Кіріспе

Кіріспе

 

 

Түзеткіштер шығысында тұрақты кернеу алу керек болатын жағдайдағы екіеселік электрқондырғысының қорек көзінің (ЕЭҚК) барлық құрылымдық сұлбаларына кіреді. Бір фазалық түзеткіштердің жүктеменің таза активті сипаты мен диод пен трансформатор шартының идеалды кезіндегі жұмысын қарастырайық.

Бір жарты  периодты түзеткіш. Бір жарты периодты түзеткіштің сұлбасы ең қарапайым  болып табылады. Бұл сұлбада ток вентиль мен жүктеменің кедергісі R_н арқылы трансформатордың екіншілік орамындағы кернеудің тек оң жартыпериодтарына өтеді. Теріс жарты периодтарда бұл тоқты диод жауып тастайды. Жүктемеде ток импульсті сипатта (штрихталған) болады, ал оның тұрақты құраушысы I_н период ішінде өтетін тоқтың орташа мәнін көрсетеді және жүктемеде тұрақты кернеу құраушысын туғызады.

Көпірлік  түзеткіш. Егер түзетудің көпірлік сұлбасын пайдалана отырып, екі жартылай периодты түзеткіштің тағы бір түрін  алуға болады. Ол VD1- VD4 диодтарымен құрастырылған. Оң жарты периодта екіншілік орамның кернеуін VD1және VD3 диодтары ашады, ал А нүктесінен В нүктесіне дейін  VD1- R_Н - VD3 бұғауы бойымен I_1,3 тогы өтеді. Теріс жарты периодта U₂ кернеуі VD2 және VD4 диодтары ашады, және  I_2,4 тогы В нүктесінен А нүктесіне VD2- R_н - VD4 бұғауы бойымен жүктеменің кедергісінен бір бағытта өтеді. Жүктемеде i_н тогы мен u_н кернеуінің түрі сұлбадағыдай, сондықтан I_н тогы мен U_н кернеуінің тұрақты құраушысы теңдеуімен есептеледі.

Ереже бойынша, электронды құрылғылардың қоректенeі  бұғауларында кернеудің аз пульсациясы  рұқсат етіледі, ал түзеткіш сұлбалардың шығысында пульсациялар бірнеше есе көп. Оларды азайту мақсатында қажетті тегістеу коэффициенті бар тегістегіш сүзгіштер қолданылады

ЕЭҚК жұмысының үрдісінде тегістегіш сүзгінің шығысындағы кернеу келесідей тұрақсыздандырғаыш факторлардың әсерінен өзгеріп отырады (пульсация емес, баяу өзгерістер туралы айтылып отыр ), олар: біріншілікті қайнар көзінің кернеу тербелісі, жүктеменің кедергісіні ауысуы, қоршаған ортаның температурасының өзгеруі мен сұлба элементтерінің уақыт бойынша өзгеруі. Егер U_н рұқсат етілмейтіндей үлкен болса, онда, ЕЭҚК сұлбасына кернеу тұрақтандырғышы енгізіледі.

Параллель типті  параметрлік тұрақтандырғыштардың артықшылығы конструкциясының қарапайымдылығы  мен жұмысының сенімділігі болып  табылады. Олар жүктемедегі қысқа  тұйықталудан қорықпайды. Кемшіліктеріне үлкен емес ПӘК-ін (әдетте 50% артық емес), салыстырмалы үлкен R_шығ , және де тұрақтандырылатын кернеудің жіңішке және реттелмейтін диапазонын жатқызуға болады.

Компенсациялы тұрақтандырғыштар шығыс кернеудің  тірек кернеу көзімен (ТКК) салыстырғанда алынған R_рет реттегіш кедергі сыртқы U_бас сигналымен басқарылатын автоматты реттелетін жүйені көрсетеді. Компенсациялы тұрақтандырғыштар тізбекті және сондай-ақ параллель тізбекте болады. ТКК ретінде компенсациялы тұрақтандырғыштар ретінде кремнийлі стабилитрон негізіндегі параметрлік тұрақтандырғыштар пайдаланылуы мүмкін. 

Тізбекті  типті компенсациялық тұрақтандырғыштың  құрылымдық сұлбасы кері байланыстарды  ескере отырып, 1.20 суреттегі түрге келеді. Тексеретін элементінде (ТЭ) тұрақтандырғаштың шығыс кедергісінің нақты мәнін ТКК мәні анықтайтын көрсеткішпен салыстыру қажет. Анықталған шығыс кедергінің өзінің берілген кедергісі мәніне ауытқуына тәуелді, ТЭ элементінің шығысындағы К күшейткішпен күшейтілген келіспеу сигналы R_рет реттеуші элементке әсер етуі нәтижесінде, ауытқу кішірейіп, шығыс кернеу берілген мәнге жақындайды, яғни тұрақтанады.

