42. Исследование выпрямителей с активной нагрузкой

1. Схема тиристора:

2. Как устроен тиристор и когда он открывается: тиристор – управляемые диодом устройства, содержащие 3 p-н-перехода и 3 электрода. Открытое: A>K, J_Y>0, R_T→0, J_B→J_max. Закрытое: A≤K, R_T-> ∞,J_B→0.

3. Угол α(угол управления) – угол, регулирующий изменение момента подачи на тиристоры открывающих сигналов, варьирующих среднее и действующее значение тока.

4. Зачем нужны в схеме 2 силовых тиристора: т.к. ключ способен проводить ток только в одном направлении, то для использования тиристоров на переменном токе применяется их встречно параллельное включение.

5. Зачем нужен в схеме электронный ключ: электронный ключ нужен в схеме для регулирования тока управления от нуля до max-го значения.

6. Фазосдвигающее устройство (ФСУ) предназначено для регулирования угла α(фазы напряжения) от нуля до 180 градусов.

7. Пределами выпрямленного напряжения является α₁>0 и α₂=π. 0≤α≤π.

8. Управляемый выпрямитель предназначен для формирования импульсов, синхронно связанных с напряжение в силовой (анодной) цепи, и для осуществления их сдвигов по фазе.

9. Угол α регулируется в пределах от 0 до 180 градусов.

10. Тиристор характеризуется след.параметрами:

• прямой ток в открытом состоянии тиристора (J_пр),

• предельно допустимое обратное напряжение (U_обр max),

• предельно допустимое прямое напряжение в закрытом состоянии тиристора,

• ток удержания (J_у) – наименьший ток, при котором тиристор остаётся в открытом

состоянии.

41. Характеристика и схемы выпрямителей

1. Когда диод открывается, а когда закрывается: открыт: А>K , R_g ->0, I_в -> I max

Закрыт: A =< K, R_g -> ∞ , I_в ->0

2. Чем отличается выпрямленное напряжение от постоянного: тем что выпрямленное содержит 2 составляющие: постоянную и переменную

3. Почему мостовая схема применяется чаще: мостовая схема по сравнению с однополупериодной схемой имеет в 2 раза меньший уровень пульсации, более высокий КПД; с двухполупериодной схемой – имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсации.

4. Схема моста с фильтрами и сопротивлением нагрузки:

5. Почему в мостовой схеме ток проходит через нагрузку в одном направлении: в одно время работают (открываются) либо L одного диода, либо L другого, и ток течет от «+» к «-»

6. Преимущество трёхфазных мостовых схем: мостовая схема даёт большее выпрямление и имеет меньший коэффициент пульсации.

7. Принцип действия индуктивного фильтра: индуктивный фильтр отфильтровывает переломную составляющую напряжения, т.к. X_Lф=0, он обеспечивает хорошее сглаживание при больших токах.

8. Принцип действия емкостного фильтра: емкостной фильтр приводит к увеличению напряжения на приёмнике и к увеличению обратного напряжения на диоде.

9) Что такое коэффициенты пульсации и сглаживания: коэффициент пульсации – отношение амплитуды первой гармоники напряжения пульсации к среднему значению P=U_м/U₀.

Коэффициент сглаживания – отношение коэффициента пульсации на входе фильтра и коэффициента пульсации на выходе фильтра S=P₁/P₂.

10) В каких случаях применяются емкостные фильтры, а в каких индуктивные: Емкостные: в умножителях напряжения

Индуктивные: в выпрямителях многофазных схем выпрямления.

1.R(параметр активного сопротивления) – характеризует свойство элемента поглощать энергию из электрической цепи и необратимо преобразовывать её в другие виды энергии. L(параметр индуктивности) – характеризует свойство цепи взаимодействовать с собственным магнитным полем самоиндукции, когда по этому элементу протекает ток.C(ёмкость) – характеризует свойства элементов(нагревателей,реостатов,ламп накаливания,индуктивных катушек,конденсаторов,электрических двигателей и т.д.) электрической цепи.

2.C - нагреватели,реостаты,лампы накаливания,индуктивные катушки,конденсаторы,электрические двигатели.R – конденсатор.L – индуктивная катушка.

3.

4. Индуктивное сопротивление – индуктивное сопротивление - это сопротивление проводника, включенного в цепь переменного тока и неимеющего заметного активного сопротивления и емкости, но имеющий заметную индуктивность L.Ёмкостное сопротивление - реактивное сопротивление, обусловленное ёмкостью цепи переменного синусоидального тока.

5. Активная мощность - среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока(Ватт).Физ.смысл: определяет количество энергии, потребляемой нагрузкой за единицу времени, которая полностью переходит в тепловую энергию. . Реактивная мощность – часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке имеющей емкостную и индуктивную составляющие (вольт*ампер). Физ.смысл:Полная мощность – то кажущаяся потребляемая нагрузкой (например, ИБП) суммарная мощность с учетом активной и реактивной ее составляющих, а также отклонения формы тока и напряжения от гармонической.(Вольт*ампер)Физ.смысл: количество совершаемой работы за единицу времени.

6.Реактивная мощность в течение времени может быть отрицательной и положительной, в то время как активная мощность только положительная.

7. Коэффициент мощности - безразмерная физическая величина, являющаяся энергетической характеристикой электрического тока. Коэффициент мощности характеризует приёмник электроэнергии переменного тока, а именно — степень линейности нагрузки. Равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности.

8. , Ом; ,Ом; , Ом;

, Ом; , вар;

4. Особенности электрической цепи при различных соотношениях индуктивной и ёмкостной проводимостей

1. Когда происходит недо- и перекомпенсация: Недокомпенсация: ток отстаёт по фазе от напряжения (B_L>B_C). Перекомпенсация: ток опережает по фазе напряжение (B_L<B_C). Резонанс: совпадение по фазе тока и напряжения(B_L=B_C).

2. Нарисовать треугольники проводимостей, мощностей, сопротивлений. Написать формулы сторон:

Треугольник сопротивления: Треугольник мощностей:

Треугольник проводимости:

3. Зачем нужна проводимость, мера её измерения: проводимость позволяет определить меру способности вещества проводить электрический ток.(См)

4. Резонанс токов через проводимости ветвей в развернутом виде: B_L=WL/r₁²+WL² B_C=(1/WC)/ r₂²+ (r₁²+WL²)

5. Формула ёмкости, которая подключена параллельно нагрузке, для повышения cos  (через tg): C_k=(P(tgU₁-tgU₂))/WU²

6. Что показывают 3 амперметра в режиме резонанса токов: U, J_i, J_c, J_L, P

7. Указать 4 отличия резонанса токов от резонанса напряжения:

1)в напр.: послед. соединение R,L,C 2)в напряжение: X_C=X_L

В токе: параллельное соединение K_L, K_C в токе: B_L=B_C

3)в напряж: J->∞ в ток: J->0 4) U_L=U_C>>U_вх; J₁=J₂=J₃>>J_вх

8. Где используется резонанс токов: в автоматике, в радиоприёмниках, в электронных генераторах, электроустановках.

Трансформаторы

1. Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте.

2. Трансформатор состоит из стального сердечника (магнитопровода), собранного из тонких пластин или лент электротехнической стали, изолированных друг от друга с целью снижения потерь на вихревые токи. Сердечник обладает хорошей магнитной проницаемостью и служит для усиления магнитной связи между обмотками.

3. Принцип действия: W₁- первичная обмотка, к ней подключено напряжение сети, W₂ – вторичная, к ней подключено сопротивление нагрузки. В основе работы трансформатора лежит принцип n-магнит. Индукции. При подключении первичной обмотки перемен. cинусоидного напряжения U₁, по ней проходит ток J₁, этот ток созд. магнито-движущую силу F_идс=J₁*W₁. Эта сила создаёт в магн.проводе магн. поток Ф, который является переменным и синусоидальным. Магнитный поток пересекает витки и первичной и вторичной обмоток, и по закону эл.-магн. Индукции, в этих обмотках возникает ЭДС.

4. На холостом ходу можно измерить: U_1ном, U_2x, J_2x , P_x

5. Коэффициент трансформации трансформатора — это величина, выражающая масштабирующую характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи (напряжения, тока, сопротивления и т. д.).

6. Потери холостого хода трансформаторов являются постоянной величиной, не зависящей от нагрузки трансформаторов и определяющиеся только параметрами их магнитопроводов. При 100% трансформаторов нагрузке соотношение активных и реактивных составляющих мощности (т.е. cosφ) колеблется в пределах 0,8…0,9 и определяется cosφ нагрузки.

7. Опыт КЗ проводится след. образом: вторичную обмотку закорачивают, а к первичной подводят напряжение U1x/

8. В опыте короткого замыкания можно измерить: U1x, I1x,C .

9. Потери короткого замыкания затрачиваются на нагревание обмотки.

10. в торичное напряжение от характера нагрузки зависит след. образом: U2=P (Uax*sin+Upx*sin)

12. Формула КПД трансформатора: n=P2/P1 P2-олезная мощность P1-мощность от сети

13. Проводимая к трансформатору мощность P1 затрачивается на перемагничивание и образование вихревого слоя.

14. П очему Кпд трансформатора сначала нарастает, а затем уменьшается: КПД достигает своего максимума, когда Pст= Pоб следовательно Kнг=Px/Pk. КПД зависит от коэффициента напряжения: чем больше нагружен трансформатор, тем больше его КПД.