Полярность тока: Сварочный ток и полярность. ACϟDС – ООО «ЦСК»

Содержание

Сварочный ток и полярность. ACϟDС – ООО «ЦСК»

Главная|Энциклопедия сварки|С|Сварочный ток и полярность. ACϟDС

Сварка – это ручной труд, но сварщики должны обладать достаточным количеством технических знаний, даже если в школе физика для них была чем-то сверхъестественным. 

Одним из обязательных понятий, которые необходимо знать, является «сварочный ток». Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки.

На сварочных аппаратах и электродах можно заметить обозначения AC или DC, которые описывают полярность тока. Почему электрические токи и полярность возникают во время сварки? Давайте рассмотрим эти понятия внимательно.

Что такое полярность?

Электрическая цепь, возникающая при включении сварочного аппарата, имеет отрицательный и положительный полюс – это свойство называется полярностью.

Полярность имеет большое значение при сварке, потому что выбор правильной полярности влияет на прочность и качество сварного шва. Использование неправильной полярности может привести к большому количеству брызг, плохому проплавлению и потере контроля сварочной дуги.

Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?

AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток.

Первый чередует направление тока, а последний течет только в одном направлении.

Поэтому сварочные машины и электроды с маркировкой DC имеют постоянную полярность, тогда как маркированные AC изменяют полярность 120 раз в секунду с частотой тока 60 герц.

Чем переменный и постоянный ток различаются при сварке?

Сварка при постоянном токе (DC) создает более плавные и более устойчивые дуги, образуется меньше брызг. Легче производится сварка в вертикальном и верхнем положениях.

Тем не менее, переменный ток (AC) может быть предпочтительным выбором начинающих сварщиков, поскольку часто используется в недорогих сварочных аппаратах начального уровня. AC также распространен в судостроительной сварке или в любых условиях, где дуга может плавать из стороны в сторону.

Что такое прямая и обратная полярность постоянного тока (DC)?

Полярность
прямая обратная
отрицательная положительная
(–) (+)

 

Процесс сварки будет различаться не только в зависимости от направления, но и от полярности тока: положительной (+) или отрицательной (–).

Положительная полярность постоянного тока (DC+) обеспечивает высокий уровень проплавления, в то время как отрицательная полярность постоянного тока (DC–) даст меньшее проплавление, но более высокую скорость осаждения (например, на тонком листовом металле).

Различные защитные газы могут дополнительно влиять на процесс сварки.

Так как переменный ток (AC) наполовину положительный и наполовину отрицательный, его сварочные свойства находятся прямо в середине положительной и отрицательной полярности постоянного тока (DC). Некоторые сварщики выбирают переменный ток (AC), если они хотят избежать глубокого проплавления. Например, при ремонтных работах на ржавых металлах.

Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.

Понимание направления и полярности сварочного тока важно для правильного выполнения сварочных работ. Знание того, как эти факторы влияют на ваш сварной шов, облегчит вашу работу.

 

Прямая и обратная полярность при сварке: выбор режима, подключение

Полярность тока является одним из основных параметров, определяющих особенности сварки металлических конструкций. Этот параметр влияет на температуру стержней с электропроводным материалом. При обработке изделий током с прямой или обратной полярностью важно учитывать основные схемы подключения, толщину заготовок и технические параметры электродного стержня.

Полярность при сварочных работах

При ручной дуговой сварке подача присадочной проволоки осуществляется в автоматическом режиме. Сваривание деталей по технологии РДС осуществляется при постоянном токе. К клеммам сварочного инвертора нужно подключить кабели массы и электрода. Они обозначаются знаками “+” и “-“. Полярность определяет способ подсоединения проводов к клеммным колодкам полуавтомата. Этот этого параметра зависит характер движения элементарных частиц, что воздействует на сварочный процесс. Если полуавтоматический прибор для сварки функционирует при переменном токе, то сварщик не сможет поменять полярность

При сварке с прямой полярностью кабель с электродным стержнем соединяется с контактом “минус”, провод с прищепкой – с разъемом “плюс”. Температура на концах электрического инвертора достигает 1000 °C. При переходе на обратную полярность провода с электродом и прищепкой нужно поменять местами. Температура на концах электродного стержня повысится до 4000 °C. Смена полярности позволяет контролировать температурный режим обрабатываемых заготовок.

Изменять местоположение кабелей необходимо при обработке легированных изделий. Полярность меняется при различных функциональных режимах сварочного аппарата. Они определяются размерами и материалом изготовления свариваемых изделий. Прямое подключение кабелей используется при проведении сварочных работ на открытом воздухе. В данных условиях детали соединяются с применением трубчатой нити из алюминия, заполненной порошкообразным веществом. В этих условиях можно сваривать толстые металлические пластины.

Смена местоположения кабелей осуществляется при следующих условиях:

  1. При наличии защитных газ, предназначенных для изолирования металлов от воздействия оксидов и ускорение нагрева дуги.
  2. При использовании флюсовых присадок, необходимого для создания однородного диффузного слоя.

При прямой и обратной полярности формируются анодные и катодные пятна. Анодное облако является наиболее горячим. Его температура может достигать 800 °C. Через пятна проходит электроток. В этих областях наблюдается низкое напряжение, что обусловлено местоположением сварочной дуги.

Смена полярности позволяет сварщику увеличить глубину сварочного шва и обрабатывать конструкции с шириной менее 0,3 см. Сварка на прямой и обратной последовательности предоставляет возможность регулировать расположение дуги, что снижает скорость нагрева свариваемых изделий.

