Популярные статьи

BMW 3-series Coupe (Бмв ) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

С сентября 2006 года серийно выпускается БМВ 3-й серии купе (Е92). Невзирая на свое техническое родство с седаном и Touring, купе БМВ 3-й серии имеет

Длительный тест Range Rover Sport: часть вторая

Аш длительный тест Range Rover Sport Supercharged подошел к концу. Первая хорошая новость: машину не угнали! Вторая: несмотря на соблазн, за

Audi E-tron (Ауди ) 2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Audi E-tron, представленный на автосалоне в Детройте в январе 2010 года, совсем не то же самое, что E-tron, который выставлялся осенью на IAA 2009 во

Принципы ухода за АКБ зимой

В зимнее время года при морозной погоде аккумулятор автомобиля испытывает нагрузку намного больше, чем в летнее время. Автовладельцами замеченны

SEAT Toledo (Сиат Толедо) 1998-2004: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Эта модель расширяет присутствие компании SEAT в сегменте рынка престижных автомобилей. Toledo - первый автомобиль компании дизайн которого выполнен

В 2000 г. семейство японских Corolla лишь обновилось. Спрос на эти машины падал и классическая Corolla уже не устраивала японских покупателей. Как

Skoda Octavia (Шкода Октавия) 1996-1999: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Skoda Octavia - это современный переднеприводной автомобиль с поперечным расположением двигателя. На нём может стоять один из пяти моторов концерна

Chrysler PT Cruiser (Крайслер Пт крузер) 1999-2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Дебют серийной модели PT Cruiser состоялся в 1999 году в Детройте. Компании Chrysler удалось зацепить ностальгическую струну в душе каждого простого

Примеряем Audi A6 Allroad и A8 Hybrid к нашим дорогам

Компания сыграла на контрасте, представив одновременно две модели, совершенно противоположные по идеологии: сверхэкономичный лимузин-гибрид А8 и

Toyota Tundra Crew Max (Тойота Тундра Crew Max) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Toyota Tundra (Тойота Тундра) проектировался как грузовик. Мощный двигатель, основательная рама и большая грузоподъемность... вот что отличает этот

Архив сайта
Облако тегов
Календарь

Електролітичні конденсатори в зварювальних інверторах

  1. Алюмінієві електролітичні конденсатори в зварювальних інверторах
  2. Вибір електролітів від Hitachi, Samwha, Yageo
  3. висновок
  4. література

Алюмінієві електролітичні конденсатори - один з головних елементів, які забезпечують стабільність роботи високочастотних інверторів зварювальних апаратів. Надійні високоякісні конденсатори для цього виду застосування виробляють компанії Hitachi , Samwha , Yageo .

У перших пристроях, які використовували метод зварки, застосовувалися регульовані трансформатори змінного струму. Трансформаторні зварювальні апарати найбільш популярні і застосовуються донині. Вони надійні, прості в обслуговуванні, однак мають ряд недоліків: велика вага, високий вміст кольорових металів в обмотках трансформатора, малу ступінь автоматизації процесу зварювання. Подолати ці недоліки можливо при переході на більш високі частоти струму і зменшенні розмірів вихідного трансформатора. Ідея зменшити розмір трансформатора за рахунок переходу від частоти електромережі 50 Гц на більш високу народилася ще в 40-і роки XX століття. Тоді це робили за допомогою електромагнітних перетворювачів-вібраторів. У 1950 році для цих цілей стали використовувати електронні лампи - тиратрони. Однак в зварювальної техніки використовувати їх було небажано через низький ККД і невисокою надійності. Широке впровадження напівпровідникових приладів на початку 60-х років призвело до активного розвитку зварювальних інверторів, спершу - на тиристорної основі, а потім - на транзисторної. Розроблені на початку XXI століття біполярні транзистори з ізольованим затвором (IGBT-транзистори) дали новий імпульс розвитку інверторних апаратів. Вони можуть працювати на ультразвукових частотах, що дозволяє значно зменшити розміри трансформатора і масу апарату в цілому.

