Виды диодов и принцип работы
Диод — это полупроводниковый прибор, работающий на принципе p–n-перехода, и служит для преобразования входящей энергии определенного типа в другой тип. Самое распространенное преобразование — “выпрямление” электрического тока. Выпрямительные диоды используются непосредственно в блоках питания, зарядных устройствах для перевода переменного тока в постоянный, без них не обходятся и сварочные аппараты.
Содержание
- Основные виды
- Основные характеристики
- Принцип работы, включение в схему
- Причины необходимости доработки сварочного аппарата
- Основные моменты усовершенствования
Основные виды
- Выпрямительные диоды. Главной характеристикой является переменное внутреннее сопротивление, которое зависит прямо пропорционально от приложенного напряжения.
- Светодиоды. Основная функция — индикатор при наличии на нем электрического тока.
- ИК диоды. Применяется в устройствах дистанционного управления.
- Фотодиоды. Преобразовывает световой поток в электрический ток.
- Стабилитроны. Работает данный вид исключительно в цепях с постоянным током и выполняет пороговую функцию, ограничивая напряжения на определенном уровне.
- Емкостные диоды (варикапы). Работает как управляемый конденсатор за счет варьирования своей внутренней емкости (сопротивления) при подаче на него различного напряжения.
- Диоды Шоттки. Они характеризуются малым падением напряжения и быстродействием.
- Тиристоры. Диод имеет принципиальное отличие — три вывода: анод, катод и управляющий диодный электрод. Главной особенностью является возможность находится в двух состояниях: низкой проводимости (закрытое) и высокой проводимости (открытое) и осуществлять переход под действием сигнала из одного состояние в другое.
- Симисторы. Сборка из двух тиристоров, которые включены параллельно навстречу друг другу. Удобный для схем с переменным напряжением, пропускает ток в двух направлениях.
Некоторые диоды лучше всего работают в различных связках (парами), дополняя друг друга и расширяя возможности подобной компоновки.
к меню ↑Основные характеристики
По максимальному значению допустимого прямого тока различают диоды мощностью:
- Малой — до 3х102 mA.
- Средней — от 3х102 mA до 10 А.
- Большой — от 10 А.
По технологии изготовления различают:
- Точечные.
- Плоскостные.
По материалу изготовления:
- Германиевые.
- Кремневые.
По физическим характеристикам кремневые диоды значительно превосходят германиевые, что в свою очередь повлияло и на области их применения, сварочные аппараты так же расширили свои возможности.
Однополупериодные выпрямители состоят из диодов. Они не дорогие, но с одним большим недостатком: используют только половину волн переменного тока, поэтому потери напряжения составляют больше 50%. Исправить ситуацию без привлечения дорогостоящих элементов помогает диодный мост.
Выпрямительный мост на диодах
Сборка из четырех диодов, которая способна пропускать ток в течение всего полу периода, представляет собой диодный мост. Его основное предназначение — это преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный электрический ток и без потери мощности. Для сварочного аппарата выпрямитель, в котором диодный вопрос решается наличием моста, является более предпочтительным. Диодные мосты изготовляют в отдельном корпусе, печатают схему непосредственно на плате или диодный мост можно собрать самостоятельно.
к меню ↑Принцип работы, включение в схему
Диодный мост — сборная электрическая схема состоящая из четырех диодов, два из которых подключены последовательно и встречно друг к другу, а с остальными находятся в последовательном соединении. Выпрямительный мост основан на параллельной работе отрицательных и положительных диодов, а именно:
- Положительные — пропускают только положительную полуволну переменного напряжения;
- Отрицательные — одновременно обрезают отрицательную полуволну составляющую переменное напряжение.
На выходе диодного моста получается пульсирующее положительное напряжение постоянной величины. Пульсация незначительна, но этот диодный эффект убирают за счет фильтров или добавления конденсатора.
Распространенными включениями диодных схем являются:
- Однофазная мостовая схема
Переменное напряжение подается на вход схемы и в каждый полупериод ток проходит через два диода («+»или «-«), а два других являются закрытыми. Результат: частота напряжения на выходе в двое больше частоты подаваемого пульсирующего напряжения.
- Трехфазная мостовая схема
Результатом такого включения является получение напряжения на выходе с значительно меньшей пульсацией чем дает диодный мост при однофазном включении.
Модернизация сварочных аппаратов
Сегодня сварочные аппараты представлены широким разнообразием. За умеренную цену для сварочного дела можно подобрать современный инверторный аппарат или для плазменной резки. Без сварочного аппарата сейчас не обойтись, и при небольших строительных работах, и в авто мастерской.
Принцип устройства и работы сварочного аппарата прост. Примитивная конструкция состоит из: силового трансформатора с первичной обмоткой, тепловой защита и вентилятора для охлаждения. Среднее значение рабочего тока аппарата до 160 А и рассчитаны обычные модели на работу с покрытыми электродами до d=4 мм.
к меню ↑Причины необходимости доработки сварочного аппарата
Основные причины вынуждающие провести некую переделку чаще всего зависят не от самого аппарата, а от условий его применения и желания расширить его изначальные возможности. Так можно выделить:
- Перебои в бытовой сети напряжения. Некоторые аппараты при низком напряжении даже не запускаются.
- Желание повысить эстетические характеристика производимого сварного шва.
- Возможность упростить задачу “зажжения” дуги при номинальном и пониженном напряжении.
- Увеличение теплового режима при долгой работе сварочного аппарата.
- Желание получить стабильную электрическую дугу.
Всего этого можно добиться используя выпрямительные диоды, тем самым, переориентировав сварочные аппараты на работу с постоянным током.
к меню ↑Основные моменты усовершенствования
Главную роль в техническом преобразовании сварочного аппарата выполняет выпрямитель. Его конструирование требует подбора моста из диодов и низкочастотного фильтра. Данная сборка должна давать удовлетворительное выходное напряжение при работе на холостом ходу.
Так же следует учесть:
- Применение обычной схемы моста приведет к резкому снижению выпрямительного напряжения при повышении тока нагрузки в момент зажигания дуги, что затрудняет сварочные работы. Проблема решается использованием электролитического конденсатора большой емкости или же заменой схемы подключения.
- Для сборки лучше использовать более компактные диоды (Д161, В200). Даже если они с разной проводимостью их радиаторы можно скрепить без прокладок шпильками между собой.
- Особенности крепления диодного моста к сварочному аппарату: интенсивное использование — один вывод моста подключается к общей клемме, а другой вывод остается свободным для последующего соединения с нужным выводом трансформатора; работа с малым напряжением — диодный мост остается с двумя свободными выводами.
Модернизация сварочного прибора при самостоятельной сборке диодного выпрямителя требует тщательной подготовки и изучения схем. Практически все сварочные агрегаты можно усовершенствовать выпрямителем по схеме Трифонова, который способен улучшить конструкцию по многим параметрам.
Похожие статьи
