Периферийные устройства

Классификация

Современная классификация источников питания сварочной дуги включает несколько основных пунктов. Среди основных различий следует выделить:

• По роду сварочного тока – с переменным током работают трансформаторы, а с постоянным, выпрямители, преобразователи и инверторы;
• Согласно количество подключаемых постов – одно- и много постовые;
• По назначению – источники питания для автоматической, ручной и полуавтоматической, которая может проводиться в среде защитных газов, под флюсом, а также в виде плазменной и электро-шлаковой сварки;
• По принципу действия – сварочные трансформаторы (с отельным дросселем, нормальным магнитным рассеиванием, на общем или отдельном сердечнике, с искусственно увеличенным рассеиванием, подвижным шунтом и обмотками), преобразователи (с последовательной размагничивающей обмоткой и с подвижным шунтом, совместно с подвижной обмоткой, намагничивающаяся параллельной и размагничивающей последовательной обмоткой, размагничивающейся последовательной обмоткой), агрегаты (генератор внутреннего сгорания), выпрямитель – (кремниевый или селеновый вентиль, одно- или многопостовой, с жесткой или падающей характеристикой);
• По характеру привода – с независимым или электрическим приводом;
• По способу монтажа и установки – передвижные и стационарные.

Классификация источников питания сварочной дуги

Требования

Существует множество разновидностей источников и у каждого из них свои параметры. При выборе стоит ориентироваться на тем модели и типы, которые соответствуют современным требованиям. Требования к источникам питания сварочной дуги выглядят следующим образом:

Желательно наличие плавной регулировки значений параметра во всем диапазоне;
У аппарата должны быть максимально высокие динамические характеристики, к примеру, время переходного процесса не должно быть выше 0,05 с);
Желательно, чтобы в инверторном источнике питания имелись не только функции улучшающие качество, но и улучшает организацию проведения данных работ;
Следует обратить внимание на наличие приборов, которые контролируют точность соблюдения режима;
Напряжение холостого хода в инверторах постоянного тока должно быть не более 90 В, а в источниках переменного тока – не превышать 80 В;
В современных моделях должна быть стабилизация режима сваривания, которая позволит сделать значение параметров постоянным, вне зависимости от колебаний в сети;
Если используется аргонодуговая сварка электродом из вольфрама, то следует использовать специальные источники, которые смогут обеспечить плавное нарастание тока в то время, когда зажигается дуга, импульсно-дуговой процесс, а также понижение уровня тока во время заварки кратера.

Выбор источника питания?

Если вы выбираете источники питания сварочной дуги переменного или постоянного тока, то в первую очередь следует обращать внимание на то, какой максимальный ток он сможет обеспечить. Это определяет диапазон его использования

Чем выше максимальная сила тока, тем более толстые металлы он сможет сваривать.

Также нужно обратить внимание на качество системы охлаждения, так как при длительных работах может возникать сильный перегрев. Помимо этого следует выбирать источники, в которых имеются дополнительные режимы, облегчающие сваривание и создающие большую стабильность

Для современного использования лучше подойдут модели с точной регулировкой параметров. Это может быть цифровой дисплей или ручка с регулятором и шкалой. Возможность регулирования нескольких параметров одновременно также будет полезным дополнением.

Заключение

Сварочные инверторы, которые обладают такими функциями как форсаж дуги и прочие, хоть и являются одними из самых популярных вариантов, но при этом далеко не единственные в своем роде. Для профессионального узкоспециализированного использования есть свои модели, которые будут соответствовать всем заявленным требованиям. За все время существования сварки было выпущено огромное разнообразие вариантов.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Современные прогрессивные устройства автономной генерации электроэнергии

Современные прогрессивные устройства различают по принципу пропорциональности:

• Номинальная мощность инвертора должна быть такой же, как и у устройства стабилизатора. Наибольшую кратковременную мощность можно узнать по нагрузке, которую они выдерживают одновременно.
• Генератор должен быть мощнее по номинальному показателю минимум в два раза. Его номинальная мощность должна обязательно быть выше средней.

По принципу совмещения:

• Стабилизатор в новых моделях совмещен с инвертором.

Система включения генератора не только работает автоматически, но и встроена в пуск коммуникации, что дает компактность и удобство эксплуатации.
Генератор электрической энергии совмещен с батарейным блоком и устройством инвертора. Таким образом, отсутствует лишнее преобразование тока с постоянного в переменный и с переменного в постоянный.

Особенно популярны в последние годы устройства генерации электроэнергии, которые работают на газе. При этом может использоваться и природный газ и сжиженный. Этот вариант получил наибольшее распространение среди потребителей благодаря своей экономичности и широко представлен в выставочных экспозициях.

Отпускная цена генератора, работающего на газообразном топливе, значительно ниже, чем устройств, которые работают на бензине или дизеле. Иногда она выгоднее в десять раз.

Примеры внешних и внутренних устройств

К периферийным устройствам относят вспомогательное оборудование, например, мышь, клавиатуру. Вспомогательное оборудование каким-либо способом подсоединяется (подключается) к компьютеру и работает совместно с ним. Карты/платы (даже видеокарты) тоже относятся к периферии, подключаются к компьютеру с помощью шин PCI, PCI-X, PCI-Express и других.

Интересно, что некоторые устройства не совсем до конца ясно, к какому виду отнести, например – оперативную память (ОЗУ, RAM).
С одной стороны, RAM часто представляет собой отдельную карту/плату (с интерфейсом DRAM или другим).
С другой стороны, без RAM – компьютер работать НЕ может.

Комплектация солнечных электростанций и их характеристики

Комплект солнечной электростанции состоит из следующих устройств и агрегатов:

• Солнечная батарея (панель) – является устройством, преобразующим энергию солнца в электрическую энергию.
• Аккумуляторная батарея – является накопителем выработанной электрической энергии.
• Контроллер – электронное устройство регулирует режим работы солнечной электростанции, обеспечивая заряд накопителя электрической энергии и расход энергии, передаваемой к подключенной нагрузке.
• Инвертор – электронной устройство, обеспечивает преобразование накопленной энергии в параметры, соответствующие характеристикам сети потребителя.
• Соединительные провода и кабели — обеспечивают соединение всех устройств в единую цепь.
• Элементы защиты и коммутации – могут быть смонтированы в отдельных агрегатах, приведенных выше, а также отдельно установлены, в зависимости от конфигурации сети и ее технических характеристик.
• Механизмы крепления и позиционирования солнечных панелей в плоскостях пространства по отношению к солнцу (солнечные трекеры).

Основными параметрами, для данного вида систем автономного электроснабжения, определяющими все прочие технические характеристики, являются:

• Электрическая мощность, которая зависит от количества солнечных батарей, установленных в конкретной системе электроснабжения.
• КПД системы – зависит от типа солнечных батарей, а также наличия системы пространственного позиционирования.
• Геометрические размеры (площадь, занимаемая солнечными батареями) – зависят от количества солнечных батарей и места их расположения.

Комплектация ветровых установок и их характеристики

В комплект ветровых генераторов, также, как и в комплект солнечной электростанции, входят инвертор, контроллер и аккумуляторные батареи, выполняющие те же самые функции.

Отличие между этими системами автономного электроснабжения — в источнике энергии и устройствах его преобразования (ветровой генератор), а также в системе установки и позиционировании в пространстве (мачта крепления, конструкция и тип ветряка).

Параметрами, характеризующие данный вид систем автономного электроснабжения, являются:

• Электрическая мощность.
• КПД установок – зависит от типа ветрового генератора.
• Габаритные размеры – зависят от мощности ветряка, его типа и места расположения.

Физические явления

Электрическая дуга между двумя электродами в воздухе при атмосферном давлении образуется следующим образом:

При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4,5 — 5 В, а напряжение дугообразования — в два раза больше (9 — 10 В). Требуется затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы между электродами и горению дуги (для сравнения: минимальное напряжение для образования искрового разряда немногим превышает потенциал выхода электрона — до 6 В).

Для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу. Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь. Электроны в искровых разрядах ионизируют молекулы в воздушном промежутке между электродами. При достаточной мощности источника напряжения в воздушном промежутке образуется достаточное количество плазмы для значительного падения напряжения пробоя или сопротивления воздушного промежутка. При этом искровые разряды превращаются в дуговой разряд — плазменный шнур между электродами, являющийся плазменным тоннелем. Возникающая дуга является, по сути, проводником и замыкает электрическую цепь между электродами. В результате средний ток увеличивается ещё больше, нагревая дугу до 5000-50000 K. При этом считается, что поджиг дуги завершён. После поджига устойчивое горение дуги обеспечивается термоэлектронной эмиссией с катода, разогреваемого током и ионной бомбардировкой.

После поджига дуга может оставаться устойчивой при разведении электрических контактов до некоторого расстояния.

Взаимодействие электродов с плазмой дуги приводит к их нагреву, частичному расплавлению, испарению, окислению и другим видам коррозии.

При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых при коммутации электрической цепи неизбежно появление электрической дуги, борьба с ней осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещённых с дугогасительными камерами.
Среди других способов известны использование вакуумных, воздушных, элегазовых и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно разрывающую электрическую цепь.

Строение дуги

Строение электрической дуги при дуговой сварке. 1-анодная область, 2-область дуги и защитного газа, 3-дуга, 4-катодные пятна, 5-катодная область

Электрическая дуга состоит из катодной и анодной областей, столба дуги, переходных областей. Толщина анодной области составляет 0,001 мм, катодной области — около 0,0001 мм.

Температура в анодной области при сварке плавящимся электродом составляет около 2500 … 4000°С, температура в столбе дуги — от 7 000 до 18 000°С, в области катода — 9000 — 12000°С.

Столб дуги электрически нейтрален. В любом его сечении находятся одинаковое количество заряженных частиц противоположных знаков. Падение напряжения в столбе дуги пропорционально его длине.

Сварочные дуги классифицируют по:

• Материалам электрода — с плавящимся и неплавящимся электродом;
• Степени сжатия столба — свободную и сжатую дугу;
• По используемому току — дуга постоянного и дуга переменного тока;
• По полярности постоянного электрического тока — прямой полярности («-» на электроде, «+» — на изделии) и обратной полярности;
• При использовании переменного тока — дуги однофазная и трехфазная.

Саморегулирование дуги

При возникновении внешнего возмущения — изменения напряжения сети, скорости подачи проволоки и др. — возникает нарушение в установившемся равновесии между скоростью подачи и скоростью плавления. При увеличении длины дуги в цепи уменьшаются сварочный ток и скорость плавления электродной проволоки, а скорость подачи, оставаясь постоянной, становится больше скорости плавления, что приводит к восстановлению длины дуги. При уменьшении длины дуги скорость плавления проволоки становится больше скорости подачи, это приводит к восстановлению нормальной длины дуги.

На эффективность процесса саморегулирования дуги значительно влияет форма вольт-амперной характеристики источника питания. Большое быстродействие колебания длины дуги отрабатывается автоматически при жестких ВАХ цепи.

Представители

См. также: Список советских компьютерных систем

Польский электронный аналоговый компьютер «AKAT-1»

Среди аналоговых вычислительных устройств можно выделить:

«FERMIAC»

Использование FERMIAC

FERMIAC — аналоговый компьютер, изобретенный физиком Энрико Ферми в 1946 году для помощи в его исследованиях. Использовался метод Монте-Карло для моделирования перемещения нейтронов в различных типах ядерных систем. При заданном начальном распределении нейтронов целью моделирования является разработка многочисленных «генеалогий нейтронов» или моделей поведения отдельных нейтронов, включая каждое столкновение, рассеяние и деление ядра. На каждом этапе для принятия решений о поведении нейтронов использовались псевдослучайные числа, «генерируемые» настройками барабанов данного устройства.

«Итератор»

«Итера́тор» — специализированная АВМ, предназначенная для решения линейных краевых задач систем линейных дифференциальных уравнений. Разработана в Институте кибернетики АН УССР в 1962 году.

«Итератор» решает краевую задачу итерационным способом Ньютона, сводящим её к решению нескольких дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями. Этот алгоритм заключается в определении матрицы первых производных по компонентам вектора начальных условий и автоматического поиска решения краевой задачи с использованием этой матрицы. Благодаря примененному методу, сходимость итерационного процесса с заданной допустимой ошибкой решения обеспечивается за три-четыре итерации.

Кроме систем дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами 2n-го порядка с линейными краевыми условиями, «Итератор» решает системы линейных алгебраических уравнений n-го порядка с произвольной матрицей коэффициентов.

Характеристики

• максимальный порядок решаемой системы дифференциальных уравнений — 8;
• максимальное число точек в интервале интегрирования, входящих в краевые условия — 3;
• максимальная погрешность — до 3 %;
• число операционных усилителей — 21;
• потребляемая мощность — 1кВ·A.

«МН»

Семейство аналоговых вычислительных машин. Название является аббревиатурой слов «модель нелинейная». Были предназначены для решения задач Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Наиболее совершенным представителем машин этого ряда была машина «МН-18» — АВМ средней мощности, предназначенная для решения методами математического моделирования сложных динамических систем, описываемых дифференциальными уравнениями до десятого порядка в составе аналого-цифрового вычислительного комплекса или самостоятельно. Схема управления позволяет производить одновременно и разделенный запуск интеграторов по группам, однократное решение задач и решение задач с повторением. Допустимо объединение до четырёх машин МН-18 в единый комплекс.

Характеристики

• количество операционных усилителей — 50;
• максимальный порядок решаемых уравнений — 10;
• диапазон изменения применяемых величин ± 50 В;
• время интегрирования — 1000 с;
• потребляемая мощность — 0,5 кВ × А.

Источники питания с импульсными стабилизаторами

Источник питания с импульсным стабилизатором – это альтернатива схеме с линейным стабилизатором: нестабилизированный источник питания (трансформатор, выпрямитель, фильтр) представляет собой «начало» схемы, а транзистор, работающий строго в режимах открыт/закрыт (насыщение/отсечка), передает питание постоянным напряжением на большой конденсатор так, чтобы поддерживать выходное напряжение между верхним и нижним установленными значениями. Как и в импульсных источниках питания, транзистор в импульсном стабилизаторе никогда не пропускает ток, находясь в своем «активном», или «линейном», режиме в течение какого-либо существенного промежутка времени, что означает, что в таком стабилизаторе будет теряться очень мало энергии в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы стабилизации является вынужденное наличие некоторых пульсаций напряжения на выходе, так как постоянное напряжение изменяется между двумя контрольными значениями напряжения. Кроме того, эти пульсации напряжения изменяются по частоте в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию выходного напряжения питания.

Схемы импульсных стабилизаторов, как правило, немного проще схем импульсных источников питания, и им не нужно работать с большими мощностями.

НАШИ КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Практическийопыт 11 лет

Слаженная команда профессионалов с инженерным и архитектурным образованием, с 11-летним опытом проектирования и строительства

Собственныепатенты

Зарегистрированы собственные патенты в строительстве, несколько заявок на инженерные системы рассматриваются Роспатентом

Системныйподход

Мы применяем системный подход и командную работу для увязки всех инновационных систем в единый четко работающий комплекс

Прямыеконтракты

Прямые контракты со значительными скидками позволяют быстро комплектовать дома и инженерные системы и снижают цену дома

ПРИНЦИПЫ ОСНАЩЕНИЯ ДОМА

Своя солнечная электростанция

Утепляем стены, пол и крышу до разумного максимума (утеплитель 400–600 мм). Герметизируем контур дома. Устанавливаем современную (децентрализованную, без воздуховодов) систему вентиляции с рекуперацией до 90% тепла. Используем энергоэффективные окна, устанавливаем их в проемы грамотно, так, как это делают на Аляске.

Пример: пиковые теплопотери дома «Кедровый ручей» – 6 кВт (17 Вт/м2 жилой площади при -25°С снаружи и +20°С внутри)

Местные источники энергии в виде солнца и древесины (щепа, пеллеты, дрова) гораздо надежнее, безопаснее, дешевле и экологичнее тепловых насосов или газгольдеров. В Австрии более половины домов автоматически отапливается на пеллетах, щепе и дровах.

Пример: системы с тепловым насосом требуют мощной внешней электросети и дополнительных источников тепла. Поэтому в доме – австрийский 50 кВт котёл-автомат Froling T4 на щепе/пеллетах, а тепло дешевле, надёжней.

«Тепловая батарейка» накапливает энергию и отдает её без необходимости снова запускать котел. Снижается потребление электричества и количество запусков, за счет чего достигается максимально щадящий режим работы котла. Можно комбинировать разные источники тепла и максимально использовать бесплатную солнечную энергию. Всегда есть чистая горячая вода. Растёт эффективность и живучесть всей системы отопления дома.

Пример: дом «Кедровый ручей» оснащён теплоаккумуляторным баком 40 м 3 , который запасает 2,5 МВтч тепловой энергии. Доля солнечной энергии в отоплении и ГВС – 60%. Даже в случае полного отказа системы теплогенерации дом не замёрзнет зимой в течение целого месяца при -25°С на улице.

Благодаря малым теплопотерям дом выгодно отапливать низкотемпературной системой, например, тёплыми полами без радиаторов. Такая система отопления в сравнении с привычной высокотемпературной позволяет извлекать из теплоаккумуляторного бака в два раза больше энергии и более комфортна для семей с детьми.

Пример: дом «Кедровый ручей» полностью отапливается тёплыми полами. Никаких радиаторов не требуется.

Своя солнечная электростанция

Для самообеспечения и повышения живучести дома устанавливаем 3–6 кВт солнечных батарей, подключаем их к литий-ионной солнечной электростанции UltraSolar собственного производства. Запаса энергии в литий-ионном аккумуляторном блоке хватает на 24 часа автономной работы. Зимой, когда солнца мало, энергия берется из сети или от генератора (если сети нет).

Пример: дом «Кедровый ручей» имеет 6 кВт солнечных батарей, питающих 3-фазную электростанцию UltraSolar Pro XL 18 кВт. Самообеспечение 80%.

Считаю, что личное жилье должно быть энергоэффективным и независимым. Поэтому выбрали с мужем «Автономные решения». Результат нам по душе, хотя я, конечно, человек придирчивый и контроль не забывала вести. Кстати, и солнечные панели свои теперь стоят!

Моя семья жила в квартире и стремилась к жизни за городом, пусть вне сетей, но подальше от соседей. Построили и спроектировали все ребята из Автономных решений. Монтаж полный произведен в конце июля. Панели ставили осенью. Пока всё без нареканий!

Ребята строят экономично и быстро. Очень довольны качеством. Дом приняли под ключ, причем были учтены все наши требования по резервированию и по теплу и по электричеству. Приятно, что такая большая гарантия.

Представить себе не могла, что дом можно собирать как конструктор. Считаю, что вкладываться в независимость от газовых и электрических сетей — это правильное дело! Подумываю о переезде на ПМЖ.