Galios elektronikos konspektas

Galios elektronikos tarpinio egzamino klausimai(2022.11.04) 1. Pagrindiniai reikalavimai elektros keitikliams Pagrindinė elektrinio keitiklio užduotis yra optimaliai valdyti energijos perdavimą iš šaltinio (pvz., elektros tinklo, akumuliatoriaus) į apkrovą (pvz., variklį, apšvietimo lempas). Idealus keitiklis turėtų reikiamai valdyti energijos srautą, tam nenaudoti energijos ir niekados negesti. Keitiklių naudingumas (ekonomiškumas) nusakomas naudingumo koeficientu  = Pd/P, čia Pd apkrovai perduodama aktyvioji galia, o P iš elektros energijos tinklo imama visa aktyvioji galia. 2. Elektrinių keitiklių tipai Keitikliai skirstomi į: • Kintamosios įtampos keitiklius (AC-AC) (tame tarpe ir dažnio keitiklius). • Nuolatinės įtampos keitiklius (DC-DC). • Lygintuvus (AC-DC). • Inverterius (DC-AC). Kintamosios srovės keitikliai valdo kintamąją srovę tekančią iš kintamosios įtampos šaltinio į apkrovą. Nuolatinės srovės keitikliai valdo nuolatinės srovės, tekančios iš nuolatinės įtampos šaltinio į apkrovą, vidutinę vertę. Lygintuvai kintamąją įtampą paverčia valdoma arba nevaldoma nuolatine įtampa. Inverteriai nuolatinę įtampą verčia kintamąja įtampa. 3. Diodai, jų paskirtis, žymėjimas, charakteristika, svarbiausi parametrai Galingieji diodai schemose vaizduojami taip pat kaip lygintuviniai diodai (2.1 pav.). Diodai gerai praleidžia srovę, kai prijungiama tiesioginė įtampa UF , t.y. pliusas prie anodo A, o minusas prie katodo K, ir beveik nepraleidžia srovės, kai juos veikia atgalinė įtampa UR – katodas yra teigiamesnis už anodą. Srovė IF vadinama tiesiogine srove (forward current), o srovė IR – atgaline srove (reverse current, leakage current). IF teka per atvirą diodą (forward biased), o IR – per uždarą diodą (reverse biased). Diodai yra nevaldomieji ventiliai. Jie naudojami keitikliuose srovei lyginti, apkrovoje sukauptai energijai grąžinti į šaltinį (energijai rekuperuoti) ir kitur. 4. Tiristoriai, žymėjimas, charakteristikos ir veikimas, svarbiausi parametrai Kaip tiristoriai vaizduojami schemose ir jų voltamperinės charakteristikos, parodytos 2.5 paveiksle. Tai valdomieji ventiliai. Veikimas: Tiristorius atsidaro (pradeda leisti srovę), kai jo anodas yra teigiamesnis už katodą ir valdymo elektrodas G gauna teigiamą valdymo srovės impulsą iG. Atsidariusio tiristoriaus valdymo impulsas nebeveikia. Jis užsidaro (nebepraleidžia srovės), kai juo tekanti srovė pasidaro mažesnė už IFmin. Tiristoriai, kuriuos galima uždaryti priešingo poliarumo valdymo impulsais, vadinami pilnai valdomaisiais. Jie yra labai patogūs naudoti, tačiau juose krinta didesnė tiesioginė įtampa UF ir jiems uždaryti reikia didesnės valdymo srovės. Daugumai tiristorių uždaryti būtinos specialios grandinės. Prijungus tiristoriui atgalinę įtampą, jis lieka uždaras, jeigu ji neviršija leistinosios. Tiristoriai, ypač galingieji, yra inertiški. Ilgiausiai trunka tiristoriaus užsidarymas (toff). Per staigiai didėjant tiesioginei srovei, tiristorius genda dėl perkaitimo, o per staigiai didėjant tiesioginei arba atgalinei įtampai, dėl pn sandūrų talpumų srovių, jis gali atsidaryti savaime, t.y. be valdymo impulso. Simetrinis tiristorius vadinamas simistoriumi (2.6 pav.). Jo tiesioginė ir atgalinė voltamperinės charakteristikos yra panašios. Todėl simistorius, veikiamas bet kurio poliarumo maitinimo įtampa ir gavęs valdymo impulsą, atsidaro, o sumažėjus tiesioginei srovei iki minimalios – užsidaro kaip ir paprastas tiristorius. Simistorius yra inertiškesnis už tiristorių. Tiristoriaus ir simistoriaus veikimo skirtumus iliustruoja 2.7 paveikslas. ???Svarbiausi parametrai: Uįj – įjungimo įtampa, kuriai veikiant prietaiso srovė pradeda staigiai stiprėti, Iįj – įjungimo srovė – prietaisu tekanti srovė, kai prie jo prijungta įjungimo įtampa, Iišj – išjungimo srovė – silpniausia prietaiso srovė, kuriai tekant jis dar būna atviras, Ive – valdymo srovė – silpniausia valdymo elektrodo srovė, kuriai tekant prietaisas perjungiamas iš uždaros būsenos į atvirą, I0 – nuotėkio srovė – uždaru prietaisu tekanti srovė, veikiant duotajai įtampai, Toff – išsijungimo laikas, leidžiamoji tiesioginė srovė, leidžiamoji atvirkštinė įtampa, didžiausiasis darbo dažnis. 5. MOSFET tranzistoriaus žymėjimas, pagrindinės savybės ir valdymas MOSFET įtampa valdomas tranzistorius. ON būsenoje MOSFET gali leisti srovę tik viena kryptimi (nuo Ištakos į santaką n kanalo MOSFET ir iš santakos į ištaką p kanalo MOSFET). OFF būsenoje, jie gali palaikyti tik vienakryptę įtampą panašiai kaip BJT. Valdymas: 6. MOSFET tranzistoriaus lygiagretaus jungimo galimybės bei palyginimas su BJT tranzistoriumi Ominės srities varžą RDS(ON) lemia krūvio nešėjai. Ši sritis turi teigiamą temperatūros koeficientą. Tai yra naudinga lygiagretinant tranzistorius. Srovės dalijimosi rezistoriai nuosekliai su santaka yra paprastai nereikalaujami (kaip BJT atveju). Beje, galima pastebėti, kad dėl teigiamos temperatūros RDS(ON) koeficiento gedimas MOSFETS neįvyks. Tuo atveju, jei yra nevienodas tranzistorių santakos srovės pasiskirstymas, padidėjus srovei bet kuriame prietaise, RDS(ON) padidės konkrečiame prietaise ir dėl to srovė tame prietaise sumažės. 1. BJT turi mažesnius galios nuostolius įjungtoje būsenoje, bet didesnius perjungimo galios nuostolius, tuo tarpu galios MOSFET turi didesnius galios nuostolius įjungtoje būsenoje ir mažesnius perjungimo nuostolius. Dirbant aukštesniuose dažniuose, galios MOSFET yra akivaizdus pasirinkimas. 2. BJT tranzistoriai yra srove valdomi įrenginiai, o MOSFET yra įtampa valdomi įrenginiai, jiems reikalinga maža valdymo galia. 3. Palyginti su BJT, yra daug lengviau lygiagrečiai sujungti MOSFET tranzistorius. 7. IGBT tranzistoriaus žymėjimas, pagrindinės savybės ir valdymas IGBT yra naudingų MOSFET savybių derinys (pvz., didelė prietaiso įėjimo varža, valdymas įtampa, greitas perjungimas) ir BJT (pvz., maži nuostoliai įjungtoje būsenoje ir leistina aukšta įtampa išjungtoje būsenoje). IGBT taip pat yra trijų elektrodų įrenginys. Jis turi emiterio laidą E (analogišką emiteriui BJT), kolektoriaus laidą C (analogišką BJT kolektoriaus) ir užtūros išvadą G (analogišką užtūrai MOSFET). Srovė iš kolektoriaus į emiterį reguliuojama įtampa tarp užtūros ir emiterio gnybtų. Todėl, kaip ir MOSFET, IGBT taip pat yra valdomas įtampa prietaisas. ĮJUNGTA IGBT gali leisti srovę tik viena kryptimi (nuo kolektoriaus iki emiterio n kanalo IGBT ir nuo emiterio iki kolektoriaus p kanalo IGBT). Be to, jie gali palaikyti abiejų poliarumų įtampas išjungtos būsenos metu. 8. IGBT tranzistoriaus palyginimas su kitų tipų tranzistoriais 1. IGBT galios nuostolių skaičiavimai yra panašūs į nuostolių skaičiavimus, nurodytus BJT ir MOSFET. 2. Užtūros valdymo galia yra maža, pavyzdžiui, MOSFET atveju. 3. IGBT turi žymiai didesnę perkrovos galimybę, palyginti su MOSFET. MOSFET atveju didžiausia perkrova yra maždaug 5–6 kartus didesnė už nuolatinę santakos srovę, tuo tarpu IGBT atveju didžiausia perkrova yra apie 20 kartų didesnė už nuolatinę kolektoriaus srovę. 4. Atsparumas viršįtampiams yra mažesnis nei MOSFET. 5. IGBT yra labiau panašūs į BJT išjungimo metu ir kaip MOSFET įjungimo metu. 6. Skirtingai nuo BJT, kur kolektoriaus srovę riboja srovės stiprinimas, IGBT neturi tokių apribojimų. Kolektoriaus srovę riboja tik išorinis šaltinis. 9. Paaiškinkite kaip tarpusavyje lygiagrečiai ir nuosekliai jungiami galios diodai Du ir daugiau ventilių jungiami lygiagrečiai, kai grandinės vidutinė srovė IV yra didesnė už ventilio srovę IFV. Lygiagrečiai jungiami vienos markės ventiliai. Ventilius reikia jungti taip, kad nė vieno jų srovė neviršytų leistinosios. Norint suvienodinti ventiliais tekančias sroves, nuosekliai jungiami kompensaciniai rezistoriai, o kai srovės didelės, – kompensaciniai droseliai. Droseliai jungiami taip, kad evj indukuojama droselio atšakoje sujungtoje su ventiliu, per kurį teka didesnė srovė, darytų neigiamesniu katodą to ventilio per kurį teka mažesnė srovė ir taip suvienodintų ventilių sroves. Du ar daugiau ventilių jungiami nuosekliai, kai įtampa grandinėje gali viršyti maksimalią pasikartojančią atgalinę įtampą URWM. Nuosekliai jungiami tik vienos markės ventiliai. Nuosekliai sujungtus ventilius, turinčius nevienodas atgalines varžas, veiks nevienodos atgalinės įtampos. Kai skiriasi ventilių talpos, prijungus įtampą, skiriasi įtampos augimo juose greitis. Ventilių parametrų išsibarstymas kompensuojamas, jungiant arba daugiau ventilių arba specialias kompensacines grandinėles. 10. Tranzistoriaus ekvivalentinė šiluminių varžų schema ir pagrindinė temperatūros skaičiavimo formulė 11. Kaip randama tranzistoriaus radiatoriaus šiluminė varža? Ventilio šiluminis režimas apskaičiuojamas pagal ekvivalentinę schemą (2.11 pav., b). Dėl galios nuostolių šyla puslaidininkio kristalas, iš jo šiluma per šiluminę varžą rpk pereina į ventilio korpusą, korpusas per šiluminę varžą rkr šildo radiatorių, iš kurio šiluma per šiluminę varžą rra išsisklaido į aplinką. Varža rpk randama žinynuose. Varža rkr priklauso nuo ventilio tvirtinimo prie radiatoriaus, o varža rra priklauso nuo radiatoriaus konstrukcijos, aplinkos temperatūros ir oro judėjimo greičio. 12. Pereinamieji procesai, per diodą maitinama kintamosios srovės grandinė, tekančios srovės grafikai ir jų paaiškinimas Diodas užsidaro momentu t1, kai išsikrauna induktyvume susikaupusi energija. Tada srovė i1 tampa lygi if. Dėl induktyvume sukauptos energijos, srovė diodu ir apkrova teka ilgiau, negu ji tekėtų grandinėje be induktyvumo. Kai diodas užsidaro, jį iki t = 2Ż veikia neigiama įtampa u. Diodas vėl atsidaro prasidėjus teigiamam u pusperiodžiui ir procesas kartojasi. 13. Pereinamieji procesai, per diodą maitinama ir šuntuota diodu kintamosios srovės grandinė, joje tekančios srovės grafikai ir jų paaiškinimas Kai maitinimo įtampa u pasidaro neigiama, ventilis V1 užsidaro. Induktyvume L susikaupusi energija sukuria evj, kuri atidaro ventilį V2. Jis lieka atidarytas iki tol, kol išsikrauna induktyvume susikaupusi energija arba tol, kol, prasidėjus teigiamam maitinimo įtampos u pusperiodžiui, atsidaro ventilis V1. Srovės reikšmė momentu, kai V1 užsidaro ir V2 atsidaro 14. Pereinamieji procesai, talpinė per diodą kintamąja įtampa maitinama grandinė, joje tekančios srovės grafikai ir jų paaiškinimai Gauti rezultatai rodo, kad, kai RC > 1, tiek ud(t0), tiek ud(t1) artėja prie Um, o tai reiškia, kad t0 ir t1 artėja prie /2. Tuomet kondensatorius C įsikrauna beveik momentaliai ir vidutinė įtampa apkrovoje Ud artėja prie Um, todėl labai padidėja diodo srovės iV impulsų amplitudė, palyginus su diodo srove iV' tuomet, kai kondensatoriaus nėra. Pirmuoju atveju įtampa apkrovoje smarkiai pulsuoja, o antruoju – mažai. Realioje schemoje kondensatoriaus įkrovimo srovę riboja įtampos šaltinio ir ventilių vidinės varžos 15. Vienfazis dvipusis nevaldomas su nuliniu laidu ir aktyviąja apkrova lygintuvas, jo schema, srovių ir įtampų grafikai ir skaičiuojamosios transformatoriaus galios apskaičiavimas 16. Vienfazis dvipusis valdomas su nuliniu laidu ir aktyviąja apkrova lygintuvas, jo schema, srovių ir įtampų grafikai ir skaičiuojamosios transformatoriaus galios apskaičiavimas 17. Vienfazis dvipusis valdomas su nuliniu laidu ir induktyviąja apkrova lygintuvas jo schema, srovių ir įtampų grafikai ir skaičiuojamosios transformatoriaus galios apskaičiavimas 18. Vienfazis dvipusis tiltelinis lygintuvas (nevaldomas su aktyviąja apkrova), jo schema, srovių ir įtampų grafikai ir skaičiuojamosios transformatoriaus galios apskaičiavimas 19. Palyginkite kuo skiriasi lygintuvo veikiančio tiesiai iš tinklo ir lygintuvo prijungto prie transformatoriaus darbas (raskite 2 skirtumus) 20. Trifazio vienpusio lygintuvo schema, srovės ir įtampos grafikai, kai valdymo kampas lygus nuliui 21. Trifazio dvipusio lygintuvo schema, srovės ir įtampos grafikai, kai valdymo kampas lygus nuliui a) vienpusis trifazis lygintuvas b) dvipusis trifazis lygintuvas 20 21 22. Nubraižykite supaprastintą lygintuvo su mažai iškraipyta įėjimo srove schemą ir paaiškinkite jos veikimą 23. Induktyviojo filtro schema ir filtracijos koeficiento skaičiavimas 24. Paaiškinkite kaip trifazis lygintuvas pavirsta inverteriu, kokie veiksmai tam reikalingi Priklausomųjų inverterių schemos yra analogiškos valdomųjų lygintuvų schemoms. Todėl valdomasis lygintuvas, kurio apkrova (pvz., elektros variklis) virsta nuolatinės įtampos šaltiniu (pvz., generatoriumi), tampa priklausomuoju inverteriu, kai valdymo kampas  >/2 ir generatoriaus kuriama įtampa ventiliams yra tiesioginė. Pirmoji lygintuvo-inverterio bloko perkėlimo į keitiklio režimą sąlyga yra keitiklio poliškumo pasikeitimas. Antroji traukos pastotės lygintuvo-inverterio bloko pervedimo į inverterio režimą sąlyga yra diodų pakeitimas tiristoriais. Trečioji traukos pastotės lygintuvo-inverterio bloko veikimo inverterio režimu sąlyga yra poslinkio kampo b įvedimas, siekiant užtikrinti tiristorių uždarymą. Ketvirtoji traukos pastotės lygintuvo-inverterio bloko pervedimo į inverterio režimą sąlyga yra transformatoriaus antrinės apvijos įtampa padidinimas nuo U2B iki U2I. Penktoji lygintuvo-inverterio bloko pervedimo į keitiklio režimą sąlyga – užtikrinti veikimą neapvirtus, tai yra darbas su tokiomis srovėmis Ii.max, kurioms esant užtikrinama nelygybė. Šeštoji lygintuvo-inverterio bloko pervedimo į keitiklio režimą sąlyga yra keitiklio kompaudavimas, tai yra darbas su kintamu kampu b. 25. Nubraižykite trifazio inverterio srovės laiko diagramas, paaiškinkite kokiu būdu užsidaro tiristoriai inverteryje 26. Kokia nuolatinės srovės intarpo schema, kaip jis veikia? Tai yra du keitkliai, vienas lygintuvas ir vienas inverteris, dažniausiai naudojami keisti kintamosios srovės dažnį. Schema: kintama srovė – AC/DC (lygintuvas) – nuolatinės srovės intarpas – DC/AC (inverteris) – kintama srovė

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!