АкцияАкцияАкция 

Поиск

Выпрямители, имеющие индуктивно-емкостный резонансный контур

Свойство устройств с резонансным контуром стабилизировать ток при изменении нагрузки было замечено давно французским исследователем Полем Бушеро. Рассмотрим схемы, называемые схемами Бушеро.

 

Определим, каким требованиям должна удовлетворять схема, состоящая из линейных пассивных элементов, чтобы ток на выходе имел неизменную величину. Такую схему можно рассматривать как линейный пассивный четырехполюсник, для которого справедливы следующие уравнения:

                         (34)

Где — комплексы напряжения и то-ка на входе;

 — комплексы напряжения и то-ка на выходе;

A, B, C и Dкомплексные постоянные коэффициенты четырехполюсника.

Так как напряжение на нагрузке , то уравнение (34) можно привести к виду:

                                                  (35)

Из этого выражения видно, что при неизменномном анодном напряжении независимость тока может быть достигнута двумя способами: увеличение коэффициента В (В ) и уменьшением коэффициента А (А ). Нетрудно показать, что при В  П-образная и Т-образная схемы замещения четырехполюсника (рис.17, а и б) превращаются в единственное сопротивление , включенное последовательно с нагрузкой , причем .

 

 

 

Рис.17. Схемы замещения однофазного индуктивно-емкостного источника тока:

а – П-образная; б – Т-образная

Действительно, для П-образной схемы

                                       (36)

          При В   .

          Для Т-образной схемы

                     (37)

При В  

Таким образом, увеличение коэффициента  В эквивалентно включению большого балластного сопротивления, что невыгодно с экономической точки зрения.

Другой метод стабилизации тока нагрузки заключается в уменьшении коэффициента А. При А 0 ток нагрузки пропорционален вход-ному напряжению и не зависит от сопротивления нагрузки:

 

Из выражения для Т-образной схемы замещения:

                                               (38)

находим соотношение между  и  при А=0.

                                            (39)

Если подобрать реактивные сопротивления в плечах  равным и по модулю и противоположными по знаку, т. е. настроить контур в резонанс с частотой входного напряжения, то такой четырехполюсник станет стабилизатором тока.

В идеализированном виде, в каком схемы были предложены Бушеро, они не нашли применения. Оказалось, что они обладают низким коэффициентом мощности, так как в Т-образной схеме входное сопротивление имеет индуктивный характер даже при активной нагрузке. Коэффициент полезного действия схем Бушеро также низок. Реальные элементы схем обладают конечной величиной активного сопротивления, поэтому коэффициент передачи по мощности у таких схем меньше единицы, причем его величина зависит от сопротивления нагрузки. Она будет максимальной при определенном соотношении между величинами нагрузки и сопротивления элементов схемы.

Разработанный при участии автора в Институте электродинамики АН УССР источник -питания дуги с не плавящимся электродом не имеет перечисленных недостатков [18, 36]. На рис. 18, а представлена принципиальная схема трехфазного источника питания.

Показатели его значительно улучшаются при введении в схему следующих элементов: трансформатора согласования Тр, активных сопротивлений Rв плечи индуктивных сопротивлений L, взаимосвязи M между индуктивными сопротивлениями.

 

Рис.18. Трехфазный индуктивно-емкостный преобразователь:

а – принципиальная схема;

б – внешние характеристики.

 

Сопротивление нагрузки, включенное на выходе трансформатора согласования, возрастает на его выходе в С2 раз (С — отношение чисел первичных и вторичных витков).

Правильно выбрав коэффициент трансформации, можно повысить сопротивление нагрузки -(дуги) до значений, в диапазоне которых коэффициент передачи устройства по мощности принимает максимальное значение.

Трансформатор согласования позволяет снизить напряжение холостого хода устройства, так как при режиме холостого хода он работает на участке насыщения кривой намагничивания.

При соответствующем выборе активных сопротивлений в плечах индуктивных сопротивлений и введении взаимосвязи между индуктивными сопротивлениями можно существенно улучшить частотные характеристики устройства. Введение взаимосвязи между индуктивностями позволяет уменьшить габариты дросселей (индуктивных сопротивлений Z) и емкостей- С.

Конструктивно дроссель выполняется в виде двух одинаковых катушек с общим магнитопроводом. Для обеспечения линейности характеристик дросселя в широком диапазоне токов и для удобства настройки магнитопровод выполняется с воздушным зазором.

Внешние характеристики устройства при различных рабочих токах  , пропорциональных соответствующим входным напряжениям  имеют вид, представленный  на рис. 18, б (  — напряжение холостого хода, k — коэффициент пропорциональности)

На базе описанного устройства создан промышленный аппарат типа АМ-1, предназначенный для сварки тонколистовых металлов вольфрамовым электродом (рис. 19).

 

 

Рис. 19. Индуктивно-емкостный выпрямитель АМ-1 для питания малоамперных дуг с не плавящимся электродом.

 

Аппарат обеспечивает плавное регулирование тока в диапазоне 0,5 - 15А при широких пределах изменении рабочего напряжении (0 - 60 В) и может быть  с успехом применен для микроплазменной сварки. Плавное регулирование тока маломощного автотрансформатора, установленного на входе устройства.

АМ-1 прошел производственную проверку на ряде промышленных предприятий и показал высокую надежность в работе.

Стабильность тока дуги, сравнительно низкое напряжение холостого хода, высокие к. п. д. и коэффициент мощности, простота конструкции и надежность в эксплуатации описанного устройства позволяют эффективность использовать его и для питания мощных плазмотронов постоянного или переменного тока.  Следует только учитывать, что в мощных устройствах ток регулируется ступенчато переключением числа витков обмоток трансформатора согласования.

Вернуться на Плазменная резка