1.5. Перетворювальні електронні пристрої

1.5.1. Програма курсу.

Загальні відомості та класифікація. Випрямлячі. Випрямлячі-помножувачі напруги. Сгладжуючі фільтри. Зовнішні характеристики випрямлячів. Параметричні стабілізатори. Компенсаційні стабілізатори. Керовані випрямлячі. Інвертори. Конвертори.

[1], с. 206 – 319; [3], с. 460 – 496; [4], c. 256 - 283.

1.5.2. Методичні вказівки

Для одержання електричної енергії потрібного виду часто доводиться перетворювати енергію змінного струму в енергію постійного струму (випрямлення) або енергію постійного струму - в енергію змінного струму (інвертування).

Випрямлення здійснюється за допомогою пристроїв, названих випрямлячами, а інвертування здійснюється інверторами. Випрямлячі й інвертори є вторинними джерелами електроживлення. Джерело вторинного електроживлення являє собою середовище, що забезпечує електроживленням самостійні прилади або частинні ланцюги комплексу електронної апаратури. Джерела вторинного електроживлення складаються з функціональних вузлів, що виконують одну або кілька функцій: випрямлення, згладжування, стабілізацію, регулювання, інвертування й т.д.

При вивченні матеріалу цього розділу треба усвідомлювати призначення випрямлячів і ту обставину, що ці пристрої енергетичної електроніки є найпоширенішими в електроенергетиці, електроприводі, електротехнологіях. Слід мати уяву про структурну схему випрямляча, його зв’язок з живлячою мережею та вимоги до вихідної напруги і струму. Слід чітко засвоїти класифікацію випрямлячів в залежності від способу живлення і самої схеми вентильного комплекту випрямляча. Розглядаючи конкретні схеми випрямлячів, треба вміти відобразити часові діаграми напруг і струмів на вході і виході випрямляча, а також на його елементах. При роботі випрямляча на ємнісне й індуктивне навантаження слід звернути увагу відповідно на скорочення й збільшення інтервалу провідності струму вентилями, що тягне за собою зміни форми вихідних напруг і струмів. Вивчаючи згладжувальні фільтри, необхідно засвоїти їх призначення, основні схеми й параметри, а також вплив на роботу випрямляча й показники вихідної напруги. Треба усвідомлювати, що з точки зору навантаження випрямляч уявляє собою активний двополюсник, що характеризується зовнішньою характеристикою. Необхідно знати про причини падіння напруги на виході випрямляча, якщо збільшується струм навантаження, а крім того розуміти особливості зовнішньої характеристики при ємнісному навантажені. З факторами, що впливають на зовнішню характеристику, пов’язані також оцінки к.к.д. випрямляча.

Стабілізатором напруги називають пристрій, що автоматично забезпечує підтримку напруги навантажувального пристрою із заданою точністю.

Напруга промислових мереж змінного струму може відрізнятися від номінального значення в межах від 15 до -15%. Іншими дестабілізуючими факторами є зміна температури навколишнього середовища, коливання частоти струму й т.д. Застосування стабілізаторів диктується тим, що сучасна електронна апаратура може нормально функціонувати при нестабільності живлячої напруги 0,1...3%.

Стабілізатори класифікуються:

1. за родом стабілізуємої величини - стабілізатори напруги й струму;

2. за способом стабілізації - параметричні та компенсаційні стабілізатори (безперервної дії та імпульсні).

Випрямлячі, які сполучають випрямлення змінної напруги з керуванням середнього значення випрямленої напруги, називають керованими випрямлячами. Основним елементом сучасних керованих випрямлячів є тиристор. Керування напругою на виході керованого випрямляча зводиться до керування в часі моментом відмикання тиристора. Це здійснюється за рахунок зсуву фаз між анодною напругою й напругою, що подається на керуючий електрод тиристора.

Перетворювачі постійної напруги, у яких на виході є змінна напруга, називають інверторами. Інвертори класифікуються по ряду ознак, основними з яких є:

1. тип комутуючих приладів — тиристорні й транзисторні;

2. принцип комутації — ведені мережею й автономні інвертори;

3. рід перетворюваної величини — інвертори струму й інвертори напруги.

Інвертори на більшу вихідну потужність виконуються тиристорними.

Конвертором називають перетворювач постійної напруги одного значення в постійну напругу іншого значення. У цей час застосовують два типи конверторів, що являють собою:

1. перетворювачі постійної напруги із самозбудженням,

2. імпульсні перетворювачі постійної напруги.

Перетворювачі постійної напруги із самозбудженням використовують в апаратурі малої й середньої потужності. Імпульсні перетворювачі постійної напруги (ІППН) регулюють вихідну напругу шляхом зміни параметрів вхідних імпульсів. Найчастіше застосовують широтно - імпульсний (ШІР) і частотно-імпульсний (ЧІР) способи регулювання.