Как построить вольт амперную характеристику: Жесткая и падающая вольт-амперная характеристика

Содержание

Жесткая и падающая вольт-амперная характеристика

У меня дома есть небольшой аппарат для MIG-сварки. Я хочу попробовать использовать его для ручной дуговой сварки, но мне сказали, что у меня ничего не выйдет. Почему? У нас а работе есть несколько других аппаратов. Почему какие-то из них предназначены только для РДС, какие-то — только для MIG, а какие-то — и того, и другого? Я слышал термины «CV» и «CC», но что они означают и насколько важны? И еще — у нас есть механизмы подачи проволоки с переключателем «CV / CC». Значит ли это, что их можно использовать с любым аппаратом?

 
Это очень хорошие вопросы и я уверен, что их задают себе многие сварщики. Существует два типа сварочных аппаратов с разной конструкцией и принципами управления дугой. Это аппараты с падающей вольт-амперной характеристикой (constant current, CC) и аппараты с жесткой вольт-амперной характеристикой (constant voltage, CV). Также есть универсальные источники питания с дополнительной электрикой и компонентами, которые позволяют им вырабатывать сварочный ток обоих видов в зависимости от выбранного режима.

Помните, что сварочная дуга динамична, ее сила тока (амперы) и напряжение (вольты) постоянно меняются. Источник питания осуществляет мониторинг дуги и каждую миллисекунду вносит корректировки для сохранения ее стабильности.  Поэтому термин «жесткая» относителен. Источник питания на падающей ВАХ поддерживает силу тока относительно постоянной при значительных перепадах напряжения, а источники на жесткой ВАХ поддерживают постоянное напряжение при значительных перепадах силы тока. На Рисунке 1 показаны графики сварочного тока аппаратов на жесткой и падающей ВАХ. Обратите внимание, как на графиках сильно меняется одна переменная, в то время как другая остается более-менее постоянной (перепад значений обозначается символом «Δ» (дельта).

 

 

Рисунок 1: сварочный ток аппаратов на падающей и жесткой ВАХ

 

Нужно отметить, что эта статья касается только традиционных моделей сварочных аппаратов. При импульсной сварке источниками с поддержкой технологии управления формой волны сварочного тока вольт-амперную характеристику дуги нельзя отнести ни к жесткой, ни к падающей. Такие источники питания очень быстро корректируют и напряжение, и силу тока (намного быстрее традиционных моделей), что позволяет им обеспечить очень стабильную дугу.

Чтобы понять преимущества и недостатки жесткой и падающей ВАХ, сначала нужно понять, как изменения силы тока и напряжения влияют на ход сварки. Сила тока влияет на производительность расплавления электрода или сварочной проволоки. Чем выше сила тока, тем быстрее плавится электрод (в кг/ч). Чем ниже сила тока, тем меньше производительность расплавления. Напряжение влияет на длину и, как следствие, ширину и объем дуги. При увеличении напряжения длина дуги возрастает (а конус дуги — становится шире), при уменьшении напряжения дуга становится короче (а конус дуги — уже). На 

Рисунке 2 проиллюстрировано влияние напряжения на дугу.   

 

 

Рисунок 2: влияние напряжения на форму дуги

 

То, какой вид тока будет более стабильным и поэтому предпочтительным, зависит от выбранного Вами процесса сварки и степени автоматизации. Процессы ручной дуговой сварки (MMA) и аргонодуговой сварки (GTAW/TIG) относят к полностью ручным видам сварки. Это означает, что сварщик должен самостоятельно контролировать все параметры сварки. Он держит электрододержатель или горелку TIG и собственной рукой контролирует угол наклона и атаки, скорость сварки, длину дуги и скорость подачи электрода в соединение.  Для процессов РДС и TIG (т.е. ручной сварки) более предпочтителен ток на падающей ВАХ. 

Процессы сварки в защитных газах (MIG) и сварки порошковой проволокой (FCAW) считаются полуавтоматическими. Это означает, что сварщику все еще приходится вручную регулировать угол наклона, угол атаки, скорость сварки и расстояние между контактным наконечником и рабочей поверхностью (CTWD). Однако скорость подачи сварочной проволоки при этом регулируется подающим механизмом. Для полуавтоматических процессов более предпочтителен ток на жесткой ВАХ. 

В Таблице 1 перечислены рекомендации по сварочному току для каждого процесса.

 

 

 

 

Таблица 1: рекомендуемые типы сварочного тока для различных процессов

 

Чтобы упростить конструкцию и снизить стоимость сварочных аппаратов, их обычно проектируют только для одного или двух процессов сварки. Поэтому бытовые модели для РДС поддерживают только ток на падающей ВАХ. Аппараты для аргонодуговой сварки тоже поддерживают только ток на падающей ВАХ, потому что они также предназначены для ручной сварки. Бытовые модели для MIG и FCAW-сварки, напротив, имеют ток на жесткой ВАХ. Вернемся к первому вопросу — почему аппарат для MIG сварки не подходит для РДС? Аппараты для MIG генерируют ток на жесткой ВАХ, который не пригоден или не рекомендуется для ручной дуговой сварки. Аналогичным образом, Вы не сможете использовать аппарат для РДС для сварки MIG, потому что он генерирует ток на падающей ВАХ. Как уже было сказано выше, также существуют универсальные модели с поддержкой процессов на падающей и жесткой ВАХ. Но они обычно имеют более сложную конструкцию и предназначены для промышленных работ с высокой производительностью, поэтому имеют намного большую стоимость по сравнению с бытовыми моделями.

На Рисунке 3 показано несколько примеров аппаратов на падающей и жесткой ВАХ, а также универсальных моделей.

 

 

Рисунок 3: примеры сварки с источниками питания различного типа

 

Вести сварку возможно как на падающей, так и жесткой ВАХ (если соответствующим образом настроить оборудование).  Однако при использовании «неподходящего» для соответствующего процесса типа тока дуга будет очень нестабильной.

В большинстве случаев это сделает сварку непрактичной. 

Разберемся, почему. При ручной сварке (режимы РДС и TIG) Вы контролируете все переменные вручную (именно поэтому эти процессы считаются самыми сложными в освоении). Нужно, чтобы электрод плавился с равномерной скоростью, поэтому его нужно очень равномерно погружать в сварочную ванну.  Чтобы расплавление электрода было постоянным, сила сварочного тока также должна быть постоянной (т. е. иметь падающую ВАХ).  Напряжение при этом может варьироваться. В режиме ручной сварки очень сложно поддерживать постоянную длину дуги, потому что Вам приходится самостоятельно погружать электрод в соединение. В результате колебаний длины дуги также меняется сварочное напряжение. На падающей ВАХ сила тока является постоянной, контрольной величиной, а напряжение при этом может свободно изменяться.

Если попробовать использовать для ручной дуговой сварки аппарат на жесткой ВАХ, сила тока и производительность расплавления электрода будут слишком сильно варьироваться.

По мере перемещения вдоль соединения (при том, что сварщику также нужно будет соблюдать все остальные параметры сварки) электрод будет плавиться то быстрее, то медленнее. Вам придется постоянно менять скорость погружения электрода в соединение, что очень неудобно.              

В режимах MIG и FCAW ситуация полностью другая. Хотя сварщику все еще приходится контролировать много параметров вручную, скорость подачи проволоки регулируется автоматически (и имеет строго заданное значение). Теперь Вам нужно обеспечить постоянную длину дуги. Для этого требуется постоянное сварочное напряжение (т. е. жесткая ВАХ).  Сила тока при этом может свободно варьироваться в зависимости от скорости подачи проволоки. При увеличении скорости подачи проволоки возрастает сила тока, и наоборот При сварке на жесткой ВАХ напряжение и скорость подачи проволоки являются контрольными значениями, а сила тока может меняться.  

Если попробовать вести MIG или FCAW-сварку на падающей ВАХ, напряжение и длина дуги будут слишком сильно варьироваться. При падении напряжения дуга станет слишком короткой и электрод залипнет в основном металле. При увеличении напряжения длина дуги слишком вырастет и тогда произойдет переход дуги с проволоки на токоподводящий мундштук. Постоянные залипания и переходы дуги сделают сварку на падающей ВАХ непрактичной.              

Также заметим, что процессы TIG, MIG и FCAW часто автоматизируются. В случае полной автоматизации, все переменные, включая угол наклона, расстояние и скорость, контролируются автоматически. Благодаря этому дуга становится более стабильной. Тем не менее, для TIG в таких случаях все равно используется падающая ВАХ, а для MIG и FCAW — жесткая. Также часто автоматизируется еще один распространенный процесс электродуговой сварки, сварка под флюсом (SAW). Для SAW используется как жесткая, так и падающая ВАХ. Этот выбор зависит от диаметра проволоки, скорости сварки и размера сварочной ванны. Для полуавтоматической сварки под флюсом более предпочтительна жесткая ВАХ.

Последний вопрос касается компактных механизмов подачи проволоки в форме кейса (см.  пример на Рисунке 4). Такое оборудование несколько противоречит перечисленным в этой статье правилам. В основном они предназначены для сварки в полевых условиях и обладают тремя особенностями по сравнению с обычными цеховыми подающими механизмами.  Во-первых, кассета проволоки у них устанавливается в жесткий пластиковый корпус, который защищает ее от внешнего воздействия. Во-вторых, для питания привода подачи в них служит не контрольный кабель, а измерительный провод от подающего механизма. Поэтому подключение выполняется очень просто — уже имеющимся сварочным кабелем от источника питания (с добавлением газового шланга). В-третьих, они в ОГРАНИЧЕННОЙ степени пригодны для сварки на падающей ВАХ. Они действительно имеют переключатель «CC/CV» для выбора типа сварочного тока.

Когда такие компактные подающие механизмы только появились на рынке, предполагалось, что их будут использовать с уже имеющимися на рынке аппаратами на падающей ВАХ (в основном сварочными агрегатами), что позволит производителям вести сварку MIG и FCAW (т. е. сварочной проволокой). Вместо того, чтобы покупать новый аппарат на жесткой ВАХ, им пришлось бы только купить подающий механизм. Эти механизмы подачи имеют дополнительную электрику, которая замедляет изменения скорости подачи проволоки из-за присущих ВАХ перепадов напряжения и старается сделать дугу более стабильной (заметьте, что на падающей ВАХ скорость подачи проволоки больше не является константой и постоянно меняется для сохранения силы тока на одном уровне).

 

 

Рисунок 4: компактный механизм подачи проволоки

 

В действительности сварка проволокой на падающей ВАХ хорошо подходит для одних задач и не годится для других. При использовании газозащитной порошковой проволоки (FCAW-G) и в процессе MIG со струйным или импульсным струйным переносом металла дуга получается сравнительно стабильной. Но с самозащитной порошковой проволокой (FCAW-S) и в режиме MIG с переносом металла короткими замыканиями дуга очень нестабильна. Хотя для падающей ВАХ характерны сильные перепады напряжения, процессы с высоким напряжением (24В и больше), например FCAW-G и MIG со струйным переносом металла, к ним менее чувствительны. Поэтому дуга остается достаточно стабильной. Процессы с низким напряжением (22В и меньше), например, MIG с переносом металла короткими замыканиями и FCAW-S, наоборот, более чувствительны к его перепадам.  Поэтому в их случае дуга очень нестабильна и в большинстве случаев считается неприемлемой. Еще одна особенность проволоки FCAW-S на падающей ВАХ — это повышенное напряжение дуги и, как следствие, большая длина, что делает ее более уязвимой к воздействию атмосферы. Это может привести к возникновению пористости и/или резкому падению ударной вязкости наплавленного металла при низких температурах.

В заключение повторим, что жесткая вольт-амперная характеристика ВСЕГДА более предпочтительна для сварки проволокой. Поэтому при использовании универсальных подающих механизмов с источниками питания с поддержкой жесткой ВАХ, лучше выбрать именно ее, а не падающую. Хотя ток на падающей ВАХ может подойти для сварки общего назначения в режимах FCAW-G и MIG со струйным переносом металла, она не рекомендуется для ответственных работ.

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Электрическая дуга как элемент цепи тока обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками. Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.

Другие страницы, близкие к теме

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги:

Обычно с изменением тока меняются скорости струй паров, истекающих из активных пятен электродов, расположение пятен на поверхности последних, размеры областей столба, затененных электродами от воздействия струй защитных газов, давление газа в полости закрытых дуг и т. д.

Поэтому в чистом виде зависимости Ud = f (Id) Для сварочных дуг построить практически не удается. Пока приходится довольствоваться измерениями Ud в условиях изменения всего комплекса параметров, связанных с током. Поскольку в различных сварочных дугах с током связаны различные параметры, то можно говорить о вольт-амперных характеристиках дуг с неплавящимися или плавящимися, обмазанными или голыми электродами, дуг под флюсом или в защитных газах, дуг в плазмотронах и т. д.

Рисунок 1. Прибор для возбуждения дуги с заданным расстоянием между электродами.

Наиболее простой зависимостью Ud от Id должны характеризоваться свободные дуги с неплавящимися электродами. Как показывают многочисленные измерения, эти зависимости являются падающими. Получение достоверных характеристик дуг с плавящимися электродами связано, прежде всего, с трудностями измерения длин дуг.

Однако метод регистрации параметров дуги в начальной стадии ее существования после возбуждения прибором, изображенным на рис. 4, позволяет свести их к минимуму.

Для построения характеристик достаточно иметь осциллограммы Ud и Id при Ido = δ = const и различных токах. Чтобы повысить стабильность маломощных дуг, применялись источники питания с Uxx = 100 в. Дуги большой мощности питались от многопостового генератора ПСМ-1000.

Характеристики открытых дуг в воздухе между стальными электродами различных диаметров и пластиной приведены на рис 8. Длина дуги ld = 5 мм, полярность тока прямая. При токах до 220 а все характеристики, несмотря на различие диаметров электродов, практически совпадают и являются сначала падающими, потом независимыми. При больших токах дуге с большим диаметром электрода d1 = 10 мм по-прежнему свойственна независимая или даже пологопадающая характеристика.

В дугах с катодами d2 = 4 мм и d3 = 2 мм происходит рост напряжения. Чем меньше диаметр электрода, тем при меньших токах наблюдается этот рост. К сожалению, построить характеристики Ud=f (Id) для тонких электродов во всем диапазоне применяемых токов не удается: при плотности тока j ≥ 6000 а/см2 уже во время подъема электрода 6 прибором (рис.4) он начинает заметно оплавляться, поэтому длина дуги в момент регистрации установившегося Ud не может быть установлена с необходимой точностью.

Рис. 2. Вольт-амперные характеристики открытой сварочной дуги.

Однако и полученные данные позволяют утверждать, что причиной увеличения Ud с ростом Id является малый диаметр катода. По-видимому, после перекрытия катодным пятном всего торца электрода дальнейшее расширение пятна в пространстве становится невозможным и дуга переходит в режим «сжатой дуги» у катода с возрастающей вольт-амперной характеристикой. Изменение длины дуги приводит к изменению абсолютных значений Ud, но его зависимость от тока остается прежней.воль

В исследованном диапазоне токов и диаметров электродов не обнаружено принципиальных изменений вольт-амперных характеристик дуг под флюсом за исключением абсолютных значений Uk + Ua и Е (см. табл. 1). По-видимому, образующаяся под флюсом газовая полость достаточна по размеру, чтобы не ограничивать свободное развитие дуги, а ее сжатие происходит только в связи с недостатком места для развития пятна на тонком электроде.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Проверка трансформаторов тока с использованием комплекса РЕТОМ-21

Построение ВАХ трансформаторов тока

Построение вольт-амперной характеристики (ВАХ) является одним из важных этапов проверки трансформаторов тока (ТТ). Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость напряжения одной из вторичных обмоток от намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при XX на первичной обмотке ТТ (рисунок 1). Снятие ВАХ производится в пределах от нуля до нескольких кратностей тока начала насыщения магнитопровода трансформатора, при этом напряжение  на вторичной обмотке не должно превышать  1800 В во избежание повреждений её изоляции. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ, однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других фаз того же присоединения.

Основная задача построения ВАХ – определение передаточной характеристики ТТ, которая позволяет вычислить максимально допустимую нагрузку, подключаемую к вторичной обмотке трансформатора. При насыщении магнитопровода ТТ происходит значительное изменение формы сигнала, что может привести к большим погрешностям коэффициента передачи, при этом, чем выше ток, тем больше погрешность. Поэтому при расчете уставок устройств РЗиА, подключаемых к ТТ, необходимо знать, когда трансформатор работает на линейном участке ВАХ (участок a-b Рисунок 1), а когда – на участке, отклонение которого от линейного превышает 10%  (участок b-c на рисунке 1) в момент наступления насыщения магнитопровода. На последнем участке ВАХ работа трансформатора не рекомендуется. Таким образом, максимальная нагрузка, подключаемая к вторичной обмотке ТТ, рассчитывается исходя из того, что трансформатор должен работать на линейном участке ВАХ.

Рис. 1. Типовая вольт-амперная характеристика ТТ

При снятии вольт-амперной характеристики  может быть выявлено наличие короткозамкнутых витков – одного из наиболее распространенных повреждений ТТ. Данный тип повреждения можно выявить по резкому снижению ВАХ и изменению ее крутизны. Необходимо отметить, что при проведении других проверок, например проверки коэффициента трансформации, это не обнаруживается.

Следует выделить ряд требований, предъявляемых к испытательному оборудованию, применяемому для построения ВАХ трансформаторов:

1. Источник напряжения должен обладать высокой мощностью.

Очевидно, что чем мощнее источник напряжения при снятии характеристики, тем  стабильнее синусоидальность напряжения и достовернее результаты.

В приборе РЕТОМ-21 применяется мощный источник напряжения U3, способный выдавать напряжение до 500 В мощностью до 3 кВА. При помощи данного источника можно проверять ТТ на напряжения от 0. 4 до 35 кВ с напряжением насыщения магнитопровода до 500 В. Регулирование источника осуществляется при помощи ЛАТРа, выполненного из высококачественных материалов, что позволяет получать минимально возможные искажения формы сигнала.

В 2010 году научно-производственное предприятие «Динамика» начало серийный выпуск блока РЕТ-ВАХ-2000, который пришел на смену ранее производимому блоку РЕТ-ВАХ. Новый блок значительно расширил возможности прибора РЕТОМ-21. С его помощью можно получать напряжения до 2000 В. Мощность, которую способен передавать блок составляет 2 кВА, что позволяет выдавать синусоидальный сигнал на трансформаторы тока на напряжение до 750 кВ. При этом необходимо учитывать, что собственное насыщение внутреннего трансформатора блока РЕТ-ВАХ-2000 происходит при напряжении 2100 В. Это означает, что на всем рабочем диапазоне напряжений блока не происходит искажения выходного сигнала. Данная особенность РЕТ-ВАХ-2000 исключает возникновение дополнительных погрешностей при построении ВАХ.

Пример схемы подключения трансформатора тока к блоку РЕТ-ВАХ-2000 показан на рисунке 2.  

Рис. 2. Схема подключения трансформатора тока к комплексу РЕТОМ-21

2. Измеритель должен реагировать на среднеквадратичные значения тока и напряжения.

При снятии ВАХ в области насыщения магнитопровода трансформатора форма сигнала напряжения и тока искажается. Если в таких условиях в качестве измерителя использовать прибор, реагирующий на средневыпрямленное значение входных параметров, вольт-амперная характеристика оказывается завышенной из-за влияния формы сигнала на точность показаний. Приборы, реагирующие на среднеквадратичные значения (True RMS) лишены подобных недостатков.

В приборе РЕТОМ-21 имеется возможность измерения среднеквадратичного (True RMS), средневыпрямленного и амплитудного значений токов и напряжений. Это позволяет строить ВАХ трансформаторов без дополнительных погрешностей, которые могут возникнуть из-за несинусоидальности измеряемого параметра.

В приборе предусмотрена  возможность пересчета токов и напряжений с учетом коэффициента трансформации блока РЕТ-ВАХ-2000, что позволяет отображать на экране измерителя реальные напряжение и ток, подаваемые на обмотку трансформатора.

3. Снятие ВАХ не должно влиять на дальнейшую работу ТТ.

Если при снятии ВАХ ТТ прекратить подачу напряжения в точке синусоиды, отличной от нуля (рисунок 3), то на магнитопроводе трансформатора может появиться остаточное намагничивание.

Рис. 3. Некорректное отключение источника напряжения

Наличие остаточного намагничивания (точка 1 на рисунке 4) может привести к некорректной работе трансформатора при последующей подаче тока. 

Рис. 4. Петля гистерезиса магнитопровода ТТ

Выдача сигналов в приборе РЕТОМ-21 построена таким образом, что источник напряжения прибора РЕТОМ-21 отключается при переходе через ноль синусоиды входного напряжения (рисунок 5), что в свою очередь исключает возможность появления остаточного намагничивания.