Спрощено структурну схему інвертора можна уявити з трьох блоків (рисунок 1). На вході стоїть безтрансформаторний випрямляч з паралельно підключеного ємністю, що дозволяє підняти напругу постійного струму до 300 В. Інверторний блок виробляє перетворення постійного струму в змінний високочастотний. Частота перетворення доходить до десятків кілогерц. До складу блоку входить високочастотний імпульсний трансформатор, в якому відбувається зниження напруги. Даний блок може виготовлятися в двох варіантах - з використанням однотактний або двотактних імпульсів. В обох випадках транзисторний блок працює в ключовому режимі з можливістю регулювання часу включення, що дозволяє регулювати струм навантаження. Вихідний випрямний блок перетворює змінний струм після інвертора в постійний струм зварювання [1].

Алюмінієві електролітичні конденсатори - один з головних елементів, які забезпечують стабільність роботи високочастотних інверторів зварювальних апаратів

Мал. 1. Спрощена структурна схема зварювального інвертора

Принцип роботи зварювального інвертора полягає в поетапному перетворенні напруги. Спочатку мережеве змінну напругу підвищується і випрямляється в попередньому блоці випрямлення. Постійна напруга живить високочастотний генератор на IGBT-транзисторах в інверторному блоці. Високочастотний змінне напруга перетворюється в більш низьке за допомогою трансформатора і подається на вихідний випрямляючий блок. З виходу випрямляча ток вже можна подавати на зварювальний електрод. Струм електрода регулюється схемотехнически шляхом контролю глибини негативного зворотного зв'язку. З розвитком мікропроцесорної техніки почали виробництво інверторних напівавтоматів, здатних самостійно вибирати режим роботи та здійснювати такі функції як «антизалипания», високочастотне збудження дуги, утримання дуги і інші.

Алюмінієві електролітичні конденсатори в зварювальних інверторах

Основні компонентні складові зварювальних інверторів - це напівпровідникові компоненти, понижуючий трансформатор і конденсатори. Сьогодні якість напівпровідникових компонентів настільки високо, що при правильній їх експлуатації проблем не виникає. З огляду на те, що пристрій працює на високих частотах і досить великих токах, особливу увагу слід приділити стабільності роботи апарату - від неї безпосередньо залежить якість вироблених зварювальних робіт. Найбільш критичними компонентами в даному контексті є електролітичні конденсатори, від якості яких значною мірою залежить надійність апарату і рівень внесених в електричну мережу перешкод.

Найбільш поширеними є алюмінієві електролітичні конденсатори. Вони найкраще підходять для використання в первинному джерелі мережевого ВП. Електролітичні конденсатори мають високу ємність, велику номінальну напругу, малі габарити, і здатні працювати на звукових частотах. Такі характеристики відносяться до безперечних достоїнств алюмінієвих електролітів.

Всі алюмінієві електролітичні конденсатори представляють собою послідовно накладені шари алюмінієвої фольги (анод конденсатора), паперової прокладки, ще одного шару алюмінієвої фольги (катод конденсатора) і ще одного шару паперу. Все це згортається в рулон і поміщається в герметичний контейнер. Від анодного і катодного шарів виводяться провідники для включення в ланцюг. Також алюмінієві шари додатково протруюють з метою збільшення площі їх поверхні і, відповідно, ємності конденсатора. При цьому ємність високовольтних конденсаторів зростає приблизно в 20 разів, а низьковольтних - в 100. Крім цього вся ця конструкція обробляється хімічними речовинами для досягнення необхідних параметрів.

Електролітичні конденсатори мають досить складну структуру, що обумовлює складність їх виготовлення і експлуатації. Характеристики конденсаторів можуть сильно змінюватися при різних режимах роботи і кліматичних умовах експлуатації. З ростом частоти і температури знижується ємність конденсатора і ЕРС. При зниженні температури ємність також падає, а ЕРС може зростати до 100 разів, що, в свою чергу, знижує гранично допустимий струм пульсацій конденсатора. Надійність імпульсних і вхідних мережевих фільтруючих конденсаторів, в першу чергу, залежить від їх гранично допустимого струму пульсацій. Протікають струми пульсацій здатні розігрівати конденсатор, що служить причиною його раннього виходу з ладу.

В інверторах основні призначення електролітичних конденсаторів - підвищення напруги у вхідному випрямлячі і згладжування можливих пульсацій.

Значні проблеми в роботі інверторів створюють великі струми через транзистори, високі вимоги до форми керуючих імпульсів, що має на увазі використання потужних драйверів для управління силовими ключами, високі вимоги до монтажу силових ланцюгів, великі імпульсні струми. Все це в значній мірі залежить від добротності конденсаторів вхідного фільтру, тому для інверторних зварювальних апаратів потрібно особливо ретельно підбирати параметри електролітичних конденсаторів. Таким чином, в попередньому блоці випрямлення зварювального інвертора найбільш критичним елементом є фільтруючий електролітичний конденсатор, встановлений після діодного моста. Рекомендовано встановлювати конденсатор в безпосередній близькості до IGBT і діодів, що дозволяє усунути вплив індуктивності проводів, що з'єднують пристрій з джерелом живлення, на роботу інвертора. Також установка конденсаторів поруч зі споживачами зменшує внутрішній опір змінному струму джерела живлення, що запобігає порушення каскадів.

Зазвичай фільтруючий конденсатор в двухполуперіодних перетворювачах вибирають таким, щоб пульсації випрямленої напруги не перевищували 5 ... 10 В. Слід також враховувати, що на конденсаторах фільтра напруга буде більше в 1,41 рази, ніж на виході діодного моста. Таким чином, якщо після діодного моста ми отримаємо 220 В пульсуючого напруги, то на конденсаторах буде вже 310 В постійної напруги. Зазвичай же робоча напруга в мережі обмежується відміткою в 250 В, отже, на виході фільтра напруга буде 350 В. В окремих випадках мережеве напруга може підніматися ще вище, тому конденсатори слід вибирати на робочу напругу не менше 400 В. Конденсатори можуть мати додатковий нагрів завдяки великим робочим струмів. Рекомендований верхній діапазон температур - не менше 85 ... 105 ° C. Вхідні конденсатори для згладжування пульсацій випрямленої напруги вибирають ємністю 470 ... 2500 мкФ в залежності від потужності апарату. При незмінному зазорі в резонансному дроселі збільшення ємності вхідного конденсатора пропорційно збільшує потужність, що віддається в дугу.

У продажу є ємності, наприклад, на 1500 і 2200 мкФ, але, як правило, замість одного використовують батарею конденсаторів - кілька компонентів однаковою ємності, включених паралельно. Завдяки паралельному включенню зменшуються внутрішні опір і індуктивність, що покращує фільтрацію напруги. Також на початку заряду через конденсатори протікає дуже великий зарядний струм, близький до струму короткого замикання. Паралельне включення дозволяє зменшити струм, що протікає через кожен конденсатор окремо, що збільшує термін експлуатації.

Вибір електролітів від Hitachi, Samwha, Yageo

На ринку електроніки сьогодні можна знайти велику кількість відповідних конденсаторів від відомих і маловідомих виробників. При виборі обладнання не слід забувати, що при схожих параметрах конденсатори дуже сильно відрізняються якістю і надійністю. Найбільш добре себе зарекомендувала продукція від таких всесвітньо відомих виробників високоякісних алюмінієвих конденсаторів, як Hitachi , Samwha і Yageo . Компанії активно розробляють нові технології виробництва конденсаторів, тому їх продукція має кращі характеристики в порівнянні з продукцією конкурентів.

Алюмінієві електролітичні конденсатори випускаються в декількох форм-факторах:

  • для монтажу на друковану плату;
  • з посиленими висновками-засувками (Snap-In);
  • з болтовими висновками (Screw Terminal).

У таблицях 1, 2 і 3 представлені серії вищевказаних виробників, найбільш оптимальні для використання в попередньому блоці випрямлення, а їх зовнішній вигляд показаний на малюнках 2, 3 і 4 відповідно. Наведені серії мають максимальний термін служби (в рамках сімейства конкретного виробника) і розширений температурний діапазон.

