Назвіть основні схеми помноження напруги, які можуть бути побудовані на базі випрямлячів.

Принцип роботи помножувачів напруги заснований на використанні кількох конденсаторів, кожен з яких заряджається від однієї обмотки трансформатора через відповідний вентиль. По відношенню до навантаження конденсатори підключені послідовно і їх напруги додаються. Такі випрямлячі застосовують для живлення високовольтних пристроїв малої потужності, які споживають незначний струм (кілька міліампер), таких як рентгенівські трубки, аноди високовольтних електронно-променевих трубок, електронні мікроскопи, фотоелектронні помножувачі і т. ін.

Розрізняють симетричні і несиметричні схеми помноження напруги.

62)Поясніть принцип дії симетричної схеми подвоєння напруги (схеми Латура).

Симетрична схема подвоєння напруги - схема Латура складається з двох однопівперіодних випрямлячів (рис.1.27, а).

63)Поясніть принцип дії несиметричної схеми подвоєння напруги.

У несиметричній схемі подвоєння напруги, рис.1.28, а, два однопівперіодні випрямлячі живляться від різних за величиною напруг.

Рис.1.28. Несиметричні схеми помножувачів напруги

В перший півперіод заряджається конденсатор через діод під дією ЕРС . В інший півперіод заряджається конденсатор через діод під дією сумарної ЕРС . В результаті напруга на конденсаторі в режимі холостого ходу буде у два рази вищою, ніж на конденсаторі . Зворотна напруга на вентилі при холостому ході досягає величини подвоєної амплітуди ЕРС трансформатора. Частота пульсацій випрямленої напруги . Один з виводів вторинної обмотки трансформатора з'єднаний з негативним полюсом навантаження. Отже, можливе його заземлення.

Подальшим розвитком несиметричної схеми подвоєння напруги є схема помноження, що зображена на рис.1.28, б. В цій схемі додані ланцюжки з вентилів і конденсаторів , і т.д. Схема може використовуватися і як подільник напруги. Напруга на конденсаторі на холостому ході дорівнює , а на усіх інших конденсаторах . Ця схема помножує напругу джерела живлення у кілька разів. Це несиметрична схема помноження напруги другого роду.

На рис.1.28, в наведено схему несиметричного помноження напруги першого роду. Тут можливе помноження у 2...4 рази.

 

 

Рис.1.27. Симетрична схема подвоєння напруги:

а) електрична схема; б) часові діаграми роботи

 

Конденсатор заряджається через діод . Під час першого півперіоду ЕРС , а конденсатор через діод під час другого півперіоду ЕРС . Якщо конденсатори однакові , напруга на навантаженні на холостому ході дорівнює . При наявності навантаження напруга на виході випрямляча буде меншою. Це пов’язано з тим, що заряджання одного з конденсаторів супроводжується одночасним розряджанням іншого через опір навантаження . Якщо виконується умови , де період напруги мережі живлення, то .

На рис.1.27, б наведені часові діаграми напруг і струмів у схемі Латура.

Випрямлена напруга має за період мережі дві пульсації . Розрахунок подвоювача напруги можна провести за спрощеною методикою для випрямляча з навантаженням, яка розглянута раніше. При цьому розрахункову напругу треба брати у два рази меншого, ніж напруга на навантаженні, величини функцій визначати при , а величину функції при . Максимальне значення зворотної напруги на вентилі в симетричній схемі подвоєння дорівнює сумі амплітуди ЕРС і середнього
значення напруги на одному конденсаторі .

64) Для чого призначені випрямляючі пристрої?

Випрямляючі пристрої призначені для перетворення змінної напруги у постійну.

65) Внаслідок чого змінна напруга перетворюється випрямлячем у пульсуючу напругу?

Головними елементами випрямляча є трансформатор TV, який змінює величину напруги і здійснює електри­чну розв'язку навантаження і мережі живлення, а також вентилі VS, за допомогою яких забезпечується одностороннє протікання струму у колі навантаження. Внаслідок цього змінна напруга мережі перетворюєть­ся у пульсуючу напругу

66) Назвіть основні блоки, що входять до складу перетворювачів змінної напруги у постійну напругу.

Рис. 1.2. Структурні схеми основних типів перетворювачів змінної напруги в постійну

Перетворювачі підключаються до джерела змінної напруги (ДЗН) та містять випрямляч (В), систему керування (СК) електричний згладжувальний фільтр (Ф), стабілізатор (С), автоматичний регулятор (АР). Схема на рис.1.2, а містить блок обмеження струму (БОС), який спрацьовує при аварійних режимах.

67) У яких двох основних режимах може працювати керований випрямляч при наявності у колі навантаження постійної ЕРС?

Якщо в колі постійного струму керованого випрямляча є джерело постійної електрорушійної сили (ЕРС), такий випрямляч може працювати у двох режимах: випрямляча або інвертора, веденого мережею.

68) За якими ознаками класифікують випрямлячі? Назвіть основні схеми випрямлячів.

Розрізняють однотактні і двотактні схеми випрямлячів. Однотактні випрямлячі обов'язково мають середню (нульову) точку вторинних обмоток трансформатора (крім найпростішого однопівперіодного випрямляча).

На рис. 1.5, а, б, г наведено однотактні схеми: 1) однофазного однопівперіодного випрямляча; 2) однофазного з нульовим виводом; 3) трифазного з нульовим виводом (схема Міткевича).

Рис.1.5. Основні схеми випрямлячів

На рис.1.5, в, д наведено двотактні схеми: 1) однофазного мостового випрямляча (схема Греца); 2) трифазного мостового випрямляча (схема Ларіонова).