Рис. 5. Корректное отключение источника

 

Определение однополярных выводов первичной и вторичной обмоток

Прибор РЕТОМ-21  можно использовать для определения полярности обмоток трансформатора. В начале проверки необходимо собрать схему, изображенную на рисунке 6.

Рис. 6. Схема подключения ТТ к прибору РЕТОМ-21 для определения полярности обмоток.

На первичную обмотку трансформатора подается ток с источника I5, вторичная обмотка подключается к встроенному в прибор внешнему амперметру. С помощью фазометра определяется угол между токами первичной и вторичной обмоток. Если угол между двумя этими токами близок к нулю, то выбраны однополярные обмотки, если угол близок к 180 градусам – разнополярные. Для проверки полярности обмоток небольших ТТ также можно использовать  вольтамперфазометр  РЕТОМЕТР-М2.

 

Проверка коэффициента трансформации ТТ

В зависимости от класса трансформатора измерение коэффициента трансформации может проводиться либо с использованием выхода U5 (максимальный ток до 750 А) прибора РЕТОМ-21 (рисунок 8)

Рис. 8. Схема подключения ТТ к выходу U5 для проверки коэффициента трансформации

либо с помощью трансформатора тока РЕТ-3000, подключенного к источнику U6 (рисунок 9). В этом случае для измерения первичного тока используется блок РЕТ-ДТ, способный измерять токи до 30 кА.

Рис. 9. Схема подключения ТТ  для проверки коэффициента трансформации

 

Испытание электрической прочности и сопротивления изоляции

Испытание электрической прочности и сопротивления изоляции можно проводить при помощи прибора РЕТОМ-6000, который выдает постоянное и переменное напряжение до 6 кВ.

В данном приборе предусмотрена возможность измерения токов утечки, омического сопротивления изоляции, а также построения ВАХ трансформаторов тока.

Таким образом, комплекс РЕТОМ-21 позволяет проводить полноценную проверку трансформаторов тока, предоставляя ряд преимуществ: 

– сокращаются трудозатраты и время проведения проверок;

– возможность проверки любых ТТ;

– возможность проверки ТТ без использования дополнительных вспомогательных приборов;

– достоверность получаемых результатов.

Список литературы

1. РД 153-34.0-35.301-2002 Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения / Под общей ред. B.C. Буртакова, К.С. Дмитриева.— М.: СПО ОРГРЭС 2002

В.В. Никитин
ООО «НПП «Динамика»
май 2011

Как строится вольт-амперная характеристика двух нелинейных элементов, включенных последовательно, параллельно, при смешанном соединении нескольких нелинейных элементов.

Вольт-ампе́рная характери́стика (ВАХ) — зависимость тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. А также функция выражающая (описывающая) эту зависимость. А также — график этой функции. Чаще всœего рассматривают ВАХ нелинœейных элементов (степень нелинœейности определяется коэффициентом нелинœейности ), поскольку длялинœейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию (описывающуюся законом Ома) и не представляет особого интереса.

Характерные примеры элементов, обладающих существенно нелинœейной ВАХ: диод, тиристор, стабилитрон.

Для трёхполюсных элементов (таких, как транзистор, тиристор или ламповый триод) часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при так или иначе заданных параметрах на третьем выводе элемента.

Необходимо отметить, что в реальной схеме, особенно работающей с относительно высокими частотами (близкими к границам рабочего частотного диапазона) для данного устройства реальная зависимость напряжения от времени может пробегать по траекториям, весьма далёким от ʼʼидеальнойʼʼ ВАХ. Чаще всœего это связано с ёмкостью или другими инœерционными свойствами элемента.

Рассмотрим несколько примеров нелинœейных элементов с симметричными характеристиками:

а) лампа накаливания

С ростом тока сопротивление нити увеличивается и возрастание тока замедляется (рис.6). Сопротивление не зависит от направления тока.

б) терморезистор

С ростом тока сопротивление нити уменьшается (рис.7). Терморезистор применяют для компенсации изменений сопротивлений элементов, изготовленных из металлических проводников, сопротивление которых увеличивается с увеличением тока в цепи. При последовательном же включении общее сопротивление цепи не изменяется.

в) тиритовые и вилитовые элементы

С увеличением напряжения их проводимость увеличивается. К примеру:

при увеличении напряжения в 2 раза ток I увеличивается в 10 раз (рис.8). Из тиритовых дисков выполняют разрядники, предназначенные для защиты установок высокого напряжения от перенапряжений.

К нелинœейным элементам с несимметричной вольт-амперной характеристикой относятся электронные лампы, полупроводниковые диоды, транзисторы, электрическая дуга при неоднородных электродах и прочие.

Примеры:

а) полупроводниковый диод

Проводит электрический ток, в случае если к аноду приложен положительный потенциал, а к катоду — отрицательный (рис.9).

б) транзистор

Ток коллектора различен для разных токов базы (рис.10)

Нелинœейные элементы характеризуются двумя параметрами: статическим Rст и дифференциальным Rдиф сопротивлениями. Эти сопротивления изменяются от точки к точке вольт-амперной характеристики.

Статическим сопротивлением принято называть отношение напряжения к току в данной точке (рис.11)

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода

Что такое идеальный диод?

Основная задача обычного выпрямительного диода – проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Следовательно, идеальный диод должен быть очень хорошим проводником с нулевым сопротивлением при прямом подключении напряжения (плюс — к аноду, минус — к катоду), и абсолютным изолятором с бесконечным сопротивлением при обратном.

Вот так это выглядит на графике:

Такая модель диода используется в случаях, когда важна только логическая функция прибора. Например, в цифровой электронике.

ВАХ реального полупроводникового диода

Однако на практике, в силу своей полупроводниковой структуры, настоящий диод обладает рядом недостатков и ограничений по сравнению с идеальным диодом. Это можно увидеть на графике, приведенном ниже.

V

ϒ(гамма) — напряжение порога проводимости

При прямом включении напряжение на диоде должно достигнуть определенного порогового значения — Vϒ. Это напряжение, при котором PN-переход в полупроводнике открывается достаточно, чтобы диод начал хорошо проводить ток. До того как напряжение между анодом и катодом достигнет этого значения, диод является очень плохим проводником. Vϒ у кремниевых приборов примерно 0.7V, у германиевых – около 0.3V.

I

D_MAX — максимальный ток через диод при прямом включении

При прямом включении полупроводниковый диод способен выдержать ограниченную силу тока ID_MAX. Когда ток через прибор превышает этот предел, диод перегревается. В результате разрушается кристаллическая структура полупроводника, и прибор становится непригодным. Величина данной силы тока сильно колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.

I

OP – обратный ток утечки

При обратном включении диод не является абсолютным изолятором и имеет конечное сопротивление, хоть и очень высокое. Это служит причиной образования тока утечки или обратного тока IOP. Ток утечки у германиевых приборов достигает до 200 µА, у кремниевых до нескольких десятков nА. Самые последние высококачественные кремниевые диоды с предельно низким обратным током имеют этот показатель около 0.5 nA.

PIV(Peak Inverse Voltage) — Напряжение пробоя

При обратном включении диод способен выдерживать ограниченное напряжение – напряжение пробоя PIV. Если внешняя разность потенциалов превышает это значение, диод резко понижает свое сопротивление и превращается в проводник. Такой эффект нежелательный, так как диод должен быть хорошим проводником только при прямом включении. Величина напряжения пробоя колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.

Паразитическая емкость PN-перехода

Даже если на диод подать напряжение значительно выше Vϒ, он не начнет мгновенно проводить ток. Причиной этому является паразитическая емкость PN перехода, на наполнение которой требуется определенное время. Это сказывается на частотных характеристиках прибора.

Приближенные модели диодов

В большинстве случаев, для расчетов в электронных схемах, не используют точную модель диода со всеми его характеристиками. Нелинейность этой функции слишком усложняет задачу. Предпочитают использовать, так называемые, приближенные модели.

Приближенная модель диода «идеальный диод + V

ϒ»

Самой простой и часто используемой является приближенная модель первого уровня. Она состоит из идеального диода и, добавленного к нему, напряжения порога проводимости Vϒ.

Приближенная модель диода «идеальный диод + V

ϒ + rD»

Иногда используют чуть более сложную и точную приближенную модель второго уровня. В этом случае добавляют к модели первого уровня внутреннее сопротивление диода, преобразовав его функцию из экспоненты в линейную.

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Статическая вольт-амперная характеристика дуги – показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине. Электрическая дуга, как элемент цепи тока, обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками (см. рис.).;Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Статическая характеристика дуги зависит от расстояния между электродами (длины дуги), материала электродов и параметров среды, в которой горит дуга.Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.

Статическая ВАХ имеет три области

  • Первая область (I) характеризуется резким падением напряжения U на дуге с увеличением тока сварки I. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.
  • Во второй области (II) характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.
  • В третьей области (III) с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге U. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Зависимость напряжения на дуге от тока при быстром его изменении называется динамической вольт-амперной характеристикой.
  При возрастании тока динамическая характеристика идет выше статической, так как при быстром росте тока сопротивление дуги падает медленнее, чем растет ток.

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги и источника питания.
  Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой – при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей – при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.
  Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

В представленных на сайте сварочных агрегатах Shindaiwa предусмотрена возможность переключения типа ВАХ – СС (крутопадающая) и CV (жесткая). За счет этого агрегаты могут использоваться для многих видов сварочных работ (DGW500DM DGW400DMK DGW310MC).

Дата публикации: 01 01 1970 г. ✎ 
Дата последнего изменения: 01 01 1970 г.

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Ток стока ПТ зависит как от значения, так и от полярности напряжений сток — исток и затвор — исток. При постоянном смещении на затворе увеличение напряжения на стоке от нуля вызывает резкое возрастание тока стока, которое продолжается до наступления насыщения тока стока. Затем ток устанавливается и остаётся относительно постоянным. Эта зависимость показана на рис. 3, а для типичного полевого прибора с p-n-переходом. Для сравнения на рис. 3, б приведены коллекторные характеристики биполярного транзистора.

Характеристики транзисторов обоих видов похожи друг на друга, за исключением того, что у биполярного транзистора перегиб характеристик происходит при значительно более низких напряжениях на коллекторе.

На выходной характеристике ПТ можно выделить две характерные области (рис. 4). При малых напряжениях сток — исток (область АВ) сопротивление канала имеет омический характер, и ток может протекать в обоих направлениях. В этом состоит отличие полевых транзисторов от электронных ламп, в которых поток электронов всегда имеет одно направление — от катода к аноду. Рабочая область АВ выходной характеристики ПТ используется в том случае, когда полевой транзистор применяется в схеме в качестве переменного сопротивления, управляемого напряжением (аттенюаторы, регуляторы АРУ).

