Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 47

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

У момент переходу анодної напруги на тиристорі иа через нуль ву­зол синхронізації ВС вмикає генератор ГПІ і лічильник імпульсів ЛІ, що починає рахувати імпульси. Лінійно зростаючий код (аналог напруги ил) з виходу ЛІ подається на цифровий пристрій порівняння кодів ППК, куди також подається і код з виходу регістра Р. Після досягнення ко­дом лічильника значення коду, що зберігається в регістрі Р, ППК ви­робляє сигнал, який використовується для запуску формувача імпульсів ФІ. Вихідний імпульс ФІ після підсилення у ПП подається на керуючий електрод тиристора VS.

Після закінчення позитивної півхвилі иа ВС вимикає генератор ГПІ і встановлює лічильник імпульсів ЛІ у нульовий стан - схема готова до наступного циклу роботи.

У зв'язку з інтенсивним розвитком інтегральної технології цифро­вий метод керування знаходить дедалі ширше використання в перетво­рювальних пристроях.

СІФК з цифровим керуванням можуть забезпечувати практично будь-яку точність задання кута керування (з допустимою дискрет­ністю). Це досягається за рахунок вибору необхідного числа розрядів Р і ЛІ, а також частоти ГПІ.

Незважаючи на більші апаратні витрати (більшу кількість корпусів ІМС середнього ступеня інтеграції), цифрові СІФК, порівняно з аналого­вими, забезпечують:

1) більшу точність роботи;

2) високу завадостійкість (погодьтесь, що забезпечити завадостій­кість цифрового компаратора, який порівнює комбінації одиниць і нулів - високих або низьких рівнів напруги, значно легше, ніж аналогового, який порівнює досить повільно змінювані у часі напруги);

3) абсолютну ідентичність каналів багатоканальних СІФК;

4) ідеальне узгодження з цифровими керуючими пристроями. Наприкінці зазначимо, що такий принцип керування, звичайно, може

бути реалізований програмно, наприклад, у мікропроцесорному пристрої керування.

Q Контрольні запитання

1. Поясніть, що таке випрямляч. Для чого призначені випрямлячі?

2. Наведіть структурну схему випрямляча і поясніть призначен­ня його функціональних вузлів.

3. Назвіть ознаки, за якими класифікують випрямлячі.

4. Наведіть найбільш розповсюджені схеми випрямлячів, пояс­ніть їхню будову.

5. Які експлуатаційні характеристики і параметри притаманні випрямлячам?

6. Наведіть схему і поясніть принцип дії однофазного двопівпе-ріодного випрямляча з нульовим виводом при роботі на активне навантаження.

7. Наведіть схему і поясніть принцип дії однофазного мостово­го випрямляча при роботі на активне навантаження.

8. Наведіть схеми і поясніть роботу двополярного випрямляча і подвоювача напруги.

9. Наведіть основні розрахункові співвідношення для однофазних випрямлячів.

10. Поясніть, у яких випадках застосовують трифазні випрямлячі.

11. Наведіть схему Міткевича і поясніть принцип її роботи. 1 2 . Наведіть схему Ларіонова і поясніть принцип її роботи. На схемі

вкажіть анодну і катодну групи вентилів, покажіть контур протікання струму для будь-якого конкретного моменту часу.

13. Порівняйте схему Міткевича зі схемою Ларіонова. У яких ви­падках яка з них більш придатна і чому?

14. Що таке згладжуючий фільтр? Для чого використовуються згладжуючі фільтри і на чому ґрунтується їхня дія?

15. Які різновиди згладжуючих фільтрів Ви знаєте?

16. Поясніть специфіку роботи випрямляча на активно-ємнісне і активно-індуктивне навантаження.

17. Поясніть, у яких випадках застосовують переважно ємнісні або індуктивні фільтри. Як підвищити ефективність індук­тивного фільтра? Що таке багатоланковий фільтр?

18. Поясніть специфіку роботи фільтрів у перехідних процесах. 1 9. Що таке зовнішня характеристика випрямляча? Які парамет­ри випрямляча можна з неї отримати?

20. Поясніть, що таке стабілізатор напруги постійного струму. Для чого призначені і у яких випадках застосовуються стабілі­затори?

21. Наведіть схему, поясніть принцип дії і порядок розрахунку па­раметричного стабілізатора.

22. Які види компенсаційних стабілізаторів Ви знаєте? Поясніть специфіку їхньої роботи.

23. Наведіть схему компенсаційного стабілізатора, поясніть при­значення елементів і принцип дії.

24. Коли застосовують стабілізатори струму? Наведіть схему простого транзисторного стабілізатора струму і поясніть, на чому ґрунтується його дія.

25. Поясніть принцип роботи індуктивно-ємнісного стабілізато­ра струму.

2 6. Вкажіть методи регулювання напруги постійного струму, по­ясніть їхні особливості.

2 7. Поясніть специфіку побудови і роботи імпульсних регуляторів напруги постійного струму, а також їхні переваги перед регуля­торами безперервної дії.

28. Вкажіть переваги широтно-імпульсного методу регулювання перед іншими імпульсними методами.

29. Наведіть схему імпульсного регулятора напруги постійного струму, поясніть принцип її дії.

30. Поясніть, на чому ґрунтується принцип дії тиристорних керо­ваних випрямлячів?

31. Поясніть роботу керованого однофазного двопівперіодного тиристорного випрямляча з нульовим виводом.

32. Поясніть форму напруги на тиристорі керованого однофаз­ного двопівперіодного тиристорного випрямляча з нульовим виводом при роботі на активне навантаження.

3 3. Наведіть регулювальну характеристику тиристорного керова­ного випрямляча і поясніть характер її залежності при ліній­них змінах кута керування.

34. Поясніть специфіку роботи керованого тиристорного випрям­ляча на активно-індуктивне навантаження.

35. Що таке система імпульсно-фазового керування (СІФК)? Для чого застосовують такі системи? Які види СІФК Ви знаєте?

3 6. Наведіть структурну схему і поясніть принцип роботи СІФК з горизонтальним керуванням.

37. Поясніть, у чому полягає принцип дії СІФК з вертикальним керуванням. Наведіть структурну схему такої СІФК і поясніть призначення її вузлів.

38. На основі яких типових електронних пристроїв може бути побудована СІФК з вертикальним керуванням?

39. Поясніть специфіку побудови і принцип дії СІФК з цифровим керуванням.

40. Вкажіть переваги цифрової СІФК перед СІФК аналогової дії.

РОЗДІЛ 10

перетворювальні пристрої. регулятори (переривачі) змінного струму

10.1. Загальні відомості і класифікація

Регулятори (переривачі) змінного струму є електронними ключа­ми, що дозволяють вмикати чи вимикати навантаження у колі змінного струму або регулювати потужність, яка виділяється у навантажені. Вони, як і випрямлячі, належать до класу перетворювачів ведених мережею.

Регулятори можуть бути класифіковані у залежності від способу ке­рування, числа фаз, схеми з'єднання, виду навантаження та ін. Найбільш загальна їхня класифікація ґрунтується на способі керування та вклю­чає такі типи регуляторів:

1) електронний ключ типу контактора;

2) керований електронний ключ;

3) регульований електронний ключ.

Електронний ключ типу контактора, як і електромеханічний контактор, слугує лише для вмикання або вимикання навантаження. Після вмикання напруга на навантаженні дорівнює напрузі мережі жив­лення. Такі ключі застосовують, наприклад, для керування нагріваль­ними приладами (печі опору, побутові електронагрівачі і т.п.), для ко­мутації одно- та трифазних електродвигунів.

Керований електронний ключ відрізняється від контактора тим, що для зниження величини перехідних струмів, що супроводжують процес вмикання, подача напруги на навантаження здійснюється по­ступово від нуля до значення напруги мережі живлення. Це реалізуєть­ся зменшенням кута керування (див. пп. 2.6.2) від найбільшої величи­ни до найменшої з наперед встановленою швидкістю. Керовані елек­тронні ключі можуть бути застосовані, наприклад, для уповільненого вмикання чи вимикання освітлення театральної або спортивної зали, для такого ж запуску електродвигуна, що забезпечує зниження вели­чини пускового струму.

Регульований електронний ключ являє собою ключ, у якого може здійснюватися регулювання кута керування за необхідним зако­ном, а значить і потужності, що віддається у навантаження. їх застосо­вують у регуляторах (стабілізаторах) напруги, для регулювання яскра­вості потужних джерел освітлення і т. ін.

Слід зазначити, що при роботі регульованого ключа форма кривої напруги на навантаженні відрізняється від форми кривої мережі жив­лення, за рахунок чого і напруга, і струм містять у собі багато гар­монік. Основна гармоніка має ту ж частоту, що й частота напруги жив­лення. Струм основної гармоніки відстає від напруги за фазою. Вели­чина кута відставання залежить від виду навантаження і величини кута керування, але, навіть за активного навантаження, кут відставання не дорівнює нулеві: пристрої з такими ключами завжди споживають реак­тивну потужність.

Регулятори усіх трьох типів мають однакову схему силового елек­тронного вузла, але відрізняються побудовою системи керування, що повинна реалізовувати необхідний закон зміни напруги на навантаженні.

У якості силових елементів у потужних регуляторах використову­ються, в основному, тиристори, симістори, діоди і рідше повністю ке­ровані напівпровідникові прилади (двоопераційні тиристори, потужні бі­полярні та польові транзистори, силові БТІЗ).

Із властивостей тиристора (симістора) випливає, що сигнал керу­вання вмикає регулятор напруги змінного струму майже без затримки, після чого струм у колі навантаження припиняється лише при переході його через нуль (за умови відсутності сигналу керування). Очевидно, що при використанні повністю керованих приладів припинення струму у колі навантаження може бути здійснене у будь-який момент півхвилі змінного струму.

Проектування силової схеми регулятора змінного струму є комп­лексною задачею, бо навіть у сталому режимі струм через тиристори та напруга на них мають квазістаціонарний характер.

