Как сделать пульсирующий ток

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 28.09.2024

Импульсный трансформатор – трансформатор, предназначенный для преобразования тока и напряжения импульсных сигналов с минимальным искажением исходной формы импульса на выходе. Рассмотрим особенности конструктивного устройства этой техники, область применения, выпускаемые разновидности и другие характеристики, связанные с данным оборудованием.

Конструкция и принцип работы

Импульсный трансформатор, по аналогии с другими идентичными устройствами, состоит из следующих элементов:

первичной и вторичной обмоток;
сердечника.

При подаче на входную катушку однополярных импульсов “е(t)” временной интервал между которыми довольно короткий, он вызывает возрастание индуктивности во время интервала t и , после чего наблюдается ее спад в интервале (Т-t_и). Благодаря разнице в количестве витков на катушках входа и выхода и импульсному характеру подачи тока, получается добиться высокого коэффициента трансформации с сокращением габаритных размеров устройства.

Одновременно решаются задачи измерения уровня и полярности токового импульса или характеристик по напряжению, согласования значения сопротивления аппарата, создающего сигналы, с потребляющим оборудованием, создание схем обратной связи и пр.,

Подключение импульсного трансформатора

Область применения

По большей части указанные трансформаторы применяются в импульсных устройствах:

Эти приборы используются в современном радиоэлектронном оборудовании, для источников питания импульсного типа, телевизорах, компьютерах и другой технике.

Ещё одна область использования устройств – в качестве защитных элементов при коротком замыкании в условиях холостого хода, чрезмерной нагрузке или избыточном нагреве.

Разновидности

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие разновидности импульсных трансформаторов:

стержневые;
броневые;
тороидальные, с намоткой провода на изолированный сердечник, не предполагающие применения катушек;
бронестержневые.

Поперечное сечение сердечника в большинстве устройств выполняется в форме круга или прямоугольника, по аналогии с силовыми аппаратами.

Основные характеристики устройств нанесены на корпус, поэтому из условного обозначения можно почерпнуть информацию об главных параметрах оборудования.

Стоимость трансформатора

Цена на единицу продукции может колебаться от 50 до 700 рублей и выше, в зависимости от характеристик устройства. При покупке учитывается производитель изделия и размер приобретаемой партии. Наиболее дешево обойдётся продукция китайского производства, массово представленная на рынке.

Импульсные трансформаторы – устройства, без которых невозможно представить современную бытовую технику и промышленное производство. Эти аппараты обладают рядом преимуществ, по сравнению с аналогичным оборудованием, но в некоторых случаях сопутствующие недостатки не позволяют их использовать.

Преимущества и недостатки

Использование импульсных трансформаторов объясняется следующими преимуществами:

высокими показателями выходной мощности;
небольшой массой и габаритными размерами;
высокой эффективностью, благодаря снижению энергетических потерь;
меньшей ценой при сопоставимых характеристиках;
высокой надёжностью по причине наличия схем защиты.

Малая масса достигается посредством возрастания частоты импульса. Это приводит к уменьшению объёма конденсаторов и простоте схемы выпрямления.

Возрастание коэффициента полезного действия обеспечивается, благодаря сокращению энергетических потерь.

Уменьшение габаритов связано со снижением количества использованных материалов. Это основная причина удешевления данной продукции. Ещё одно достоинство малых размеров – возможность применения устройства в малогабаритных электротехнических изделиях.

Недостатки связаны со сложностью в ремонте по причине отсутствия в схеме гальванической развязки наличии помех высокой частоты, в связи с особенностями конструкции и принципа действия устройства.

Чтобы предупредить влияние высокочастотных помех, нередко приходится прибегать к использованию специальных защитных средств, если применяется оборудование, для которого такие факторы нежелательны. В некоторых случаях, в связи с помехами, применение импульсных трансформаторов оказывается невозможным.

Порядок проверки исправности

Для проверки исправности импульсного трансформатора используется аналоговый или цифровой мультиметр. Цифровое устройство обладает преимуществами, благодаря удобству применения. Его не нужно дополнительно подстраивать, достаточно убедиться в наличии питания и целостности проводов подключения.