Таблиця 1. електролітичні конденсатори виробництва Yageo

Найменування Ємність, мкФ Напруга, В Струм пульсацій, А Розміри, мм Форм-фактор Термін служби, год / ° C LV 470, 560, 680 400, 450 1,70; 1,90; 2,10 35 × 40, 35 × 45, 35 × 50 Snap-In 3000/105 LC 470 400, 450 1,90; 2,10 35 × 45, 35 × 50 Snap-In 5000/105 NH 470 ... 22000 400, 450, 500 2,4 ... 39,4 51 × 80 ... 89 × 270 Screw Terminal 5000/105

Таблиця 2. електролітичні конденсатори виробництва Samwha

Найменування Ємність, мкФ Напруга, В Струм пульсацій, А Розміри, мм Форм-фактор Термін служби, год / ° C HY 470, 560 400, 450 1,91; 2,14 35 × 45; 35 × 50 Snap-In 7000/105 JY 470 400, 450 1,88 35 × 45 Snap-In 10000/105 EY 1500 ... 10000 400, 450 6,1 ... 24,3 51 × 110 ... 89 × 160 Screw Terminal 7000 / 105

Таблиця 3. Електролітичні конденсатори виробництва Hitachi

Найменування Ємність, мкФ Напруга, В Струм пульсацій, А Розміри, мм Форм-фактор Термін служби, год / ° C HP3 470 ... 2100 400, 420, 450, 500 2,75 ... 9,58 30 × 40,
35 × 35 ... 40 × 110 Snap-In 6000/85 HU3 470 ... 1500 400, 420, 450, 500 2,17 ... 4,32 35 × 45,
40 × 41 ... 40 × 101 Snap-In 6000/105 HL2 470 ... 1000 400, 420, 450, 500 1,92 ... 3,48 35 × 40,
30 × 50 ... 35 × 80 Snap-In 12000/105 GXA 1000 ... 12000 400, 450 4,5 ... 29,7 51 × 75 ... 90 × 236 Screw Terminal 12000/105 GXR 2700 ... 11000 400, 450 8,3 ... 34,2 64 × 100 ... 90 × 178 Screw Terminal 12000 / 105

Як видно з таблиць 1, 2 і 3, номенклатурна база досить широка, і користувач має можливість зібрати конденсаторних батарей, параметри якої в повній мірі забезпечать вимоги майбутнього зварювального інвертора. Найбільш надійними представляються конденсатори компанії Hitachi з гарантованим терміном експлуатації до 12000 годин, в той час як у конкурентів даний параметр становить до 10000 годин в конденсаторах Samwha серії JY і до 5000 годин в конденсаторах Yageo серій LC, NF, NH. Правда, цей параметр не вказує на гарантований вихід конденсатора з ладу після закінчення зазначеного рядок. Тут мається на увазі тільки час використання при максимальному навантаженні і температурі. При використанні в меншому діапазоні температур термін експлуатації, відповідно, зросте. Після закінчення зазначеного рядок можливо також зменшення ємності на 10% і збільшення втрат на 10 ... 13% при роботі на максимальній температурі.

Мал. 2. електролітичні конденсатори Yageo

електролітичні конденсатори Yageo

Мал. 3. Електролітичні конденсатори Samwha

Електролітичні конденсатори Samwha

Мал. 4. Електролітичні конденсатори Hitachi

Примітно, що в кожної серії можна знайти різну конфігурацію висновків конденсатора - з посиленими висновками-засувками або болтовими висновками. Болтові висновки дають гарантовану надійність збірки, а конденсатори з висновками-засувками до надійності додають ще й простоту монтажу на друковану плату.

висновок

Розглянуті високоякісні алюмінієві електролітичні конденсатори виробництва компаній Hitachi, Samwha і Yageo дозволяють вирішити практично будь-яке завдання розробки високочастотного зварювального інверторного апарата. Відмінною особливістю представлених конденсаторів є їх розробка відповідно до вимог RoHS (Директива про обмеження використання деяких шкідливих речовин в електричному та електронному обладнанні) та іншими екологічними нормами. За консультацією щодо застосування, а також з питання придбання конденсаторів виробництва всіх трьох компаній можна звернутися до їх дистриб'ютору - компанії КОМПЕЛ.

література

  1. Принципова електрична схема зварювального інвертора - 2012;
  2. Імпульсні джерела живлення ;
  3. http://www.aic-europe.com;
  4. http://www.samwha.com/;
  5. http://www.yageo.com/;
  6. Електролітичні конденсатори Hitachi ;
  7. Електролітичні конденсатори Yageo ;
  8. Каталог по конденсаторів Samwha .

Отримання технічної інформації , замовлення зразків , замовлення і доставка .