Выделяют следующие особенности сварки MMA с прямой полярностью:

  1. Позволяет получить прочный, узкий и глубокий сварочный шов.
  2. Облегчает сварку изделий, в составе которых отсутствует железо, и деталей толщиной более 0,3 см.
  3. Стабильность и устойчивость электрической дуги к срывам.
  4. Сварка невозможна, если применяются металлические стержни с электропроводным материалом, работающих при переменном токе.
  5. Высокое качества раскройки обрабатываемых заготовок.
  6. Воздействует на химический состав свариваемых изделий.
  7. Высокой коэффициент наплавки при нагревании сварочной дуги в аргоновой или гелиевой среде.
  8. Низкие темпы нагрева стержня электрического проводника или присадочной проволоки. Благодаря этому свойству при сварке модно применять инверторы, функционирующие при высокочастотных токах.
  9. Снижает процент внедрения карбона в массу свариваемого изделия.

РДС сварка при обратном подключении обладает следующими отличиями:

  1. Большая толщина и низкая глубина шва.
  2. При соединении тонких пластин их поверхность не деформируется.
  3. Нестабильность дуги, поэтому для сварки нельзя применять инверторы, работающие на невысоких токах.
  4. Низкий риск прожога поверхности металла, что обусловлено отбортовкой свариваемых поверхностей.
  5. При сваривании нельзя использовать стержни, разрушающихся при воздействии высоких температур.
  6. Требует минимизации зазора между свариваемыми частями.
  7. Низкий потенциал напряжения электротока.
  8. Сварка производится прерывистым швом.

При неправильном выборе полярности заготовки могут частично расплавиться, что приведет к возникновению кипящих брызг в сварочной ванне.

Подключение по схеме прямой полярности

При сварке током прямой полярности клеммная колодка “+” соединяется с обрабатываемым изделием. Подключение электродного стержня к контакту “-“ осуществляется через дуговой промежуток. При сварке с прямой полярностью электрический проводник будет нагреваться медленнее, чем металл. Поэтому температура между ними отличается на 700 °C. Во время сварки с постоянным током обратной полярности концы электродного стержня будут нагреваться сильнее поверхности заготовки. При прямом подключении роль катода исполняет электрод, обрабатываемые детали выступают в качестве анода.

Образование сварочной ванны – основная задача при сварке током прямой полярности. Для этого нужно прогреть заготовку до температуры плавления. При повышении силы электротока детали будут отталкиваться от сварочной дуги, что не позволит плотно соединить детали. При сварке с прямой полярностью требуются приборы, работающие при высокочастотных токах.

Подключение по схеме обратной полярности

При сварке постоянным током обратной полярности кабель с электродным стержнем необходимо подсоединить к “плюсу” инвертора, кабель на металл – к “минусу” инвертора. В этом случае роль катода выполняют поверхности заготовок, электрод становится анодом. В результате образуется рассеянная зона контакта между электрической дугой и свариваемым металлом. При сварке с обратной полярностью точка максимального разогрева размещается на металлическом стержне. В результате увеличивается глубина проплавки металлической поверхности.

Выбор режима полярности

Выбор полярности зависит от следующих факторов:

  1. Возможность прожога обрабатываемых заготовок.
  2. Наличие легированных сталей или нержавеющих сплавов железа в составе свариваемых изделий.
  3. Вероятность соединения металлических пластин малой толщины.

При смене полярности необходимо учитывать, что на аноде выделяется большое тепловой энергии, чем на катоде. Изначально сварочные аппараты работают по схеме прямого подключения. Сварщику необходимо изменять местоположение кабелей с электродным стержнем и прищепкой на металл при сваривании конструкций с разным поперечным сечением и толщиной. Для выбора правильного режима подключения проводников, необходимо учитывать следующие характеристики, определяющие особенности сварки:

  1. Расстояние между верхними и нижними поверхностями заготовок: основной фактор, воздействующий на структуру шва во время сварки постоянным током. При обработке толстых изделий необходимо прожечь поверхностью металлов. Это позволит увеличить площадь соприкосновения, что позволит сварной проволоке заполнить пустоты в поверхностях заготовок. В этом случае необходимо использовать сварку с прямой полярностью. Если нужно обработать изделия малой толщины, то нужно подавать отрицательный заряд на металл, положительный – на стержень электрода. Иначе на месте сварки могут образоваться небольшие отверстия или неровные швы.
  2. Сила тока: этот параметр определяет степень прогрева металла и электродов. Чем сильнее электроток, подаваемый сварочным инвертором, тем интенсивнее происходит процесс горения дуги. Сила тока зависит от расположения свариваемой поверхности. Если заготовка размещена горизонтально, то данный показатель уменьшается на 15%.

Также для определения полярности нужно знать материал изготовления обрабатываемой заготовки, ее толщину и параметры электродного стержня. Определить эти показатели можно в руководстве к сварочному прибору. В нем производитель оборудования указывает обстоятельства для смены полярности.

Толщина края металлической заготовки

Сваривание конструкций с толстыми краями необходимо подключать клеммы инвертора по схеме прямой полярности. В данных условиях дополнительное тепло будет концентрироваться в местах плавки. Это способствует увеличение глубины сварочного шва. Поверхности деталей смогут плотно соединиться без деформации. При обработке тонкого металла необходимо применять обратную полярность. Края детали во время сварки не должны перегреваться. Иначе снизятся качество шва и прочность соединения.

Разновидность металла

При обработке металлических поверхностей из разных материалов необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Изделия из алюминия свариваются при прямом подключении. Алюминиевые детали имеют высокую теплопроводность и небольшой вес. Отличительным свойством этого металла является высокая степень окисления. Поэтому при сварке на алюминиевых заготовках формируется пленка. Она не позволяет деталям плотно соединиться. Прямая полярность снижает число образующихся окислов и образует сварочную ванну до появления оксидной пленки. При обработке рекомендуется использовать инертные газы. Они f линейного расширения и литейной усадки, высоким коэффициентом теплопроводности и низкой устойчивостью к межкристаллической коррозии. Эти свойства увеличивают риск сквозного проплавления и деформации металла. Поэтому детали из сплавов железа не требуют дополнительного тепла. При изменении полярности во время сварки рекомендуется использовать инверторы, поставляющие электричество с низкой силой тока.