При виборі вентилів регулятора (наприклад, тиристорів) за струмом та напругою, втрати потужності в них знаходять, виходячи з форми кри­вої струму, що протікає через напівпровідниковий прилад. Втрати у вен­тилі практично дорівнюють втратам від прямого струму, що, у свою чергу, залежать від середнього та діючого значень струму напівпровідниковоприладу і параметрів його прямої гілки ВАХ. Для визначення зазначених струмів використовують графічні залежності, що називаються характе­ристиками керування, або регулювальними характеристиками, і зобра­жують залежність від кута керування середніх і діючих значень струмів окремих вентилів, а також діючих значень струму та напруги на наван­таженні у сталому режимі. Ці графіки необхідні не тільки для вибору вентилів для регулятора, але й для його загального розрахунку.

Придатний за струмом вентиль для регулятора можна вибрати, якщо знати втрати потужності в ньому та параметри охолодження (середня температура, тепловий опір і допустима температура напівпровіднико­вого переходу вентиля, тепловий опір охолоджувача). Робочу напругу вентиля вибирають, виходячи із значень стаціонарної напруги, що зале­жить від схеми з'єднання, навантаження, змін у напрузі мережі живлен­ня і проти-е.р.с., а також перехідної напруги, зумовленої комутаційними й зовнішніми перенапругами. Перехідна напруга, як правило, визначається за допомогою коефіцієнта перенапруг, що залежить від застосованих засобів захисту від перенапруг і динамічних характеристик вентилів.

10.2. Однофазні регулятори змінного струму

Найбільш розповсюдженими є однофазні регулятори змінного струму зі схемами силової частини, зображеними на рис. 10.1. Надалі силову частину регулятора будемо називати електронним ключем (ЕК).

vs2

vs

vd

Rh

Lh Rh

h4­

Lh Rh

a)

6)

B)

Рис. 10.1 - Однофазні регулятори змінного струму. Схеми силової частини На рис. 10.1,а показано основну схему повністю керованого однофаз­ного симетричного ЕК типу "тиристор-тиристор". Навантаження

Ін

ін

L, Rh приєднується до мережі живлення через два тиристори, з'єднані зустрічно-паралельно. Як відомо, щоб тиристор почав проводити струм, до нього повинна бути прикладена пряма напруга і необхідно пропустити струм по його колу керування - подати керуючий сигнал. Якщо величина кута керування однакова у обох півперіодах (симетричне керування), то напруга на навантаженні не буде мати постійної складової.

Два з'єднані зустрічно-паралельно тиристори можуть бути замі­нені одним симетричним тиристором (симістором), як це показано на рис. 10.1,б.

Часові діаграми напруг і струмів на навантажен­ні та елементах схеми для цих ЕК зображені на рис. 10.2, де позначено:

им - напруга мережі живлення;

u - напруга сигналу керування;

Rh - активний опір на­вантаження;

Lh - індуктивність на­вантаження;

ин, г'н - напруга і струм навантаження;

f} = 2nf, f - частота мережі;

a - кут керування; l - кут провідності тиристора;

d - кут, на який збільшується провідність тиристора за активно-індуктивного наванта­ження (8 = авим -п);

иквр1 і

ін

ін

б)

Рис. 10.2 - Часові діаграми напруг і струмів однофазних регуляторів змінного струму

тиристора (а вим + Х).

Незважаючи на те, що схема ЕК із симістором (рис. 10.1,6) прості­ша, у порівнянні з основною схемою, вона широкого застосування не знайшла у зв'язку з тим, що сучасні симістори поки що істотно посту­паються тиристорам за перевантажувальною здатністю та динаміч­ними параметрами.

На рис. 10.1,в наведено однофазну напівкеровану схему ЕК типу "тиристор-діод". її застосування обмежене тому, що, по-перше, енер­гія до навантаження тут подається в одному півперіоді з керуванням, а в другому - без нього. Через це, по-друге, напруга на навантаженні має постійну складову, якщо кут керування тиристора відрізняється від нуля, а провідність переривчаста.

Оскільки ЕК є основним вузлом регулятора, що визначає його функ­ціональні можливості, то знайдемо основні розрахункові співвідношен­ня, що дозволяють вибрати тиристори, а також визначити характер впливу процесів у регуляторі на навантаження. Для цього розглянемо детальніше роботу ЕК (рис. 10.1,а) при активному й активно-індуктив­ному навантаженнях.

При активному характері навантаження його струм за формою повто­рює напругу на ньому. Через тиристор VS1 струм протікає протягом позитивного півперіоду, а через тиристор VS2 - протягом негативного. Завдяки симетричності керування середні ІТа та діючі ІТ значення струмів через обидва тиристори однакові й становлять відповідно:

1   П   //7V ТІ

ІТа = [2LJ±^ Sin ftjft=   um   + cos a), (10.1) 2n{  RH 42nRH

де UM - діюче значення напруги мережі.

It

Uм \ 1    a sin2a4 I (-) sin bdb =-J—(1--+-). (10.2)

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка