Екінші ретті электр қоректендіру көздері
Бірінші ретті ЭҚК-нің практикасында қолданылған нақты параметрлер, төменгі талаптардың шартын орындайды: өндірістік желінің және тұтынушылардың кернеу жиілігі сәйкес келмесе онда өндірістік желі айнымалы кернеуді 50 Гц деңгейімен қалыптастырады, ол кезде ЭК-тері негізінен тұрақты токтың, яғни нөлге тең кернеу жиілігі кезіндегі токтың кернеуін қоректендіру үшін қолданылады.
Кернеу деңгейімен сәкес келмесе, мысалға өндірістік желінің кернеуінің әсерлік мәні 220 немесе 380 В-қа, аккумуляторлық батареяның кернеуі 12 В-қа тең болса, ИС-сын берік функционалдауға қажет диапазондық кернеу қоретендіруге сәйкес келмейді.
Кернеу тұрақтылығы сәйкес келмесе, онда өндірістік желі +15 %...-20% диапазонындағы кернеу статикалық (ұзақтылық) қателік жібереді, ал аккумулятордың батареясының кернеуі 7,5-тен 15 В-қа дейін өзгеруі мүмкін және бұл ИС негізінде орындалған қорек кернеуінің құрылғыларға сүйенген талаптарға сәйкес келмейді.
Кернеу деңгейімен сәкес келмесе, мысалға өндірістік желінің кернеуінің әсерлік мәні 220 немесе 380 В-қа, аккумуляторлық батареяның кернеуі 12 В-қа тең болса, ИС-сын берік функционалдауға қажет диапазондық кернеу қоретендіруге сәйкес келмейді.
Кернеу тұрақтылығы сәйкес келмесе, онда өндірістік желі +15 %...-20% диапазонындағы кернеу статикалық (ұзақтылық) қателік жібереді, ал аккумулятордың батареясының кернеуі 7,5-тен 15 В-қа дейін өзгеруі мүмкін және бұл ИС негізінде орындалған қорек кернеуінің құрылғыларға сүйенген талаптарға сәйкес келмейді.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...3
1. ЕКІНШІ РЕТТІ ЭЛЕКТР ҚОРЕКТЕНДІРУ КӨЗДЕРІ ... ... ... ... ...4
1.1.ЕЭҚК – нің құрылымдық сұлбасының жұмыс істеу процессі ...
1.2.Кернеудің лездік мәнінің тұрақтану
реті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3.Шығыс электрлік шамасының орта тұрақтану мәні ... ... ... ... ... ..
1.4.Компенсацияланатын тұрақтандыруштың жұмыс істеу
принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...
1.5. Кернеудің кілттік
тұрақтандырғышы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. ТҰРАҚТЫ КЕРНЕУДІҢ ИМПУЛЬСТІ ТҰРАҚТАНДЫРҒЫШТАРЫН
ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1.Тұрақтандырғыштың күштік бөлігінің
есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. ТЕГІСТЕУШІ СҮЗГІЛЕР МЕН ИМПУЛЬСТІ ТҰРАҚТАНДЫРҒЫШТАРДЫҢ
СҰЛБАЛАРЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ...
1. CRC және CLC тегістеуші сүзгілер
сұлбалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Параллель, тізбектей, тізбектей – параллелді тұрақтандырғыштар
сұлбалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3. Параллельдік тұрақтандырғыштың стабилитрондағы сұлбасы ... ... ... ..
4.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
Екінші реттік электр қоректендіру көздері (ЕЭҚК) бұл бірінші реттік
қоректендіру көзінің энергиясын ЭК-і мен жүйелердің параметрлерінің сәйкес
келетін жиілік мәнді, деңгейлік және тұрақты электр энергиясына
түрлендіретін құрылғы.
Бірінші реттік ЭҚК-і ретінде ЭК және әдетте айнымалы токтың өндірістік
желісін немесе айнымалы автономдық көздерін (генераторлар), әйтпесе тұрақты
(аккумуляторлар, химиялық батареялар және т. б.) токтарды пайдаланады.
Әртүрлі ЭК мен жүйелерді қоретендіру үшін қолданылатын бұл көздер өте
шектеулі екендігін практика көрсетеді. Оның себебі, қазіргі кездегі ЭК-і
өзінің тұрақты кернеуін төменгі деңгейде (5... 15) қоректенуін
талап ететін интегралдық сұлбаларды (ИС) пайдаланумен орындалады. Сонымен
қатар, бұл кернеудің ауытқуы берілген мәннен (5...10%) аспауы қажет.
Қажеттілік қатарында, мысал ретінде прецизиондық аналогтық құрылғыларды
немесе аналогты-цифрлық және цифрлы-аналогтық түрлендіргіштерді
қоректендіру кезінде кернеудің қоректену тұрақтылығы жоғары болуға тиіс
(0,1...0,01%).
1. Екінші ретті электр қоректендіру көздері
Бірінші ретті ЭҚК-нің практикасында қолданылған нақты параметрлер,
төменгі талаптардың шартын орындайды: өндірістік желінің және
тұтынушылардың кернеу жиілігі сәйкес келмесе онда өндірістік желі айнымалы
кернеуді 50 Гц деңгейімен қалыптастырады, ол кезде ЭК-тері негізінен
тұрақты токтың, яғни нөлге тең кернеу жиілігі кезіндегі токтың кернеуін
қоректендіру үшін қолданылады.
Кернеу деңгейімен сәкес келмесе, мысалға өндірістік желінің кернеуінің
әсерлік мәні 220 немесе 380 В-қа, аккумуляторлық батареяның кернеуі 12 В-қа
тең болса, ИС-сын берік функционалдауға қажет диапазондық кернеу
қоретендіруге сәйкес келмейді.
Кернеу тұрақтылығы сәйкес келмесе, онда өндірістік желі +15 %...-20%
диапазонындағы кернеу статикалық (ұзақтылық) қателік жібереді, ал
аккумулятордың батареясының кернеуі 7,5-тен 15 В-қа дейін өзгеруі мүмкін
және бұл ИС негізінде орындалған қорек кернеуінің құрылғыларға сүйенген
талаптарға сәйкес келмейді.
Қосымша ретінде барлық жағдайда кернеу қорегінің тербелісі ЭК-тің және
жүйелерінің жұмысқа біртұтас әсер етуін сыртқы өзгерістерден қаралуы керек.
Күшейткіш құрылғыларына келтірілген мысалдардағы кернеудің өзгерісі олардың
техникалық сипаттамасына қатты әсер етеді. Сөйтіп, тұрақты ток
күшейткішіндегі кернеу қорегінің мәні кіріс бұрмалауының деңгейлігін
анықтайды. Барлық жағдайда суммарлық қуат ЭК-де шашыраған, анығырақ
айтқанда оның салмағы мен кернеу қорегіне байланысты болады. Осылай кернеу
қорегінің максималдық мәні элементтік базада қолданылған пауалы (предельно)
параметрмен шектелген.
Осының барлығын ЭК-тің жеке түйіндерін қоректендіруге қажетті кернеу
жиілігіне, деңгейіне және тұрақтылығына сәйкестендірілген ЭК-не қолдануға
керектігін қорытындылайды. Осы ЭК-тің қызметі электрлік энергияны
электрлікке түрлендіруге арналған ИБП-ны да орындайды, яғни екінші реттік
электрлік энергияның түрлендірун орындайды.
Барлық жағдайда ЕЭҚК бірнеше функционалды аяқталған блоктардан тұрады,
барлық схематехниканың әртүрлі ережелері бойынша оларды үш негізгі топқа
бөлеміз: кернеудің жиілік, деңгейлік және тұрақтылық құрылғысы.
Жиілік келісім құрылғысы түрлендірілген энергияның құрамына байланысты
екі негізгі класқа бөлінеді: түзеткіштер – айнымалы ток кернеуін тұрақтыға
түрлендіріп, инверторлар – формасы мен жиілігі берілген тұрақты токты
айнымалы токка айналдырады.
Кернеу деңгейінің келісім құрылғысы – ол тұрақты кернеу сияқты
айнымалының бір деңгейлік кернеуден келесі деңгейлік кернеуіне түрленуіне
мүмкіндік береді.
Кернеу тұрақтылығының келісім құрылғысы – негізгі екі класқа бөлінеді:
тегістегіш сүзгілер – токтың лездік мәндерінің лүпілді (пульсациялық)
кернеун тұрақтандыруға арналған құрылғы, тұрақтандырғыш – шығыс кернеудің,
токтың немесе қуаттың орташа мәнін тұрақтандыруға арналған құрылғы.
1.1. ЕЭҚК құрылымдық сұлбасының жұмыс істеу процессі
ЕЭҚК-нің құрылымдық сұбасын 1.1,а- суреттегі тізбектей қосылған үш
блокты түрде келтіруге болады.
Айта кететін бір жайт, кернеулердің сәйкес келу ақырғы нәтиже жағынан
қарағанда берілген блоктардың тізбектей қосылуы тәуелсіз (өзімен-өзі) және
ЕЭҚК-не қосымша шарттары бойынша анықталады және де жеке блоктардың
схемотехникалық жауаптарын қолданумен анықталады.
Мысалы ретінде 1.1,б,г-суреттерде бірнеше ең көп тараған структуралық
сұлбаның ЕЭҚК-нің құрылуын көрсетеді. Олар өндірістегі кернеу желісін
тұрақты кернеу желісіне түрлендіру керек. Біріншісі 1.1,б-суреттегі
каскадты байланысқан трансформатор (TV), түзеткіш (Т), тегістейтін сүзгі
(С) және тұрақтандырғыштан (ТҰР) тұрады.
Әр блоктың функционалдық қызметі 1.1,а-суреттегі құрылымдық сұлбасына
сәйкес келеді, яғни бастапқыда деңгейлер, содан кейін жиіліктер және кіріс,
шығыс кернеудің соңғы тұрақтылығы сай келу керек.