Усі перераховані схеми є класичними і відносяться до простих схем. Складні схеми - це схеми, що складаються з кількох простих. Наприклад на рис.1.5, е наведена схема подвійного трифазного випрямляча із зрівняльним реактором (дроселем) - схема Кюблера.

69) На які групи поділяють випрямлячі в залежності від потужності?

У залежності від потужності трансформатора розрізняють такі випрямлячі:

1. Випрямлячі малої потужності. До цієї групи відносять випрямлячі потужністю від одиниць ват до одиниць кіловат.

2. Випрямлячі середньої потужності. До цієї групи належать вип­рямлячі потужністю в десятки кіловат.

3. Випрямлячі великої потужності. До цієї групи належать випрямлячі потужністю сотні кіловат, мегавати.

 

 

70) Як залежить відношення в залежності від потужності випрямляча?

1) Випрямлячі малої потужності.

Для цієї групи виконується умова . Тому при наближених розрахунках величиною нехтують, що значно спрощує розрахунки.

2) Випрямлячі середньої потужності.

Для цієї групи і сумірні за величиною. Тому при розрахун­ках треба враховувати обидва параметра.

3) Випрямлячі великої потужності.

Для цієї групи виконується умова . Тому при наближених розрахунках можна враховувати тільки параметр , нехтуючи величиною .

71) Чим фізичні моделі напівпровідникових вентилів суттєво відрізняються від функціональних моделей?

Існують фізичні моделі напівпровідникових приладів. Це моделі Еберса-Мола, Линвіла, Бофуа-Спаркса, Агаханяна та ін. Вони будуються на фізичних явищах, які відбуваються у переходах.

Існують і функціональні моделі, які характеризують силовий вентиль, як ключ. Вони враховують тільки два режими його роботи: режим, коли вентиль включений і режим, коли він виключений

72) Назвіть основні функціональні моделі вентилів. В чому полягають їх відмінності?

Розгляне­мо функціональні моделі, не враховуючи тривалість процесу включення й виключення вентиля, так як ці інтервали значно менші у порівня­нні і з тривалостями інтервалів, коли вентиль включений і виключений. Такі моделі отримали назву ключові.

Ключові моделі вентилів і відповідні вольт-амперні характеристики (ВАХ) наведені на рис.1.8.

Рис.1.8. Функціональні (ключові) моделі вентиля та його ВАХ

На рис.1.8, а наведена ключова модель типу „ідеальний ключ”.

На рис.1.8, б - д наведені ключові моделі вентилів з врахуванням втрат потужності у вентилі та напруги і струму відсічки, а також відповідні ВАХ. На рис.1.8, б наведена ключова модель з урахуванням втрат потужності у прямому напрямку (опір втрат у включеному стані ); на рис.1.8, в - з урахуванням втрат потужності у прямому напрямку і напруги відсічки ; на рис. 1.8, г - з урахуванням втрат потужності в прямому і зворотному напрямках (опір втрат у виключеному стані ); на рис.1.8, д - з урахуванням втрат потужності у прямому і зворотному напрямках, а також напруги і струму відсічки.

На рис. 1.9, а наведено функціональну модель для вимикання тиристо­ра, а на рис. 1.9, б - для вмикання.

Рис.1.9. Функціональні моделі для вмикання та вимикання тиристора

На протязі одного періоду напруги мережі живлення (первинного джерела напруги) вентилі перетворювача на окремих інтервалах перебу­вають у включеному стані, а на інших - у виключеному. Якщо розгляда­ти вентильну групу перетворювача як деякий електронний комутатор, то його структура за період може бути незмінною на усіх інтервалах пе­ріоду, або змінною. Це залежить від вибору еквівалентної схема вентиля. Тому розрізняють еквівалентні схеми напівпровіднико­вих силових перетворювачів з постійною, або із змінною структурою.

73) Назвіть основні електричні параметри напівпровідникових вентилів.

Основними електричними параметрами вентилів, по яким обираються конкретні типи вентилів є середнє, діюче і максимальне значення струму вентиля, а також максимальні значення зворотної і прямої напруги вентиля.

74) Назвіть основні електричні параметри трансформаторів.

діючі значення ЕРС вторинної обмотки трансформатора, а також струмів вторинної і первинної обмоток;

розрахункові потужності первинної та вторинної обмоток трансформатора;

типова потужність трансформатора.

 

75) Назвіть основні експлуатаційні характеристики випрямлячів

1) середні значення випрямленої напруги та струму.

2) зовнішня характеристика випрямляча.

3) регулювальна характеристика випрямляча.

4) коефіцієнт корисної дії випрямляча, де активна потужність у колі випрямленого струму, сумарні втрати потужності у випрямлячі, які враховують втрати в обмотках трансфор­матора, вентилях, фільтрах, стабілізаторах, системі керування, а також у допоміжних пристроях.

5) коефіцієнт потужності випрямляча, де коефіцієнт спотворення струму, який характеризує гармонічний склад струму первинної обмотки трансформатора і дорівнює відношенню діючо­го значення струму першої гармоніки до діючого значення струму первинної обмотки трансформатора; кут зсуву фази першої гармоніки струму первинної обмотки по відношенню до прикладеної синусоїдальної напруги мережі живлення.

6) коефіцієнт пульсації випрямленої напруги для гармоніки з номером , який дорівнює відношенню амплітуди напруги цієї гармоніки пульсації до середнього значення випрямленої напруги . Коефіцієнт пульсацій характеризує гармонічний склад випрямленої напруги.