Цветные металлы необходимо плавить при помощи электродных стержней из вольфрама по схемам прямой полярности.

Тип электрода

Для определения полярности необходимо учитывать основные характеристики электрода: разновидности анодного пятна, разновидность флюса и температура. Выделяют следующие виды электрических проводников в зависимости от технических характеристик:

  1. ЦЛ-11: применяются при сварке по схемам обратной полярности. Эти электроды способны обрабатывать поверхность металлов из плотной нержавеющей стали и иных сплавов железа с высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Они обеспечивают высокое качество шва без разрушения защитного слоя металла. Электродные стержни ЦЛ-11 покрываются специальным раствором из фосфора и калия. Он защищает сварочный шов от негативного воздействия окружающей среды. Электрические проводники ЦЛ-11 нужно хранить в сухих помещениях. При их эксплуатации рекомендуется использовать короткие дуги, что обеспечивает лучшую проплавку металла.
  2. НИАТ-1: применяются для соединения деталей небольшой толщины при подключении кабелей по схеме обратной полярности. Эти электроды обладают антикоррозийными свойствами. Они устойчивы к большим нагрузкам. Данные проводники увеличивают прочность сварочного соединения. В состав электрических проводников НИАТ-1 входят магний, молибден, углерод, никель и силикаты. Эти химические элементы обладают невысоким коэффициентов наплавки (до 10 г/Ач), что увеличивает производительность электрода. Перед эксплуатацией электрических проводников рекомендуется подвергнуть их термической обработке в специализированных печах. Прокалку электродов необходимо проводить в течение 1 часа.
  3. ОЗЛ-8: используются при обработке цветных металлов током прямой полярности. Они могут функционировать в рабочей среде с температурой ниже 1000°C. Эти электрические проводники имеют антикоррозийные свойства. Поэтому они могут применяться для обработки легированных сталей. Электродные стержни ОЗЛ-8 изготавливаются на основе небольшого стержня из сварочной проволоки диаметром до 5 мм. Коэффициент наплавки данных электрических проводников составляет не более 13 г/Ач, предел текучести – 400 МПА. Для наплавки 1 кг сварочного шва требуется 600 г электродов ОЗЛ-8.

При использовании электродов необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Перед процессом сваривания металлических деталей тщательно очистить стержни электрического проводника.
  2. Обработать свариваемые детали химических раствором, защищающим их поверхность от пыли и иных видов загрязнений. Он также придает металлу блеск.
  3. При использовании новых электродов нужно предварительно осуществить их прокалку в специальных сушильных печах.
  4. В процессе сваривания заготовок требуется держать электродный стержень перпендикулярно оси сварочного шва.
  5. Держать электрическую дугу на расстоянии 3 мм от свариваемых кромок.
  6. Во время сварки нельзя совершать резкие рывки. В противном случае изменится рисунок шва.
  7. Чтобы избежать образования пористых поверхностей, необходимо очистить обрабатываемые изделия от шлаков и остатков расплавленного электрода.
  8. Нельзя допускать резкое понижение температуры электрического проводника. Иначе инструмент может частично деформироваться.

Нюансы эксплуатации электродов при разных полярностях указаны в инструкциях, составляемых при изготовлении этих инструментов. Они публикуются на официальных сайтах производителей электрических проводников.

8. Полярность напряжения | 2. Закон Ома | Часть1

8. Полярность напряжения

Подробности
Просмотров: 9347

Полярность напряжения

В любой схеме мы можем проследить направление и путь движения электронов, вытекающих из отрицательного (-) контакта батареи, и возвращающихся к ее положительному (+) контакту. Если проанализировать схему из предыдущего урока, то можно увидеть, что электроны двигаются против часовой стрелки из точки 6 к точке 5, затем к точке 4, к точке 3, к точке 2, к точке 1, и обратно к точке 6.  

Поскольку на пути потока электронов находится только резистор сопротивлением 5 Ом, то получается что напряжение батареи приложено к выводам этого резистора. Полярность напряжения на резисторе мы можем пометить знаками «+» и «-» в соответствии направлением потока электронов: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.  Таким образом, полярность отрицательна (-) в точке 4 и положительна (+) в точке 3:

Ниже представлена полная таблица напряжений (с указанием полярности) для каждой пары точек этой схемы:

Напряжение между точками 1 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 4 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 3 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 1 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 2 (+) и 5 (-) = 10 вольт  
Напряжение между точками 3 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 1 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 3 (+) и 6 (-) = 10 вольт

Определение полярности напряжения на различных компонентах схемы имеет очень важное значение для освоения электроники. Правильное определение полярности критически важно при анализе сложных схем, содержащих множество различных компонентов.

Следует понимать, что полярность не имеет ничего общего с законом Ома: ни в одном из уравнений этого закона вы никогда не увидите отрицательных значений силы тока, напряжения или сопротивления. В электронике существуют другие математические инструменты, которые учитывают полярность (+ или -), но закон Ома к ним не относится.

Краткий обзор:

  • Полярность напряжения на любом компоненте схемы определяется направлением потока электронов через этот компонент: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.

Схема защиты от обратной полярности

с использованием диода ИЛИ МОП-транзистора с P-каналом

Батареи являются наиболее удобным источником питания для подачи напряжения на электронную схему. Есть много других способов питания электронных устройств, таких как адаптер, солнечная батарея и т. Д., Но наиболее распространенным источником питания постоянного тока является аккумулятор. Как правило, все устройства поставляются со схемой защиты от обратной полярности , но если у вас есть какое-либо устройство с батарейным питанием, которое не имеет защиты от обратной полярности, вы всегда должны быть осторожны при замене батареи, иначе она может взорвать устройство.

Итак, в этой ситуации Схема защиты от обратной полярности была бы полезным дополнением к схеме. Существует несколько простых методов защиты схемы от подключения с обратной полярностью, например, использование диода или диодного моста или использование полевого МОП-транзистора с каналом P в качестве переключателя на ВЫСОКОЙ стороне.

Защита от обратной полярности с помощью диода

Использование диода — самый простой и дешевый метод защиты от обратной полярности, но он имеет проблему утечки мощности .Когда входное напряжение питания высокое, небольшое падение напряжения может не иметь значения, особенно при низком токе. Но в случае низковольтной операционной системы недопустимо даже небольшое падение напряжения.

Как мы знаем, падение напряжения на диоде общего назначения составляет 0,7 В, поэтому мы можем ограничить это падение напряжения с помощью диода Шоттки, поскольку его падение напряжения составляет примерно 0,3–0,4 В, и он также может выдерживать большие токовые нагрузки. Имейте в виду, выбирая диод Шоттки, потому что многие диоды Шоттки имеют высокую утечку обратного тока, поэтому убедитесь, что вы выберете диод с низким обратным током (менее 100 мкА).

При 4 А потери мощности на диоде Шоттки в цепи будут:

4 x 0,4 Вт = 1,6 Вт

А в обычном диоде:

4 x 0,7 = 2,8 Вт.

Вы можете даже использовать мостовой выпрямитель для защиты от обратной полярности, независимо от полярности. Но мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, поэтому количество потерь энергии будет вдвое больше, чем в приведенной выше схеме с одним диодом.

Защита от обратной полярности с использованием P-канального MOSFET

Использование полевого МОП-транзистора с каналом P для защиты от обратной полярности более надежно, чем другие методы, из-за низкого падения напряжения и возможности высокого тока.Схема состоит из P-канального MOSFET, стабилитрона и понижающего резистора. Если напряжение питания меньше, чем напряжение затвор-исток (Vgs) P-канального MOSFET, вам понадобится только MOSFET без диода или резистора. Вам просто нужно подключить клемму затвора полевого МОП-транзистора к земле.

Теперь, если напряжение питания больше, чем Vgs, вам нужно понизить напряжение между выводом затвора и истоком. Компоненты, необходимые для изготовления аппаратной части схемы, упомянуты ниже.

Необходимые материалы

  • FQP47P06 МОП-транзистор с P-каналом
  • Резистор (100к)
  • Стабилитрон 9,1 В
  • Макет
  • Соединительные провода

Принципиальная схема

Работа схемы защиты от обратной полярности с использованием P-канального полевого МОП-транзистора

Теперь, когда вы подключаете батарею в соответствии с принципиальной схемой с правильной полярностью, это приводит к включению транзистора и пропусканию тока через него.Если батарея подключена в обратном направлении или с обратной полярностью, транзистор выключается, и ваша схема становится защищенной.

Эта схема защиты более эффективна, чем другие. Давайте проанализируем схему , когда батарея подключена правильно. , P-канальный MOSFET включится, потому что напряжение между затвором и истоком отрицательное. Формула для определения напряжения между затвором и истоком:

  Vgs = (Vg - Vs)  

Когда батарея подключена неправильно , напряжение на выводе затвора будет положительным, и мы знаем, что P-Channel MOSFET включается только тогда, когда напряжение на выводе затвора отрицательное (минимум -2.0 В для этого полевого МОП-транзистора или меньше). Таким образом, всякий раз, когда батарея подключается в обратном направлении, цепь будет защищена полевым МОП-транзистором.

Теперь давайте поговорим о потере мощности в схеме , когда транзистор включен, сопротивление между стоком и истоком почти ничтожно, но для большей точности вы можете просмотреть данные P-канального MOSFET. Для P-канального МОП-транзистора FQP47P06 статическое сопротивление сток-исток во включенном состоянии (R DS (ON) ) составляет 0,026 Ом (макс.).Итак, мы можем рассчитать потери мощности в цепи, как показано ниже:

  Потери мощности = I  2  R  

Предположим, ток, протекающий через транзистор, составляет 1 А. Значит потеря мощности будет

  Потери мощности = I  2  R = (1A)  2  * 0,026 Ом = 0,026 Вт  

Следовательно, потери мощности примерно в 27 раз меньше, чем в схеме с одним диодом. Вот почему использование P-канального MOSFET для защиты от обратной полярности намного лучше, чем другие методы.Он немного дороже диода, но делает схему защиты более безопасной и эффективной.

Мы также использовали стабилитрон и резистор в схеме для защиты от превышения напряжения затвор-исток. Добавив резистор и стабилитрон на 9,1 В, мы можем ограничить напряжение затвор-исток максимум до отрицательного значения 9,1 В, следовательно, транзистор останется безопасным.

Полярная терапия Том 1, Книга 2, Таблица 03

(A) Ультразвуковое [ультразвуковое] ядро ​​

(B) Полярность змеевидного мозгового тока меняется на противоположную в центре каждого овального поля, где токи пересекаются друг с другом, тем самым снижая интенсивность колебаний токов. изменение характера его функции в каждом центре и поле

(C) Пунктирные вертикальные линии представляют собой электромагнитные [электромагнитные] беспроводные волны, текущие через продольные мышечные волокна [волокна] тела, придавая им тонус и поддерживая вертикальное положение тела. инерция земного притяжения

(D) Овальные горизонтальные линии вокруг тела — это электромагнитные [электромагнитные] беспроводные токи, которые придают тонус круговым волокнам [волокнам] мускулов.Они соответствуют течениям с востока на запад в атмосфере.

(E) Руки должны быть подняты вверх большими пальцами вперед. Но для ясности изображения 5 [пяти] токов, проходящих через 5 [пять] пальцев, они показаны таким образом.

(F) Ультразвуковая [ультразвуковая] энергия формирует 6-й [шестой] желудочек головного и спинного мозга. Он становится примитивной полосой и хордой эмбриона.

Электромагнитная [электромагнитная] энергия притягивается к своему собственному центру полярности в виде овальных волн.Он предшествует гравитации Земли, потому что преодолевает ее мышечным движением, перемещаемым импульсами энергии. Земная гравитация притягивается к ее центру тяжести прямыми силовыми линиями, пропорциональными квадрату расстояния.

Тонкая белая линия в центральном ядре — это ультразвуковой [ультразвуковой] поток энергии души. Это первичная энергия, которая строит и поддерживает все остальные. Он протекает через шестой [шестой] желудочек [желудочка] головного и спинного мозга, когда они формируются из энергетического поля его мысленного образца.Это ядро ​​является центром притяжения и излучения всех потоков от мозга к конечностям. Это внутренняя гравитация отдельной энергии и силовых линий, отличная от гравитации Земли. Это истинная основа индивидуальной терапии.

контроль полярности — это … Что такое контроль полярности?

  • Полярность в международных отношениях — это любой из различных способов распределения власти в международной системе. Он описывает природу международной системы в любой данный период времени.Обычно различают четыре типа систем: униполярность, биполярность… Wikipedia

  • Polarity (игра) — Polarity — это настольная игра, которая требует стратегического мышления и сноровки для управления парящими магнитными дисками. Полярность была изобретена в 1985 году канадским художником и дизайнером Дугласом Ситоном. Впервые она была опубликована в 1986 году. У игры был…… Wikipedia

  • Система управления огнем корабельных орудий — Mk 37 Director c1944 с Mk 12 (прямоугольная антенна) и Mk 22 Orange Peel Системы управления огнем корабельных орудий (GFCS) позволяют дистанционно и автоматически наводить орудия на корабли, самолеты и береговые цели , с помощью радара или оптики или без них… Wikipedia

  • Активный контроль шума — (ANC) (также известный как шумоподавление, активное шумоподавление (ANR) или шумоподавление) — это метод уменьшения нежелательного звука.Содержание 1 Пояснение 2 Приложения 3 См. Также 4… Wikipedia

  • Media Control — можно ссылаться на: *, книгу Ноама Хомского 1997 года. * Синоним полярности СМИ. * Media Control GfK International, немецкая компания по исследованию рынка. * Media Control Charts, официальные музыкальные чарты в Германии, опубликованные Media Control GfK…… Wikipedia

  • Реле контроля реактивной мощности — Реле контроля реактивной мощности — это электронное устройство (обычно на основе микропроцессора), используемое для поддержания коэффициента мощности конкретной электрической установки.Это позволяет пользователю программировать минимальный требуемый коэффициент мощности, включать конденсаторные батареи и…… Wikipedia

  • Осциллограф — Эта статья посвящена современным осциллографам и содержит общую информацию. Историю осциллографов см. В разделе История осциллографов. Для получения подробной информации о различных типах осциллографов см. Типы осциллографов. Иллюстрация, показывающая…… Wikipedia

  • электроника — / и лек трон икс, ее лек /, н.(используется с един. v.) наука, имеющая дело с разработкой и применением устройств и систем, использующих поток электронов в вакууме, в газовых средах и в полупроводниках. [1905 10; см. ЭЛЕКТРОННЫЙ,…… Универсальный

  • Дуговая сварка вольфрамовым электродом — Сварка бронзовой скульптуры TIG Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как инертный газ вольфрама (TIG… Wikipedia

  • Ashbya gossypii — Флуоресцентная микрофотография мицелия Ashbya gossypii.Научная классификация Царство… Википедия

  • Светодиод — сюда перенаправляется светодиод. Для использования в других целях, см LED (значения). Светоизлучающий диод Красный, чистый зеленый и синий светодиоды диффузного типа 5 мм Тип Пассивный, оптоэлектронный Принцип работы Электр… Википедия

  • AN013 — Защита от обратной полярности

    AN013 — Защита от обратной полярности
    Elliott Sound Products АН-013
    Род Эллиотт (ESP)
    Прил.Индекс банкнот
    Основной индекс

    Обзор защиты от обратной полярности

    Большинство электронных схем будут серьезно раздражены, если питание будет подключено с обратной полярностью. Об этом часто свидетельствует немедленная потеря «волшебного дыма», от которого зависят все электронные компоненты. Если серьезно, то часто возникает непоправимый ущерб, особенно при напряжении питания 5 В и более. Традиционная схема защиты от обратной полярности состоит из диода, подключенного последовательно к входящему источнику питания или параллельно с предохранителем или другим защитным устройством, которое может перегореть.

    Последовательный диод снижает напряжение в цепи, на которую подается питание. Если он работает от батарей, снижение напряжения может легко означать, что значительная часть емкости батареи недоступна для цепи. 0,7 В — это немного, но это настоящая проблема, если в схеме используется напряжение не менее 5 В, а 4 элемента по 1,5 В обеспечивают только номинальное напряжение 6 В. Последовательный диод также может рассеивать много ватт в цепи, потребляющей большой ток — постоянно или периодически.

    Параллельный диод должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать полный ток короткого замыкания от источника до срабатывания предохранителя. Обычно это означает очень большой и дорогой диод. Можно использовать и меньший, но в «жертвенном» режиме. Это означает, что он, скорее всего, выйдет из строя (отказ диода всегда связан с коротким замыканием), но он должен быть достаточно надежным, чтобы гарантировать, что он не станет разрывом цепи во время периода сбоя из-за соединения или плавкого предохранителя свинцовой проводки.

    Также можно использовать реле, преимущество которого заключается в практически нулевом падении напряжения на контактах.Однако катушки реле потребляют значительный ток, который легко может превышать ток, потребляемый защищаемой схемой. Если источником питания является большая батарея с возможностью подзарядки по запросу, это не проблема, за исключением небольших затрат на эксплуатацию реле. Однако во многих случаях это нежизнеспособный вариант.