Аналоговый мультиметр настраивается следующим образом:

выбирается режим эксплуатации переключением в область минимальной величины сопротивления при измерении;
провода вставляются в контакты прибора и соприкасаются друг с другом;
специальной подстройкой стрелка выставляется на ноль;

Если совместить стрелку с нулём не получается, это говорит о проблемах с элементами питания, нуждающимися в замене.

Если трансформатор является составной частью некоторого аппарата, желательно отделить этот элемент от остальной конструкции, чтобы исключить воздействие сопутствующих помех при диагностике.

Проверка с помощью осцилографа:

Неисправность прибора может объясняться следующими проблемами:

повреждённым сердечником;
подгоревшими соединениями;
нарушением изоляции проводов, вызывающим короткое замыкание обмотки;
разрывом провода.

Кроме инструментальных измерений, необходимо обращать внимание на внешний вид аппарата. О неисправности может свидетельствовать подгоревшая обмотка, следы гари и соответствующий запах.

Процедура намотки

Если провод входной или выходной катушки не пригоден для дальнейшей эксплуатации, трансформатор можно перемотать. Для этого подбирается провод с двойной или тройной изоляцией, который необходимо намотать на сердечник.

Операция выполняется в следующем порядке:

наматывается провод первичной катушки, после предварительного припаивания входного контакта. Витки наматываются равномерно и плотно;
выходной конец провода припаивается в положенном месте;
наносится изоляция в несколько слоёв;
наматывается вторичная обмотка, с припаиванием входного и выходного концов.

Чтобы устройство работало нормально, провод наматывается равномерно, исключив узлы и перекручивания. Количество витков устанавливают, исходя из проведённого расчёта по характеристикам устройства.

Регулирование амплитуды импульсов тока нагрузки обычно производится за счет изменения уровня напряжения заряда формирующей цепи. Для нахождения оптимальных параметров импульсного процесса кроме этого требуется также регулировать длительность импульсов. Из трех канонических схем формирующих двухполюсников, нашедших применение на практике, приемлемыми для этого являются генераторы, выполненные на основе однородных искусственных линий, а также генераторы с частичным разрядом емкостного накопителя. В статье приводятся схемные решения и методики расчета мощных генераторов, обеспечивающих регулирование длительности прямоугольных импульсов тока нагрузки в диапазоне от десятков микросекунд до единиц миллисекунд. Амплитуды токов нагрузки при этом могут достигать десятков тысяч ампер, а уровни напряжений — десятков тысяч вольт.

Виктор Опре

Необходимость регулирования длительности импульсов тока нагрузки обычно связана с поиском оптимальных режимов, определяемых частотой следования импульсов, их амплитудой и длительностью. Одним из наиболее простых решений, обеспечивающих регулирование длительности импульсов, является использование емкостного накопителя, работающего в режиме частичного разряда (рис. 1). Для коммутации тока нагрузки в таких генераторах используются мощные полностью управляемые ключи различных видов. В качестве таких ключей могут быть применены силовые транзисторы, модуляторные лампы или полностью управляемые ключи, выполненные на полууправляемых приборах — тиратронах или тиристорах [1]. При подключении накопителя С_н к нагрузке начинается разряд, причем ток разряда i_Р(t) изменяется по экспоненциальному закону. Ключ К отключается в момент времени t ≤ τmax, а τmax 24.07.2009 | Источники питания
Оставить комментарий

Такой тип источников питания ещё называют лабораторными, и не зря!Он подойдет не только для питания различных устройств, но и как универсальное зарядное устройство для абсолютно любых аккумуляторов.

Как мне кажется блок питания мега простой и отлично подойдет для начинающего радиолюбителя.Блок питания может быть построен на различные диапазоны напряжения и тока все зависит от конкретных задач.Сегодня мы рассмотрим блок питания на самый популярный диапазон 0-30 вольт/0-10 амер. Выбор такого диапазона также обусловлен применением китайского вольтамперметра с диапазоном по току до 10а.

Условно блок питания можно разделить на 3 части:

1 Внутренний источник питания.