Рис. 3. Выходные характеристики транзисторов, а — ПТ с p-n-переходом; б — биполярного транзистора.

В области насыщения тока (область ВС на рис. 4) часть канала обеднена носителями заряда из-за влияния электрического поля между затвором и каналом, благодаря чему сопротивление канала становится значительным. Дальнейшее увеличение напряжения между стоком и истоком в этой области вызывает относительно небольшое изменение тока стока, который практически будет зависеть только от напряжения на затворе [1].

Рис. 4. Выходная характеристика ПТ при Uз.и=0

Характерной особенностью полевых транзисторов является то, что напряжение, соответствующее точке B характеристики (точка перегиба характеристики на рис. 4, после которой идёт область насыщения), при напряжении на затворе, равном нулю, численно равно напряжению отсечки и называется напряжением насыщения.

Входные характеристики полевого транзистора существенно отличаются от характеристик биполярного транзистора. Входные характеристики последнего подобны характеристикам открытого полупроводникового диода, в то время как у полевого транзистора они подобны характеристикам запертого диода (смещённого в обратном направлении). Поэтому ток затвора очень мал. Он равен нескольким наноамперам (для ПТ с управляющим p-n-переходом) при температуре 25°С и экспоненциально зависит от температуры.

Рис. 5. Проходные характеристики ПТ при различной температуре.

Проходная характеристика, показывающая зависимость тока стока от напряжения на затворе, изображена на рис. 5. С достаточной для практических расчётов точностью проходная характеристика полевого транзистора определяется выражением (1), т. е. носит квадратичный характер. Эта особенность проходной характеристики используется в преобразователях частоты для уменьшения перекрёстной модуляции и помех от гармоник гетеродина.

PREV CONTEXT NEXT

(PDF) Экспериментальная проверка вольт-амперной характеристики для мемристорной хаотической схемы

затухающей памяти ”, IEEE Transactions on Circuits and Systems

II: Express Briefs, Vol. 63 No. 12, pp. 1091-1095.

Асколи, А. Тецлафф, Р. Чуа, Л.О. Страчан, Дж. П. и Уильямс,

Р.С. (2016), «Поведение нелетучих мемристоров на постоянном токе:

часть I», Proc. CNNA, Дрезден, стр. 55-56.

Бао, Б.С., Лю, З. и Сюй, Дж. П. (2010), «Стационарный периодический мемристорный генератор

с переходным хаотическим поведением»,

Electronics Letters, Vol.46 No. 3, pp. 237-238.

Bao, BC, Yu, JJ, Hu, FW и Liu, Z. (2014), «Обобщенный мемристор

, состоящий из диодного моста с параллельным первым порядком

RC-фильтр», International Journal of Bifurcation and Chaos,

Vol. 24 № 11, с. 1450143.

Bao, B.C., Hu, W., Xu, J.P., Liu, Z. and Zou, L. (2011),

«Анализ и реализация мемристорной хаотической схемы»,

Chinese Physics B, Vol. 60 № 12, с. 120502.

Бао, Б.К., Ма, Ч., Сюй, JP, Лю, З. и Сюй, Q. (2011),

«Простая мемристорная хаотическая схема со сложной динамикой

», Международный журнал бифуркации и хаоса

в прикладных науках and Engineering, Vol. 2л № 9,

с. 2395-2425.

Бао, Х., Ван, Н., Ву, Х.Г., Сун, З. и Бао, Б.С. (2018),

«Би-стабильность в улучшенном мемристорном генераторе третьего порядка

на основе моста Вина», Технический обзор IETE, Vol. 36

№2. С. 109-116.

Bao, BCJY, Luo, H., Bao, Q., Xu, YH, Hu, M. и

Chen, (2018), «Динамическое поведение, связанное с начальными условиями.

поведения в мемристорном эмуляторе типа PI. canonical

Схема Чуа ”, Circuit World, Vol. 44 No. 4,

pp. 178-186.

Бускарино А., Фортуна Л. и Фраска М. (2012), «Хаотическая схема

, основанная на мемристоре Hewlett-Packard», Хаос: междисциплинарный журнал нелинейной науки

, Vol.22No2,

с. 23136.

Бускарино А., Фортуна Л., Фраска М. и Гамбуцца Л.В.

(2013), «Галерея хаотических осцилляторов на основе мемристора HP

», International Journal of Bifurcation and Chaos,

Vol. 23 № 5, с. 1330015.

Чуа, Л.О. (2014), «Если защемить, то пизастор»,

Semiconductor Science and Technology, Vol. 29 № 10,

с. 1-42.

Chua, L.O. (2013), «Мемристор, Ходжкина-Хаксли и край хаоса

», Нанотехнологии, Vol.24 No. 38, pp. 1-14.

Chua, L.O. (1971), «Мемристор — недостающий элемент схемы»,

IEEE Transactions on Circuit Theory, Vol.18No.5,

pp. 507-519.

Chua, L.O. и Канг С. (1976), «Мемристивные устройства и системы

», Труды IEEE, Vol. 64 No. 2,

pp. 209-223.

Коринто Ф. и Форти М. (2017), «Мемристорные схемы:

бифуркаций без параметров», IEEE Transactions on

Circuits and Systems I: Regular Papers, Vol.64 No. 6,

pp. 1540-1551.

Hong, Q.H., Zeng, Y.C. и Ли, З.Дж. (2013), «Проектирование и моделирование хаотической схемы

для мемристора

с управляемым потоком и мемристора с регулируемым зарядом», Acta Physica Sinica,

Vol. 62 № 23, с. 230502.

Ито, М. и Чуа, Л.О. (2008), «Мемристорные генераторы»,

International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 18 No. 11,

pp. 3183-3206.

Цзян П., Цзэн З.Г. и Чен, Дж.J. (2017), «О периодической динамике

нейронных сетей на основе мемристоров с утечкой

и изменяющимися во времени задержками», Нейрокомпьютинг, Vol. 21 No. 9,

pp. 163-173.

Цзинь П.П., Ван Г.Ю. и Iu, H.H.C. (2018), «Локально активный мемристор

и его применение в хаотической схеме», IEEE

Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, Vol. 65

№ 2, с. 246-250.

Li, Q.D., Zeng, H.Z. и Ли, Дж. (2015), «Гиперхаос в мемристивной схеме

4D с бесконечным числом устойчивых состояний равновесия

», Нелинейная динамика, Vol.79No 4,

с. 2295-2308.

Ма, Дж., Ву, F.Q., Рен, Г.Д. и Танг, Дж. (2017), «Класс

начально-зависимых динамических систем», Прикладная математика

и вычисления, Vol. 29 №8, стр. 65-76.

Muthuswamy, B. (2010), «Реализация мемристорных хаотических схем на основе

», International Journal of Bifurcation и

Chaos, Vol. 20 No. 5, pp. 1335-1350.

Мутхусвами, Б. и Кокате, П.П. (2009), «Хаотические схемы

на основе мемристоров», Технический обзор IETE, Vol.26No.6,

с. 415-426.

Мутусвами, Б. и Леон, О. (2010), «Простейшая хаотическая цепь

», Международный журнал бифуркаций и хаоса,

Vol. 20 No. 5, pp. 1567-1580.

Петрас, И. (2010), «Мемристор дробного порядка мемристора — схема Чуа на основе

», IEEE Transactions on Circuits и

Systems II: Express Briefs, Vol. 57 No. 12, pp. 975-979.

Rakkiyappan, R., Sivasamy, R. и Li, X.D. (2015),

«Синхронизация идентичных и неидентичных мемристорных систем на основе

с помощью активного обратного управления методом

», Схемы, системы и обработка сигналов, Том.34

№ 3, с. 763-778.

Руан, Дж. Ю., Сун, К. Х. and Mou, J. (2016), «Гиперхаотическая система

Лоренца на основе мемристора и реализация ее схемы

», Acta Physica Sinica, Vol. 65 №19,

стр. 1.

Струков Д.Б., Снайдер Г.С., Стюарт Г. и Уильямс, Р.

(2008), «Пропавший мемристор найден», Nature, Vol. 453

№ 7191, стр. 80-83.

Teng, L., Iu, H.C. и Ван, X. (2014), «Хаотическое поведение в

простейшей хаотической схеме на основе мемристоров дробного порядка

с использованием полинома четвертой степени», Нелинейная динамика,

Vol.77 № 1/2, стр. 231–241.

Тур, Дж. М. и Хе, Т. (2008), «Четвертый элемент», Nature,

Vol. 453 No. 7191, pp. 42-43.

Ван, Г.Ю. и Сюй Б. (2017), «Meminductive Wein-

мостовой хаотический осциллятор», Acta Physica Sinica, Vol.66No.2,

p. 20502.

Ван, С.Ф. и Сюй Д.З. (2016), «Улучшенная схема для модулятора

на основе наноструктурированного мемристора», Схема

World, Vol. 42 No. 4, стр. 178–182.

Ву, А.Л. и Цзэн, З.Г. (2017), «Глобальная стабилизация Mittag-Lefer

мемристивных нейронных сетей дробного порядка

», IEEE Transactions on Neural Networks and

Learning Systems, Vol. 28 No. 1, pp. 206-217.

Xiong, L., Liu, ZLandZhang, XG (2017), «Анализ, реализация схемы

и приложения новой хаотической системы

», Circuit World, Vol.43No.3,

pp. 118- 130.

Проверка вольт-амперной характеристики

Li Xiong, Xinguo Zhang and Yan Chen

Circuit World

Том 46 · Номер 1 · 2020 · 13–24

23

Вольт-амперная характеристика металлического полупроводниковый переход малой площади, с допущениями теории диффузии

  • 1.

    Кристаллические детекторы, части I и II, Советское радио, 1950.

  • 2.

    Иванов С.И., Пенин Н.А., Скворцова Н.Е., Скворцова Ю. Соколов, Физические основы работы СВЧ-диодов, Советское радио, 1965.

  • 3.

    Дж. Бардин, Белл. Syst. Tech. J., 29 , 469, 1950.

    Google ученый

  • 4.

    P. G. Banbury, Proc. Phys. Soc., 66B , 833, 1953.

    Google ученый

  • 5.

    Катлер М., Phys. Ред., 96 , 255, 1954.

    Google ученый

  • 6.

    J. A. Swenson, J. Appl. Phys., 25 , 314, 1954.

    Google ученый

  • 7.

    И. Г. Заславская, К. Б. Толпыго, ЖТФ, 25, 1955.

  • 8.

    К. Б. Толпыго, ЖТФ, 27 , 884, 1957

    Google ученый

  • 9.

    Грибников З.С., Толпыго К.Б., ЖТФ, 27 , 625, 1957.

    Google ученый

  • 10.

    З. С. Грибников, К. Б. Толпыго, FTT, 1 , 113, 1959.

    Google ученый

  • 11.

    В. И. Стриха, Ю Ли-Шен, УФЖ, 9 , 983, 1964.

    Google ученый

  • 12.

    В. И.Стриха, сборник: Полупроводниковая техника и микроэлектроника, 1966.

  • 13.

    В. И. Стриха, Сборник: Полупроводниковая техника и микроэлектроника, 143, Киев, Наукова думка, 1966.

    Google ученый

  • 14.

    Пекарь С.И., ЖЭТФ, 10 , 1210, 1940.

    Google ученый

  • 15.

    Д. И. Шека, В. И.Стриха, Сборник: Технология полупроводников и микроэлектроника, 1967.

  • 16.

    Г. Е. Пикус, Основы теории полупроводниковых приборов, Наука, 1965.

  • Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Анализ влияния вольт-амперных характеристик дуги на различные нагрузки и методы обнаружения последовательных дуговых замыканий

    В предыдущих разделах на основе причин последовательной дуги и ее вольт-амперных характеристик были рассмотрены причины явления плеча, были проанализированы внезапное изменение линейного тока и случайность линейного тока при последовательном дуговом коротком замыкании.Такие характеристики будут давать разные формы сигналов линейного тока и зависимости тока от напряжения при различных нагрузках схемы.

    В этом разделе мы описываем влияние вольт-амперной характеристики дуги на линейные токи, а также взаимосвязь между напряжением и током при различных условиях нагрузки, таких как чисто резистивная нагрузка, нагрузка от диодного выпрямителя. с конденсаторным фильтром и индуктивной нагрузкой.

    3.1. Чисто резистивная нагрузка
    Здесь R L указывает, когда нагрузка Z тестовой схемы на Рисунке 2 является чисто резистивной.На рис. 4а показаны формы сигналов напряжения и тока, когда дуговое замыкание не возникает под чисто резистивной нагрузкой, а на рис. 4b показаны формы сигналов при последовательном дуговом замыкании. Поскольку полное сопротивление линейной нагрузки является чисто устойчивым, последовательная дуга также может быть эквивалентна сопротивлению, значение которого претерпевает динамическое изменение, и, таким образом, i и u находятся в фазе, как показано на рисунке 4b. Когда u уменьшается до нуля, i также падает до нуля, и дуга гаснет. В этот период значение сопротивления дуги R h намного больше сопротивления нагрузки R L , а u h примерно равно u.Здесь i = u / R h , а значение i близко к нулю. Когда u увеличивается до U z , дуговый зазор нарушается и образуется последовательная дуга. Значение R h будет быстро уменьшаться и станет намного меньше, чем R L , и, таким образом, i быстро увеличится с нуля до U z / R L . В течение следующего периода значение i в основном определяется на основе u и R L , где i ≈ u / R L . Поскольку напряжение гашения дуги U s мало, когда u уменьшается приблизительно до нуля, i уменьшается до нуля, и дуга гаснет.Формы сигналов напряжения и тока во время периода спада мало чем отличаются от периода, в течение которого дуга короткого замыкания не возникает. После этого R h будет быстро увеличиваться. Пока u снова не увеличится до U z , значение i останется равным нулю.

    Из приведенного выше анализа видно, что когда нагрузка является чисто резистивной и возникают последовательные дуговые замыкания, схема имеет следующие характеристики:

    • i находится в фазе с u;

    • Плечи очевидны;

    • Произойдет внезапное изменение, когда i возрастет от нуля, и i внезапно увеличится от нуля до определенного значения, которое в основном определяется на основе U z и R L ;

    • В то время как i уменьшается до нуля, он имеет примерно синусоидальную кривую.

    Следует отметить, что при последовательном возникновении дугового короткого замыкания фактическое расстояние дугового промежутка не определено. При горящей дуге расстояние дугового промежутка изменится. Значение U z является переменным, а R h — это динамическое сопротивление, из-за которого форма волны линейного тока кажется случайной в течение различных полупериодов.

    3.2. Диодный выпрямитель с конденсаторным фильтром

    Диодный выпрямитель с конденсаторным фильтром является важной частью импульсного источника питания.Такой источник питания требуется для многих бытовых приборов, таких как компьютеры, зарядные устройства и жидкокристаллические дисплеи.

    В этом разделе анализируется влияние вольт-амперных характеристик дуги на форму сигнала линейного тока и соотношение между напряжением и током под нагрузкой диодного выпрямителя с конденсаторным фильтром.

    На выходе выпрямителя со схемой конденсаторного фильтра подается постоянное напряжение, а нагрузка схемы может быть эквивалентна резистору R. Предположим, что выходное напряжение равно U c .Как правило, для подавления кондуктивных электромагнитных помех (EMI), создаваемых импульсным источником питания, необходимо добавить фильтр EMI перед схемой [29]. На рисунке 5 показан диодный выпрямитель со схемой конденсаторного фильтра. На рисунке 6 показан диодный выпрямитель со схемой конденсаторного фильтра, оснащенный фильтром электромагнитных помех, L CM представляет собой синфазную катушку индуктивности. На рисунке 7а показаны формы сигналов тока и напряжения при отсутствии последовательных дуговых замыканий и при нагрузке от диодный выпрямитель со схемой конденсаторного фильтра, тогда как на рисунке 7b показаны формы сигналов при последовательном возникновении дуговых замыканий.Импульсы присутствуют в двух формах волны тока и имеют аналогичные плечи. В качестве причины результатов на Рисунке 7a, когда u меньше U c , диоды не проводят. Форма волны тока, показанная на рисунке 7b, имеет случайные характеристики из-за динамического изменения сопротивления дуги при возникновении дугового короткого замыкания. Обнаруживая случайность, можно определить, произошло ли дуговое замыкание. На рисунке 7c показаны формы сигналов напряжения и тока, когда нагрузка исходит от диодного выпрямителя со схемой конденсаторного фильтра, оснащенного фильтром EMI, и когда не возникает последовательного дугового замыкания, тогда как На рис. 7d показаны формы сигналов, когда все же происходит последовательное дуговое замыкание.Из рисунка 7c видно, что из-за наличия индуктивности в фильтре нет резкого изменения формы сигнала тока в линии. Хотя у него схожие плечи, временные рамки намного длиннее, чем плечи, вызванные дуговыми замыканиями под чисто резистивной нагрузкой. Более того, формы волны тока в каждом полупериоде примерно одинаковы, и случайности не возникает. Результаты на Рисунке 7d объясняются следующим образом. Предположим, что напряжение на емкости C x равно u L .Когда | u — u L | U z , дуговый промежуток не может быть нарушен, сопротивление дугового промежутка R h чрезвычайно велико, а ток i равен нулю; однако, когда | u — u L | > U z , дуговый зазор нарушается, возникает последовательная дуга, и R h быстро уменьшается. Поскольку u L меньше, чем U c , диоды остаются в состоянии обратной блокировки. Более того, индуктивность в фильтре электромагнитных помех блокирует прохождение тока. Большую часть тока я буду заряжать C x .Кроме того, i будет быстро увеличиваться с нуля до U z / R h . Поскольку емкость емкости C x слишком мала, u L увеличивается намного быстрее, чем u, в результате чего u h быстро уменьшается и становится меньше, чем U s ; тогда дуга погаснет, и i будет быстро уменьшаться до нуля, поэтому на кривой тока появляются импульсы. Из-за влияния катушки индуктивности фильтра напряжение u L на C x не сильно меняется в течение следующего периода.С увеличением u, когда u> (u L + U z ), дуговый промежуток снова будет нарушен. В i снова появляется пульс. По той же причине появляются и другие импульсы. Более того, u L будет продолжать увеличиваться, и когда его значение приближается к U c , если u продолжает увеличиваться и удовлетворяет условию | u | > U c + U z , дуга возникнет снова. В течение этого периода диоды случайным образом включаются или выключаются по следующей причине: поскольку расстояние дугового промежутка не определено, напряжение гашения дуги U s является неопределенным даже при том же токе.При разрыве дугового промежутка, если u h всегда больше, чем U s во время увеличения u L , дуга не гаснет, и диоды включаются. Если u h U s в какой-то момент в период увеличения u L , дуга погаснет, и диод не включится.

    Из приведенного выше анализа, когда последовательное дуговое короткое замыкание возникает при нагрузке от диодного выпрямителя с конденсаторным фильтром, оснащенного фильтром электромагнитных помех, форма кривой тока в цепи имеет следующие характеристики:

    • Импульсы будут возникать несколько раз в течение полупериода, и поскольку диоды, вероятно, будут проводить при понижении напряжения, образуя стабильный линейный ток i, в период увеличения напряжения будет больше импульсов, чем в период уменьшения ;

    • Форма волны i также имеет случайные характеристики в разных полупериодах.

    Основываясь на приведенных выше характеристиках, легче определить, возникают ли при данной нагрузке последовательные дуговые замыкания. При возникновении дугового короткого замыкания на вольт-амперные характеристики в основном влияет емкость C x . Таким образом, анализ и обобщение форм сигналов при последовательном дуговом КЗ, возникающем под чисто емкостной нагрузкой, здесь не приводятся.

    3.3. Индуктивная нагрузка
    Когда нагрузка Z на рисунке 2 является индуктивностью L, на рисунке 8a показаны формы сигналов напряжения и тока в линии, когда дуга короткого замыкания не возникает, а на рисунке 8b показана форма волны, когда в цепи возникает последовательное дуговое замыкание.На рисунке 8b фаза i отстает от u примерно на 90 °, и когда u находится на максимальном уровне, i пересекает ноль, и дуга гаснет. В это время по вольтамперным характеристикам дуги можно определить, что u h приблизительно равно нулю, что недостаточно для разрыва дугового промежутка. Однако после того, как дуговое замыкание погаснет, R h будет быстро увеличиваться, что эквивалентно добавлению u к дуговому промежутку. Поскольку разность фаз между u и i составляет приблизительно 90 °, u находится рядом с пиком и больше, чем U z , и, таким образом, дуговый промежуток будет быстро разрушен, и R h будет быстро уменьшаться.Следовательно, плечи намного меньше, чем при чисто резистивной нагрузке.

    Согласно приведенному выше анализу, когда полное сопротивление нагрузки близко к чисто индуктивной нагрузке и происходит последовательное дуговое замыкание, схема имеет следующие характеристики:

    • Фаза u примерно на 90 ° опережает i;

    • Плечи не очевидны;

    • Нет резкого изменения тока, и i похож на синусоидальную волну.

    На рисунке 8c показаны формы сигналов напряжения и тока при последовательном возникновении дугового короткого замыкания в цепи, когда нагрузка исходит от двигателя.Импульсный ток может возникать при последовательном дуговом замыкании, основная причина которого заключается в том, что в катушке индуктивности появляется паразитная емкость C w , как показано на рисунке 9. В отличие от точки, близкой к чисто индуктивной нагрузке, когда i пересекает ноль. , дуга погаснет, и R h быстро увеличится. Хотя напряжение дугового промежутка в этот момент равно u, u не находится вблизи пика. Если u меньше чем Uz, дуговый зазор не разорвется, и дуга погаснет. При увеличении u дуговый зазор будет нарушен.Большую часть я буду заряжать C w в этот момент. Если емкость C w достаточно велика, возникнет импульсный ток; в противном случае импульсный ток не возникнет. Это связано с тем, что, если емкость C w чрезвычайно мала, напряжение C w будет быстро увеличиваться до напряжения источника питания, тогда как увеличение импульсного тока будет меньше.

    Исходя из приведенного выше анализа, схема имеет следующие характеристики при последовательном дуговом замыкании в резистивно-индуктивной нагрузке:

    • Фаза u опережает i;

    • Обочины очевидны;

    • В плечах может быть несколько импульсных токов.

    Приведенные выше характеристики могут быть использованы в качестве основы для обнаружения последовательных дуговых замыканий под резистивно-индуктивной нагрузкой.

    Вольт ампер Характеристики Вопросы и ответы

    Этот набор вопросов и ответов для электронных устройств и схем с множественным выбором (MCQ) посвящен «Вольт-амперным характеристикам».

    1. Напряжение, эквивалентное температуре (Vt) в P-N переходах, определяется как.
    a) T / 1000 вольт
    b) T / 300 вольт
    c) T / 1600 вольт
    d) T / 11600 вольт
    Посмотреть ответ

    Ответ: d
    Объяснение: мы знаем, что PN-переход зависит от температуры, это изменяется с изменением температуры, мера изменения, эквивалентная температуре по напряжению, определяется выражением Vt = T / 11600 вольт.

    2. При комнатной температуре какое напряжение будет эквивалентом температуры.
    a) 10 мВ
    b) 4,576 мВ
    c) 26 мВ
    d) 98 V
    Посмотреть ответ

    Ответ: c
    Пояснение: Комнатная температура составляет 27 o C = 300 К. Мы знаем, что V t = T / 11600 вольт, подставив значение T, мы получим 300/11600 = 26 мВ.

    3. В P-N переходе вызывается положительное напряжение, при котором диод начинает проводить соответственно.
    a) Напряжение отключения
    b) Напряжение насыщения
    c) Напряжение колена
    d) Напряжение пробоя
    Просмотр ответа

    Ответ: c
    Пояснение: при определенном критическом напряжении протекает большой обратный ток, и диод считается в области пробоя, в этой области диод будет смещен в прямом направлении и, следовательно, начнет проводить.

    4. В вольт-амперных характеристиках ток увеличивается с увеличением напряжения _________
    a) Экспоненциально
    b) Равно
    c) Синусоидальный
    d) Неравномерно
    Просмотр ответа

    Ответ: a
    Объяснение: Ток в вольт-амперной характеристике увеличивается экспоненциально с относительно напряжения I (t) = эВ (t).

    5. Напряжение отсечки для диода из полупроводника кремния и полупроводника германия составляет ____ вольт.
    а) 0,5 и 0,1
    б) 0.7 и 0,3
    c) 1 и 0,5
    d) 0,5 и 1
    Посмотреть ответ

    Ответ: b
    Пояснение: напряжение отключения — это напряжение, только после которого полупроводники проводят, напряжение отключения для кремния составляет 0,7 В в Смысл кремниевого диода будет проводить только при напряжении более 0,7 В и 0,3 для германия.

    6. Каковы будут ток и напряжение, если на диод не подается внешнее напряжение?
    a) 0
    b) 0,7
    c) 0,3
    d) 1
    Просмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Когда на цепь не подается внешнее напряжение, она действует как разомкнутая цепь и не будет потока заряжает, следовательно, ток и напряжение будут равны нулю.

    7. В характеристиках V-I P-N перехода при прямом смещении, в какой области увеличение тока очень мало.
    a) Насыщение
    b) Истощение
    c) Отсечка
    d) Пробой
    Просмотр ответа

    Ответ: b
    Пояснение: В характеристиках VI изменение тока по отношению к напряжению очень меньше в области истощения из-за Большое сопротивление в цепи, поскольку сопротивление уменьшается на определенное значение, ток экспоненциально увеличивается с напряжением.

    8. В диоде с прямым смещением во время прямого смещения ток вырастет больше номинального значения, это приведет к разрушению диода.
    a) Верно
    b) Неверно
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Если ток в диоде с PN-переходом во время прямого смещения превышает номинальное значение, это приведет к разрушению диода, поскольку напряжение прямо пропорционально току, настолько экстремальному напряжение сожжет диод.

    9. Когда диод P-N с прямым смещением, ток в цепи контролируется.
    a) Внешнее напряжение
    b) Емкость
    c) Сопротивление
    d) Внутреннее напряжение
    Просмотр ответа

    Ответ: c
    Объяснение: Когда PN-переход находится в прямом смещении, это сторона p, подключенная к положительной клемме источника напряжения ток в цепи можно изменять, изменяя сопротивление, ток уменьшается по мере увеличения сопротивления и наоборот.

    10. Диод P-N перехода проводит в каком направлении.
    a) Обратное направление
    b) Прямое направление
    c) И прямое, и обратное направление
    d) Ни прямое, ни обратное направление
    Просмотр ответа

    Ответ: b
    Пояснение: диод PN-перехода проводит только в прямом направлении, он не будет проводите в обратном направлении, поэтому был введен только стабилитрон, поскольку он проводит как в прямом, так и в обратном направлении.

    Sanfoundry Global Education & Learning Series — Электронные устройства и схемы.

    Чтобы практиковаться во всех областях электронных устройств и схем, представляет собой полный набор из 1000+ вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

    Примите участие в конкурсе сертификации Sanfoundry, чтобы получить бесплатную Почетную грамоту. Присоединяйтесь к нашим социальным сетям ниже и будьте в курсе последних конкурсов, видео, стажировок и вакансий!

    Базовые знания по регулировке яркости светодиодов

    Какая вольт-амперная характеристика светодиода

    Какую технологию следует использовать для затемнения светодиодных источников света? Как нам это освоить? Чтобы ответить на поставленные выше вопросы, мы должны сначала разобраться в вольтамперных характеристиках светодиодов.

    Так называемая вольт-амперная характеристика светодиода — это характеристика тока, протекающего через P-N переход светодиода с напряжением. Осциллограф может очень наглядно показать это изменение.

    Полная вольт-амперная кривая включает прямую и обратную характеристики. Как правило, обратная характеристическая кривая изменяется круто. Когда напряжение превышает определенный порог, ток будет экспоненциально расти, тем самым разрушая P-N переход светодиода.

    Прямое напряжение светодиода также определяется его прямым током.Судя по вольтамперным характеристикам светодиода, изменение прямого тока вызовет соответствующее изменение прямого напряжения. Если быть точным, уменьшение прямого тока также вызовет уменьшение прямого напряжения.

    Следовательно, когда ток снижается, напряжение светодиода также будет уменьшаться, что изменит соотношение между напряжением источника питания и напряжением нагрузки.

    Таким образом, исходя из вольт-амперных характеристик светодиода, мы знаем, что уменьшение яркости светодиодного источника света не может быть достигнуто простым уменьшением входного напряжения или входного тока светодиода.Кроме того, форма синусоидальной волны светодиода отличается от формы волны лампы накаливания, поэтому невозможно просто изменить угол ее проводимости для достижения цели изменения его эффективного значения (эффективного затемнения).

    Примеры вольт-амперных характеристик

    Для того, чтобы всем было легче понять приведенные выше характеристики, приведены следующие примеры:

    Например, в светодиодной лампе с входом 24 В последовательно соединены 8 мощных светодиодов мощностью 1 Вт.Когда прямой ток составляет 350 мА, прямое напряжение каждого светодиода составляет 3,3 В, поэтому 8 последовательно соединенных элементов составляют 26,4 В, поэтому напряжение нагрузки выше, чем входное напряжение. Поэтому инженеры должны использовать источник постоянного тока> 24 В в начале проектирования.

    Однако для уменьшения яркости ток снижается до 100 мА. В это время прямое напряжение составляет всего 2,8 В, а 8 серий подключены к 22,4 В, и напряжение нагрузки становится ниже входного напряжения. Таким образом, источник постоянного тока> 24 В вообще не будет работать, и, наконец, светодиод будет мигать.

    В это время вы можете выбрать источник постоянного тока с понижением (широкое напряжение). Например, для диммирования используется источник постоянного тока 10–30 В, но если этот источник постоянного тока с понижением (широкое напряжение) настроен на низкое прямое напряжение, ток нагрузки светодиода также станет очень низким.

    Следовательно, коэффициент понижения очень велик, что превышает нормальный рабочий диапазон этого источника постоянного тока с понижением (широкое напряжение), а также делает его неработоспособным и вызывает мерцание.

    Характеристики постоянного тока

    Кроме того, понижающий (широкое напряжение) источник постоянного тока может долгое время работать при низкой яркости, что снизит его эффективность и увеличит его повышение температуры, и он не сможет работать. Поскольку эффективность источника постоянного тока с понижением (широкое напряжение) связана с коэффициентом понижения. Чем больше коэффициент понижения, тем ниже эффективность и больше потеря мощности на кристалле, что повредит срок службы источника постоянного тока и светодиодного источника света.

    Поскольку многие люди не понимают проблемы, они всегда пытаются найти ее в цепи затемнения, что бесполезно.

    SCR затемнение

    В обычных лампах накаливания и галогенных лампах для диммирования обычно используются тиристоры. Поскольку лампы накаливания и галогенные лампы являются чисто резистивными устройствами, для них не требуется, чтобы входное напряжение было синусоидальным. Поскольку его форма волны тока всегда такая же, как форма волны напряжения, независимо от того, как форма волны напряжения отклоняется от синусоидальной волны, до тех пор, пока эффективное значение входного напряжения изменяется, свет может быть приглушен.