1.1,в-суретте екіші құрылымдық сұлба кіріс айнымалы кернеуінің
тұрақтығы (түзеткіш Т1 және сүзгі С1) бастапқы түрлендіруді қамтамасыз
етеді. Сосын кернеу деңгеінің сәйкестенуі жүреді. Ол үшін Uкаскадты
қосылған трансформаторлы шығысы мен кіріс түзеткіштері бар инверторлы
орындалған конвертор қызмет етеді. Лездік мәндердің шығыс кернеудің ақырына
дейін тұрақтануы үшін шығыс тегістеуіш сүзгі (С2) қолданылады. Бұл
құрылымдық ерекшелігі болып табылатын конверторда екі функцияның, кернеу
деңгейінің сәйкестенуі, орташа мәннің тұрақтануы сияқты құбылыстарды бірге
жүргізуге болады. Соңғы функциялардың орындалуы
UКІР
UШЫҒ
220 В
50 гц а)
UКІР UШЫҒ
220 В C
50 Гц
б)
UКІР
220 В
50 Гц
г)
Сурет 1.1- ЕЭҚК құрылымдық сұлбасы:
а – жалпы сұлбасы; б - төменгіжиілікті трансформатор шығысымен ;в-
жоғарыжиілікті түрлендіргішті сұлба;
г – басқарушы түзеткішті сұлба
үшін ЕЭҚК-нің шығыс кернеуі U- инверторында басқарушы ( кері байланыс
тізбегі) ретінде қолднылады. Әдетте қарастырылатын құрылыста тұрақты
кернеудің айнымалыға лездік түрленуі жоғары жиілікті инверторды
пайдаланумен орындалады .Бұл массаның кішіреюі , бүткіл құрылғының
кішіреюіне мүмкіндік береді.
1.1, г-суреттегі құрылымды сұлба екі блоктан тұрады.Бұл басқарылатын
түзеткіш (БТ) болып табылады, оның функциясына деңгейдің, жиіліктің,
тұрақтанудың орта мәнінің шығыс кернеуіндегі сәйкестенуі кіреді, сонымен
қатар тегістеуіш сүзгі (С) шығыс кернеудің лездік мәнін
тұрақтандырушы.
Келтірілген құрылымдарды салыстыру ЕЭҚК-ның үш функционалды аяқталған
блоктардың каскадты байланыстыру түрінде ұсыну.Оны кейбір мағынада шартты
деп қарастыруға болатынын растайды.
Нақты құрылымда жоғарыда берілген кернеуді түрлендіру түрінің тек
біреуін орындайтын, функционалды блоктарды жиі кездестіреміз.Бірақ мұндай
түсінік ЕЭҚК-не қойылған талаптарды дәл қалыптастыруға мүмкіндік береді, ЭС
құрамында оның орнын анықтау және негізгі сипаттамаларын білу ү шін.
Кернеу қоректенуінің тұрақтану құрылғысы.
Деңгей бойынша , жиілік бойынша түрленген кернеу (жоғарыдағы
көрсетілген түрлендіру көмегімен бірқатар жағдайларда ЭҚ қоректендіру
тікелей қолданылады, өйткні лүпілдеуіш коэффицентпен түзетілген кернеудің
орта мәнінің өзгеруі , әдетте ЭЖ-нің қазіргі замандағы элемент базасына
барынша рұхсат етілген мәнді асыртады.
Сондықтан қосымша құрылғылар қажет, олар ЕЭҚК шығыс кернеуінің белгілі
тұрақтану алуды қамтамасыз етуді.Сөйте тұра,бастапқыда айтылғандай шығыс
кернеудің тұрақтылығын қамтамассыздандыру сұрағы екі жеке мәселеге айналды,
оны шешу жалпы жағдайда өздігінен істейтін техникалық құралдардың арқасында
іске асады.Кернеу лездік мәнінің тұрақтану мәселесі (кернеуді құраушы
айнымалының азаюы - кернеудің лүпілденуі)және берілген деңгейде шығыс
кернеудің орта мәнінің тұрақтану мәселесі.
1.2. Шығыс кернеудің лездік мәнінің тұрақтануы
1.2-суреттегі тізбекке қосымша буынға кернеу тасымалдануының
енгізілуімен тасымладанады.Нәтижесінде тұрақты кернеу құраушысы жүктемеге
еш өзгеріссіз өтеді,енгізілген буынның және ЕЭҚК жүктемесіннің арқасында
пайда болған айнымалы құраушысы бөлгішпен бәсеңдетіледі.
Балансты резисторы мен конденсатордан (1.2
суреттегі)шығыс түзеткіші мен жүктеме арасында қосылған қарапайым
- сүзгісінің мысалында түсіндіріледі.
Бұл сүзгінің тасымалдау функциясы мынадай:
W(p)=, (1.1)
Мұндағы
)
тұрақтысы кернеу тұрақтысы үшін буынды тасымалдау коэффиценті
=()-буынның уақыт тұрақтысы 1.2-суреттегі сүзгіні
тасымалдау коэффицентінің жиіліктен тәуелділігін анықтау үшін тасымалдаушы
функциядан жиілік ауданына (p=j) өтіп және алынған амплитуда –
жиіліктік сипаттың модулін табамыз.
W (j) = (1+ j) = (1- j) (1+
j) (1- j)=1+-
j1+=p()+jQ()
Онда
K()=== (1.2)
Егер 1 деп жобаласақ , онда (1.2)–дан бірлікті ескермесек мынау
шығады.
K()=()
(1.2) өрнегінен кіріс сигналы жиілігінің үлкеюі кезінде буынды тасыммалдау
коэффиценті келіп түсеіні анық, яғни жоғарғы жиілікті құраушының жүктемеге
буынмен тасымалданатын амплитудалары азаяды.Сонымен қатар, егер
шарты орындалса, онда және түзетілген кернеудің
тұрақты құраушысы жүктемеге өзгеріссіз тасымалданады.
Буын электрлік сигнал айнымалы құраушысы үшін тасымалдау коэффиценті
елеулі түрде азаяды..Сондықтан оның тұрақты құраушысы тегістеуіш сүзгі деп
аталады.
Әрине тегістеуіш сүзгі төменгі жиілікті сүзгінің дербес жағдайы болып
қарастырылады.
Тегістеуіш сүзгінің қолайлығы q тегістеу коэффицентімен бағаланады.
Қарастырылған RC сүзгі үшін табайық.
,() (1.3)
Мұндағы i- ші гармониканың шығыс сүзгісінің амплитудасы
ші гармониканың жиілігі
Онда
()== (1.4)
Тегістеу коэффиценті q және кіріс лүпілдеуіші біле тұрып, шығыс
кернеу құраушысының айнымалысын табу оңайға түседі .
(1.5)
(1.4) өрнегі кері есепті шешуге де мумкіндік береді.Шығыс кернеудің
берілген лүпілдеуіш коэффиценті бойынша алап етілген тегістеуіш сүзгісінің
параметрлерін анықтауға болады.
Келтірілген әдістемені өзіндік күрделі сүзгінің тегістеу коэффицентін
анықтау үшін пайда болады . Бірақ бұл жағдайда оның қолдану қажеттігі үшін
сүзгінің қосылуы тұзеткіш сүзгінің қосылуы түзеткіш диодтың коммутация
заңына әсер етпеуі керек екенін ұмытпау қажет.
Бұл шарт әдетте, егер RC сүзгі одан да күрделі сүзгінің шығыс бөлігі
болып табылады.
Индуктивті – сыйымдылықты (Г – типті ) тегістегіш. К0 және q үлкен
мәндерімен RC – қатты ерекшеленеді.
Бұл кіріс сигнал жиілігнің үлкеюінен =1()
конденсатор кедергісі кішірейіп немесе азайып қана қоймай, =
индуктивтілігі өседі . Сондықтан активті кедергісі сүзгінің
тегістеу коэффиценті әсер етпейді, және жобалау кезінде =0 қамтамасыз
етуге тырысады.
LC – сүзгінің тасымалдау функциясы мынадай түрге ие болады.
W= +2+1
мұндағы - сүзгінің уақыт тұрақтысы .
2 - өшу коэффиценті,
- сүзгінің тұрақты ток бойынша
тасымалдау коэффиценті.
деп ескерсек алдында айтылғанға аналогты, LC –сүзгісін тегістеу
коэффицентін былай алуға болады.
LC –сүзгінің шығыс түзеткіште қосылуы оның диодтарының жұмыс
логарифмін бұзбайды , сондықтан мұндай есептеуде келтірілген әдістемемен
пайдалануға болады.
Сыйымдылықты тегістеуіш сүзгі қарастырылғандардың ішінде ең қарапайымы
болып табылады. Ол 1.3,а-суреттегідей кедергісіне параллель қосылатын
тұрады. Оның бірфазалы екіпериодты түзетіште жұмыс істеуін
түсіндіретін уақытылы диаграммалар 1.3,б- суретте келтірілген.
Берілген сүзгінің жұмыс талдауын жүргізгенде түзеткіш сұлбасыына
диодтар ретінде униторлар(идеалды диодтар олардың ) қолданылады
кренеу көзінің ішкі кедергісі деген болжам жасайық .
t = уақыт моментінде конденсаторындағы кернеу шығыс
кернеуінің лездік мәніне тең десек, яғни өрнегі орындалады. Ары қарай
кіріс кернеуінің ұлғаюы түзеткіштің сәйкес диодтар жұбының тікелей бағытта
ығысуын тудырады. Бұл кезде осы токтар арқылы жүктемедегі жүктің
қосындысына тең және конденсатордың зарядты тогына тең токтар ағып жатады.
sin t Um
cost,
мұндағы - кіріс кернеуінің амплитудалық мәні, -кіріс кернеу
жиілігі.
Біз , болғандықтан лездік мәніне тең болғанға дейін
және тең болады . кезінде кернеу кернеуінен аз
болады. Бұл алдында ашылған () диодтардың жабылуын
тудырады және кіріс кернеуінен жүктемені өшіреді.Сосы н кезінде
жүктемедегі тек қана ( - ) кезінде диодтардың өткізу
интервалының конденсаторына жиналған заряд есебінде
қамтамасыздандырады. Әрдайым , яғни болған кезде
диодтардың өшірілу болады. - нің кіріс тогы үшін нақты мәнін = 0
шарты орындалғнда табуға болады. t = кезінде ток = тең.
Көрсетілген жұмыс принціпінен шығатыны түезеткіштің шығысына
сыйымдылықты сүзгінің қосылуы оның жұмысын сапалы түрде өзгертеді. Сонымен
шығыс көзінен энергия тек - интервалында,
аралығында ғана алынады .Неғұрлым сыйымдылығы көп болса , соғұрлым
кіріс кернеуінің нақты лүпілі аз болады және = -
интервалы қысқарады, сөйтіп жүктемедегі кернеу мәні кіріс кернеуінің мәніне
жақындайды.
Бұдан байқайтынымыз , , және нақты мәндері берілген
сүзгі үшін аналогиялық мәндермен сәйкес келмегендікттен тегістеу
коэффицентін анықтау үшін көрсетілген методикамен пайдалануға болмайды.
Есептеу қатынастарын алу үшін сүзгінің шығысындағы айнымалы
кернеудіңамплитудасы ерекше аз болады, кернеудің орташа мәнінен . Онда
- интервалында сүзгі конденсаторының тогы тұрақты және
және = T4 –ке тең.Бұл жағдайда интервалының
ұзақтығын келесі теңдік арқылы анықтауға болады.
= (I p Cc) [T4 + (t4-t3)] = Um sin (t 4 - t3)
t2=t4-t2=T4 + (t4-t3) (1.5)
Көрсетілген мәндегі шығыс кернеудің лүпілі
жәнетабылған мән бойынша керкеті конденсатор сүзгісінің
сыйымдылығын табу оңай.
=
Алынған өрнектен шығатыны конденсатор сыйымдылығын жүктеме тогына
және шығыс лүпілдеуішінің шамасына тікелей пропорционалды.Сондықтан
сыйымдылықты снзгілерді пайдалану жүктемедегі аздаған тогы кезінде аздаған
пропорционалды болып табылады.Технологиялық игеру деңгейіне байланысты және
үлкен сыйымдылықтың аз өлшемді конденсаторының өңделуі қарастырылған
сүзгіде қолайлы бола бастау барысында үлкен қолданыс табуда.
2.2 Сүзгілерді қиыстыру.
Тұрақтандырғыш шығысында тегістеу үлкен коэффицент алу үшін, ереже
бойынша бірнеше сүзгілердің тізбектей қосылуын пайдаланады.Мұндайда
біртиптіде көптипті де қолданылуы мүмкін. 1.2 а,б –суретіндегі мысал
ретіндегіқұралған CRC- және CLC- П- тәріздес сүзгілердің сұлбаларын
келтірген.
Сурет 1.2- CRC (а) және CLC (б) тегістеуші сүзгінің сұлбалары
Мұндай құрылымдардың есебі келесі түрде іске асырылады.
Алдымен рұхсат етілген кернеу лүпілдеуішінің таңдалынған типі шмасы
бойынша конденсаттор сыйымдылығын анықтайды, сосын жоғарыда алынған
өрнектен RC-,LC- сүзгілерін тегістеу коэффиценті үшін олардың
элементтерінің параметрлерін анықтайды.Берілген әдіс
конденсаторындағы айнымалы құраушысы оның тұрақты құраушысы аз болған
жағдайда ғана керекті немесе ыңғайлы нәтижелер дәлдігін қамтамасыз етеді.
LC- сүзгінің кскадты қосылу кезінде тегістеудің қосынды коэффиценті үшін
мына өрнек дұрыс.
q ... ( 1.6 )
мұндағы және -сәйкесінше бірінші , екінші және т.б. буынның
тегістеу коэффиценті.
( 1.6 ) қолдана отырып берілген q-үшін тізбектей қосылған LC
сүзгісінің (n опт.) оптималды санын көрсетуге болады. Сонымен қатар бүткіл
сүзгінің өндірілуі минималды болады.
n опт =[ln (1q)]2 ( 1.7 )
1.3.Шығыс электрлік шамасының орташа тұрақтану мәні
ЕЭҚК шығысындағы электрлік шамасының тұрақтану мәні қосымша мүше
көмегімен тасымалдау коэффиценті тұрақты құраушы бойынша шығыс электрлік
шаманың берілген мәннен ауытқуын толығымен жою немесе азайту.Берілген
функцияны тұрақтандырғыш деп аталады.
Тұрақтандырғыштар екі топқа бөлінеді: параметрлі және компенсациялық.
Параметрллік тұрақтандырғышы шығыс кернеудің қолдауымен жартылай
өткізгішті элементті қолданатын өзінің сызықты еместігінің есебінде
қамтамасызданады. Мұндай тұрақтандырғыш мысалы болып негізінен стабилитрон
табылады.
Компенсациялайтын тұрақтандырғыш автоматы басқарудың тұйық жүйесі
болып табылады, онда электрлік тасымалдау шамасының тізбегіне қосылған
буынның тасымалдау коэффиценті кірісіне және кейбір эталондықсигналдың
әртүрлігіне байланысты.
Тұрақтанатын электрлік шамаға байланысты кернеу , қуат және ток
тұрақтандырғыштарын ажыратады.
Тұрақтандырғыштың тасымалдау коэффицентінің электрлік шамасының
өзгеруіне байланысты оған бір немесе бірнеше элементтен басқарылатын
тасымалдау коэффицентіне қосылудың есебінде жүзеге асады.
Қосылу орнына байланысты мұндай элеметтің барлық тұрақтандырғыш-
тары тізбекті, параллель және тізбекті – параллель болып бөлінеді.(1.3-
сурет)
(а) (б)
(в)
Сурет1.3-Тізбекті (а), параллельді (б) және параллельді тізбекті (в)
тұрақтандырушыны тұрғызу сұлбасы
Бұл сұлбалар негізгі коммутация сұлбаларын қайталайтынын аңғару қиын
емес.
Басқару әдісі бойынша тұрақтандырғыштар үзіліссіз және кілттік
(импулсті және релелік ) болып бөлінеді.Үзіліссіз типті тұрақтандырғыштар
биполярлы өрістік транзисторлардың активті жұмыс режимін пайдаланады, ал ол
кезде импулсті тұрақтандырғыштар немесе реле тәрізді жартылайөткізгішті
кілттік жұмыс режимі пайдаланады.
Оның шығыс электрлі шамалар орта мәнінің тұрақтануын сипаттайтын
негізгі параметрлері болып трақтандырғыш коэффиценті табылады.Тұрақтанатын
электрлік шамаға байланысты тұрақтандырушы коэффицентін
тұрақтандырғыш кернеуі , немесе қуаты бойынша ажыратылады.
Кернеудің параметрлік тұрақтандырғышы
Параметрлік кернеу тұрақтандырғышының стабиитронда орындалуының типтік
сұлбасы 1.4, а суретінде келтірілген. Бұл параллель тұрақтану сұлбасы.
Берілген сұлбада шығыс кернеудің талап етілген деңгейде VD1 стабилитронның
кері электірлік BAX стабилитронды қолданумен жұмыс істеу принциіпінің
сұлбасын түсіндіреміз 1.6,а-сурет
а)
б)
Сурет 1.4-Cтабилитрондағы параметрлік тұрақтандырғыш сұлбасы (а)және
оның жұмысының графикалық интерпретациясы (б)
Uшығ кернеуі Rh жүктеме кедергісі және кіріс кернеуінің диапазондары Uкір
max және Uкір min берілген делік.
Кернеу өсіне минималды және максималды кернеу мәнінің алып қою және осы
нұктелер арқылы бұрылу бұрышы баланысты Rb резисторының кедергісі арқылы
анықталатын түзулер жнргізейік. Сөйтіп , Rh Rb және Ib=Iтұр деп
есептеуге болады.
BAX тұрақты стабилитронның сызықты еместігіне байланысты Uкір=Uкір
max –U кір min өзгерісіне Uшығ = Uшығ max –U шығ min шығыс кернеудің
өзгерісі сәйкес келеді, сонымен қатар Uкір Uшығ
(1.7,а суретіндегі ) тұрақтану (құрылғысының коэффицентін мына
формуладан табуға болады.
Uкір Uшығ = 0 және Rh = const
Онда
Iкір =UкірRb және Uшығ =Iкір *rд
Мұндағы rд стабилитронның диференцалды кедергісі
Бұдан
Uшығ Uкір =Iкір *rд Iкір Rb
(Ku)тұр =(Uшығ Uкір)( Uшығ Uшығ)= UшығRb(Uкірrд)
(1.8)
Мұнда
Uкір = (Uкір max+Uкір min)2
Параметрлік тұрақтандырғыштың есебі Ітұр min Iтұр max өрнегін
пайдалану шарты кезінде орындауы мүмкін. (Uкір min-
Uшығ) Rb=UшығRHmax+Iтұр max
Параметрлік тұрақтандырғыштың тұрақтану коэффициентінің типтік шамасы
Кu тұр=10...30. кернеу тұрақтандырғышының 1000 және одан да көп
коэффициенттерін компенсациялайтын тұрақтандырығыш қолданылады.
1.4.Компенсацияланатын тұрақтандырғыштың жұмыс істеу принципі
Компенсацияланатын тұрақтандырғыштың негізделгенпринципі ООС тізбегін
пайдалануға негізделген. Көрсетілген принципімен іске асыру үшін құрылғы
жүргізуші элемнттен (ЖЭ) басқа өлшенетін элементінен (ӨЭ) элементінен тұруы
қажет салыстыру элементі және Uэтэталонды кернеудің көзі керек болады. (1.6-
сурет). Тұрақтанатын параметрге пропорционалды өлшенетін шығыс керенеуі
салыстыру элементінде эталонды кернеумен салыстырады және қателік сигналы
Uқат=Uэт-Uөлш ЖЭ тасымалдау коэффициентін басқарады. Шығыс параметрдің
азаяюымен болатын Uқат үлкеюі шығыс кернеудің бастапқы мәнін қалпына
келтіруге әкеледі және керісінше, шығыс кернеудің үлкеюі, қателік сигналын
азайта отырып, ЖЭ тасымалдау сигналын азйтады.
Орындау түріне байланысты ЖЭ үзіліссіз және кілттік компенсциялық
кернеу тұрақтандырғыштары болып бөлінеді. Үзілісіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыштарда ЖЭ ретінде өрістік және биполярлық транзисторлар
қолданылады, ол активті жұмыс режимінде жұмыс істейді (генераторлар тогының
режимінде). Кілттік компенсацияланатын тұрақтандырғыштарда ЖЭ-нің рөлін
импулисті қуаттар орындайды.
Егер шығыс кернеуі шығыс кернеу құрылғысына пропорционалды болса, 1.6-
сурет сұлбасында кернеу тұрақтануының режимін жүзеге асырады, сәйкес немесе
шығыс қуатын өлшеу кезінде ток қуатының тұрақтандырғышын алуға болады.
Cурет 1.5 – Тұрақты кернеудің үзіліссіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыштың сұлбасы
Сурет 1.6 - Компенсациялық тұрақтандырғыштың жұмыс істеу процесіне
қосымша
2.3 Үзіліссіз компенсациялық кернеу тұрақтандырғышы
1.5-суретінде мұндай құрылғының тиіптік сүлбасы көретілген. Соның
жұмысын қастырайық. Тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі оның кіріс кернеуінің
және кернеу мен эмиттер қорытындысы VT: Uшығ=Uкір-Uкэ жүргізілетін
транзисторлардың коллекторы арасындағы әртүрлілігіне тең. Uкэ үшін
Uкэ=Uкб+Uбэ≈ Uкб+const өрнегі дұрыс. Uкб кернеуі Rығ(Uкб=IRRығ=Uкіріс-UDA
шығ) ығысу резисторныдағы кернеудің түсуімен анықталады. DA операционды
күшейткіші дифференциялды крісі бар күшейткіш сұлбасына қосылады, сондықтан
оның шығыс кернеуі 1.9-өрнегіне тең.
UDA шығ=(Uэт-UR2)
көптігінен күшейткіште ООС тізбегі болмайды, барлық жұмыс режимінде
Uэт-UR2=0 және тұрақтандырғышының шығыс кернеуі
Uшығ= Uэт(R1+R2)R2
Белгіленген деңгейден шығыс кернеудің кез келген ауытқуының пайда болуы
Uэт-UR2=0 өрнегінің бұзылуына әкеледі. Бұл операционды күшейткіштің шығыс
кернеуін өзгертеді, яғни VT транзистордың Uкб кернеуінде пайда болған
ауытқуды компенсациялайды.
Тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі үлкейді делік. Онда UR2( Uоп, ол UD4шығ
кернеудің азаюын тудырады және сәйкес VT транзистордың URығ және Uкэ
көбейеді. Одан ауытқу туады. Uшығ азаю кезінде UD4шығ көбейеді, URығ және
,және шығыс кернеу қалпына келеді.
Егер операционды күшейткіштің күшейту коэффиценті
болса,онда тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі толығымен Uэт эталонды
кернеудің мәнімен анықталады және R1және R2 резисторындағы бөлгішті
тасымалдау коэффицентімен анықталады.
Берілген құрылғының кернеуінің тұрақтану коэффицентімен анықталады.
Кіріскідірісінің тасымалдау коэффиценті ( ), яғни ООС (=const
) болмауынан тұрақтанудың шығысында кернеудің өзгеруі транзисторының шығыс
кедергісінің қатынасымен (rд шығ) анықталады және (RН) жүктеме кедергісі:
Ктұр 0=RH(rд шығ+ RH)
әдетте, rд шығ( RН және Ктұр 0(1, онда Uкір Uшығ=Ктұр
0*Uкір ескере отырып сұлбасының тұрақтану коэффициентін табамыз. Ктұр
0=(Uкір
Uкір)( Uшығ Uшығ)=(Uшығ Uшығ) Ктұр0=(Uшығ Uшығ)
rд шығ+RН) RН(1;мұндағы rд шығ=1h22э транзистордың шығыс дифференциялды
кедергісі. ООС енгізу тұрақтандырғышының тасымалдау коэффициентін
өзгертеді. Коос=К0(1+воосК0) айтылған екен.
Біздің жағдайда кері байланыстың тасымалдау тізбегінің коэффициенті:
Воос = Кбөл , мұнда Кбөл=R2(R1+R2)
Онда тұрақтандырғыштың тасымалдау коэффициенті:
Ктұроос=Ктұр0 (1+Ктұр0 Кбөл) (1.10)
(1.10) өрнегін (1.6) қоя отырып,
()тұр оос= Uшығ Uкір Ктұроос=Uшығ(1+ Ктұр0 Кбөл)Uкір Ктұр0=
()тұр0+UшығКбөлUкір ≈(UшығUкір) Кбөл ((1
(1.11)
Операционды күшейткіштің кері байланыс тізбегін енгізу тұрақтандырғыштың
шығыс кернеуінің сапасын жоғарлатуға болады. Үзіліссіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыш кернеуінде ООС тізбегі кернеу бойынша байланыс болып
табылады. Тұрақтандырғыштың шығыс кедергісі ООС тізбегінде күшейткішпен
шамамен Ктұр0 Кбөл рет азаяды, шығыс кедергісінің жүктеме тогы
бойынша тұрақсыздық коэффиценттін елеулі төмендетеді.
Есептелген үзіліссіз компенсацияланатын тұрақтандырғыш кернеуінің
принципиалды электрлік сұлбасы 1.10 суретте көрсетілген .Бұл оның
қоректенуінің максималды рұхсат еілген кернеу тұрақтандырғыштың кіріс
кернеуінен болуы шарт .
2.4 Токтың үзіліссіз компенсациялық тұрақтандырғышы .
1.8 суретте сұлбасы көрсетілген , ООСток бойынша қолданумен
тұрақтандырғыш кернеуінен ажыратылады .Ол үшін токтың ағу тізбегіне Rөзг
тұрақты резисторы енгізілді, оның кернеуі Uтұр эталонымен салыстырылады.
Тұрақтандырғыш кернеуінің сұлбасындай эталон ретінде VD стабилитрондағы
параметрлік тұрақтандырғыш кернеуін пайдаланады.
Берілген сұлба қосымша УПТ- ларда тұрады және қателік сигналы тікелей
VT биполярлық транзистордың эмиттірлік ауысу кезінде айқындалады. Бұл
сұлбада база потенциалды стабилитрон кернеуімен белгіленгендіктен , кез-
келген шығыс тобының өзгерісі Көзг резисторында өзгеріс тудырады. Мысалы,
шығыс ток ұлғайса , онда эмиттірлік ауысуға жатқызылған кернеу азаяды. Ал
базалық сәйкесінше коллекторлық VT транзистордың тогының азаюына әкеледі.
Iшығ=(Uтұр - Uбэ)h21э Rөзг(h21+1) (1.12)
1.5.Кернеудің кіліттік тұрақтандырғышы
Жұмыс істеу принципіне байланысты кернеудің тізбекті
тұрақтандырғышының үзіліссіз типі , ПӘК сияқты құраушылар мәндері аспауға
тиіс.
-РH Pкір =UH IH(UH+Uжэ)IH-1(1+UшығUкір)
мұндағы Uбэ – жүргізуші элементте кернеудің түсуі .
жоғарыда айтылған , ПӘК электронды жүргізушісі жартылайөткізгішті
құралдарды пайдаланғанда елеулі үлкейеді . бұл артықшылықтың жүзеге асуын
байқаймыз.
Ең көп тараған кілтті тұрақтандырғыштың 1.9- суреттегі күштік бөлігі
көрсетілген. Ол жүктеме ретінде тегістеуші С- сүзгі жұретін бірінші импульс
режимінде жұмыс істейтін импульсты күшейткіш қуаты (ИКҚ) болып табылады.
LC – сүзгінің кірісіне кеіп түсетін тік бұрышты кернеу тұрақты және
ауыпалы құраушыдан тұрады. Тұрақты құраушы еш кедергісіз тұрақтандырғышының
шығысына өтеді, бұл тасымалдау сүзгісі айнымалы құраушы коэффицент үшін өте
аз және ол тұрақтану сүзгісіне тіптен жетпейді.
Бастапқыда көрсетіп кеткендей , басқару түріне байланысты кілттік
тұрақтандырғыштар импульті модулятор қолданатын , талап етілген КТ толтыру
мәнімен басқарылатын импультер тізбегіне Uқат сигналын түрлендіретін
импультік және (1.10- суретіндей ) шығыс кернеудің деңгейі бойынша басқару
іске асатын релелік тұрақтандырғыш деп аталатын бірінші типті
тұрақтандырғышта басқарылатын импульстің жиілігі тұрақты және сыртқы fTr
генераторымен беріледі .
Импульсті модулятор ретінде не мултивибратор (оның Rб базалық
резистордың орнына қателік сигналымен басқарылатын ток генератордың
сұлбасы) не кірісіне қателік сигналынан басқа синхронданатын кернеу
берілетін компараторлар.
Бұл кернеу не синусоидалы , не үшбұрышты пішінді болып келеді.
Басқарушы элемент ретінде релелі тұрақтандырғышта кернеу компараторы
қолданылады. Оның инвертрлейтін кірісіне параметрлік тұрақтандырғыштың VD2
стабилитронды орындалған эталондық кернеуі беріледі.
Осының салдарынан компаратордың тасымалдау сипаттамасы (1.11- в
суретте) көрсетілген түрге ие .
Сурет 1.7 – соңғы өрнекке тұрақтандырғыш сұлбасы
Сурет 1.8- Тұрақты токтың үзіліссіз компенсацияланатын тогы
Сурет 1.9 – Кілттік тұрақтандырғыштың күштік бөлігінің сұлбасы
а)б)
Сурет 1.10 – (а) Тұрақты кернеудің импульсті тұрақтандырғыш сұлбасы
және UҚАТ сигнал шамасымен импульсті модулятордың басқарушы импульсінің
ұзақтылыққа (КЗ) қатысты тәуелділігі
а
б)
в)
Сурет 1.11 – Тұрақты кернеүдің релелі тұрақтанушы сұлбасы (а), оның
жұмысын түсіндіретін, уақытылы диаграммасы(б), компаратордың
тасымалдаушы сипаттамасы
1.11 - суретіндегі сұлба мысалындағы кілттік тұрақтандырғыштың жұмысын
қарастырайық. Кейбір кезде шығыс кернеу тұрақтандырғышы талап етілгеннен де
көп . Осы себептен Uk3 Uvd2 және компаратор шығысында UшығD4max жоғары
деңгейлі кернеу қалыптасады. Бұл кернеу басқарылатын VT2 транзисторды
қондырады. Ығысу резисторындағы кернеу Ukығ =Uкір –Ukэәқан Uкір және
VT1 жүргізуші транзисторы қамаулы.VD1 тұйықталған диод арқылы дроссель тогы
жиналған энергияны жүктемеге береді.
Дроссель энергияның азаю деңгейіне байланысты тұрақтандырғыштың шығыс
кернеуі t=t0 ,UR3 кернеу Uөтк өткізу компаратордың кернеуінен аз болған
кезде азаяды.Компараторлар шығысында төменгі кернеу деңгейін
қалыптырады . VT2 транзисторы қамалады , VT транзисторы
резисторының тогының әсер етумен қанығуға жақын режимге түседі. Бұл уақытта
LC-сүзгі шығысына кіріске жақын кернеу орнатады. Дроссель тогы сонымен
бірге шығыс компараторысүзгі шығысына кіріске жақын кернеу орнатады.
Дроссель тогы сонымен бірге шығыс компараторысүзгі шығысына кіріске жақын
кернеу орнатады. Дроссель тогы сонымен бірге шығыс компараторы VT1
жүргізуші транзисторын өшіреді. моментінен моментіне дейін
тұрақтандырғыштың шығыс кернеу тағы да интервалында және т.б. сүзгі
элементінде жиналған энергия есебінде сүйемелдеп отырады.
Өткізілген анализ релелі тұрақтандырғышта басқарылатын транзистордың
ауыстырып қосу жиілігі дроссель тогының өзгеру жылдамдығына байланысты,
яғни кіріс кернеу деңгейіне және жүктеме тобына байланысты ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...3
1. ЕКІНШІ РЕТТІ ЭЛЕКТР ҚОРЕКТЕНДІРУ КӨЗДЕРІ ... ... ... ... ...4
1.1.ЕЭҚК – нің құрылымдық сұлбасының жұмыс істеу процессі ...
1.2.Кернеудің лездік мәнінің тұрақтану
реті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3.Шығыс электрлік шамасының орта тұрақтану мәні ... ... ... ... ... ..
1.4.Компенсацияланатын тұрақтандыруштың жұмыс істеу
принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...
1.5. Кернеудің кілттік
тұрақтандырғышы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. ТҰРАҚТЫ КЕРНЕУДІҢ ИМПУЛЬСТІ ТҰРАҚТАНДЫРҒЫШТАРЫН
ЕСЕПТЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1.Тұрақтандырғыштың күштік бөлігінің
есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. ТЕГІСТЕУШІ СҮЗГІЛЕР МЕН ИМПУЛЬСТІ ТҰРАҚТАНДЫРҒЫШТАРДЫҢ
СҰЛБАЛАРЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ...
1. CRC және CLC тегістеуші сүзгілер
сұлбалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Параллель, тізбектей, тізбектей – параллелді тұрақтандырғыштар
сұлбалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3. Параллельдік тұрақтандырғыштың стабилитрондағы сұлбасы ... ... ... ..
4.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
Екінші реттік электр қоректендіру көздері (ЕЭҚК) бұл бірінші реттік
қоректендіру көзінің энергиясын ЭК-і мен жүйелердің параметрлерінің сәйкес
келетін жиілік мәнді, деңгейлік және тұрақты электр энергиясына
түрлендіретін құрылғы.
Бірінші реттік ЭҚК-і ретінде ЭК және әдетте айнымалы токтың өндірістік
желісін немесе айнымалы автономдық көздерін (генераторлар), әйтпесе тұрақты
(аккумуляторлар, химиялық батареялар және т. б.) токтарды пайдаланады.
Әртүрлі ЭК мен жүйелерді қоретендіру үшін қолданылатын бұл көздер өте
шектеулі екендігін практика көрсетеді. Оның себебі, қазіргі кездегі ЭК-і
өзінің тұрақты кернеуін төменгі деңгейде (5... 15) қоректенуін
талап ететін интегралдық сұлбаларды (ИС) пайдаланумен орындалады. Сонымен
қатар, бұл кернеудің ауытқуы берілген мәннен (5...10%) аспауы қажет.
Қажеттілік қатарында, мысал ретінде прецизиондық аналогтық құрылғыларды
немесе аналогты-цифрлық және цифрлы-аналогтық түрлендіргіштерді
қоректендіру кезінде кернеудің қоректену тұрақтылығы жоғары болуға тиіс
(0,1...0,01%).
1. Екінші ретті электр қоректендіру көздері
Бірінші ретті ЭҚК-нің практикасында қолданылған нақты параметрлер,
төменгі талаптардың шартын орындайды: өндірістік желінің және
тұтынушылардың кернеу жиілігі сәйкес келмесе онда өндірістік желі айнымалы
кернеуді 50 Гц деңгейімен қалыптастырады, ол кезде ЭК-тері негізінен
тұрақты токтың, яғни нөлге тең кернеу жиілігі кезіндегі токтың кернеуін
қоректендіру үшін қолданылады.
Кернеу деңгейімен сәкес келмесе, мысалға өндірістік желінің кернеуінің
әсерлік мәні 220 немесе 380 В-қа, аккумуляторлық батареяның кернеуі 12 В-қа
тең болса, ИС-сын берік функционалдауға қажет диапазондық кернеу
қоретендіруге сәйкес келмейді.
Кернеу тұрақтылығы сәйкес келмесе, онда өндірістік желі +15 %...-20%
диапазонындағы кернеу статикалық (ұзақтылық) қателік жібереді, ал
аккумулятордың батареясының кернеуі 7,5-тен 15 В-қа дейін өзгеруі мүмкін
және бұл ИС негізінде орындалған қорек кернеуінің құрылғыларға сүйенген
талаптарға сәйкес келмейді.
Қосымша ретінде барлық жағдайда кернеу қорегінің тербелісі ЭК-тің және
жүйелерінің жұмысқа біртұтас әсер етуін сыртқы өзгерістерден қаралуы керек.
Күшейткіш құрылғыларына келтірілген мысалдардағы кернеудің өзгерісі олардың
техникалық сипаттамасына қатты әсер етеді. Сөйтіп, тұрақты ток
күшейткішіндегі кернеу қорегінің мәні кіріс бұрмалауының деңгейлігін
анықтайды. Барлық жағдайда суммарлық қуат ЭК-де шашыраған, анығырақ
айтқанда оның салмағы мен кернеу қорегіне байланысты болады. Осылай кернеу
қорегінің максималдық мәні элементтік базада қолданылған пауалы (предельно)
параметрмен шектелген.
Осының барлығын ЭК-тің жеке түйіндерін қоректендіруге қажетті кернеу
жиілігіне, деңгейіне және тұрақтылығына сәйкестендірілген ЭК-не қолдануға
керектігін қорытындылайды. Осы ЭК-тің қызметі электрлік энергияны
электрлікке түрлендіруге арналған ИБП-ны да орындайды, яғни екінші реттік
электрлік энергияның түрлендірун орындайды.
Барлық жағдайда ЕЭҚК бірнеше функционалды аяқталған блоктардан тұрады,
барлық схематехниканың әртүрлі ережелері бойынша оларды үш негізгі топқа
бөлеміз: кернеудің жиілік, деңгейлік және тұрақтылық құрылғысы.
Жиілік келісім құрылғысы түрлендірілген энергияның құрамына байланысты
екі негізгі класқа бөлінеді: түзеткіштер – айнымалы ток кернеуін тұрақтыға
түрлендіріп, инверторлар – формасы мен жиілігі берілген тұрақты токты
айнымалы токка айналдырады.
Кернеу деңгейінің келісім құрылғысы – ол тұрақты кернеу сияқты
айнымалының бір деңгейлік кернеуден келесі деңгейлік кернеуіне түрленуіне
мүмкіндік береді.
Кернеу тұрақтылығының келісім құрылғысы – негізгі екі класқа бөлінеді:
тегістегіш сүзгілер – токтың лездік мәндерінің лүпілді (пульсациялық)
кернеун тұрақтандыруға арналған құрылғы, тұрақтандырғыш – шығыс кернеудің,
токтың немесе қуаттың орташа мәнін тұрақтандыруға арналған құрылғы.
1.1. ЕЭҚК құрылымдық сұлбасының жұмыс істеу процессі
ЕЭҚК-нің құрылымдық сұбасын 1.1,а- суреттегі тізбектей қосылған үш
блокты түрде келтіруге болады.
Айта кететін бір жайт, кернеулердің сәйкес келу ақырғы нәтиже жағынан
қарағанда берілген блоктардың тізбектей қосылуы тәуелсіз (өзімен-өзі) және
ЕЭҚК-не қосымша шарттары бойынша анықталады және де жеке блоктардың
схемотехникалық жауаптарын қолданумен анықталады.
Мысалы ретінде 1.1,б,г-суреттерде бірнеше ең көп тараған структуралық
сұлбаның ЕЭҚК-нің құрылуын көрсетеді. Олар өндірістегі кернеу желісін
тұрақты кернеу желісіне түрлендіру керек. Біріншісі 1.1,б-суреттегі
каскадты байланысқан трансформатор (TV), түзеткіш (Т), тегістейтін сүзгі
(С) және тұрақтандырғыштан (ТҰР) тұрады.
Әр блоктың функционалдық қызметі 1.1,а-суреттегі құрылымдық сұлбасына
сәйкес келеді, яғни бастапқыда деңгейлер, содан кейін жиіліктер және кіріс,
шығыс кернеудің соңғы тұрақтылығы сай келу керек.
1.1,в-суретте екіші құрылымдық сұлба кіріс айнымалы кернеуінің
тұрақтығы (түзеткіш Т1 және сүзгі С1) бастапқы түрлендіруді қамтамасыз
етеді. Сосын кернеу деңгеінің сәйкестенуі жүреді. Ол үшін Uкаскадты
қосылған трансформаторлы шығысы мен кіріс түзеткіштері бар инверторлы
орындалған конвертор қызмет етеді. Лездік мәндердің шығыс кернеудің ақырына
дейін тұрақтануы үшін шығыс тегістеуіш сүзгі (С2) қолданылады. Бұл
құрылымдық ерекшелігі болып табылатын конверторда екі функцияның, кернеу
деңгейінің сәйкестенуі, орташа мәннің тұрақтануы сияқты құбылыстарды бірге
жүргізуге болады. Соңғы функциялардың орындалуы
UКІР
UШЫҒ
220 В
50 гц а)
UКІР UШЫҒ
220 В C
50 Гц
б)
UКІР
220 В
50 Гц
г)
Сурет 1.1- ЕЭҚК құрылымдық сұлбасы:
а – жалпы сұлбасы; б - төменгіжиілікті трансформатор шығысымен ;в-
жоғарыжиілікті түрлендіргішті сұлба;
г – басқарушы түзеткішті сұлба
үшін ЕЭҚК-нің шығыс кернеуі U- инверторында басқарушы ( кері байланыс
тізбегі) ретінде қолднылады. Әдетте қарастырылатын құрылыста тұрақты
кернеудің айнымалыға лездік түрленуі жоғары жиілікті инверторды
пайдаланумен орындалады .Бұл массаның кішіреюі , бүткіл құрылғының
кішіреюіне мүмкіндік береді.
1.1, г-суреттегі құрылымды сұлба екі блоктан тұрады.Бұл басқарылатын
түзеткіш (БТ) болып табылады, оның функциясына деңгейдің, жиіліктің,
тұрақтанудың орта мәнінің шығыс кернеуіндегі сәйкестенуі кіреді, сонымен
қатар тегістеуіш сүзгі (С) шығыс кернеудің лездік мәнін
тұрақтандырушы.
Келтірілген құрылымдарды салыстыру ЕЭҚК-ның үш функционалды аяқталған
блоктардың каскадты байланыстыру түрінде ұсыну.Оны кейбір мағынада шартты
деп қарастыруға болатынын растайды.
Нақты құрылымда жоғарыда берілген кернеуді түрлендіру түрінің тек
біреуін орындайтын, функционалды блоктарды жиі кездестіреміз.Бірақ мұндай
түсінік ЕЭҚК-не қойылған талаптарды дәл қалыптастыруға мүмкіндік береді, ЭС
құрамында оның орнын анықтау және негізгі сипаттамаларын білу ү шін.
Кернеу қоректенуінің тұрақтану құрылғысы.
Деңгей бойынша , жиілік бойынша түрленген кернеу (жоғарыдағы
көрсетілген түрлендіру көмегімен бірқатар жағдайларда ЭҚ қоректендіру
тікелей қолданылады, өйткні лүпілдеуіш коэффицентпен түзетілген кернеудің
орта мәнінің өзгеруі , әдетте ЭЖ-нің қазіргі замандағы элемент базасына
барынша рұхсат етілген мәнді асыртады.
Сондықтан қосымша құрылғылар қажет, олар ЕЭҚК шығыс кернеуінің белгілі
тұрақтану алуды қамтамасыз етуді.Сөйте тұра,бастапқыда айтылғандай шығыс
кернеудің тұрақтылығын қамтамассыздандыру сұрағы екі жеке мәселеге айналды,
оны шешу жалпы жағдайда өздігінен істейтін техникалық құралдардың арқасында
іске асады.Кернеу лездік мәнінің тұрақтану мәселесі (кернеуді құраушы
айнымалының азаюы - кернеудің лүпілденуі)және берілген деңгейде шығыс
кернеудің орта мәнінің тұрақтану мәселесі.
1.2. Шығыс кернеудің лездік мәнінің тұрақтануы
1.2-суреттегі тізбекке қосымша буынға кернеу тасымалдануының
енгізілуімен тасымладанады.Нәтижесінде тұрақты кернеу құраушысы жүктемеге
еш өзгеріссіз өтеді,енгізілген буынның және ЕЭҚК жүктемесіннің арқасында
пайда болған айнымалы құраушысы бөлгішпен бәсеңдетіледі.
Балансты резисторы мен конденсатордан (1.2
суреттегі)шығыс түзеткіші мен жүктеме арасында қосылған қарапайым
- сүзгісінің мысалында түсіндіріледі.
Бұл сүзгінің тасымалдау функциясы мынадай:
W(p)=, (1.1)
Мұндағы
)
тұрақтысы кернеу тұрақтысы үшін буынды тасымалдау коэффиценті
=()-буынның уақыт тұрақтысы 1.2-суреттегі сүзгіні
тасымалдау коэффицентінің жиіліктен тәуелділігін анықтау үшін тасымалдаушы
функциядан жиілік ауданына (p=j) өтіп және алынған амплитуда –
жиіліктік сипаттың модулін табамыз.
W (j) = (1+ j) = (1- j) (1+
j) (1- j)=1+-
j1+=p()+jQ()
Онда
K()=== (1.2)
Егер 1 деп жобаласақ , онда (1.2)–дан бірлікті ескермесек мынау
шығады.
K()=()
(1.2) өрнегінен кіріс сигналы жиілігінің үлкеюі кезінде буынды тасыммалдау
коэффиценті келіп түсеіні анық, яғни жоғарғы жиілікті құраушының жүктемеге
буынмен тасымалданатын амплитудалары азаяды.Сонымен қатар, егер
шарты орындалса, онда және түзетілген кернеудің
тұрақты құраушысы жүктемеге өзгеріссіз тасымалданады.
Буын электрлік сигнал айнымалы құраушысы үшін тасымалдау коэффиценті
елеулі түрде азаяды..Сондықтан оның тұрақты құраушысы тегістеуіш сүзгі деп
аталады.
Әрине тегістеуіш сүзгі төменгі жиілікті сүзгінің дербес жағдайы болып
қарастырылады.
Тегістеуіш сүзгінің қолайлығы q тегістеу коэффицентімен бағаланады.
Қарастырылған RC сүзгі үшін табайық.
,() (1.3)
Мұндағы i- ші гармониканың шығыс сүзгісінің амплитудасы
ші гармониканың жиілігі
Онда
()== (1.4)
Тегістеу коэффиценті q және кіріс лүпілдеуіші біле тұрып, шығыс
кернеу құраушысының айнымалысын табу оңайға түседі .
(1.5)
(1.4) өрнегі кері есепті шешуге де мумкіндік береді.Шығыс кернеудің
берілген лүпілдеуіш коэффиценті бойынша алап етілген тегістеуіш сүзгісінің
параметрлерін анықтауға болады.
Келтірілген әдістемені өзіндік күрделі сүзгінің тегістеу коэффицентін
анықтау үшін пайда болады . Бірақ бұл жағдайда оның қолдану қажеттігі үшін
сүзгінің қосылуы тұзеткіш сүзгінің қосылуы түзеткіш диодтың коммутация
заңына әсер етпеуі керек екенін ұмытпау қажет.
Бұл шарт әдетте, егер RC сүзгі одан да күрделі сүзгінің шығыс бөлігі
болып табылады.
Индуктивті – сыйымдылықты (Г – типті ) тегістегіш. К0 және q үлкен
мәндерімен RC – қатты ерекшеленеді.
Бұл кіріс сигнал жиілігнің үлкеюінен =1()
конденсатор кедергісі кішірейіп немесе азайып қана қоймай, =
индуктивтілігі өседі . Сондықтан активті кедергісі сүзгінің
тегістеу коэффиценті әсер етпейді, және жобалау кезінде =0 қамтамасыз
етуге тырысады.
LC – сүзгінің тасымалдау функциясы мынадай түрге ие болады.
W= +2+1
мұндағы - сүзгінің уақыт тұрақтысы .
2 - өшу коэффиценті,
- сүзгінің тұрақты ток бойынша
тасымалдау коэффиценті.
деп ескерсек алдында айтылғанға аналогты, LC –сүзгісін тегістеу
коэффицентін былай алуға болады.
LC –сүзгінің шығыс түзеткіште қосылуы оның диодтарының жұмыс
логарифмін бұзбайды , сондықтан мұндай есептеуде келтірілген әдістемемен
пайдалануға болады.
Сыйымдылықты тегістеуіш сүзгі қарастырылғандардың ішінде ең қарапайымы
болып табылады. Ол 1.3,а-суреттегідей кедергісіне параллель қосылатын
тұрады. Оның бірфазалы екіпериодты түзетіште жұмыс істеуін
түсіндіретін уақытылы диаграммалар 1.3,б- суретте келтірілген.
Берілген сүзгінің жұмыс талдауын жүргізгенде түзеткіш сұлбасыына
диодтар ретінде униторлар(идеалды диодтар олардың ) қолданылады
кренеу көзінің ішкі кедергісі деген болжам жасайық .
t = уақыт моментінде конденсаторындағы кернеу шығыс
кернеуінің лездік мәніне тең десек, яғни өрнегі орындалады. Ары қарай
кіріс кернеуінің ұлғаюы түзеткіштің сәйкес диодтар жұбының тікелей бағытта
ығысуын тудырады. Бұл кезде осы токтар арқылы жүктемедегі жүктің
қосындысына тең және конденсатордың зарядты тогына тең токтар ағып жатады.
sin t Um
cost,
мұндағы - кіріс кернеуінің амплитудалық мәні, -кіріс кернеу
жиілігі.
Біз , болғандықтан лездік мәніне тең болғанға дейін
және тең болады . кезінде кернеу кернеуінен аз
болады. Бұл алдында ашылған () диодтардың жабылуын
тудырады және кіріс кернеуінен жүктемені өшіреді.Сосы н кезінде
жүктемедегі тек қана ( - ) кезінде диодтардың өткізу
интервалының конденсаторына жиналған заряд есебінде
қамтамасыздандырады. Әрдайым , яғни болған кезде
диодтардың өшірілу болады. - нің кіріс тогы үшін нақты мәнін = 0
шарты орындалғнда табуға болады. t = кезінде ток = тең.
Көрсетілген жұмыс принціпінен шығатыны түезеткіштің шығысына
сыйымдылықты сүзгінің қосылуы оның жұмысын сапалы түрде өзгертеді. Сонымен
шығыс көзінен энергия тек - интервалында,
аралығында ғана алынады .Неғұрлым сыйымдылығы көп болса , соғұрлым
кіріс кернеуінің нақты лүпілі аз болады және = -
интервалы қысқарады, сөйтіп жүктемедегі кернеу мәні кіріс кернеуінің мәніне
жақындайды.
Бұдан байқайтынымыз , , және нақты мәндері берілген
сүзгі үшін аналогиялық мәндермен сәйкес келмегендікттен тегістеу
коэффицентін анықтау үшін көрсетілген методикамен пайдалануға болмайды.
Есептеу қатынастарын алу үшін сүзгінің шығысындағы айнымалы
кернеудіңамплитудасы ерекше аз болады, кернеудің орташа мәнінен . Онда
- интервалында сүзгі конденсаторының тогы тұрақты және
және = T4 –ке тең.Бұл жағдайда интервалының
ұзақтығын келесі теңдік арқылы анықтауға болады.
= (I p Cc) [T4 + (t4-t3)] = Um sin (t 4 - t3)
t2=t4-t2=T4 + (t4-t3) (1.5)
Көрсетілген мәндегі шығыс кернеудің лүпілі
жәнетабылған мән бойынша керкеті конденсатор сүзгісінің
сыйымдылығын табу оңай.
=
Алынған өрнектен шығатыны конденсатор сыйымдылығын жүктеме тогына
және шығыс лүпілдеуішінің шамасына тікелей пропорционалды.Сондықтан
сыйымдылықты снзгілерді пайдалану жүктемедегі аздаған тогы кезінде аздаған
пропорционалды болып табылады.Технологиялық игеру деңгейіне байланысты және
үлкен сыйымдылықтың аз өлшемді конденсаторының өңделуі қарастырылған
сүзгіде қолайлы бола бастау барысында үлкен қолданыс табуда.
2.2 Сүзгілерді қиыстыру.
Тұрақтандырғыш шығысында тегістеу үлкен коэффицент алу үшін, ереже
бойынша бірнеше сүзгілердің тізбектей қосылуын пайдаланады.Мұндайда
біртиптіде көптипті де қолданылуы мүмкін. 1.2 а,б –суретіндегі мысал
ретіндегіқұралған CRC- және CLC- П- тәріздес сүзгілердің сұлбаларын
келтірген.
Сурет 1.2- CRC (а) және CLC (б) тегістеуші сүзгінің сұлбалары
Мұндай құрылымдардың есебі келесі түрде іске асырылады.
Алдымен рұхсат етілген кернеу лүпілдеуішінің таңдалынған типі шмасы
бойынша конденсаттор сыйымдылығын анықтайды, сосын жоғарыда алынған
өрнектен RC-,LC- сүзгілерін тегістеу коэффиценті үшін олардың
элементтерінің параметрлерін анықтайды.Берілген әдіс
конденсаторындағы айнымалы құраушысы оның тұрақты құраушысы аз болған
жағдайда ғана керекті немесе ыңғайлы нәтижелер дәлдігін қамтамасыз етеді.
LC- сүзгінің кскадты қосылу кезінде тегістеудің қосынды коэффиценті үшін
мына өрнек дұрыс.
q ... ( 1.6 )
мұндағы және -сәйкесінше бірінші , екінші және т.б. буынның
тегістеу коэффиценті.
( 1.6 ) қолдана отырып берілген q-үшін тізбектей қосылған LC
сүзгісінің (n опт.) оптималды санын көрсетуге болады. Сонымен қатар бүткіл
сүзгінің өндірілуі минималды болады.
n опт =[ln (1q)]2 ( 1.7 )
1.3.Шығыс электрлік шамасының орташа тұрақтану мәні
ЕЭҚК шығысындағы электрлік шамасының тұрақтану мәні қосымша мүше
көмегімен тасымалдау коэффиценті тұрақты құраушы бойынша шығыс электрлік
шаманың берілген мәннен ауытқуын толығымен жою немесе азайту.Берілген
функцияны тұрақтандырғыш деп аталады.
Тұрақтандырғыштар екі топқа бөлінеді: параметрлі және компенсациялық.
Параметрллік тұрақтандырғышы шығыс кернеудің қолдауымен жартылай
өткізгішті элементті қолданатын өзінің сызықты еместігінің есебінде
қамтамасызданады. Мұндай тұрақтандырғыш мысалы болып негізінен стабилитрон
табылады.
Компенсациялайтын тұрақтандырғыш автоматы басқарудың тұйық жүйесі
болып табылады, онда электрлік тасымалдау шамасының тізбегіне қосылған
буынның тасымалдау коэффиценті кірісіне және кейбір эталондықсигналдың
әртүрлігіне байланысты.
Тұрақтанатын электрлік шамаға байланысты кернеу , қуат және ток
тұрақтандырғыштарын ажыратады.
Тұрақтандырғыштың тасымалдау коэффицентінің электрлік шамасының
өзгеруіне байланысты оған бір немесе бірнеше элементтен басқарылатын
тасымалдау коэффицентіне қосылудың есебінде жүзеге асады.
Қосылу орнына байланысты мұндай элеметтің барлық тұрақтандырғыш-
тары тізбекті, параллель және тізбекті – параллель болып бөлінеді.(1.3-
сурет)
(а) (б)
(в)
Сурет1.3-Тізбекті (а), параллельді (б) және параллельді тізбекті (в)
тұрақтандырушыны тұрғызу сұлбасы
Бұл сұлбалар негізгі коммутация сұлбаларын қайталайтынын аңғару қиын
емес.
Басқару әдісі бойынша тұрақтандырғыштар үзіліссіз және кілттік
(импулсті және релелік ) болып бөлінеді.Үзіліссіз типті тұрақтандырғыштар
биполярлы өрістік транзисторлардың активті жұмыс режимін пайдаланады, ал ол
кезде импулсті тұрақтандырғыштар немесе реле тәрізді жартылайөткізгішті
кілттік жұмыс режимі пайдаланады.
Оның шығыс электрлі шамалар орта мәнінің тұрақтануын сипаттайтын
негізгі параметрлері болып трақтандырғыш коэффиценті табылады.Тұрақтанатын
электрлік шамаға байланысты тұрақтандырушы коэффицентін
тұрақтандырғыш кернеуі , немесе қуаты бойынша ажыратылады.
Кернеудің параметрлік тұрақтандырғышы
Параметрлік кернеу тұрақтандырғышының стабиитронда орындалуының типтік
сұлбасы 1.4, а суретінде келтірілген. Бұл параллель тұрақтану сұлбасы.
Берілген сұлбада шығыс кернеудің талап етілген деңгейде VD1 стабилитронның
кері электірлік BAX стабилитронды қолданумен жұмыс істеу принциіпінің
сұлбасын түсіндіреміз 1.6,а-сурет
а)
б)
Сурет 1.4-Cтабилитрондағы параметрлік тұрақтандырғыш сұлбасы (а)және
оның жұмысының графикалық интерпретациясы (б)
Uшығ кернеуі Rh жүктеме кедергісі және кіріс кернеуінің диапазондары Uкір
max және Uкір min берілген делік.
Кернеу өсіне минималды және максималды кернеу мәнінің алып қою және осы
нұктелер арқылы бұрылу бұрышы баланысты Rb резисторының кедергісі арқылы
анықталатын түзулер жнргізейік. Сөйтіп , Rh Rb және Ib=Iтұр деп
есептеуге болады.
BAX тұрақты стабилитронның сызықты еместігіне байланысты Uкір=Uкір
max –U кір min өзгерісіне Uшығ = Uшығ max –U шығ min шығыс кернеудің
өзгерісі сәйкес келеді, сонымен қатар Uкір Uшығ
(1.7,а суретіндегі ) тұрақтану (құрылғысының коэффицентін мына
формуладан табуға болады.
Uкір Uшығ = 0 және Rh = const
Онда
Iкір =UкірRb және Uшығ =Iкір *rд
Мұндағы rд стабилитронның диференцалды кедергісі
Бұдан
Uшығ Uкір =Iкір *rд Iкір Rb
(Ku)тұр =(Uшығ Uкір)( Uшығ Uшығ)= UшығRb(Uкірrд)
(1.8)
Мұнда
Uкір = (Uкір max+Uкір min)2
Параметрлік тұрақтандырғыштың есебі Ітұр min Iтұр max өрнегін
пайдалану шарты кезінде орындауы мүмкін. (Uкір min-
Uшығ) Rb=UшығRHmax+Iтұр max
Параметрлік тұрақтандырғыштың тұрақтану коэффициентінің типтік шамасы
Кu тұр=10...30. кернеу тұрақтандырғышының 1000 және одан да көп
коэффициенттерін компенсациялайтын тұрақтандырығыш қолданылады.
1.4.Компенсацияланатын тұрақтандырғыштың жұмыс істеу принципі
Компенсацияланатын тұрақтандырғыштың негізделгенпринципі ООС тізбегін
пайдалануға негізделген. Көрсетілген принципімен іске асыру үшін құрылғы
жүргізуші элемнттен (ЖЭ) басқа өлшенетін элементінен (ӨЭ) элементінен тұруы
қажет салыстыру элементі және Uэтэталонды кернеудің көзі керек болады. (1.6-
сурет). Тұрақтанатын параметрге пропорционалды өлшенетін шығыс керенеуі
салыстыру элементінде эталонды кернеумен салыстырады және қателік сигналы
Uқат=Uэт-Uөлш ЖЭ тасымалдау коэффициентін басқарады. Шығыс параметрдің
азаяюымен болатын Uқат үлкеюі шығыс кернеудің бастапқы мәнін қалпына
келтіруге әкеледі және керісінше, шығыс кернеудің үлкеюі, қателік сигналын
азайта отырып, ЖЭ тасымалдау сигналын азйтады.
Орындау түріне байланысты ЖЭ үзіліссіз және кілттік компенсциялық
кернеу тұрақтандырғыштары болып бөлінеді. Үзілісіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыштарда ЖЭ ретінде өрістік және биполярлық транзисторлар
қолданылады, ол активті жұмыс режимінде жұмыс істейді (генераторлар тогының
режимінде). Кілттік компенсацияланатын тұрақтандырғыштарда ЖЭ-нің рөлін
импулисті қуаттар орындайды.
Егер шығыс кернеуі шығыс кернеу құрылғысына пропорционалды болса, 1.6-
сурет сұлбасында кернеу тұрақтануының режимін жүзеге асырады, сәйкес немесе
шығыс қуатын өлшеу кезінде ток қуатының тұрақтандырғышын алуға болады.
Cурет 1.5 – Тұрақты кернеудің үзіліссіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыштың сұлбасы
Сурет 1.6 - Компенсациялық тұрақтандырғыштың жұмыс істеу процесіне
қосымша
2.3 Үзіліссіз компенсациялық кернеу тұрақтандырғышы
1.5-суретінде мұндай құрылғының тиіптік сүлбасы көретілген. Соның
жұмысын қастырайық. Тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі оның кіріс кернеуінің
және кернеу мен эмиттер қорытындысы VT: Uшығ=Uкір-Uкэ жүргізілетін
транзисторлардың коллекторы арасындағы әртүрлілігіне тең. Uкэ үшін
Uкэ=Uкб+Uбэ≈ Uкб+const өрнегі дұрыс. Uкб кернеуі Rығ(Uкб=IRRығ=Uкіріс-UDA
шығ) ығысу резисторныдағы кернеудің түсуімен анықталады. DA операционды
күшейткіші дифференциялды крісі бар күшейткіш сұлбасына қосылады, сондықтан
оның шығыс кернеуі 1.9-өрнегіне тең.
UDA шығ=(Uэт-UR2)
көптігінен күшейткіште ООС тізбегі болмайды, барлық жұмыс режимінде
Uэт-UR2=0 және тұрақтандырғышының шығыс кернеуі
Uшығ= Uэт(R1+R2)R2
Белгіленген деңгейден шығыс кернеудің кез келген ауытқуының пайда болуы
Uэт-UR2=0 өрнегінің бұзылуына әкеледі. Бұл операционды күшейткіштің шығыс
кернеуін өзгертеді, яғни VT транзистордың Uкб кернеуінде пайда болған
ауытқуды компенсациялайды.
Тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі үлкейді делік. Онда UR2( Uоп, ол UD4шығ
кернеудің азаюын тудырады және сәйкес VT транзистордың URығ және Uкэ
көбейеді. Одан ауытқу туады. Uшығ азаю кезінде UD4шығ көбейеді, URығ және
,және шығыс кернеу қалпына келеді.
Егер операционды күшейткіштің күшейту коэффиценті
болса,онда тұрақтандырғыштың шығыс кернеуі толығымен Uэт эталонды
кернеудің мәнімен анықталады және R1және R2 резисторындағы бөлгішті
тасымалдау коэффицентімен анықталады.
Берілген құрылғының кернеуінің тұрақтану коэффицентімен анықталады.
Кіріскідірісінің тасымалдау коэффиценті ( ), яғни ООС (=const
) болмауынан тұрақтанудың шығысында кернеудің өзгеруі транзисторының шығыс
кедергісінің қатынасымен (rд шығ) анықталады және (RН) жүктеме кедергісі:
Ктұр 0=RH(rд шығ+ RH)
әдетте, rд шығ( RН және Ктұр 0(1, онда Uкір Uшығ=Ктұр
0*Uкір ескере отырып сұлбасының тұрақтану коэффициентін табамыз. Ктұр
0=(Uкір
Uкір)( Uшығ Uшығ)=(Uшығ Uшығ) Ктұр0=(Uшығ Uшығ)
rд шығ+RН) RН(1;мұндағы rд шығ=1h22э транзистордың шығыс дифференциялды
кедергісі. ООС енгізу тұрақтандырғышының тасымалдау коэффициентін
өзгертеді. Коос=К0(1+воосК0) айтылған екен.
Біздің жағдайда кері байланыстың тасымалдау тізбегінің коэффициенті:
Воос = Кбөл , мұнда Кбөл=R2(R1+R2)
Онда тұрақтандырғыштың тасымалдау коэффициенті:
Ктұроос=Ктұр0 (1+Ктұр0 Кбөл) (1.10)
(1.10) өрнегін (1.6) қоя отырып,
()тұр оос= Uшығ Uкір Ктұроос=Uшығ(1+ Ктұр0 Кбөл)Uкір Ктұр0=
()тұр0+UшығКбөлUкір ≈(UшығUкір) Кбөл ((1
(1.11)
Операционды күшейткіштің кері байланыс тізбегін енгізу тұрақтандырғыштың
шығыс кернеуінің сапасын жоғарлатуға болады. Үзіліссіз компенсацияланатын
тұрақтандырғыш кернеуінде ООС тізбегі кернеу бойынша байланыс болып
табылады. Тұрақтандырғыштың шығыс кедергісі ООС тізбегінде күшейткішпен
шамамен Ктұр0 Кбөл рет азаяды, шығыс кедергісінің жүктеме тогы
бойынша тұрақсыздық коэффиценттін елеулі төмендетеді.
Есептелген үзіліссіз компенсацияланатын тұрақтандырғыш кернеуінің
принципиалды электрлік сұлбасы 1.10 суретте көрсетілген .Бұл оның
қоректенуінің максималды рұхсат еілген кернеу тұрақтандырғыштың кіріс
кернеуінен болуы шарт .
2.4 Токтың үзіліссіз компенсациялық тұрақтандырғышы .
1.8 суретте сұлбасы көрсетілген , ООСток бойынша қолданумен
тұрақтандырғыш кернеуінен ажыратылады .Ол үшін токтың ағу тізбегіне Rөзг
тұрақты резисторы енгізілді, оның кернеуі Uтұр эталонымен салыстырылады.
Тұрақтандырғыш кернеуінің сұлбасындай эталон ретінде VD стабилитрондағы
параметрлік тұрақтандырғыш кернеуін пайдаланады.
Берілген сұлба қосымша УПТ- ларда тұрады және қателік сигналы тікелей
VT биполярлық транзистордың эмиттірлік ауысу кезінде айқындалады. Бұл
сұлбада база потенциалды стабилитрон кернеуімен белгіленгендіктен , кез-
келген шығыс тобының өзгерісі Көзг резисторында өзгеріс тудырады. Мысалы,
шығыс ток ұлғайса , онда эмиттірлік ауысуға жатқызылған кернеу азаяды. Ал
базалық сәйкесінше коллекторлық VT транзистордың тогының азаюына әкеледі.
Iшығ=(Uтұр - Uбэ)h21э Rөзг(h21+1) (1.12)
1.5.Кернеудің кіліттік тұрақтандырғышы
Жұмыс істеу принципіне байланысты кернеудің тізбекті
тұрақтандырғышының үзіліссіз типі , ПӘК сияқты құраушылар мәндері аспауға
тиіс.
-РH Pкір =UH IH(UH+Uжэ)IH-1(1+UшығUкір)
мұндағы Uбэ – жүргізуші элементте кернеудің түсуі .
жоғарыда айтылған , ПӘК электронды жүргізушісі жартылайөткізгішті
құралдарды пайдаланғанда елеулі үлкейеді . бұл артықшылықтың жүзеге асуын
байқаймыз.
Ең көп тараған кілтті тұрақтандырғыштың 1.9- суреттегі күштік бөлігі
көрсетілген. Ол жүктеме ретінде тегістеуші С- сүзгі жұретін бірінші импульс
режимінде жұмыс істейтін импульсты күшейткіш қуаты (ИКҚ) болып табылады.
LC – сүзгінің кірісіне кеіп түсетін тік бұрышты кернеу тұрақты және
ауыпалы құраушыдан тұрады. Тұрақты құраушы еш кедергісіз тұрақтандырғышының
шығысына өтеді, бұл тасымалдау сүзгісі айнымалы құраушы коэффицент үшін өте
аз және ол тұрақтану сүзгісіне тіптен жетпейді.
Бастапқыда көрсетіп кеткендей , басқару түріне байланысты кілттік
тұрақтандырғыштар импульті модулятор қолданатын , талап етілген КТ толтыру
мәнімен басқарылатын импультер тізбегіне Uқат сигналын түрлендіретін
импультік және (1.10- суретіндей ) шығыс кернеудің деңгейі бойынша басқару
іске асатын релелік тұрақтандырғыш деп аталатын бірінші типті
тұрақтандырғышта басқарылатын импульстің жиілігі тұрақты және сыртқы fTr
генераторымен беріледі .
Импульсті модулятор ретінде не мултивибратор (оның Rб базалық
резистордың орнына қателік сигналымен басқарылатын ток генератордың
сұлбасы) не кірісіне қателік сигналынан басқа синхронданатын кернеу
берілетін компараторлар.
Бұл кернеу не синусоидалы , не үшбұрышты пішінді болып келеді.
Басқарушы элемент ретінде релелі тұрақтандырғышта кернеу компараторы
қолданылады. Оның инвертрлейтін кірісіне параметрлік тұрақтандырғыштың VD2
стабилитронды орындалған эталондық кернеуі беріледі.
Осының салдарынан компаратордың тасымалдау сипаттамасы (1.11- в
суретте) көрсетілген түрге ие .
Сурет 1.7 – соңғы өрнекке тұрақтандырғыш сұлбасы
Сурет 1.8- Тұрақты токтың үзіліссіз компенсацияланатын тогы
Сурет 1.9 – Кілттік тұрақтандырғыштың күштік бөлігінің сұлбасы
а)б)
Сурет 1.10 – (а) Тұрақты кернеудің импульсті тұрақтандырғыш сұлбасы
және UҚАТ сигнал шамасымен импульсті модулятордың басқарушы импульсінің
ұзақтылыққа (КЗ) қатысты тәуелділігі
а
б)
в)
Сурет 1.11 – Тұрақты кернеүдің релелі тұрақтанушы сұлбасы (а), оның
жұмысын түсіндіретін, уақытылы диаграммасы(б), компаратордың
тасымалдаушы сипаттамасы
1.11 - суретіндегі сұлба мысалындағы кілттік тұрақтандырғыштың жұмысын
қарастырайық. Кейбір кезде шығыс кернеу тұрақтандырғышы талап етілгеннен де
көп . Осы себептен Uk3 Uvd2 және компаратор шығысында UшығD4max жоғары
деңгейлі кернеу қалыптасады. Бұл кернеу басқарылатын VT2 транзисторды
қондырады. Ығысу резисторындағы кернеу Ukығ =Uкір –Ukэәқан Uкір және
VT1 жүргізуші транзисторы қамаулы.VD1 тұйықталған диод арқылы дроссель тогы
жиналған энергияны жүктемеге береді.
Дроссель энергияның азаю деңгейіне байланысты тұрақтандырғыштың шығыс
кернеуі t=t0 ,UR3 кернеу Uөтк өткізу компаратордың кернеуінен аз болған
кезде азаяды.Компараторлар шығысында төменгі кернеу деңгейін
қалыптырады . VT2 транзисторы қамалады , VT транзисторы
резисторының тогының әсер етумен қанығуға жақын режимге түседі. Бұл уақытта
LC-сүзгі шығысына кіріске жақын кернеу орнатады. Дроссель тогы сонымен
бірге шығыс компараторысүзгі шығысына кіріске жақын кернеу орнатады.
Дроссель тогы сонымен бірге шығыс компараторысүзгі шығысына кіріске жақын
кернеу орнатады. Дроссель тогы сонымен бірге шығыс компараторы VT1
жүргізуші транзисторын өшіреді. моментінен моментіне дейін
тұрақтандырғыштың шығыс кернеу тағы да интервалында және т.б. сүзгі
элементінде жиналған энергия есебінде сүйемелдеп отырады.
Өткізілген анализ релелі тұрақтандырғышта басқарылатын транзистордың
ауыстырып қосу жиілігі дроссель тогының өзгеру жылдамдығына байланысты,
яғни кіріс кернеу деңгейіне және жүктеме тобына байланысты ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz