Завдання 3

За даними, поданими в таблиці 3, розрахувати параметри згладжувального LC-фільтра і вибрати уніфіковані дроселі і конденсатори фільтра. Живлення фільтра здійснюється від випрямляча. Навантаження має імпульсний характер із заданою шпаруватістю і тривалістю імпульсів.

Таблиця 3 – Початкові дані для виконання завдання 3

Показник	Варіант (остання цифра номера залікової книжки)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
, В	18	24	36	12	60	15	20	24	15	9
, А	5,0	0,4	0,6	2,5	2,0	1,0	0,8	0,75	0,25	2,5
, А	0,5	0,1	0,1	0,5	0,5	0,25	0,2	0,25	0,05	0,5
Q	2	2,5	1,5	2,0	1,5	2,5	1,75	2,5	2,4	1,5
	0,08	0,05	0,2	0,15	0,09	0,1	0,05	0,1	0,05	0,1
	1,5	1,0	2,0	1,5	2,5	1,5	2,0	1,0	2,5	2,0
, мс	2	3	1	1,5	2	3	1,5	3	2,5	1
Пульсність схеми випрямляча	6	3	3	2	6	6	2	3	2	2

Питання 1. Перерахувати вимоги до систем керування перетворювача, ведучого мережею. Охарактеризувати синхронні та асинхронні системи керування.

Зобразити структурну схему синхронної (варіант 1-5 (передостання цифра № залікової книжки)), або асинхронної (варіант 6-0 (передостання цифра № залікової книжки)) системи імпульсно-фазового керування (СІФК).

Описати роботу СІФК з горизонтальним способом регулювання кута керування ( варіанти 1,2,6,8,0 (остання цифра № залікової книжки), або з вертикальним способом регулювання кута керування (варіанти 3,4,5,7,9 (остання цифра № залікової книжки). Описати призначення кожного блоку системи керування та принцип СІФК роботи у цілому.

Питання 2. Перерахувати основні параметри, які характеризують стабілізатор напруги. Перерахувати дестабілізуючі фактори, які діють на напругу живлення електронних пристроїв.

Накреслити схему силових ланцюгів компенсаційного стабілізатора напруги заданого типу та описати його роботу (варіант – остання цифра № залікової книжки):

- (варіанти 1-2) – послідовного типу з лінійним регулюванням;

- (варіанти 3-4) – паралельного типу з лінійним регулюванням;

- (варіанти 5-6) – понижуючого типу з імпульсним регулюванням;

- (варіанти 7-8) – підвищуючого типу з імпульсним регулюванням;

- (варіанти 9-0) – інвертуючого типу з імпульсним регулюванням.

Привести переваги, недоліки та області використання даного типу стабілізатора напруги.

Методичні вказівки щодо виконання завдань

Під час вирішення завдань 1, 2 для визначення діючої фазної напруги U₂ вторинної обмотки перетворювального трансформатора необхідно скористатися рівнянням зовнішньої характеристики випрямляча у відносних одиницях:

, (1)

де   середня випрямлена напруга випрямляча при навантаженні, віднесена до середньої випрямленої напруги некерованого випрямляча при холостому ході:

;

 кут керування;

B  коефіцієнт, залежний від схеми випрямляння, для мостової схеми випрямляння B = 0,7; для двофазної однотактної B = 0,35; для трифазної однотактної B = 0,87; для трифазної мостової і подвійної трифазної із зрівняльним реактором B = 0,5;

  напруга короткого замикання перетворювального трансформатора, %, від номінальної напруги:

,

де   індуктивний опір обмоток трансформатора, зведений до витків первинної обмотки;

і  номінальний струм і напруга первинної обмотки перетворювального трансформатора відповідно;

 середній випрямлений струм випрямляча:

,

де   номінальний середній випрямний струм випрямляча.

Для некерованого випрямляча при номінальному струмі вираз (1) набирає вигляду

. (2)

За обчисленим значенням і заданою величиною розраховуємо

і далі номінальну діючу фазну напругу вторинної обмотки трансформатора.

Так, для однофазного і двофазного однотактного випрямлячів

;

для випрямлячів трифазного однотактного і для подвійного трифазного із зрівняльним реактором

;

для трифазного мостового з'єднання вторинної обмотки трансформатора в «зірку»

,

а при з'єднанні вторинної обмотки трансформатора в «трикутник»

.

Діючий струм вторинної обмотки випрямного трансформа­тора, оскільки випрямний струм ідеально згладжений, із достатньою для інженерних розрахунків точністю можна визначити для однотактних схем випрямляння за виразом

,

де  кількість фаз вторинної обмотки трансформатора.

Для випрямляча подвійного трифазного із зрівняльним реактором

.

В однофазній мостовій схемі випрямляча . У трифазній мостовій схемі лінійний струм вторинної обмотки для схеми з'єднання обмоток трансформа­тора і для схеми з'єднання обмоток трансформатора .

У мостових схемах випрямляння діючий фазний струм первинної обмотки випрямного трансформатора визначається за виразом

,

де  – коефіцієнт трансформації перетворювального трансформатора: ;

– діюча фазна напруга первинної обмотки трансформатора;

– діюча фазна напруга вторинної обмотки трансформатора.

Діючий струм первинної обмотки трансформатора двофазного однотактного випрямляча обчислюють за виразом

,

однотактного трифазного випрямляча   ,

подвійного трифазного із зрівняльним реактором   .

Розрахункові потужності первинної і вторинної обмоток випрямного трансформатора обчислюють за формулою

,

де – кількість фаз обмотки;

– діюча напруга фази обмотки;

– діючий струм фази обмотки.

Типову потужність трансформатора – за виразом

.

Коефіцієнт використання випрямного трансформа­тора визначають за формулою

,

де .

Кути комутації струму у випрямлячах обчислюють з використанням таких рівнянь:

- для двофазної однотактної

; (3)

- для однофазної мостової

; (4)

- для трифазної однотактної і для трифазної мостової

, (5)

де    індуктивний опір обмоток трансформатора, зведений до витків вторинної обмотки:

;

і – номінальні значення діючих фазних струму і напруги вторинної обмотки трансформатора (сполученої в «зірку»);

– діюча фазна напруга вторинної обмотки.

Примітка: У формулах 3,4,5 для режиму випрямлення ( ) слідує брати знак «+» з переду дробі у правій частині рівняння, а для інверторного режиму ( ) – знак «-» з переду дробі у правій частині рівняння.

Коефіцієнт потужності випрямляча обчислюється за виразом

,

де    коефіцієнт спотворення форми кривої споживаного з мережі змінного струму (коефіцієнт несинусоїдальності);

  коефіцієнт зрушення першої гармоніки струму.

При індуктивності , що прямує до нескінченності, для однофазного мостового і двофазного однотактного випрямляча коефіцієнт несинусоїдальності становить ,

для трифазного мостового випрямляча  ,

для трифазного нульового випрямляча   .

Кут  зрушення першої гармоніки при   дорівнює Þ  .

Середній струм вентиля в однофазній мостовій і двофазній однотактній схемах у трифазній мостовій і нульовій схемах

Вибір вентиля за струмом повинен бути проведений за такою методикою.

У нормальному режимі роботи випрямляча максимальна зворотна напруга на вентилі без урахування комутаційних перенапружень становить:

- в однофазному мостовому випрямлячі;

-  у двофазному однотактному випрямлячі;

- у трифазному мостовому випрямлячі.

Вибір вентилів для випрямляча, що розраховується, необхідно проводити за допустимою повторюваною напругою з урахуванням комутаційних перенапружень і можливих коливань напруги живлячої мережі. Вважаючи, що комутаційні перенапруження становитимуть не більше від амплітуди лінійної напруги вторинної обмотки перетворювального трансформатора, а коливання напруги мережі живлення не перевищать +10 %, вибір вентилів за напругою необхідно проводити за величиною напруги, що повторюється ( ) .

За допустимим напрямом середнього струму вибір вентилів необхідно проводити з урахуванням необхідного запасу, тобто розраховане значення повинне бути в межах допустимого:

.

Під час виконання завдання 2 діючу фазну напругу схемної обмотки перетворювального трансформатора необхідно визначати з виразу (1), беручи і .

Кут комутації залежно від схеми перетворювача обчислюють за виразами (3)  (5).

Коефіцієнт пульсації випрямленої напруги за - й гармонікою приблизно можна обчислити за виразом

, (6)

де  – пульсність перетворювача.