    Однако регулировка светодиодного источника света тиристорным регулированием яркости может вызвать непредвиденные проблемы. То есть LC-фильтр на входе заставит тиристор колебаться. Это колебание безразлично для лампы накаливания, потому что тепловая инерция лампы накаливания делает это колебание невидимым для человеческого глаза. Однако звуковой шум и мерцание будут генерироваться из-за приводной мощности светодиода.

    Кроме того, регулировка яркости тиристора нарушит форму синусоидальной волны, тем самым уменьшив ее значение коэффициента мощности (обычно менее 0.5). Следовательно, регулировка яркости тиристора значительно снижает эффективность системы светодиода. Кроме того, форма сигнала тиристорного диммирования увеличивает коэффициент гармоник, а несинусоидальная форма сигнала вызовет серьезные помехи (EMI) на линии, загрязняющие электросеть. В тяжелых случаях это может даже парализовать электросеть.

    Метод регулирования яркости с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

    Читая здесь, вы можете спросить: «Более низкое напряжение или ток и методы регулирования яркости тиристоров не подходят для затемнения светодиодных источников света, так какой же метод является наиболее подходящим?»

    Это аналоговый (1-10 В) метод диммирования? Нет.Аналоговое регулирование яркости сталкивается с серьезной проблемой, связанной с точностью выходного тока.

    Почти каждому драйверу светодиодов требуется какое-то последовательное сопротивление, чтобы различать ток, а допуск, смещение и задержка в аналоговом (1-10 В) приводе диммирования приводят к относительно фиксированной ошибке. Это, в свою очередь, снизит точность выходного тока, и конечный выходной ток не может быть определен, контролируем или гарантирован.

    Следовательно, для обеспечения эффекта затемнения светодиодного источника света одним из важных моментов является уменьшение ошибки выходного тока и повышение точности тока в системе с обратной связью.

    Принцип работы метода затемнения с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

    Метод затемнения с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) может очень хорошо решить вышеуказанные проблемы. Поскольку светодиод представляет собой диод, он может обеспечивать быстрое переключение, а его допустимая скорость переключения может достигать микросекунд или более, что не может быть достигнуто ни одним светоизлучающим устройством.

    Следовательно, пока источник питания заменен на импульсный источник постоянного тока, яркость можно изменить, изменив ширину импульса.Этот метод называется затемнением с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

    Этот метод затемнения похож на шлюз, который открывается и закрывается за микросекунды или более. Поскольку частота переключения шлюзового затвора настолько высока, что мы не можем распознать его состояние переключения невооруженным глазом, в результате мы можем распознать частоту переключения его частоты переключения только по количеству воды ниже по потоку.

    Кроме того, поскольку шлюз изменяет рабочий цикл выходного потока воды (эффективный расход воды), он не изменяет мгновенное давление воды и мгновенный расход потока воды, поэтому действие открытия и закрытия шлюзового затвора для более микросекунд не повлияет на работу гидроэлектростанции.Поскольку мгновенное давление воды и мгновенный расход неизменны, меняются только количество воды ниже по потоку и общий объем выработки электроэнергии.

    Следовательно, метод регулирования яркости с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) не изменяет мгновенное напряжение и мгновенный ток входного PN перехода светодиода, но изменяет рабочий цикл выходного тока, тем самым изменяя его яркость.

    Преимущества метода регулирования яркости с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

    Метод регулирования яркости светодиода с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет следующие преимущества:

    1. Не будет никакого сдвига хроматограммы светодиода, потому что светодиод всегда работает между током полной амплитуды и 0.
    2. Обладает очень высокой точностью диммирования, поскольку форму импульса можно контролировать с высокой точностью, поэтому легко достичь точности в одну десятитысячную.
    3. Даже если свет приглушен в широком диапазоне, мерцания не будет. Поскольку рабочие условия (коэффициент усиления или коэффициент понижения) источника постоянного тока не будут изменены, такие проблемы, как перегрев, возникнут с меньшей вероятностью.
    4. Его можно комбинировать с технологией цифрового управления (DALI / DSI / DMX 512) для управления, поскольку цифровой управляющий сигнал можно легко преобразовать в сигнал ШИМ.

    Недостатки метода регулирования яркости с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

    Хотя метод регулирования яркости светодиода с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет много преимуществ, необходимо обратить внимание на следующие две проблемы:

    1. Выбор частоты следования импульсов. Поскольку светодиод находится в состоянии быстрого переключения, если рабочая частота очень низкая, человеческий глаз будет ощущать мерцание. Чтобы в полной мере использовать остаточное визуальное явление человеческого глаза, его рабочая частота должна быть выше 100 Гц, предпочтительно 200 Гц.
    2. Устранить вой, вызванный затемнением. Хотя человеческий глаз не может обнаруживать частоты выше 200 Гц, он находится в пределах диапазона человеческого слуха до 20 кГц. В это время можно услышать малейший голос. Есть два способа решить эту проблему. Один из них — увеличить частоту переключения выше 20 кГц, за пределами диапазона человеческого слуха. Другой метод — найти звуковоспроизводящее устройство и разобраться с ним.

    В настоящее время некоторые производители светодиодных источников питания с регулируемой яркостью, драйверов и цифровых систем управления очень хорошо решили вышеуказанные проблемы.

    Например, все источники питания и драйверы Tridonic с регулируемой яркостью светодиода используют технологию затемнения с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией). В его управляющих сигналах используется технология DALI (Digital Addressable Lighting Interface) в сочетании с цифровой системой управления освещением, что позволяет реализовать полностью цифровую линейку продуктов для управления светодиодами.

    Кроме того, последние продукты TRIDONIC для светодиодных двигателей основаны на технологии PL-LED. PL-LED относится к инновационной технологии светодиодного люминофора TRIDONIC, которая позволяет реализовать изменение цвета и цветовой температуры в одном и том же светодиодном источнике света.В то же время фиксированная цветовая температура (например: 2700K-6200K) или цвет (например: RGB) могут быть выбраны с помощью программного обеспечения и управления затемнением, что является наивысшим состоянием технологии цифрового затемнения светодиодных приложений.

    Технология затемнения DALI

    Преимущества технологии затемнения DALI

    Хорошая технология затемнения светодиодного источника света требует хорошей технологии управления светодиодами для согласования и взаимодействия, чтобы стать эффективной, стабильной и надежной системой.Как упоминалось ранее, метод регулирования яркости светодиода с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет выдающееся преимущество, то есть цифровой управляющий сигнал можно легко преобразовать в сигнал ШИМ.

    В цифровом сигнале управления освещением DALI (Digital Addressable Lighting Interface) имеет беспрецедентное превосходство над другими цифровыми сигналами управления освещением. Это также основное применение цифровых управляющих сигналов в светотехнике, что является открытым международным стандартом.

    Таким образом, согласование режима затемнения с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) и DALI (цифровым адресным интерфейсом освещения) можно охарактеризовать как «хороший конь с хорошим седлом», и каждый из них имеет свои преимущества.Технология затемнения с широтно-импульсной модуляцией (PWM) решает окончательную проблему затемнения светодиодных источников света, а технология DALI (Digital Addressable Lighting Interface) решает вопросы управления, обратной связи и объединения в сеть каждой светодиодной лампы.

    Характеристики диммерной техники DALI

    Самая большая особенность технологии DALI (Digital Addressable Lighting Interface) — это то, что одна лампа имеет независимый адрес. С помощью системного программного обеспечения DALI можно точно регулировать яркость и переключать отдельную лампу или любую группу ламп, независимо от того, находятся ли лампы в одной цепи или в разных цепях с сильным током.

    То есть управление освещением не имеет ничего общего с цепью сильного тока. Системное программное обеспечение DALI может независимо адресовать одну или несколько ламп в одной и той же сильноточной цепи или в разных цепях, чтобы реализовать индивидуальное управление и произвольную группировку.

    Эта концепция обеспечивает большую гибкость управления освещением. Пользователи могут свободно проектировать схемы освещения, соответствующие их потребностям, и могут произвольно изменять требования к управлению даже во время работы после установки, без каких-либо изменений в схеме.

    Преимущества применения сочетания ШИМ и DALI

    1. Конструкция проста и удобна в реализации:

    В конструкции, поскольку они связаны друг с другом через интерфейс цифрового сигнала, они подключаются параллельно 2-жильной линии управления. Все группы и сцены могут быть запрограммированы компьютерным программным обеспечением во время установки и отладки. Это не только экономит затраты на электромонтаж, но и требует только изменения настроек программного обеспечения без повторного подключения для модификации конструкции, повторной компоновки и разделения, что очень просто и легко.

    2. Простой и экономичный монтаж:

    Линия управления DALI не имеет особых требований к проводу и полярности во время установки. Необходимо изолировать только главную линию питания и линию управления. Линия управления не требует экранирования. Следует отметить, что при токе в линии управления 250 мА и длине линии 300 метров падение напряжения не превышает 2 В. Линия управления и линия питания могут быть параллельны, нет необходимости прокладывать линию отдельно.Компактная конструкция компонентов управления не требует специального шкафа управления, поэтому установка проста и экономична.

    3. Простое и удобное управление:

    Драйвер светодиода PWM с интерфейсом управления DAL I может автоматически обрабатывать предварительный нагрев нити накала, зажигание, затемнение, переключение, обнаружение неисправностей и другие функции. Пользовательский интерфейс очень дружелюбен, и пользователь может работать и управлять, даже не понимая этого. Например, если отправляется команда на изменение текущей сцены, каждый соответствующий драйвер светодиода вычисляет степень затемнения в соответствии с разницей между текущей яркостью и требуемой яркостью сцены, чтобы обеспечить синхронизацию всех светодиодных источников света с требуемой сценой. яркость.

    4. Контроль точный и надежный:

    DALI — это цифровой сигнал, который отличается от аналогового сигнала. Сигнал 1010 может реализовать управление без помех и не будет искажать управляющий сигнал из-за падения напряжения на большом расстоянии. Следовательно, даже если линия управления цифровым сигналом DALI и сильный провод находятся в одной трубке, это не будет нарушено. Сигнал DALI — это двусторонняя передача, которая не только передает команды управления вперед, но также возвращает в систему информацию о состоянии драйвера светодиода, информацию о неисправностях, переключателе и фактическом значении яркости.

    5. Широкий спектр применения:

    В настоящее время интерфейс DALI используется не только для диммирования балласта люминесцентных ламп, различные электронные трансформаторы для вольфрамовых галогенных ламп, электронные балласты для газоразрядных ламп и светодиоды также используют диммирование через интерфейс DALI.

    В состав контрольной аппаратуры также входят: радиоприемник, входной интерфейс релейного переключателя. Различные ключевые панели управления, включая панели со светодиодными дисплеями, уже имеют интерфейсы DALI, что сделает применение DALI все более и более распространенным.Контроллер расширяется от самого маленького офиса до многокомнатного офисного здания, от одиночного магазина до звездного отеля.

    Интерпретация вольт-амперных характеристик диода

    Вольт-амперная характеристика — это соотношение между напряжением u, приложенным к обоим концам диода, и током, протекающим через диод =, т. Е. I = f (u). Вольт для 2CP12 (обычный кремний = диод) и 2AP9 (обычный германиевый диод).


    (1) положительные характеристики

    Первый квадрант кривой вольт-ложной характеристики диода называется прямой характеристикой.В начальной части прямой характеристики, поскольку прямое напряжение мало, внешнего электрического поля недостаточно для преодоления блокирующего эффекта внутреннего электрического поля на большинстве носителей, и прямой ток почти равен нулю. Эта область называется вольт-амперной характеристикой прямого диода

    Мертвая зона, соответствующее напряжение называется напряжением мертвой зоны. Напряжение мертвой зоны кремниевой трубки составляет около 0,5 В, а германиевой трубки — около 0.2 В.

    Когда прямое напряжение превышает определенное значение, внутреннее электрическое поле значительно ослабевает, прямой ток быстро увеличивается, диодная проводимость, эта область называется областью положительного направляющего прохода. Диод является положительным проводником, пока есть небольшое изменение прямого напряжения, прямой ток сильно изменится, прямая характеристическая кривая диода очень крутая, поэтому, когда диод проходит через положительную направляющую, прямое падение давления на трубке не происходит. большой, а изменение прямого падения давления небольшое.Обычно силиконовая трубка составляет около 0 °. 7 В, а германиевая трубка составляет около 0,3 В. Следовательно, при использовании диода, если приложенное напряжение велико, обычно в цепи подключается сопротивление, ограничивающее ток, чтобы не производить слишком большой ток, чтобы сжечь диод.

    (2) обратная характеристика

    Третий квадрант характеристической кривой напряжения диода называется обратной характеристикой. В определенном диапазоне обратного напряжения обратный ток очень мал и не сильно изменяется, что называется обратным срезом. — вне региона.Это связано с тем, что обратный ток формируется дрейфующим движением нескольких носителей; при определенной температуре количество мелких частиц в основном не меняется, поэтому обратный ток в основном постоянен, а величина обратного напряжения не имеет никакого отношения с ним, поэтому его обычно называют обратным током насыщения.

    (3) Характеристики обратного пробоя

    Когда обратное напряжение продолжает увеличиваться до определенного значения, обратный ток в диоде внезапно увеличивается, и мы говорим, что диод имеет обратный пробой.Характеристики этого раздела показаны в разделе D раздела 1.2.6. Возникает обратный пробой. P-n переход имеет большой обратный ток, серьезный, когда он приведет к повреждению pn перехода, поэтому обычный диод должен избегать пробоя, но я должен сделать Трубка стабилитрона в состоянии пробоя, из-за более значительных изменений площади пробоя, в то время как ток и напряжение могут в основном оставаться неизменными, используйте эту функцию, трубка регулятора напряжения может иметь эффект регулирования напряжения.

    АМПЕР НА

    ВОЛЬТ ХАРАКТЕРИСТИКИ PN ПЕРЕХОДА «Visicomp Codder

    ПЕРЕХОДНЫЙ ДИОД КАК ВЫПРЯМИТЕЛЬ

    Размещено Обновлено

    Электронное устройство, преобразующее A.C. мощность в постоянный ток. мощность называется выпрямителем:

    Переходный диод обеспечивает путь с низким сопротивлением при прямом смещении и путь с высоким сопротивлением при обратном смещении. Эта особенность переходного диода позволяет использовать его в качестве выпрямителя.

    Два полупериода переменного входного э.д.с. обеспечьте противоположное смещение к переходному диоду.

    Если переходной диод смещен в прямом направлении в течение первого полупериода, он будет смещен в обратном направлении во время второго полупериода и наоборот.

    Другими словами, когда переменная ЭДС. сигнал подается через диод перехода, он будет проводить только в течение тех чередующихся полупериодов, которые смещают его в прямом направлении.

    7.1. ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПОЛОВИНЫ :

    • Выпрямитель, который выпрямляет только половину каждого входного цикла питания переменного тока, называется полуволновым выпрямителем .
    • Принцип : Он основан на том принципе, что переходной диод обеспечивает путь с низким сопротивлением при прямом смещении и высоким сопротивлением при обратном смещении.Когда вход переменного тока подается на переходной диод, он смещается в прямом направлении в течение одного полупериода и смещается в обратном направлении в течение следующего противоположного полупериода. Таким образом, выходной сигнал получается в течение чередующихся полупериодов входа переменного тока.
    • Расположение : Источник переменного тока подается через первичную обмотку P понижающего

    Трансформатор. Вторичная обмотка S трансформатора подключена к переходному диоду и сопротивлению нагрузки R L , показанному на рис. 1.11. Выход D.Напряжение C. получается на сопротивлении нагрузки R L .

    • Теория :
    • Предположим, что в течение первой половины входного цикла диод перехода смещен в прямом направлении. Обычный ток будет течь в направлении, указанном стрелками.
    • Верхний конец R L будет иметь положительный потенциал относительно нижний конец. Величина выходного сигнала на R L в течение первого полупериода в любое время будет пропорциональна величине тока через него.
    • Следовательно, во время первой половины входного цикла , когда переходный диод проводит, выходной сигнал через R L изменяется в соответствии с входом переменного тока.

    Рис. 1.10 HW Выпрямитель с его формой волны

    • Во время второго полупериода переходной диод будет смещен в обратном направлении, и, следовательно, выходной сигнал не будет получен через R L
    • Критично, небольшой ток будет протекать из-за неосновных носителей, и в течение этого полупериода также будет получен незначительный выходной сигнал.
    • В течение следующего полупериода выходной сигнал снова получается, так как переходный диод смещается в прямом направлении.
    • Таким образом, полуволновой выпрямитель дает прерывистый и пульсирующий выходной сигнал через сопротивление нагрузки, как показано на рисунке. Следовательно, полуволновое выпрямление связано с большими потерями энергии и, следовательно, не является предпочтительным.

    ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПОЛНОЙ ВОЛНЫ:

    • Выпрямитель, который выпрямляет обе половины каждого A.Входной цикл C. называется двухполупериодным выпрямителем . Чтобы использовать обе половины входного цикла, используются два переходных диода.
    • Он также работает по тому принципу, что переходной диод обеспечивает низкое сопротивление при прямом смещении и высокое сопротивление при обратном смещении. Здесь два переходных диода соединены таким образом, что если один диод смещается в прямом направлении в течение первого полупериода входного переменного тока, другой становится смещенным в обратном направлении, но когда наступает следующий противоположный полупериод, первый диод смещается в обратном направлении, а второй — в прямом. пристрастный.Таким образом, выходной сигнал получается в течение обоих полупериодов входа переменного тока.
    • Расположение: Переменный ток питание подается через первичную катушку P понижающего преобразователя. Два конца вторичной катушки S трансформатора подключены к p-участкам переходных диодов D1 и D2. Сопротивление нагрузки R L подключено через n-секции диодов и центральное ответвление вторичной обмотки. Постоянный ток выход будет получен через сопротивление нагрузки R L .
    • Теория:
    • Предположим, что в течение первой половины входного цикла верхний конец катушки S находится под положительным потенциалом, а нижний конец — под отрицательным потенциалом, переходной диод D1 будет смещен в прямом направлении, а диод D2 — в обратном. Обычный ток диода D1 будет течь по полному стрелке.

    Рис. 1.11 Полноволновые выпрямители с их формой волны

    • Когда наступит вторая половина цикла ввода, ситуация будет с точностью до наоборот.Теперь переходной диод D2 будет проводить, и обычный ток будет течь по пути, показанному пунктирными стрелками.
    • Поскольку ток во время обоих полупериодов протекает справа налево через сопротивление нагрузки R L , выходной сигнал в течение обоих полупериодов будет одинаковым. Сопротивление нагрузки правого конца R L будет иметь положительный потенциал относительно. его левый конец.
    • Таким образом, в двухполупериодном выпрямителе выходной сигнал является непрерывным, но имеет пульсирующий характер.Однако его можно сделать плавным, используя схему фильтра.

    ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПАНЕЛЬ ПАНЕЛИ :

    Рис. 1.12 Характеристики PN переходного диода

    Обобщенная вольт-амперная характеристика p-n-перехода на рисунке выше показывает области как обратного, так и прямого смещения.

    1. При нулевом напряжении: Барьер не пропускает ток через него.
    1. Прямое смещение: Ток быстро растет с увеличением напряжения и составляет довольно
    1. Обратное смещение: Переход обеспечивает очень высокое сопротивление, называемое обратным сопротивлением .

    Некоторому количеству (очень небольшому) свободных дырок и электронов все же удается пересечь переход и составляет обратный ток

    Прочие важные термины:

    1. Если обратное смещение делается очень большим, создается большое количество электронно-дырочных пар, и обратный ток увеличивается до относительно высокого значения.Максимальная обратная разность потенциалов, которую диод может выдерживать без пробоя, называется напряжением обратного пробоя или напряжением стабилитрона .

    Другими словами, минимальное обратное напряжение, при котором происходит пробой pn перехода, называется напряжением пробоя.

    1. Напряжение в колене: Напряжение, при котором pn переход начинает проводить ток и показывает быстрое увеличение тока.
    1. Максимальное прямое напряжение: Наибольший прямой ток, который pn переход может проводить без повреждения перехода
    1. Пиковое обратное напряжение (PIV): Это максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено к pn переходу без повреждения перехода

    За пределами PIV диод перехода выходит из строя из-за чрезмерного нагрева.

    1. Максимальная мощность: Это максимальная мощность, которая может рассеиваться через переход без его повреждения.
    2. Он равен произведению тока перехода и напряжения на переходе.

    Автор: Vissicomp Technology Pvt. ООО

    Веб-сайт -: http://www.vissicomp.com

    Эта запись была размещена в Программе на Java и помечена как ПОЛНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ВОЛНЫ, Полноволновые выпрямители с его формой волны, HW-выпрямитель с его формой волны, ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ PN.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.