высокое время переключения в инверторный режим, что не позволяет использовать этот инвертор для защиты чувствительных к приборов. | |
| Линейно-интерактивный | Есть встроенный стабилизатор напряжния, это позволяет не переключатся в инверторный режим каждый раз, когда скачет напряжение сети, тем самым продлевается срок службы аккумуляторов | Время переключения в инверторный режим 4-6 мс, не позволяет использовать такой инвертор для защиты чувствительных приборов. |
| В сетевом режиме может работать без аккумуляторов | ||
| Высокий КПД в сетевом режиме, но за счёт стабилизатора чуть ниже, чем у оффлайн инвертора | ||
| Онлайн инвертор | Время переключения с сетевого режима в инверторны - ноль, поэтому можно использовать для защиты чувтсвительных приборов | Цена (в два - три раза дороже линейно-интерактивного) |
| Низкий КПД, по сравнению с остальными типами инверторов | ||
| Высокий уровень стабилизации - корректруется не только напряжение, но и частота переменного тока | Высокое тепловыделение и как следстве высокий уровень шума системы охлаждения | |
| Высокий износ аккумуляторов за счёт двойного преобразования |
autonomy-energy.ru
