Fuentes de alimentación resonantes con circuito de alta eficiencia. Transformador resonante y algunas de sus aplicaciones. Calentamiento de Andreev en un estrangulador resonante con un núcleo en forma de W de un transformador y lámparas DRL

El principio que llama su atención es un dispositivo con una eficiencia superior al 100%, dirá que esto es falso y que todo no es real, pero esto no es cierto. El dispositivo fue ensamblado en piezas domésticas. Hay una característica en el diseño del transformador, el transformador en forma de W con un espacio en el medio, pero hay un imán de neodimio en el espacio, que establece el impulso inicial a la bobina de retroalimentación. Las bobinas de captación se pueden enrollar en cualquier dirección, pero al mismo tiempo, se necesita una precisión de joyería en su bobinado, deben tener la misma inductancia. Si esto no se observa, entonces no habrá resonancia, un voltímetro conectado en paralelo a la batería le informará sobre esto. No encontré una aplicación especial en este diseño, pero puede conectar una fuente de luz en forma de lámparas incandescentes.

Especificaciones en resonancia:
Eficiencia superior al 100%
Corriente inversa 163-167 miliamperios (no sé cómo sucede, pero la batería se está cargando)
Consumo de corriente 141 miliamperios (resulta que 20 miliamperios es energía gratis y va para cargar la batería)

Bobina de cable rojo L1
Bobina de cable verde L2
El cable negro son las bobinas captadoras.

Configuración

Por mi propia experiencia, estaba convencido de que la bobina L1 enrollada con el mismo cable es más fácil de sintonizar en resonancia con L2, creando más corriente de la que se consume. Según tengo entendido, se crea una resonancia ferromagnética, que alimenta la carga y carga la batería con una gran corriente. Para ajustar la resonancia, debe haber dos bobinas idénticas o una, cuando se enciende el dispositivo, se mueven bajo la carga de la lámpara en forma de lámpara incandescente (en mi caso, una lámpara de 12 voltios y 5 vatios). Para ajustar, conecte un voltímetro en paralelo con la batería y comience a mover la(s) bobina(s). En resonancia, el voltaje de la batería debe comenzar a aumentar. Habiendo alcanzado un cierto umbral, la batería dejará de cargarse y descargarse. Debe instalar un disipador de calor grande en el transistor. En el caso de dos bobinas, todo es más complicado, ya que es necesario enrollarlas para que las inductancias prácticamente no difieran, con diferentes cargas, la ubicación de las bobinas derecha e izquierda cambiará. Si no se siguen estas reglas de sintonización, es posible que no se produzca resonancia y obtendremos un convertidor elevador simple con alta eficiencia. Los parámetros de mis bobinas son 1:3, es decir, L1 8 vueltas, L2 24 vueltas, ambas con la misma sección de alambre. L1 se envuelve sobre L2. Bobinas removibles no importa el cable, pero tengo 1.5mm.

Foto

Dispositivo terminado en un estado no resonante (bobinas conectadas en serie)

Prueba de autoalimentación desde una bobina extraíble a través de un diodo. (Resultado: fallo, funciona durante 14 segundos con decaimiento)

Condición de resonancia en una bobina sin autoalimentación a través del diodo. El experimento fue exitoso, con la batería conectada, el convertidor funcionó durante 37 horas y 40 minutos, sin pérdida de voltaje en la batería al inicio del experimento, el voltaje de la batería era de 7,15 voltios, al final de 7,60 voltios. Esta experiencia ha demostrado que el convertidor es capaz de ofrecer una eficiencia superior al 100 %. Para la carga utilicé una lámpara incandescente de 12 Volts 5 Watts. Me negué a intentar usar otros dispositivos, ya que el campo magnético alrededor del dispositivo es muy fuerte y crea interferencias dentro de un radio de un metro y medio, la radio deja de funcionar dentro de un radio de 10 metros.

Lista de elementos de radio

Uso: desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia. La esencia de la invención: la fuente de alimentación contiene un convertidor de voltaje de transistor clave 1, realizado en forma de circuito de medio puente en transistores 4.5 y condensadores 6.7, y una unidad de control de frecuencia 25, realizada en forma de nodo conectado en serie 26 para convertir voltaje en resistencia y el nodo 27 para convertir resistencia en frecuencia. En el circuito de salida del convertidor 1, se incluye un circuito resonante, realizado en el inductor 8 y los condensadores 9, 10. Estabilización del cambio en la frecuencia de operación del convertidor 1 en función del cambio en el voltaje de salida. La formación de una forma especial de la corriente base de los transistores 4, 5 usando el bloque 25 y las cadenas hechas en los elementos 15-22 reduce las pérdidas tanto cuando se enciende la corriente como cuando se apagan los transistores 4, 5 del convertidor 1. f-ly, 3 malos.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica y se puede utilizar en el desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas de alta calidad. Regulador de voltaje de conmutación conocido, que contiene un convertidor de voltaje de medio puente push-pull, la entrada conectada a los terminales de entrada y la salida a través de un rectificador y un filtro con los terminales de salida, un modulador de ancho de pulso, cuyas salidas están conectadas a las entradas de control del convertidor de voltaje de medio puente push-pull, un generador de onda cuadrada, un conformador de voltaje de diente de sierra, fuente de voltaje de referencia y dos transistores (1). El dispositivo conocido resolvió el problema técnico de aumentar la eficiencia utilizando como comparación en el modulador de ancho de pulso de voltajes alternos: referencia rectangular y diente de sierra, proporcional al voltaje de entrada. Obtener dichos voltajes y compararlos requiere menos costos de energía. Y el uso de la corriente de fuente de voltaje de referencia simultáneamente para controlar los transistores de un convertidor de voltaje de medio puente push-pull, junto con el uso de PWM pasivo, aumenta aún más la eficiencia. Las fuentes de alimentación PWM prevalecen actualmente. Sin embargo, se caracterizan por pérdidas demasiado altas, ya que son los llamados circuitos de conmutación duros. Con la conmutación dura, el interruptor del transistor encendido se apaga en el momento en que la corriente fluye a través de él, y el interruptor del transistor apagado se enciende cuando hay voltaje en él y, por lo tanto, cuanto más a menudo se enciende y apaga este interruptor, el mayor la pérdida. En este caso, el tiempo de conmutación del transistor (duración de conexión o desconexión) debe ser lo más corto posible. Por lo tanto, una desventaja del dispositivo conocido son las altas pérdidas, es decir, baja eficiencia. Idealmente, para minimizar las pérdidas, el interruptor del transistor debe apagarse en el momento en que la corriente a través de él sea cero (conmutación de corriente cero) y encenderse cuando el voltaje a través de él sea cero (conmutación de voltaje cero). Actualmente, la mejor solución para fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia es utilizar circuitos resonantes. A diferencia de las fuentes de alimentación PWM, los circuitos resonantes "suavizan" el comportamiento de conmutación y, por lo tanto, ayudan a reducir las pérdidas por conmutación. Como resultado, las fuentes de alimentación resonantes a la misma frecuencia de operación brindan una mayor eficiencia. Se conoce una fuente de alimentación resonante, que contiene un convertidor de voltaje de transistor de conmutación, conexiones de entrada con terminales de entrada y realizada en forma de circuito de medio puente, en cuyo circuito de salida se incluye un circuito resonante, que consiste en un circuito en serie conectado en paralelo en el inductor y el primer condensador y el segundo condensador, además, en paralelo al primer condensador, se enciende el devanado primario del transformador de salida, cuyo devanado secundario está conectado a los terminales de salida a través de un rectificador y un filtro, y una unidad de control de frecuencia, cuyas salidas están conectadas a las entradas de control de un convertidor de voltaje de transistor clave, cuyas salidas de potencia de los transistores están desviadas por diodos de bloqueo (2). La fuente de energía conocida es el análogo más cercano a la invención propuesta en términos de características esenciales. Sin embargo, la fuente de alimentación conocida también tiene pérdidas de conmutación importantes, debido a que la unidad de control de frecuencia genera oscilaciones rectangulares y, por lo tanto, la corriente de control del transistor convertidor también tiene forma rectangular. El objetivo técnico de esta invención es reducir las pérdidas al conmutar transistores de un convertidor de tensión de transistor clave y reducir la potencia consumida por la unidad de control de frecuencia. El resultado técnico que se puede obtener usando la invención es aumentar la eficiencia de la fuente de energía resonante. El problema técnico planteado se logra por el hecho de que en una fuente de energía resonante que contiene un transistor clave, un convertidor de voltaje, una conexión de entrada con salidas y conexiones y realizado en forma de un circuito de medio puente, en cuyo circuito de salida se encuentra un se incluye un circuito resonante, que consiste en un circuito en serie conectado en paralelo en el inductor y el primer condensador y el segundo condensador, y en paralelo con el primer condensador, se conecta el devanado primario del transformador de salida, cuyo devanado secundario está conectado a los terminales de salida a través de un rectificador y un filtro, y una unidad de control de frecuencia, cuyas salidas están conectadas a las entradas de control de un convertidor de voltaje de transistor de conmutación, cuyas salidas de potencia de los transistores están desviadas por diodos de bloqueo, la unidad el control de frecuencia se realiza en forma de dos resistencias básicas y un diodo conectados en serie y sobre un capacitor adicional conectado entre el punto común de las resistencias y la salida libre del diodo, mientras que la entrada de control Los transistores a través de las correspondientes cadenas de formación de la corriente base están conectados a las entradas de control correspondientes del convertidor de voltaje del transistor clave, y la unidad para convertir la resistencia en frecuencia se realiza en forma de un multivibrador parafásico en cuatro inversores lógicos, el condensadores tercero y cuarto, en un transistor adicional y tres resistencias, y los inversores lógicos están conectados en pares en serie, respectivamente, el primero con el segundo y el tercero con el cuarto, el tercer condensador está conectado entre la salida del primero y la entrada de los terceros inversores lógicos, y el cuarto capacitor está conectado entre la salida del tercero y la salida de los primeros inversores lógicos, la primera resistencia está conectada en paralelo con la salida de la unidad convertidora de voltaje a resistencia, a través de las resistencias segunda y tercera conectadas a las salidas, respectivamente, de los inversores lógicos primero y tercero, las salidas de los inversores lógicos segundo y cuarto están conectadas al devanado primario del transformador adicional ator, cuyos dos devanados secundarios se utilizan como salidas de la unidad de conversión de resistencia a frecuencia y las salidas de la unidad de control de frecuencia, cuya entrada es la entrada de la unidad de conversión de voltaje a resistencia conectada a la salida terminales. Además, la unidad de conversión de voltaje a resistencia se fabrica en un transistor adicional, cuya salida se usa como salida de la unidad de conversión de voltaje a resistencia, una resistencia variable que se usa como entrada de la unidad de conversión de voltaje a resistencia. unidad de conversión de resistencia, y una cuarta resistencia conectada entre la entrada y la salida de la unidad de conversión de voltaje a resistencia. Además, la salida de ajuste de la resistencia variable está conectada a la base del transistor adicional. Los inversores lógicos se pueden hacer en elementos 2I-NOT. Para garantizar el arranque del convertidor de voltaje, el transformador adicional está equipado con un devanado de arranque conectado al circuito de salida del convertidor de voltaje del transistor clave en serie con el circuito resonante. La invención se ilustra en los dibujos, donde en la Fig. 1 muestra un diagrama de una fuente de alimentación resonante, en la Fig. 2 la forma de la corriente base de los transistores del convertidor de voltaje del transistor clave, en la Fig. 3 su característica de ajuste. La fuente de alimentación resonante (Fig. 1) contiene un convertidor de voltaje de transistor clave 1, conectado por la entrada a los terminales de salida 2, 3 y hecho en forma de circuito de medio puente en los transistores 4, 5 y condensadores 6, 7, en cuyo circuito de salida se incluye un circuito resonante, que consiste en conectar en paralelo con un circuito en serie en el inductor 8 y el primer condensador 9 y el segundo condensador 10, el transformador de salida 11, el devanado primario que está conectado en paralelo con el condensador 9 y el devanado secundario a través del rectificador 12 y el filtro 13 están conectados a la salida del convertidor de voltaje del transistor de conmutación conectado a los terminales de salida, a los que está conectada la carga 14, los circuitos de generación de corriente base, hecho en el forma de resistencias base conectadas en serie 15 y 16, 17, 18 y diodos 19 y 20, y en capacitores adicionales 21 y 22 conectados entre el punto común de las resistencias 15, 16 y 17, 18 y los conductores libres de los diodos 19 y 20, respectivamente, diodos de bloqueo 23 y 24, sh ntando las salidas de potencia de los transistores 4 y 5, una unidad de control de frecuencia 25, hecha en forma de nodos conectados en serie para convertir el voltaje en resistencia 26 y un nodo para convertir la resistencia en frecuencia 27. El nodo 27 para convertir la resistencia en frecuencia contiene un multivibrador de parafase en cuatro inversores lógicos 28, 29, 30, 31, el tercer condensador 32, el cuarto condensador 33, un transformador adicional 34 y tres resistencias 35, 36, 37, y los inversores lógicos están conectados en pares en serie, 28 con 29 y 30 con 31, el tercer condensador 32 está conectado entre la salida del inversor lógico 28 y la entrada del inversor lógico 30, el cuarto condensador 33 está conectado entre la salida del inversor lógico 30 y la entrada del inversor lógico 28, la primera resistencia 35 está conectada en paralelo a la salida de la unidad 26 para convertir el voltaje en resistencia, a través de la segunda resistencia 36 y la tercera resistencia 37, conectadas a las entradas, respectivamente, del inversor lógico 28 y el inversor lógico 30, usted los movimientos del inversor lógico 29 y el inversor lógico 31 están conectados al devanado primario 38 del transformador adicional 34, cuyos devanados secundarios 39 y 40 se utilizan como salidas del nodo de conversión de resistencia a frecuencia 27 y el salidas de la unidad de control de frecuencia 25. Los inversores lógicos 28, 29, 30, 31 se pueden realizar, por ejemplo, en los elementos 2I-NOT. Como entrada de la unidad de control de frecuencia 25, se usa la entrada del nodo de conversión de voltaje a resistencia 26, realizada en un transistor adicional 41, cuya salida se usa como salida del nodo de conversión de voltaje a resistencia 26, en una resistencia variable 42, utilizada como entrada del nodo de conversión de tensión a resistencia 26, y la cuarta resistencia 43 conectada entre la entrada y la salida del nodo de conversión de tensión a resistencia 26, y la salida de ajuste de la resistencia variable 42 está conectada a la base del transistor adicional 41. La entrada de la unidad de control de frecuencia 25 está conectada a la carga 14. Para garantizar el arranque del convertidor de voltaje del transistor clave 1 adicional, el transformador 34 está equipado con un arranque bobinado 44 incluido en el circuito de salida del convertidor de transistor clave 1 en serie con el circuito resonante. El suministro de energía del multivibrador parafásico se lleva a cabo desde una fuente de energía separada y desde una fuente de voltaje de referencia (elementos 45, 46) al aplicarle voltaje desde la salida del rectificador 12 del convertidor de voltaje del transistor clave 1 a través del filtro capacitivo 47. Las resistencias 48, 49, 50, 51 configuran los transistores de modo de operación requeridos 4 y 5. La fuente de alimentación resonante funciona de la siguiente manera. Cuando se enciende la fuente de alimentación, el convertidor de voltaje del transistor clave 1 se excita debido a la retroalimentación positiva del devanado de arranque 44 del transformador adicional 34 y comienza a generar pulsos de baja frecuencia. Aparece una tensión en el devanado secundario del transformador de salida 11 que, a través del rectificador 12, alimenta el microcircuito de los inversores lógicos 28.31 del multivibrador parafásico. El multivibrador comienza a generar pulsos de alta frecuencia que llegan a través del transformador 34 en el circuito de formación de corriente base de los transistores 4 y 5. Debido a la formación de la corriente base de los transistores 4 y 5 del convertidor 1 usando la unidad de control de frecuencia 25 y los circuitos de formación de corriente de base (elementos 15.22), una reducción de pérdidas en los transistores 4 y 5 cuando se conmutan. En el momento t 1 (Fig. 2) el transistor 4 está encendido (encendido a voltaje cero). Con un salto tan brusco en la corriente base, se reducen las pérdidas cuando se enciende el transistor. El transistor está encendido y saturado por un tiempo t 1 t 2 . En este caso, la corriente base disminuye linealmente al valor de i b min. en el que el transistor todavía está saturado. Con un valor de i b, el tiempo de disipación t del transistor cuando se apaga será mínimo, lo que conduce a una disminución de las pérdidas cuando se apaga el transistor. Durante el tiempo t 2 t 3 cuando la corriente de base toma valores negativos, el tiempo de apagado del transistor debido a la mayor reducción de t carreras. disminuye, reduciendo así la pérdida de calor cuando el transistor está apagado. Por lo tanto, debido a la formación de la corriente de base de los transistores 4 y 5 de forma especial (Fig. 2), las pérdidas se reducen tanto al encender como al apagar los transistores del convertidor 1. Cuando el transistor 4 se enciende, el la corriente en el inductor 8 comienza a aumentar gradualmente. Esta corriente es igual a la suma de la corriente en el devanado primario del transformador 11 y la corriente de carga del capacitor 9. Cuando el voltaje a través del capacitor 9 y el devanado primario del transformador 11 es igual al voltaje de entrada, el la caída de voltaje a través del inductor 8 se vuelve cero, después de lo cual la energía almacenada en el inductor 8 comienza a cargar el capacitor 9. Después de un intervalo de tiempo, que es establecido por la frecuencia de resonancia natural del circuito, la corriente en el inductor 8 y, en consecuencia, , en el transistor 4 será igual a cero. Luego, la corriente a través del inductor 8 cambiará de dirección y el capacitor 9 comenzará a descargarse, manteniendo el flujo de corriente a través del diodo 23. En este caso, el transistor 4 se apagará (conmutando a corriente cero). El semiciclo resonante del capacitor de carga 10 comienza después de que se apaga el transistor 4 y termina antes de que se encienda el transistor 5. Cuando ambos transistores están apagados, la energía se transfiere del inductor 8 al capacitor 10. A medida que el capacitor 10 se carga, el voltaje a través del transistor 4 aumenta y el transistor 5 disminuye. Cuando el voltaje en el transistor 5 cae a cero, se enciende sin pérdidas, mientras que el diodo 24 proporciona el retorno de la energía restante en el estrangulador 8 a la entrada de la fuente de energía resonante. El siguiente medio ciclo es idéntico al primero y comienza cuando se apaga el transistor 5. Ahora el voltaje en el transistor 5 aumentará, y el voltaje en el transistor 4 disminuirá, y cuando cae a cero, el transistor 4 se enciende sin pérdida. Como en otras fuentes de alimentación resonantes, un cambio en la frecuencia operativa del convertidor 1 conduce a un cambio en el voltaje de salida, y la frecuencia operativa del convertidor 1 es más alta que su frecuencia resonante, y el punto operativo de la conversión se encuentra en la pendiente derecha de la curva resonante del circuito (Fig. 3) en su tramo recto. El voltaje de salida se estabiliza suministrando un voltaje de retroalimentación negativa desde la carga 14 a la unidad de control de frecuencia 25 y generando pulsos de control para los transistores 4 y 5 del convertidor 17. En la unidad de control de frecuencia 25, el voltaje se convierte en resistencia usando el nodo 26, y luego conversión de resistencia en frecuencia usando el nodo 27. La modulación de frecuencia ocurre debido a un cambio en la resistencia de la resistencia 35, derivado por el transistor 41. La resistencia 35 y los capacitores 32, 33 y las resistencias 36, 37 realizan la función de elementos de ajuste de tiempo de un multivibrador de parafase. Cuando el voltaje de salida disminuye del valor U 0 a U 2 debido al aumento en la corriente de carga, la frecuencia del multivibrador parafásico disminuye del valor f 1 al valor f 3 (Fig. 3), mientras que el voltaje de salida de el convertidor 1 aumenta hasta el valor U 1 y la disminución de la tensión de salida se compensa en la fuente. Por lo tanto, el voltaje de salida de la fuente de alimentación resonante permanecerá sin cambios. De manera similar, el voltaje de salida se estabiliza al reducir la corriente de carga. En la característica resonante (reguladora) (Fig. 3), el punto de trabajo de la conversión se desplaza a lo largo de la línea f 1, f 2, f 3: cuanto mayor es la corriente en la carga, más cerca está el punto de operación de la frecuencia y viceversa, cuanto menor sea la corriente en la carga, más cerca estará el punto de trabajo de la frecuencia f 2 . Con un punto de carga muy grande o cortocircuitos en la carga, el punto de operación de conversión se desplaza hacia la izquierda más allá de la frecuencia de resonancia f p , reduciendo el voltaje a casi cero (punto f 4 , Fig. 3). En este caso, la protección contra cortocircuitos de la fuente de alimentación se realiza sin el uso de ningún elemento adicional. El esquema propuesto para la ejecución de la unidad de control de frecuencia, en particular, su unidad de conversión de resistencia en frecuencia, es muy económico, porque cuenta con bajo consumo de energía. Por tanto, la presente invención mejora la eficiencia de la fuente de alimentación resonante.

AFIRMAR

El principio de implementar energía secundaria mediante el uso de dispositivos adicionales que proporcionan energía al circuito se ha utilizado durante mucho tiempo en la mayoría de los aparatos eléctricos. Estos dispositivos son fuentes de alimentación. Sirven para convertir el voltaje al nivel requerido. La fuente de alimentación puede ser elementos integrados y separados. Hay dos principios para convertir la electricidad. El primero se basa en el uso de transformadores analógicos y el segundo se basa en el uso de fuentes de alimentación conmutadas. La diferencia entre estos principios es bastante grande, pero, desafortunadamente, no todos la entienden. En este artículo, descubriremos cómo funciona una fuente de alimentación conmutada y en qué se diferencia tanto de una analógica. Empecemos. ¡Ir!

Las fuentes de alimentación del transformador fueron las primeras en aparecer. Su principio de funcionamiento es que modifican la estructura de tensión mediante un transformador de potencia, que está conectado a una red de 220 V. Allí disminuye la amplitud del armónico sinusoidal, que va más allá al rectificador. Luego, el voltaje se suaviza mediante una capacitancia conectada en paralelo, que se selecciona de acuerdo con la potencia permitida. La regulación de voltaje en los terminales de salida se proporciona cambiando la posición de las resistencias de sintonización.

Ahora pasemos a las fuentes de alimentación de impulso. Aparecieron un poco más tarde, sin embargo, inmediatamente ganaron una popularidad considerable debido a una serie de características positivas, a saber:

• Disponibilidad de recolección;
• Fiabilidad;
• Oportunidades para expandir el rango operativo para los voltajes de salida.

Todos los dispositivos en los que se establece el principio de potencia pulsada prácticamente no son diferentes entre sí.

Los elementos de una fuente de alimentación pulsada son:

• Fuente de alimentación lineal;
• Fuente de alimentación en espera;
• Generador (ZPI, control);
• Transistor clave;
• optoacoplador;
• Circuitos de control.

Para encontrar una fuente de alimentación con un conjunto específico de parámetros, utilice el sitio web de ChipHunt.

Finalmente, averigüemos cómo funciona una fuente de alimentación conmutada. Utiliza los principios de interacción entre los elementos del circuito inversor y es gracias a esto que se logra un voltaje estabilizado.

Primero, el voltaje normal de 220 V se suministra al rectificador, luego la amplitud se suaviza con la ayuda de condensadores de filtro capacitivo. Después de eso, el puente de diodos de salida realiza la rectificación de las sinusoides que pasan. Luego, las sinusoides se convierten en pulsos de alta frecuencia. La conversión se puede realizar con separación galvánica de la fuente de alimentación de los circuitos de salida o sin dicho aislamiento.

Si la fuente de alimentación está aislada galvánicamente, las señales de alta frecuencia se envían a un transformador, que realiza el aislamiento galvánico. Para aumentar la eficiencia del transformador, se aumenta la frecuencia.

El funcionamiento de una fuente de alimentación pulsada se basa en la interacción de tres cadenas:

• controlador PWM (controla la conversión de modulación de ancho de pulso);
• Cascada de interruptores de potencia (consiste en transistores que se encienden de acuerdo con uno de tres esquemas: puente, medio puente, con un punto medio);
• Transformador de impulsos (tiene devanados primario y secundario que se montan alrededor del circuito magnético).

Si la fuente de alimentación no tiene desacoplamiento, entonces no se utiliza el transformador de aislamiento de alta frecuencia, mientras que la señal se alimenta directamente al filtro de paso bajo.

Al comparar las fuentes de alimentación conmutadas con las analógicas, puede ver las ventajas obvias de las primeras. Los UPS son más ligeros en peso, mientras que su eficiencia es mucho mayor. Tienen un rango de tensión de alimentación más amplio y protección integrada. El costo de dichas fuentes de alimentación suele ser menor.

Entre las deficiencias, se puede destacar la presencia de interferencias de alta frecuencia y limitaciones de potencia (tanto con cargas altas como bajas).

Puede verificar el UPS con una lámpara incandescente común. Tenga en cuenta que no debe conectar la lámpara al espacio del transistor remoto, ya que el devanado primario no está diseñado para pasar corriente continua, por lo tanto, en ningún caso debe dejar pasar.

Si la lámpara está encendida, la fuente de alimentación funciona normalmente; si no está encendida, la fuente de alimentación no funciona. Un parpadeo breve indica que el UPS se está apagando inmediatamente después de encenderse. Un resplandor muy brillante indica la falta de estabilización del voltaje de salida.

Ahora sabrá en qué se basa el principio de funcionamiento de una fuente de alimentación analógica convencional y pulsada. Cada uno de ellos tiene sus propias características de estructura y trabajo, que deben entenderse. También puede comprobar el funcionamiento del SAI mediante una lámpara incandescente convencional. Escribe en los comentarios este artículo te fue útil y haz cualquier duda que tengas sobre el tema tratado.

La esencia de la invención: en una fuente de alimentación resonante que contiene una unidad rectificadora, condensadores de fase conectados desde el lado de CA y una inductancia conectada a la salida de la unidad rectificadora, los condensadores de fase están conectados en serie con las entradas correspondientes del rectificador unidad. 3 malos.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica, en particular a los dispositivos para alimentar una descarga de arco. En la actualidad, se ha desarrollado una cantidad significativa de diseños de fuentes de energía de soldadura y arco de plasma, que difieren entre sí tanto en el diseño del circuito como en el principio de funcionamiento. Para alimentar una descarga de arco, se utilizan con mayor frecuencia fuentes con características verticales o de caída pronunciada (fuentes de corriente). Según soluciones de circuito, fuentes con estranguladores de saturación, fuentes en dispositivos controlados y fuentes paramétricas (A. V. Donskoy, V. S. Klubnikin. Procesos e instalaciones electroplasmáticas en ingeniería mecánica. L. Mashinostroenie, 1979, 164 p.) Las instalaciones de arco con estranguladores de saturación son muy utilizadas debido a su sencillez y fiabilidad de funcionamiento. La formación de las características externas se realiza por desmagnetización de las bobinas de saturación. Las instalaciones eléctricas de arco en dispositivos controlados suelen ser fuentes de alimentación basadas en válvulas de tiristores controlados. La corriente de operación de tales fuentes está determinada por el ángulo de apertura de las válvulas, lo que lleva a la necesidad de instalar estranguladores de suavizado en el circuito de CC. Las desventajas de las fuentes de alimentación basadas en válvulas de semiconductores controladas por el ángulo de apertura incluyen la inercia debido al sincronismo de la operación de las válvulas controladas con la tensión de alimentación, una disminución del factor de potencia, ondulación importante e influencia en la red de alimentación, especialmente con cargas bajas. . Con una regulación profunda, estas deficiencias pueden provocar la interrupción del proceso tecnológico y la formación de arcos inestables (A. V. Donskoy, V. S. Klubnikin. Procesos e instalaciones de electroplasma en ingeniería mecánica. L. Mashinostroenie, 1979, 168 p.). Las fuentes de alimentación de descarga de arco paramétrico se basan en elementos inductivos-capacitivos pasivos. Los estudios han demostrado que la introducción de elementos reactivos en el circuito, reduciendo ligeramente la eficiencia de la instalación, proporciona una buena estabilización de la corriente, un alto factor de potencia y una débil influencia de la fuente de alimentación en la forma de la tensión de red. El tipo de fuentes bajo consideración puede ser ampliamente utilizado en instalaciones de arco eléctrico (B. E. Paton et al. Plasma processs in metallurgy and technology of inorganic materials. M. Nauka, 1973, 244 pp.). Las principales desventajas de tales instalaciones incluyen la complejidad de la regulación, que puede llevarse a cabo de tres maneras: cambiando suavemente el voltaje de suministro, diseñado para una potencia de rendimiento total, que es aceptable solo para instalaciones de baja potencia; cambio síncrono en la inductancia y capacitancia de elementos reactivos, que es difícil de implementar técnicamente, y el desequilibrio de resistencias inductivas y capacitivas empeora drásticamente las propiedades estabilizadoras del circuito; cambiando la relación de transformación del transformador de potencia, por ejemplo, cambiando el número de vueltas (A. V. Donskoy, V. S. Klubnikin, Procesos e instalaciones de electroplasma en ingeniería mecánica. L. Mashinostroenie, 1979, 170 p.). Se conoce una fuente de CC que comprende un transformador que tiene un devanado primario y al menos un devanado secundario, estando conectado el devanado primario a una fuente de CA, un sistema de condensadores conectados en paralelo al devanado secundario. La capacitancia del sistema de condensadores es igual a la resistencia inductiva del devanado secundario. En este caso, se forma un circuito inductivo-capacitivo resonante. Un dispositivo especial convierte la señal de salida del circuito en una constante (patente estadounidense N 4580029, clase B 23K 9/00). La figura 1 muestra un diagrama esquemático de una fuente de energía conocida. La fuente, conectada a la red a través de un transformador T, contiene un devanado secundario L 2, un sistema de condensadores C, un rectificador B, un estrangulador L, una carga R. Se lleva a cabo la formación del CVC descendente de un dispositivo conocido. al derivar un sistema de capacitores Con un valor cambiante de la resistencia de carga y en R 0 la capacitancia del circuito está ausente, se viola la condición de resonancia, la resistencia total del circuito aumenta y limita la magnitud de la corriente de cortocircuito. Un aumento en la resistencia de carga conduce a un aumento en la corriente de recarga del capacitor y al correspondiente aumento en el voltaje. Una condición necesaria para el funcionamiento del dispositivo conocido es la igualdad de las resistencias inductiva y capacitiva del circuito oscilatorio. Sin embargo, se sabe que cuando las resistencias inductiva y capacitiva son iguales, la corriente en el circuito está determinada únicamente por la resistencia activa total del circuito y puede alcanzar valores significativos. En particular, esto debe expresarse en un valor aumentado de la corriente sin carga. La siguiente característica del dispositivo conocido es un valor reducido de la eficiencia de la fuente de alimentación, ya que en paralelo con la corriente tomada del rectificador, hay una corriente de recarga del sistema de condensadores C y las pérdidas de energía correspondientes. La inductancia L obviamente está diseñada para suavizar las ondas, porque para un circuito trifásico de un dispositivo conocido, no se proporciona la inductancia L 1. El propósito de la presente invención es simplificar el circuito y aumentar la eficiencia de operación. Este objetivo se logra por el hecho de que en una fuente de alimentación resonante que contiene una unidad rectificadora, condensadores de fase conectados desde el lado de CA y una inductancia conectada a la entrada de la unidad rectificadora, los condensadores de fase están conectados en serie con las entradas correspondientes de la unidad rectificadora. La fuente de alimentación propuesta (para la opción de una red de alimentación monofásica) se muestra en la Fig. 2 y contiene un capacitor C, un bloque rectificador B, una inductancia L, una carga R (brecha de arco). El funcionamiento del dispositivo propuesto se basa en la interacción de la tensión sobre la capacitancia del condensador C y la tensión sobre la inductancia L, encendido por corriente continua, realizado por medio de un elemento de conmutación B, que convierte la corriente alterna en corriente continua. Cuando se acorta el espacio del arco, la corriente del valor máximo se establece en el circuito. En este caso, la inductancia conectada a CC es un estrangulador de suavizado. La ondulación de la corriente rectificada es despreciable, la resistencia del inductor está determinada principalmente por la resistencia activa del devanado. Por lo tanto, la caída de tensión en el inductor es insignificante y la caída de tensión principal se produce en el condensador C, cuya resistencia determina la corriente de cortocircuito. Cuando se forma un espacio de arco, la resistencia activa del circuito aumenta bruscamente, reduciendo la corriente del inductor. Dado que la ondulación en el inductor está inversamente relacionada con la relación /L/R, donde es la frecuencia cíclica, L es la inductancia, R es la resistencia de carga (I. I. Belopolsky. Fuentes de alimentación para dispositivos de radio. M. Energia, 1971, 92 p.), entonces un aumento en la resistencia conduce a un aumento en la ondulación, es decir, un componente variable en el voltaje aplicado al inductor. Una disminución en la corriente con un aumento en el espacio del arco conduce a una disminución en el voltaje a través del capacitor, porque U c X c I, donde U c es el voltaje a través de la capacitancia, X c es la capacitancia reactiva, I es la corriente a través de la capacitancia. Debido a que los voltajes a través del inductor y la capacitancia están desfasados, la reactancia total del circuito cae. Por lo tanto, un aumento en la resistencia con un aumento en el espacio del arco conduce a una disminución en la reactancia y un aumento en el voltaje a través de este último. En la Fig. 3 muestra los diagramas de tiempo de la fuente de alimentación, donde i R es la curva de corriente de carga, i 1 , i 2 son las curvas de corriente del rectificador, U R es el voltaje de carga, U L es el voltaje de inductancia, U c es el voltaje de capacitancia y las curvas de corriente del condensador. Para una red de suministro trifásico, el principio de funcionamiento es similar. Una característica distintiva de la fuente de la solución de circuito propuesta es la capacidad de trabajar sin transformador, mientras que el dispositivo convierte un circuito CVC rígido en un circuito de caída pronunciada sin peligro de cortocircuito y limita el consumo de energía según la descarga quema condiciones. En el circuito propuesto, no existe un circuito oscilatorio para la corriente alterna de la fuente, y la corriente que circula por el bloque de condensadores C corresponde a la corriente de funcionamiento de la fuente de alimentación. Como han demostrado los estudios prácticos del dispositivo propuesto, el voltaje a través del espacio de arco con un aumento en su longitud y la energía eléctrica cambian varias veces debido a la redistribución de voltajes en los elementos reactivos de la fuente de energía. Los estudios se realizaron en el rango de corrientes de 5 a 100 A, la tensión en circuito abierto es de 220 V. El funcionamiento de la fuente se caracteriza por una alta estabilidad de la descarga del arco, la eficiencia alcanzada es superior al 80 %. .

Afirmar

Fuente de alimentación resonante con una característica externa de fuerte caída, que contiene una unidad rectificadora, condensadores de fase conectados desde el lado de la corriente alterna y una inductancia conectada a la salida de la unidad rectificadora, caracterizada porque los condensadores de fase están conectados en serie con los correspondientes entradas de la unidad rectificadora.

Tecnología MICOR. Una nueva generación de fuentes de alimentación basadas en el fenómeno de resonancia

El método de modulación de ancho de pulso (PWM) es la respuesta a la búsqueda de una fuente de alimentación regulada casi perfecta. Se sabe que en una fuente de pulsos el interruptor está encendido o apagado y el control se realiza con disipación de potencia cero, en contraste con un estabilizador lineal, donde la estabilización ocurre debido a la disipación de potencia en el elemento de alimentación. En el mundo real, PWM proporciona un enfoque razonable para la conmutación sin pérdidas debido a una frecuencia de conmutación más baja, como en el rango de 20-40 kHz. Si observa la situación desde el otro lado, puede decir por qué este rango de frecuencia ha sido popular durante tanto tiempo.

Desde el principio de la estabilización PWM, los diseñadores han tratado de avanzar hacia frecuencias más altas, ya que esto puede reducir el tamaño, el peso y el costo del núcleo magnético y los condensadores de filtro.

Con una alta frecuencia de conmutación, hay otras ventajas. Al usar frecuencias más altas, se puede esperar una reducción en la interferencia de radio y el ruido electromagnético; menos problemas de blindaje, desacoplamiento, aislamiento y terminación en el circuito. También puede esperar una respuesta más rápida, así como una menor impedancia de salida y ondulación.

El principal obstáculo para el uso de frecuencias más altas fue la dificultad práctica de crear interruptores rápidos y suficientemente potentes. Debido al hecho de que es imposible lograr un encendido y apagado instantáneo del interruptor, hay voltaje durante el encendido y, al mismo tiempo, la corriente fluye a través de él. En otras palabras, las oscilaciones trapezoidales en lugar de rectangulares caracterizan el proceso de conmutación. Esto, a su vez, da como resultado pérdidas de conmutación que anulan la eficiencia teóricamente alta de un interruptor ideal que se enciende instantáneamente, tiene resistencia cero cuando está encendido y se apaga instantáneamente. En la fig. 1 compara PWM y el modo de conmutación de modo resonante, que se discutirá con más detalle.

De lo anterior, es obvio que el interruptor ideal no debería tener ninguna caída de voltaje mientras está encendido. Todo este razonamiento sugiere que la alta eficiencia fue una tarea difícil de lograr, especialmente a altas frecuencias de conmutación, hasta que se avanzó en la creación de dispositivos semiconductores pulsados.

También hay que señalar que al mismo tiempo se necesitaba avanzar en la creación de otros dispositivos, como diodos, transformadores y condensadores.

Debemos rendir homenaje a los trabajadores en todas las áreas de la tecnología: la frecuencia de conmutación al usar PWM se incrementó a 500 kHz. Sin embargo, a altas frecuencias, digamos 150 kHz, es mejor considerar otro método. Entonces, llegamos al modo resonante de operación de la fuente de energía.

Una fuente de alimentación regulada que utiliza el modo resonante es, de hecho, un gran avance tecnológico. Aunque hay que decir que el uso de fenómenos resonantes en inversores, convertidores y fuentes de alimentación precede a la era de los semiconductores. Resultó que al usar fenómenos de resonancia, a menudo era posible obtener buenos resultados.

Por ejemplo, en los primeros televisores, los altos voltajes necesarios para el cinescopio se obtenían utilizando una fuente de alimentación de RF.

Era un oscilador de onda sinusoidal de 150 a 300 kHz en un tubo de vacío, en el que el aumento de voltaje de CA se lograba en un transformador de RF resonante. Como tal, los circuitos como este todavía se utilizan para generar voltajes de al menos unos pocos cientos de miles de voltios para diversos fines industriales y de investigación. Los voltajes más altos a menudo se logran combinando la operación resonante y un multiplicador de voltaje de diodo.

Desde hace mucho tiempo se sabe que los circuitos de salida del inversor resonante estabilizan el funcionamiento de los motores eléctricos y los equipos de soldadura. Por lo general, se incluía una bobina con una gran inductancia en la rotura del cable que va desde la fuente de voltaje de CC al inversor. En este caso, el inversor se comporta frente a la carga como una fuente de corriente, lo que facilita el cumplimiento de la condición de existencia de fenómenos resonantes. En este caso, los inversores de tiristores existentes se denominan más correctamente cuasi-resonantes: el circuito oscilatorio se somete periódicamente a una excitación por choque, pero no hay oscilaciones continuas. Entre pulsos de excitación, el circuito oscilatorio cede la energía almacenada a la carga.

De lo anterior, está claro que el uso generalizado del modo de operación resonante comenzó después de la creación de circuitos integrados de control especializados. Estos circuitos integrados han liberado a los diseñadores de los problemas de fallas que inevitablemente acompañan el deseo de usar el modo resonante a frecuencias de varios cientos de kilohercios o varios megahercios, donde los tamaños de componentes pequeños pueden generar una reducción notable en tamaño, peso y costo.

En 2010, nuestros especialistas crearon una serie de máquinas de soldar para soldadura por arco manual utilizando un sistema de trabajo resonante: Handy-190, Handy-200, X-350 Storm (Fig. 2).

Actualmente, en base a esta tecnología, se están diseñando máquinas para soldadura semiautomática y automática (Fig. 3).

Dicho equipo tiene una serie de ventajas tecnológicas:

• característica de voltaje de corriente externa casi "ideal" de la fuente de alimentación, un arco más elástico y suave debido a la estructura de control resonante;
• encendido seguro y soldadura cómoda para todo tipo de electrodos;
• eficiencia significativamente mayor (menor consumo de electricidad);
• Posibilidad de un control más preciso de la transferencia de gotas debido a la respuesta instantánea (1,5 MHz) del circuito de control a perturbaciones externas (arcos), y como resultado, una reducción significativa de salpicaduras, combustión estable del arco de soldadura en todas las posiciones espaciales .

Arroz. 1. Oscilogramas que muestran la diferencia entre PWM (izquierda) y modo resonante (derecha). Con PWM, las pérdidas de conmutación aparecen debido al flujo simultáneo de corriente a través del interruptor y la presencia de voltaje en él.

Tenga en cuenta que esta situación no está presente en el modo de operación resonante, que utiliza modulación de frecuencia (FM) para estabilizar el voltaje.

Arroz. 2. Handy-190Micor

Arroz. 3. El circuito principal del convertidor resonante.