    Альтернативой является использование полевого МОП-транзистора. Во многих случаях речь идет только о MOSFET, без каких-либо других деталей. Это работает, если напряжение питания ниже максимального напряжения затвор-исток, но требуются дополнительные детали с напряжением более 12 В или около того.Преимущество полевого МОП-транзистора заключается в том, что падение напряжения исчезающе мало, если выбрано правильное устройство.

    Часто можно использовать BJT (биполярный транзистор) также для защиты от обратной полярности, но они не работают так же хорошо, как полевые МОП-транзисторы и имеют несколько присущих им недостатков, которые делают их гораздо менее подходящими. Для начала, на базу должен подаваться ток, чтобы транзистор включился, а это пустая трата энергии. BJT не может включаться так же сильно, как MOSFET, поэтому падение напряжения на транзисторе больше.Хотя он обычно превосходит диод (даже Шоттки), реального преимущества нет, потому что MOSFET — гораздо лучший вариант.

    На следующих чертежах есть раздел, помеченный просто как «Электроника». На нем изображены электролитический конденсатор и операционный усилитель, но это может быть что угодно, от простой аудиосхемы, логических вентилей (и т. Д.) До микропроцессора. Потребление тока может быть любым, от нескольких миллиампер до многих ампер, и вам нужно выбрать схему, которая лучше всего подходит для вашего приложения. Это не руководство по дизайну , а скорее собрание идей, которые можно расширять и адаптировать по мере необходимости.


    Диодная защита

    Диод серии А — самый простой и дешевый вид защиты. В схемах низкого напряжения диод Шоттки означает, что падение напряжения снижается с типичных 0,7 В до примерно 200 мВ или около того. Однако это очень сильно зависит от тока, и при максимальном номинальном токе падение напряжения может превышать 1 В для стандартного кремниевого диода или около 500 мВ для типов Шоттки. Требуется только диод — никаких других деталей не требуется, так что это самый простой и дешевый вариант.


    Рисунок 1 — Диодная защита, последовательная (слева), параллельная (справа)

    Хотя последовательный диод очень легко реализовать, как отмечалось выше, минимальная потеря напряжения составляет 650 мВ или около того при низком токе, возрастающая с увеличением тока нагрузки. С диодом на 1 А потеря напряжения будет близка к 900 мВ при 1 А, что почти соответствует уменьшению напряжения питания. Если схема питается от батарей, это представляет собой серьезную потерю емкости, потому что около 900 мВт доступной мощности тратится впустую без уважительной причины.Если у вас достаточно запасной мощности или при высоком напряжении (25 В или более) потери на диоде незначительны.

    Диод Шоттки лучше, но он обычно дороже и недоступен для высоких напряжений. Для диода Шоттки 1 А вы можете ожидать потери около 400 мВ при 1 А. Диоды Шоттки имеют прямое напряжение от 150 мВ до 450 мВ, в зависимости от производственного процесса, номинального тока и фактического тока. Максимальное обратное напряжение составляет около 50 В, но обратная утечка выше, чем у стандартных кремниевых диодов.Это может вызвать проблемы с чувствительными устройствами, но обычно это не так. В скобках указано (более или менее) типичное напряжение на диоде Шоттки. Последовательному диоду может помочь параллельный диод на стороне оборудования, если утечка диода может вызвать проблемы. Это редко требуется или используется на практике.

    С параллельным диодом (иногда называемым защитой «ломом») он должен быть рассчитан на более высокий ток, чем может обеспечить источник. Если источником напряжения являются батареи (любая химия), они могут передавать чрезвычайно высокий ток, поэтому необходимы некоторые средства для отключения цепи — желательно до того, как диод перегреется и выйдет из строя.Хотя в 99% случаев диоды выходят из строя, это не то, на что стоит полагаться для защиты дорогой электроники. Некоторые источники питания могут возражать против короткого замыкания на выходе, могут ограничивать ток или выходить из строя.

    Предохранитель

    A — это самый простой и дешевый способ отключения питания, если он подключен в обратном направлении, и предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток, ожидаемый схемой. В этой схеме нет потери напряжения на диоде, но — это небольшая потеря напряжения на предохранителе.Это падение напряжения обычно незначительно. Естественно, если питание подключено в обратном направлении, предохранитель (должен) перегореть, а диод может, а может и не выжить. Это означает, что система должна быть проверена и при необходимости отремонтирована, если подача питания будет изменена в любое время, включая замену предохранителя и / или диода. Вы можете использовать термисторный переключатель PolySwitch PTC (положительный температурный коэффициент) — это зависит от многих факторов, которые необходимо изучить в первую очередь.


    Релейная защита

    Хотя поначалу это может показаться глупой идеей, реле — отличный способ обеспечить защиту от обратной полярности.Это при условии, что источник напряжения может питать реле без снижения его емкости. В оборудовании с батарейным питанием это обычно не вариант, но он может быть полезен для оборудования в легковых или грузовых автомобилях, где аккумулятор имеет большую емкость и постоянно заряжается при работающем двигателе. Реле не следует использовать для любого оборудования, которое постоянно подключено, так как оно со временем разрядит аккумулятор.

    Как вы можете видеть ниже, катушка реле может получать ток только при правильной полярности.При положительном (положительном) входе D1 смещен в прямом направлении, и на катушку поступает около 11,3 В, что более чем достаточно для ее втягивания. (нормально разомкнутые) контакты замыкаются, на электронику подается питание. Если полярность обратная, ток в катушке не течет, и электроника полностью изолирована от источника питания, поскольку реле не может активироваться.


    Рисунок 2 — Релейная защита

    Преимущество реле в том, что оно может выдерживать чрезвычайно высокий ток без падения напряжения на контактах.Реле прочны и могут работать много-много лет без какого-либо вмешательства. Им не нужен радиатор (независимо от потребляемого тока), и они доступны в бесчисленных конфигурациях и практически для любых известных требований. Автомобильные реле также уже прошли все необходимые обязательные испытания, поэтому они могут снизить стоимость испытаний на соответствие, если это необходимо.

    Присущая реле прочность является огромным преимуществом в автомобильных приложениях, где события «сброса нагрузки» являются обычным явлением.Это происходит, когда большая нагрузка отключается от электрической системы, и генератор не может исправиться достаточно быстро, чтобы предотвратить перенапряжение. Есть и другие причины, и все автомобильное оборудование должно быть спроектировано таким образом, чтобы без сбоев выдерживать значительные перенапряжения. Реле легко справятся с этим.

    Реле

    доступны с множеством различных напряжений катушки (например, 5, 12, 24, 36, 48 В), и существуют модели для любых мыслимых требований по току контакта. Если входное напряжение слишком велико для катушки, можно использовать резистор, чтобы снизить напряжение до безопасного значения.Также может быть включена схема «эффективности» (последовательный резистор с параллельным электролитическим конденсатором), которая подает на реле более высокое, чем обычно, напряжение, чтобы втянуть его, а затем снижает ток при зарядке крышки до значения, немного превышающего номинальное. гарантированный ток удержания (определяется резистором). Удерживающий ток может составлять всего 1/3 номинального тока катушки, а иногда и меньше.


    Защита MOSFET У полевых МОП-транзисторов

    есть очень желанная особенность. Все они имеют обратный диод, который определяет полярность напряжения, но когда полевой МОП-транзистор включен, он одинаково проводит в любом направлении.Таким образом, когда диод смещен в прямом направлении и полевой МОП-транзистор включен, напряжение на полевом МОП-транзисторе определяется R DS на (сопротивление сток-исток включено) и током, а , а не , прямым напряжением диод. Это полезное свойство сделало полевые МОП-транзисторы предпочтительным устройством для схем защиты от обратной полярности.

    Однако вы должны учитывать тот факт, что полевым МОП-транзисторам требуется некоторое напряжение между затвором и истоком для проведения, а в цепи с очень низким напряжением (менее 5 В) может не хватить напряжения для включения полевого МОП-транзистора.МОП-транзисторы логического уровня могут включаться при более низком напряжении, чем стандартные типы, но они также более ограничены с точки зрения R DS на , и доступно меньшее количество устройств, особенно типов с P-каналом.

    На чертеже показаны резистор и стабилитрон. Они обеспечивают защиту затвора для затвора полевого МОП-транзистора, если существует любая вероятность того, что максимальное напряжение затвор-исток может быть превышено. Их можно опустить, но, как правило, это неразумно. Если кратковременный выброс превысит напряжение пробоя затвора (обычно около ± 20 В), полевой МОП-транзистор будет поврежден и почти наверняка будет проводить в обоих направлениях. Это полностью отменяет схему защиты !

    Для оборудования, которое питается от батарей, маловероятно, что произойдет «разрушительное событие», но затвор полевого МОП-транзистора может быть поврежден при некоторых обстоятельствах. Это кажется маловероятным, но высокое обратное напряжение (например, статическое) может вызвать поломку, если защита не используется. Некоторые полевые МОП-транзисторы имеют встроенный стабилитрон затвора, и резистор необходим для предотвращения разрушающего тока с напряжениями, превышающими напряжение стабилитрона.


    Рисунок 3 — Защита MOSFET — N-канал (слева), P-канал (справа)

    Вы можете использовать устройства с N-каналом или P-каналом, в зависимости от полярности цепи и от того, можете ли вы прервать соединение земли / заземления, не вызывая неправильного поведения цепи. В автомобильной среде шасси является отрицательным источником питания, и его трудно или невозможно отключить. Это означает, что схема защиты должна быть на положительной шине питания, что немного менее удобно, поскольку обычно требует P-Channel MOSFET.Обычно они имеют меньшую мощность и ток, чем их N-канальные аналоги. Вы все еще можете использовать устройство с N-каналом, но это более утомительно и требует дополнительных схем (показано ниже).

    Если вы используете полевой МОП-транзистор с каналом P, прерывание заземления / заземления (отрицательное) отсутствует. Это особенно полезно для автомобильной электроники. Однако есть некоторые ограничения, о которых вы должны знать. Наиболее важным (и наиболее вероятным источником проблем) является требуемое напряжение затвор-исток.Это не проблема для автомобильных приложений, потому что доступно 12 В, но это проблема для более низких напряжений.

    MOSFET с P-каналом логического уровня (5 В), безусловно, доступны, но, как уже отмечалось, они очень ограничены по сравнению с типами с N-каналом. Они также обычно более дороги для эквивалентных номинальных значений тока, и многие из них доступны только в корпусах для поверхностного монтажа (SMD). Это ограничивает их полезность в цепях с низким напряжением и высоким током, где невозможно или нецелесообразно отключать отрицательную шину (что позволяет использовать устройства с N-каналом).

    Если в противном случае напряжение слишком низкое для включения полевого МОП-транзистора, существует возможность использования схемы накачки заряда для смещения устройства с N-каналом. Это добавляет сложности и стоимости, но является приемлемым вариантом, когда другие методы по какой-либо причине не подходят. Зарядный насос используется для генерации напряжения, превышающего входящее напряжение (обычно примерно на 10-12 В или около того), и это напряжение включает MOSFET. Общая идея показана ниже, но подробности о зарядовом насосе не приводятся — это «концептуальная» схема, а не полное решение.Показанные защитные диоды могут понадобиться, а могут и не потребоваться, в зависимости от схемы.


    Рисунок 4 — N-канальный МОП-транзистор с нагнетательным насосом

    Существует много разных способов создания зарядного насоса, и схема выходит за рамки данной статьи. Однако он должен быть устроен так, чтобы саму зарядовую накачку нельзя было подвергнуть обратной полярности. Когда подается питание правильной полярности, собственный диод в Q1 проводит и подает питание на накачку заряда и остальную цепь.В течение нескольких миллисекунд зарядная накачка вырабатывает напряжение, достаточное для включения Q1, и МОП-транзистор включается и обходит свой собственный диод. Потеря напряжения определяется исключительно сопротивлением включенного МОП-транзистора и током, потребляемым схемой. Инкапсулированный преобразователь постоянного тока в постоянный (с плавающим выходом) может заменить зарядный насос, если это необходимо.


    Транзистор биполярный

    Использование BJT подходит для слаботочных нагрузок, но там, где напряжение может быть слишком низким для полевого МОП-транзистора из-за недостаточного напряжения затвора для его правильного включения.В примерах, показанных ниже, падение напряжения на транзисторе составляет примерно 125–150 мВ при токе нагрузки 40 мА. Падение напряжения намного меньше при меньших токах. R1 следует выбирать так, чтобы обеспечить достаточный базовый ток для насыщения транзистора. Обычно это означает, что вам необходимо обеспечить от трех до пяти раз больше базового тока, чем вы рассчитали бы по бета-версии транзистора.

    Например, транзистору с коэффициентом усиления (Beta или h FE ), равным 100, требуется 400 мкА для тока нагрузки 40 мА, но вы должны подавать не менее 5 мА, иначе падение напряжения на транзисторе будет чрезмерным.На чертеже предполагается, что транзистор имеет усиление не менее 65 (из таблицы), а резистор 2,2 кОм обеспечивает базовый ток около 2 мА — это сохраняет потери ниже 50 мВ при 40 мА. Невозможно ожидать намного лучшего, чем это, если бы базовый ток не стал чрезмерным. В показанных схемах транзистор рассеивает менее 10 мВт. Вы можете использовать небольшой сигнальный транзистор (например, BC549 или BC559) для слаботочных нагрузок.


    Рисунок 5 — Транзистор PNP (слева), NPN (справа)

    Существует внутреннее ограничение с использованием BJT, и это напряжение обратного пробоя эмиттер-база.В большинстве случаев напряжение пробоя составляет около 5 В, хотя для некоторых примеров оно может быть больше. Это означает, что входное напряжение выше 5 В, вероятно, неразумно, потому что переход эмиттер-база будет иметь обратное смещение. Это вызывает ухудшение характеристик транзистора и может передать обратное напряжение электронике. Полный пробой может передать полное обратное напряжение на электронику, что приведет к выходу из строя. Эта проблема, похоже, не была обнаружена в большинстве схем, которые я видел.

    NPN транзистор предположительно лучше, потому что они обычно имеют более высокое усиление и, следовательно, более низкие потери из-за более высокого сопротивления, используемого для питания базы. На практике разница в лучшем случае будет незначительной. Как и N-канальный MOSFET, NPN-транзисторы должны использоваться в отрицательном выводе и требуют, чтобы отрицательный вход и шасси могли быть изолированы. Возникает та же проблема обратного пробоя перехода эмиттер-база.


    Заключение

    Как всегда в электронике, каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки.Вам необходимо выбрать вариант, наиболее подходящий для вашего приложения, исходя из требуемого тока, доступного напряжения и допустимого падения напряжения. В коммерческих продуктах стоимость может быть решающим фактором, часто за счет повышения производительности.

    В некоторых случаях продукту может потребоваться выжить при воздействии импульса высокой энергии в рамках процесса испытаний и / или сертификации. Этого может быть трудно достичь с помощью некоторых из обязательных испытаний импульсными импульсами высокой энергии, используемых различными агентствами по всему миру, и это также то, что всегда следует учитывать в автомобильных приложениях, где скачки нагрузки могут вызвать скачки высокого напряжения во всем транспортном средстве. электрическая система.Следовательно, информация здесь будет не более чем отправной точкой для некоторых приложений. Тщательное тестирование необходимо для любого продукта, предназначенного для агрессивной среды.

    Вы также должны учитывать вероятность (или нет) подачи обратного напряжения. Во многих случаях это может произойти только тогда, когда продукт собран, и если это будет сделано таким образом, чтобы почти полностью исключить ошибки, обратная полярность никогда не возникнет. Большинство продуктов не имеют внутренней защиты от полярности, если они питаются от сети.Это связано с тем, что после сборки оборудования нет никакой возможности изменить полярность, кроме как кто-то неопытный, пытающийся его обслужить. Немногие продукты (если таковые имеются) учитывают ошибки, допущенные во время обслуживания.

    Если ваша схема может справиться с падением напряжения на диоде и потребляет малый ток, то, вероятно, достаточно простого блокирующего диода (стандартного или Шоттки). Не думайте, что, поскольку схема MOSFET имеет лучшую производительность, она автоматически становится лучшим выбором.Эта производительность имеет повышенную стоимость и имеет свои особые ограничения. Хорошее проектирование должно минимизировать затраты и сложность и обеспечивать подход, который наилучшим образом соответствует вашим требованиям к дизайну.

    Наконец, никогда не стоит недооценивать использование реле. Это одни из самых старых известных «электронных» компонентов (на самом деле они электромеханические, но это не относится к делу). Их надежность и универсальность не имеют себе равных среди других компонентов, и тот факт, что они до сих пор используются сотнями миллионов, является подтверждением этого факта.Обратной стороной является ток их катушки, но это часто имеет второстепенное значение.


    Каталожные номера
    1. Является ли самое низкое прямое падение напряжения реальных диодов Шоттки всегда лучшим выбором — IXYS
    2. Схемы защиты от обратного тока / батареи — Texas Instruments
    3. Автомобильные МОП-транзисторы: Защита от обратного тока аккумулятора — Infineon
    4. Защита от обратного тока — Примечание по применению — Maxim


    Прил.Индекс банкнот
    Основной указатель
    Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2017. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.