Үздіксіз  реттеуі бар тұрақтандырғыштардан ерекшелігі, салыстырғыш элементпен ТЭ түзілген келіспеу сигналы, кең-импульсті модулятормен (КИМ) импульстарға түрлендіріледі, келесілері ұзақтығы келіспеу сигналының әсерінен өзгеретін тұрақты жиілікті (импульс генераторымен ГИ беріледі) болады. Импульсті тұрақтандырғыштың келесі бір ерекшелігі, оның қарапайым сыйымдылықты фильтрде (конденсатор С_ф) жұмыс жасай алмауы болып табылады. Алдыңғы параграфта көрсетілгендей, түзеткіштің (кілттің) сыйымдылықты жүктемеге жұмысы кезінде, сол жүктемеде көлемі бойынша кірісітегі кернеудің амплитудасына жақын тұрақты кернеу түзіледі, ал импульсті тұрақтандырғышта кернеудің тұрақты құраушысын бөлу керек.

 

 

1 Электрондарды құрылғыларды қоректендіру көздері

 

 

1.1 Түзеткіштер

 

Түзеткіштер шығысында тұрақты кернеу алу керек болатын жағдайдағы ЕЭҚК-нің барлық құрылымдық сұлбаларына кіреді. Бір фазалық түзеткіштердің жүктеменің таза активті сипаты мен диод пен трансформатор шартының идеалды кезіндегі жұмысын қарастырайық.

Бір жарты  периодты түзеткіш. Бір жарты периодты түзеткіштің сұлбасы ең қарапайым  болып табылады. Бұл сұлбада тоқ  вентиль мен жүктеменің кедергісі  арқылы трансформатордың екіншілік орамындағы кернеудің тек оң жартыпериодтарына өтеді. Теріс жарты периодтарда бұл тоқты диод жауып тастайды. Жүктемеде тоқ импульсті сипатта (штрихталған) болады, ал оның тұрақты құраушысы период ішінде өтетін тоқтың орташа мәнін көрсетеді және жүктемеде тұрақты кернеу U_n, В, құраушысын туғызады

 

        (1.1)

 

мұндағы  U_2m және U₂ - екіншілікті орамның синусойдалды кернеуінің амплитудалық және әсерлік мәндері.

 

1.1 Сурет – Бір жарты периодты түзеткіш

 

Берілген кернеу бойынша түзеткіштің шығысында қатынасына сәйкес трансформатордың екіншілікті орамындағы кернеу мәнін табуға болады, ал содан кейін қажетті трансформация коэффициенті табылады, яғни жобалауға қажетті трансформатордың бірінішілікті және екіншілікті орамындағы айналым сандарының қатынасы

 

W₁ / W₂ =U₁ / U₂                                              (1.2).

 

Теріс жарты периодта жабық тұрған диодқа кері кернеу беттестірілген

 

                                U_кер = U_2m = p U_н  ,                                      (1.3)

яғни тұрақты  кернеу U_н қарағанда үш немесе одан артық ретке үлкен болады, сондықтан диодты таңдағанда, оның рұқсат етілген кері кернеуі

 

                                                U_{кері доп} ³  p U_н                                                                     (1.4)

 

шартын қанағаттандырарлықтай, ал оның рұқсат етілген тура тоғы

 

                                                   I_{орт доп} ³ I_н                                                                  (1.5)

 

шартын қанағаттандыру керек.

Шығыс кернеуін құрайтын айнымалының әсерлік мәніне және шығыс кернеуінің нақты мәніне ( ) қатысты есептелген бір жарты периодты түзеткіштің пульсация коэффициенті  өте үлкен, ондағы негізгі гармоника кернеуі қоректегіш желінің жиілігіне тең. Трансформатордың өзекшесінде екінші орамның тұрақты тоқ құраушысының есебінен трансформатордағы бос жүріс тогының көбеюіне алып келетін амалсыз магнитталу пайда болады, сәйкесінше, түзеткіштің ПӘК-нің төмендеуі байқалады. Осы себептерден бір жарты периодты түзету сұлбасы сирек қолданылады, тек жоғары омды жүктеменің сыйымдылықты сүзгімен бірге қолданылатын кезінде.

Екі жарты  периодты түзеткіш. Егер трансформаторды  орта нүктесінен оның екінші орамын алып орындатса, онда, екі жарты периодты түзетуді        1.2 сурет бойынша іске асыруға болады.

 

 

 

1.2 Сурет – Екі жарты периодты түзеткіш және оның әр түрлі нүктелер −

дегі  кернеудің  асцмллограммасы

 

Оң жарты периодта R_н жүктемесіне VD1 диоды арқылы екіншілік орамның жоғарғы жартысынан кернеуі беттестірілген, ал терісіне VD2 диоды арқылы орамның төменгі жартысынан кернеуі беттестірілген, сондықтан ток жүктеме арқылы екі жарты периодқа да өтеді. Бұл сұлбада тұрақты тоқ құраушысы I_н мен U_н кернеуі жүктемеде бір жарты периодтыкіне қарағанда екі есе ұзын

 

                                              

                                                (1.6)

 

және

 

                        

                                       (1.7)

 

Диодтағы  кері кернеуді бағалайық. VD1 диодын өткізгенде С нүктесінің потенциялы, А нүктесінің потенциялынан ерекшеленбейді, сәйкесінше осы периодтағы рұқсат етілмеген VD2 диодына А және В нүктелеріндегі потенциялдар айырмасына тең кері кернеу беттестірілген

 

                                                U_кері= 2U_{2 m}                                                   (1.8)

 

теңдеуден U_{2 m} қойып кері кернеу аламыз

 

 ,      (1.9)

 

яғни бір жарты периодтағыдай, ал әрбір диодтан өтетін ток

 

                                                   I_орт= I_н  / 2                                                  (1.10)

 

тең.

Екі жарты  периодты түзеткіштің пульсация  коэффициенті, шығыс кернеуі айнымалысының әсерлік мәні мен шығыс кернеуінің нақты мәнінің ( ) қатынасынан алынған, сүзгілеуге оңай келетін түзулеткіш кернеудің неғұрлым тегістелген түрі туралы айтады.

Көпірлік  түзеткіш. Егер түзетудің көпірлік сұлбасын пайдалана отырып, екі жартылай периодты түзеткіштің тағы бір түрін алуға болады. Ол VD1- VD4 диодтарымен құрастырылған. Оң жарты периодта екіншілік орамның кернеуін VD1және VD3 диодтары ашады, ал А нүктесінен В нүктесіне дейін VD1- R_Н - VD3 бұғауы бойымен I_1,3 тогы өтеді. Теріс жарты периодта U₂ кернеуі VD2 және VD4 диодтары ашады, және  I_2,4 тогы В нүктесінен А нүктесіне VD2- R_н - VD4 бұғауы бойымен жүктеменің кедергісінен бір бағытта өтеді. Жүктемеде i_н тогы мен u_н кернеуінің түрі сұлбадағыдай, сондықтан I_н тогы мен U_н кернеуінің тұрақты құраушысы теңдеуімен есептеледі. Бұл сұлбаларда сол себептен диод арқылы өтетін

 

                                                      I_орт= I_н / 2                                                          (1.11)

 

тоқтың орташа мәні мен пульсация коэффициенті сәйкес келеді.

 

 

1.3 Сурет – Көпірлік түзеткіш және оның әр түрлі нүктелердегі  кернеудің  асцмллограммасы

 

1.2 пен 1.3 суреттеріндегі сұлбалардың айырмашылығы екіншілікті орамда ағатын, диодтардағы кері кернеу мен токтардың әсерлік мәніне қатысты.

Кері кернеуді табайық, мысалы VD2 диодындағы. Диодтың ашық кезіндегі С нүктесінің потенциялы трансформатор орамының А нүктесіндегі оң потенциялға жақын ал оның теріс  потенциялы ( В нүктесі) VD2 диодының басқа шығысына беттестірілген. Осылайша диодтағы кері кернеу екіншілікті орамның кернеу амплитудасына тең

 

                                            U_кері = U_{2 m} ,                                                     (1.12)

 

яғни орта нүктелі түзеткіштің сұлбасындағыдан екі есе кіші.

Трансформатордың  екіншілікті орамында ағатын токтың әсерлік мәні екі

 

                                                       I₂ = 1,11× I_н                                                                                     (1.13)

 

 жарты  периодты сұлбадағыдан үлкен. 

Көпірлік  түзеткіш трансформаторсыз да қолдана  беріледі. Бұл жағдайда тұрақты ток  желісінің кернеуі тіке көпірдің диагоналіне беріледі. Өндіріс диодтары көпірлік сұлбамен қосылған түзеткіш блоктар өндіреді (мысалы, КЦ402).

Бір фазалы түзеткіштер  әдетте аз қуатты (100 Вт дейін) электрқоректі  құралдарда қолданылады,  орташа (100 –1 000 Вт) және жоғары (1 000 Вт көп) қуатты электрқоректі құрылғылар үш фазалы түзеткіштер қолданады.

Бейтарап  шығысты үш фазалы түзеткіш құрамына үш орамдары  жұлдыз тәрізді және әрқайсысы трансформатордың әрбір фазасына жүктемемен кезектесіп қосылған үш диод кіреді.

Түзеткіштің шығысындағы  кернеу u_н (t) уақыттың кез келген мезетінде екіншілікті орам фазасының ЭҚК-нің мезеттік мәніне тең, ондағы вентиль ашық болғандықтан түзетілген кернеу u_н (t) екіншілікті орам фазаларының ЭҚК-не тәуелді иілгіштігін көрсетеді. Жүктемедегі ток мәне түзетілген кернеудің жүктеменің кедергісіне қатынасына тең болғандықтан, басқа масштабта u_н (t) қисығы i_н (t) тоқ қисығын бейнелейді.

Осылайша белсенді кедергіге жүктелген идеалды  түзеткіште, екіншілікті ораманың әрбір  фазасы периодтың үштен бірінде  бір рет орындалады, мұндағы, фазада жұмыс ісеп тұрған ток жүктеменің кез келген уақыттағы тоқ мәніне тең. Сондықтан  екіншілікті орамның а фазасындағы ток төбесінен синусоида кесіндісімен шектелген T/3 негізіндегі тікбұрыш тәрізді, тоқтың максималды мәні