Представляет из себя любой компактный источник напряжение 12 вольт и током не менее 300 мА.Предназначен для питания шим контроллера, вентилятора охлаждения и вольтамперметра.Можно использовать абсолютно любой адаптер на 12 вольт. Рассказывать как собрать такой в этой статье не буду, будем использовать готовый AC-DC преобразователь с китая вот такого типа:

2 Модуль управления.

Представляет из себя микросхему TL494 c небольшим драйвером на 4-х транзисторах:

Благодаря использованию встроенных операционных усилителей обвязка TL494 получается очень простая, такое включение широко распространено у радиолюбителей.Резистором R4 задаём желаемое максимальное напряжение, R2- ток.R11 и R12 для удобства могут быть многооборотные, но я использую обычные.
При использовании ЛУТ плату управления я как правило собираю на отдельной платке:

3 Силовая часть.
Основную часть компонентов можно использовать из старого компьютерного блока питания, главное чтобы он был соответствующей топологии.

Дроссель L1 мотается на ферритовом кольце из того же компьютерного бп, предварительно сматываем с него все обмотки и наматываем медный провод длинной 1.5-2м сечением 2мм, это позволит уложится в указанные параметры(это для тех у кого нечем промерять индуктивность).
Также в большинстве нормальных компьютерных бп есть второй дроссель на ферритовом стержне, его в большинстве случаев можно оставить как есть в качестве L2.
Силовой трансформатор тоже можно использовать как есть, но тогда выходное напряжение будет около 20 вольт.Для 30 вольт вторичную обмотку придется перемотать.
Когда мне нужно снять большие токи я предпочитаю использовать ферритовые кольца.
Расчет для нашего блока питания 30 вольт 10 ампер.Трансформатор-донор из компьютерного бп оказался 39/20/12:

Все основные компоненты размещаются на пп стандартных размеров под корпус компьютерного блока питания:

Кстати после сборки платы управления и намотки трансформатора GDT их можно проверить даже если у вас нет осциллографа.

При отсутствии ошибок при монтаже и исправных компонентах схема практически не нуждается в настройке.
Для управления вентилятором я как правило использую схему управление по температуре на lm317

или термостаты KCD 9700.Иногда и то и другое сразу.

Лицевая панель нарисована в frontdesigner 3.0 и распечатана на самоклеящейся фотобумаге, затем заламинирована самоклеящаяся пленкой для учебников и книг(есть в любом офис маге).

Вот и корпус будущего бп уже практически готов:

Добавлю ещё версию модуля управления попроще и помощнее, но слегка по дороже

ОБОРУДОВАНИЕ

Для начала сварочного процесса требуется розжиг электрической дуги. Чаще всего его осуществляют, многократно касаясь обрабатываемой поверхности электродом. Упростить эту задачу помогает использование специальных устройств. Собрать осциллятор своими руками можно, как и сам сварочный аппарат, для этого нужно иметь соответствующие знания.

Назначение осциллятора для сварки

Блок применяется для бесконтактного возбуждения дуги, облегчающего начальные этапы сварочного процесса. Осциллятор обеспечивает стабильное функционирование сварочного аппарата. Иногда блок встраивается в корпус агрегата вместе с источником питания. Осциллятор подает импульсные токи слабой мощности, способствующие возбуждению начальной дуги.

Сварщику достаточно поднести электрод к детали и нажать кнопку. Длительность импульса зависит от времени удержания клавиши. После появления дежурной дуги сварка ведется в стандартном режиме.

Если аппарат снабжен микропроцессорным управляющим модулем, осциллятор автоматически включается при спонтанном затухании дуги. Такой принцип действия обеспечивает стабильную работу аппарата при перепадах напряжения или ошибках сварщика.

Какие виды осцилляторов доступны для домашнего изготовления

Существует 3 типа устройств, изготавливаемых своими руками.

На непрерывной подаче тока

Сварочный осциллятор вырабатывает электрические импульсы частотой до 250 кГц, величина напряжения достигает 6000 В. Это приводит к быстрому возгоранию дуги на любом расстоянии от детали. Наложение выдаваемого осциллятором электричества на сварочный ток способствует стабильной работе аппарата. Из-за невысокой мощности устройство не представляет опасности для сварщика.

Осциллятор непрерывной подачи тока соединяется с источником питания последовательно или параллельно. Первый способ подключения считается более удобным. Он не требует использования дополнительных средств защиты блока питания от высокого напряжения.

Импульсный осциллятор

Такой прибор совместим с агрегатами, работающими на переменном токе. Осциллятор помогает удерживать дугу во время перемены полярности, наблюдающейся постоянно. Устройство выдает кратковременный импульс, помогающий зажечь начальную дугу.

Блок постоянного действия в таком случае оказывается менее эффективным.

C дополнительными конденсаторами

Прибор с накопительными элементами функционирует по принципу заряд-разряд. Для питания конденсаторов применяется отдельный модуль. На первом этапе детали передают энергию дуге. После этого конденсаторы разряжаются, отключаются от схемы, подсоединяются к зарядному блоку. При угрозе обрыва дуги синхронизирующее средство повторно переводит разрядники на рабочую линию агрегата.

Устройство и принцип работы оборудования

Для понимания характера функционирования прибора нужно хорошо знать физику. Получаемая при включении осциллятора дуга не меняет своих параметров при увеличении зазора между электродом и обрабатываемой деталью.

Конструкция осциллятора включает следующие элементы:

Трансформатор повышающего типа. Используется для изменения амплитуды напряжения.
Колебательный модуль, имеющий стандартное строение. Он включает конденсаторы и индуктивные катушки. Контур применяется для создания высокочастотных колебаний.
Разрядник – воздушный зазор, в котором появляется искра.

Устройство может быть дополнено датчиками, автоматизирующими работу оборудования, помогающими контролировать ее. Если осциллятор включается в состав аргонодугового аппарата, его снабжают клапаном впуска газа. Микропроцессор подает команду на открытие элемента в нужные моменты. Осциллятор оснащается системой безопасности, предотвращающей выход аппарата из строя.

Конденсатор защищает сварщика от поражения током. В случае пробоя детали активируется плавкий предохранитель, разрывающий цепь при скачке силы тока.

Как использовать домашнее оборудование начинающим

Применение самодельного осциллятора для электродуговой сварки деталей из алюминия и иных материалов требует соблюдения следующих правил:

Приборы могут использоваться как в помещениях, так и на открытых участках. При наличии осадков устройства нельзя применять на улице.
Диапазон рабочих температур оборудования составляет -10…+50 °С. Применять осциллятор можно при влажности воздуха не более 95%.
Устройства применяются при атмосферном давлении 85-105 кПа.
Нельзя включать приборы в запыленных и загазованных помещениях, подвергать элементы устройства воздействию агрессивных веществ, способных разрушать металл и изоляцию.
Разрешается работать только с заземленными приборами. Перед началом сварки проверяют правильность подключения осциллятора к электрической цепи, осматривают контакты.
Демонтировать защитный корпус можно только после отсоединения оборудования от сети.
На поверхностях прибора не должно присутствовать следов пыли, коррозии или нагара. При появлении загрязнений элементы аппарата зачищают наждачной бумагой.

Дополнение для инвертора

В таком случае вместе с основной техникой безопасности соблюдают следующие правила:

В процессе сварки регулярно проверяют работоспособность блокировочного конденсатора. При повреждении этой детали оператор рискует получить электротравму.
Настраивают и регулируют аппарат только в отключенном от сети состоянии. Это же касается процесса очищения поверхностей от нагара.
Постоянно контролируют частоту импульсов. Она не должна быть более 40 мкс.

Для плазмореза

Осциллятор настраивают в соответствии с параметрами режущего устройства, в сочетании с которым он будет работать. Тиристоры подбирают опытным путем, ориентируясь на устойчивость дуги. При работе с устройством особо тщательно соблюдают технику безопасности.

Прибор непрерывно подает импульсы, поэтому ток на контактах остается даже после отключения от сети.

Изготовление ключевых деталей

Создание осциллятора для сварки своими руками начинают со сборки основных элементов:

Повышающего трансформатора. Можно купить готовую деталь или сделать ее самостоятельно. Число витков и толщина жилы выбираются в зависимости от параметров работы будущего устройства. При намотке учитывают, что блок должен повышать напряжение до 6000 В.
Колебательного модуля. Его изготавливают из катушки индуктивности, включающей ферритовый сердечник и намотанный на него силовой кабель. Для первичной обмотки достаточно 1 витка, для вторичной – 5. Контур снабжают разрядником и защитным конденсатором. Первый используется для выработки и освобождения ослабевающего импульса. Разрядник изготавливают из медных прутков и вольфрамовых стержней, передающих ток. Контактирующие с проводами области покрывают твердеющим диэлектрическим составом.

Колебательный модуль последовательно соединяют с конденсатором. После этого устанавливают разрядник, подключаемый к первичной обмотке трансформатора. Конденсатор можно приобрести или достать из нерабочего телевизора. Для выработки более стабильного напряжения используют сдвоенную катушку индуктивности. Кроме того, такой подход препятствует выходу аппарата из строя.

Обе части контура состоят из следующих компонентов:

конденсаторов емкостью не менее 0,3 мФ;
варистора с напряжением, соответствующим таковому на вторичной обмотке (90-150 В);
ферритового стержня, на который наматывается медная жила сечением 15-20 мм².

Схемы для осциллятора

Способ подключения и виды компонентов оборудования зависят от того, в сочетании с каким аппаратом будет использоваться блок.

Управление с плазморезом

Для выработки плазмы в резаке требуется напряжение 20000 В. Поэтому конструкцию прибора дополняют искровым осциллятором.

На чертеже вспомогательного устройства обязательно отображаются такие компоненты:

Кнопка запуска (S3). Включает блок питания плазмореза, обеспечивая подачу электричества в цепь осциллятора.
Конденсатор (C5). От этой детали зависит длительность выдаваемого импульса.
Тиристоры (T7, T8). После их закрытия питание осциллятора приостанавливается, дуга становится стабильной.

При повторном нажатии кнопки запуска конденсатор вновь накапливает заряд, система подготавливается к следующему циклу работы плазмореза.

В сочетании с аргонодуговой сваркой

В этом случае рекомендуется собирать осциллятор непрерывного действия. К электрической сети он подключается через трансформатор. Для сборки схемы не потребуются дорогие детали и сложные действия. Затруднения могут возникать только на этапе установки тиристоров. Их выбирают опытным путем, оценивая стабильность горения дуги.

Используют и более простые чертежи осцилляторов, не включающие тиристоров. Собрать устройство по такому чертежу можно, обладая минимальными знаниями электротехники.

Для инверторного устройства

Осциллятор для инвертора устанавливают между держателем электродов и выпрямителем.

Схема блока включает следующие компоненты:

выпрямитель напряжения;
средство зарядки конденсаторов;
блок питания;
модуль, вырабатывающий импульс;
управляющий;
клапан впуска газа;
трансформатор повышающего типа;
вольтметр.

Для работы с алюминием

При сварке этого металла соблюдают особые условия. Получать и удерживать мощную дугу в этом случае сложно. Поэтому сварочный аппарат дополняют осциллятором, превращающим низкочастотный переменный ток в высокочастотный. Компонент вводится в цепь параллельно инвертору или после него.

Избежание частых ошибок

Исключить возникновение проблем в работе самодельного прибора помогает соблюдение следующих рекомендаций:

При сборке простых схем удерживать стабильную дугу удается не всегда. Причиной неисправности является низкое напряжение в электрической сети. Исключить возникновение сбоев в работе сварочного агрегата помогает установка автотрансформатора.
Не стоит экономить на дросселе. Разрядник подает ряд затухающих высокочастотных колебаний с напряжением 1000 В. Не имеющая дросселя вторичная обмотка принимает до 50 В. Из-за этого возникает короткое замыкание. Поступающий от сети ток начинает нагревать трансформатор. Чтобы сварочный аппарат не вышел из строя, устанавливают дроссель.
При формировании обмотки используют изолирующие прокладки, пропитывают жилы бакелитовым лаком.
Безопасной считается частота тока в 150-300 кГц. Если человек становится проводником, ток не влияет на работу внутренних органов, однако вызывает поверхностные ожоги. Избежать возникновения травмоопасной ситуации помогает правильное заземление.
Колебательный контур должен быть оснащен блокировочным конденсатором.

Перед сборкой рекомендуется проконсультироваться со специалистом, который выяснит, является ли выбранная схема безопасной.

Видеоинструкции для самостоятельного изготовления осциллятора

Приведенные ниже ролики помогут понять, как собирать устройство правильно, какие детали использовать, в какой последовательности их размещать.

Ютуб канал “ Скифософский ”

Пошаговое изготовление

Порядок сборки осциллятора зависит от типа оборудования, с которым он будет использоваться.

Самодельный осциллятор для плазмореза

Вместо трансформатора в схему включают умножитель напряжения. Сила тока не является важным параметром. Устройство компактно, его можно собрать из простых деталей. При намотке умножителя обеспечивают качественную изоляцию. В противном случае напряжение пробьет первичную обмотку, блок выйдет из строя. Чтобы витки не вибрировали во время работы прибора, их обрабатывают эпоксидной смолой.

Самым сложным моментом считается подбор конденсаторов. Лучшими параметрами обладает деталь, извлекаемая из стартера люминесцентной лампы.

Устройство из катушки зажигания

Осциллятор можно сделать из катушки зажигания. В таком случае схему дополняют ВВ-диодом. Такой способ изготовления считается самым простым. Автомобильную катушку можно найти в любом гараже. Однако характеристики этого элемента не совсем подходят для сборки осциллятора. Поэтому остальные компоненты цепи придется подбирать более тщательно. Придется устанавливать разные блоки тиристоров, добиваясь уверенного горения электрической дуги.

Несмотря на простоту сборки, изготавливать осцилляторы из автомобильной катушки не рекомендуется.

Осциллятор для инвертора

При подготовке деталей учитывают такие факторы:

Назначение сварочного инвертора. Определяют, какие металлы придется варить. Любой материал имеет особенности, которые учитываются при выборе компонентов для осциллятора.
Характеристики тока.
Максимальную мощность. При необходимости получения высоких показателей придется использовать дорогие детали.

В бытовых условиях чаще всего сваривают алюминиевые детали. Поэтому прибор собирают по схеме, соответствующей данному типу работ.

Для сборки осциллятора выполняют следующие действия:

Дорабатывают трансформатор, заменяя первичную и вторичную обмотки. Сердечник обматывают кабелем, сечение которого зависит от требуемых параметров вырабатываемого тока.
Размещают разрядник, проводящий искру. После этого включают в цепь колебательный контур. Его снабжают конденсатором, вырабатывающим импульсы высокой частоты. С помощью этой детали прибор приобретает необходимые для работы характеристики. Зажигание дуги упрощается, она становится стабильной.
Проверяют работоспособность готового прибора. Для начала нажимают клавишу пуска, активирующую разрядник. После этого подносят электрод к детали, дожидаются возникновения дуги.

Из микроволновки

Трансформатор СВЧ-печи можно использовать в качестве основного блока осциллятора для дуговой сварки. Напряжение на магнетроне достигает 2200 В. Повысить это значение можно путем установки 3 последовательно соединяемых конденсаторов. Прибор начинает подавать на разрядник напряжение в 5200 В. Сердечник для второго (высокочастотного) трансформатора можно добыть из отклоняющей системы старого монитора.

Для первичной обмотки используют медную жилу толщиной 1,5 мм. Она состоит из 2 витков. Вторичная обмотка формируется из шины сечением 45 мм². Жила наматывается в 10 витков, покрывается виниловой изоляцией и трансформаторной бумагой. Для изготовления разрядников используют болты на 6 с полированными торцами и сплющенные медные трубки соответствующего диаметра. Также устанавливают клавишу пуска и блок питания для нее. Клапан подачи аргона покупают в готовом виде.

Читайте также: