Краткие теоритические сведения

Задание на контрольную работу №1

Задание на контрольную работу составлено в 50 вариантах. Номер варианта определяется двумя последними цифрами шифра студента по табл. 1.

Таблица 1 – Варианты контрольной работы №1

Две последние цифры шифра	Номер варианта	Номер вопросов задач	Две последние цифра шифра	Номер варианта	Номер вопросов задач
			1, 31, 39,	1, 11, 21				11, 41, 65	4,11,
			2, 32,44	2,12,22				24,34,44	2,18,
			3, 27,41	3,13,23				23,35,63	10,16,21
			4, 35,43	4,14,24				17, 38,42	5,14,
			5, 26, 33	5,15,25				31,40,61	6,11,
			6, 40,47	6,16,21				2, 30,51	9,12,
			7, 27,38	7,17,22				4,28,47	3,10,
			8,25,58	8,18,23				16, 36,49	1,16,
			9, 29, 50	9,19,24				8, 34,67	10,18,22
			10, 30,51	10,20,25				26,52,69	7,13,
			11, 35,65	1,15,21				24,53,62	4,11,
			12, 22,61	6,19,22				14,37,44	6,13,
			13, 33,54	2,17,23				16,38,66	9,16,
			24,45,64	8,11,24				18,22,68	7,15,
			15, 32,62	10,19,25				20,57,70	8,11,
			26,40,69	3,16,21				1,25,58	2.19,
			27,39,70	1,13,22				39,49,67	4,12,
			28,38,68	8,12,23				2,38,50	9,15,
			29,37,67	6,14,24				12,31,56	3,13,
			30,49,69	9,18,25				3,35,	10,11,23
			3, 29, 37,	10,12,22				27,34,54	7,12,25
			5, 35,48	7,19,23				28,43,66	8,20,21
			7, 33,47	8,19,24				5,32,	2,15,22
			27,46,66	5,20,25				15,41,	10,12,23

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВОПРОСОВ И ЗАДАЧ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1

Контрольная работа содержит два теоретических вопроса и три задачи.

Выполнение контрольной работы следует начинать с указания варианта и перечисления но­меров вопросов и задач. Условия вопросов и задач должны обязательно сопровождаться краткими пояснениями.

Вся графическая часть выполняется карандашом с применением чертежных инструментов, элементы схем должны соответствовать ГОСТ.

Вся графическая часть нумеруется и подписывается.

При вычислениях следует вначале записывать формулу в общем виде, дать объяснение бук­венных величин и только затем подставить численные значения величин и произвести расчет с ука­занием единиц измерения.

В конце выполненной работы следует указать перечень использованной литературы, поста­вить дату выполнения работы и свою подпись.

Номер варианта контрольной работы определяется двумя последними цифрами шифра уча­щегося в соответствии с таблицей 1.

Основной литературой при выполнении контрольной работы является (Л 1).

При ответе на вопрос 1 следует воспользоваться литературой (Л4); при ответе на вопрос 14 -(Л4); на вопрос 45 - (ЛЗ); на вопрос 54 - (Л2).

К выполнению контрольной работы следует приступать только после изучения соответст­вующего теоретического материала.

Краткие теоритические сведения

Основными источниками электрической энергии, необходимой для работы любых элек­тротехнических устройств, являются тепловые (ТЭС), гидро- (ГЭС) и атомные (АЭС) электростан­ции. Объединенные в единую энергетическую систему ЕЭС. Для работы различных электротехниче­ских устройств требуется электрическая энергия с определенными параметрами (напряжением, час­тотой, числом фаз). Источники электрической энергии согласуются с приемниками различными пре­образователями. Преобразователями электрической энергии являются устройства, преобразующие электрическую энергию с одним значением параметра или показателя качества в электрическую энергию с другим значением параметра или показателя качества.Основные параметры трансформаторов: ток (Г), напряжение (U), частота (f), мощ­ность (Р).

Систему питания от первичных эле­ментов в основном используют для обеспечения работы переносной аппаратуры (радиостанций, из­мерительной аппаратуры). Для питания стационарной аппаратуры автономную систему питания применяют в местах, где отсутствуют сети переменного тока. Система питания от аккумуляторов предназначена для случаев, когда энергия от сетей переменного тока подается нерегулярно. Сущ ность этого способа питания заключается в том, что для каждой градации напряжения имеет­ся отдельный выпрямитель и две аккумуляторные батареи.

При буферной системе питания параллельно выпрямителю и нагрузке включена аккуму­ляторная батарея. В случае аварии в сети переменного тока или повреждения выпрямителя дальней­шее питание нагрузки обеспечивает батарея без перерыва в подаче энергии. Аккумуляторная батарея обеспечивает надежное резервирование источников электрической энергии, и кроме того она совме­стно с фильтром питания осуществляет необходимое сглаживание пульсации.

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент фильтрации, ко­торый показывает, во сколько раз фильтр уменьшает амплитуду напряжения соответствующей гар­моники. Коэффициент фильтрации определяется по формуле:

где U_nвх и U_nвых- амплитудные значения напряжения n-й гармоники соответственно на входе и выхо­де фильтра.

При буферной системе питания различают три режима работы: среднего тока, импульсно­го и непрерывного подзаряда.

При режиме среднего тока выпрямитель, включенный параллельно аккумуляторной батаре­ей, обеспечивает постоянный тох независимо от изменения тока в нагрузке. К недостаткам режима относятся; невозможность точно определить и установить необходимый ток выпрямителя, так как действительный характер изменения тока нагрузки никогда точно не известен, что приводит к недо-заряду или перезаряду аккумуляторов; небольшой срок службы аккумуляторов (8-9лет), значительные колебания напряжения на нагрузке, так как напряжение на каждом аккумуляторе может изменяться от 2 до 2,7 Вольт (В).

При режиме импульсного подзаряда ток выпрямителя изменяется скачкообразно в зависи­мости от напряжения на аккумуляторной батарее.

При этом выпрямитель обеспечивает питание нагрузки совместно с батареей или питает на­грузку и подзаряжает батарею.

К достоинствам этого режима относятся: простота системы регулирования тока на выходе выпрямителя; небольшие пределы изменения напряжения на аккумуляторной батарее и на нагрузке; увеличение срока службы аккумуляторов до 10 - 12 лет в связи с менее глубокими циклами заряда и разряда. Этот режим используют для питания устройств автоматики.

При режиме непрерывного подзаряда нагрузка питается полностью от выпрямителя. Заря­женная аккумуляторная батарея получает от выпрямителя небольшой постоянный ток подзаряда, компенсирующий саморазряд. Для осуществления указанного режима необходимо на выходе выпрямителя установить напряжение из расчета 2,2 ± 0,05В на каждый аккумулятор и поддерживать его с погрешностью не более ± 2 %. Для выполнения этого режима выпрямители должны иметь точ­ные и надежные устройства стабилизации напряжения. Невыполнение этого требования приводит к перезаряду аккумуляторов или к их глубокому разряду и сульфитации.

К достоинствам режима относится: достаточно высокий коэффициент полезного действия (К. П. Д) установки; большой срок службы аккумуляторов, достигающий 18-20 лет благодаря от­сутствию циклов заряда и разряда; высокая стабильность напряжения на выходе выпрямительного устройства; уменьшение эксплуатационных расходов благодаря возможности автоматизации и уп­рощению обслуживания аккумуляторов.

Недостатком режима является необходимость усложнения питающих устройств за счет эле­ментов стабилизации и автоматизации. Режим используют в устройствах для питания аппаратуры связи.

Схемы и конструкция фильтров могут быть самыми разнообразными. Простейшие фильт­ры обычно состоят из одного элемента (индуктивности или емкости). Одно- и мно­гозвенные фильтры состоят из различных элементов емкости, индуктивности, со­противления (L, С, R). В резонансных фильтрах имеются резонансные контуры, настроенные на одну из гармоник выпрямленного напряжения. Электронные фильт­ры, в которых в качестве управляемого сопротивления, подающего переменную сос­тавляющую, используются схемы с транзисторами. В фильтрах с аккумуляторной батареей (рисунок 1 з), аккумуляторная батарея, кроме основного своего назначения - резервирования питания, выпол­няет вторую задачу - обеспечивает уменьшение пульсации, в соответствии с рисунком 1.

а,б – простейшие фильтры

в,г,д – одно-и многозвенные фильтры

е,ж – резонансные фильтры

и – электронный фильтр

Рисунок 1- Сглаживающие фильтры

Схемы выпрямления классифицируют по типу применяемых вентилей - кенотронные, га­зоразрядные, полупроводниковые с управляемыми и неуправляемыми вентилями; число фаз напря­жения питающей сети - одно - и трехфазное; число фаз напряжения вторичной обмотки трансформа­тора - одно -, двух -, трех -, шести и многофазные; числу используемых полу периодов напряжения -одно - и двухполупериодные; числу плеч и числу групп вентилей.

Плечом выпрямительной схемы называют цепь последовательного соедине­ния обмотки трансформатора и вентиля. Если вентили подключены к обоим концам обмотки, схему называют двухплечей. Когда к концу обмотки подключен вентиль или группа венти­лей одного направления, схему называют одногруппной. В случае если к концу обмотки подключены два вентиля или две группы вентилей разного направления, то схему называют двух-группной. Широко распространены выпрямители с неуправляемыми полупрово­дниковыми вентилями, основные схемы и названия: однофазная, однополупериодная; однофазная, двухполупериодная с нулевым выводом; однофазная, мостовая; трехфазная, однополупериодная с нулевым выводом; трехфазная, мостовая схемы.

Выпрямительным устройством, или выпрямителем называют статический преобразователь переменного тока в постоянный. Выпрямитель состоит из трансформатора (Т), схе­мы выпрямления и сглаживающего фильтра, в соответствии с рисунком 2.

Помимо преобразования входного напряжения переменного тока, трансформатор устраняет гальваническую связь между источником переменного тока и питаемой аппаратурой. В отдельных случаях он преобразует число фаз исходного напряжения. Схема выпрямления, состоящая из венти­ля или группы вентилей, преобразует переменный ток в постоянный. Сглаживающий фильтр умень­шает пульсацию выпрямленного напряжения до допустимого значения.

Рисунок 2 – Схема выпрямительного устройства

Выпрямительным диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, обладающий свойством скачкообразно изменять проводимость в зависимости от поляр­ности приложенного напряжения.

Электрические параметры. Вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового вы­прямительного диода отражает его электрические параметры,в соответствии с рисунком 3. Предельный ток I_прmax макси­мально допустимое среднее значение за период синусоидального тока частотой 5 Гц, длительно про­текающего через диод при его работе в однофазной однополупериодной схеме на активную нагрузку и максимально допустимой температуре полупроводникового элемента.

Прямое максимальное напряжение U_прmax падение напряжения на диоде при амплитудном значении предельного тока.

Предельная частота f_max частота, превышение которой приводит к ухудшению выпрями­тельных свойств диода

Рисунок 3 - Вольтамперная характеристика диода

Туннельный пробой происходит в результате воздействия электрического поля на кри­сталлическую решетку полупроводникового элемента. При этом валентные электроны переходят в зону проводимости, увеличивая обратный ток диода. Туннельный пробой наблюдается в диодах с тонкими р-п-переходами.

Лавинный пробой возникает вследствие ускорения не основных носителей электрическим полем перехода. При определенной напряженности этого поля носители приобретают энергию, дос­таточную для разрыва валентных связей при столкновениях с решеткой. При этом образуются новые носители зарядов - пары электрон - дырка, которые ускоряются, полем, и приводят к образованию следующих новых пар электрон - дырка. Указанный процесс размножения носителей зарядов носит лавинный характер, и обратный ток через диод резко возрастает. Такой пробой характерен для дос­таточно широких p-n-переходов, так как носители зарядов за время движения должны приобрести энергию, достаточную для ударной ионизации.

Тепловой пробой вызывается перегревом р-п-перехода из-за больших нагрузок диода и не­достаточно интенсивного отвода связей и образование носителей зарядов за счет теплового возбуж­дения атомов. Образовавшиеся дополнительные носители зарядов увеличивают обратный ток, что приводит к повышению температуры p-n-переходов. Этот процесс носит лавинный характер и закан­чивается необратимыми изменениями в переходе. При тепловом пробое напряжение обратно про­порционально току через диод. Этим объясняется наличием на ВАХ участка с отрицательным сопро­тивлением.

Влияние температуры на характеристики диода. Изменение температуры р-п-перехода существенно сказывается на работе диода. При повышении температуры резко изменяется обратный ток диода. Это объясняется быстрым ростом числа неосновных носителей заряда за счет теплового возбуждения атомов. Для каждого типа диодов характерна своя максимально допустимая температу­ра перехода, превышение которой может привести к потере диодом свойства односторонней прово­димости. Меньше сказывается повышение температуры на положительную ветвь ВАХ. Наоборот, неблагоприятным для p-n-перехода может оказаться снижение температуры, вызывающее довольно резкое увеличение прямого напряжения.

Потери в диоде подразделяют на прямые, определяемые прохождением прямого тока, и об­ратные, вызванные обратным напряжением, приложенным к вентилю. Как правило, прямые потери в диодах составляют большую часть суммарных потерь.

Для уменьшения нагрева диоды снабжают радиаторами с естественным или принудитель­ным (воздушным, водяным или масляным) охлаждением. Тепловая энергия, выделяющаяся в р-п-переходе, проходит через тепловые сопротивления. Тепловое сопротивление определяют как отно­шение разности температур между отдельными элементами диода к рассеиваемой диодом мощности в установившемся режиме.

В основном промышленность выпускает три типа диодов: селеновые, германиевые, кремниевые. В зависимости от назначения диоды подразделяют на выпрямительные, модуляторные, импульсные и другие.

В зависимости от мощности выпрямительные диоды представлены тремя группами: малой (1_пр<0,ЗА), средней (1_пр= 0,3÷10А) и большой ( I_пр > 10А) мощности. Последняя группа диодов отно­сится к силовым полупроводниковым приборам.

Селеновые диоды, изготавливаемые в виде дисков или пластин прямоугольной и квадрат­ной формы, рассчитаны на токи от десятков миллиампер до десятков ампер. Диоды допускают плот­ность тока от 0,1 А/см, обратное напряжение до 60 В, максимальную рабочую температуру до 75 градусов Цельсия (С°). Они достаточно стойки к токовым перегрузкам и допускают длительные пре­вышения номинального напряжения.

Одним из положительных свойств селеновых диодов является свойство «самозалечивания» Существенным недостатком селеновых вентилей являются явления расформировки, проявляющиеся в увеличении обратного тока после длительного хранения, и явление старения, в результате которого возрастает сопротивление для прямого тока.

Германиевые и кремниевые диоды относятся к диодам малой и средней мощности (I_пр< 10А). Для их изготовления используют полупроводниковые материалы на основе германия и крем­ния. Силовые диоды (I_пр>10A) изготавливают на основе кремния, т. к. кремниевые диоды допускают более высокую рабочую температуру, имеют малые обратные тока и рассчитаны на большие рабочие напряжения. По сравнению с германиевыми диодами кремниевые диоды обладают единственным недостатком - большим прямым падением напряжения. По кратковременной перегрузочной способ­ности кремниевые и германиевые диоды уступают селеновым, что следует учитывать при проекти­ровании устройств защиты от перегрузок.

Лавинные диоды защищают от перенапряжений, возникающих при коммутационных и ава­рийных режимах. Они представляют собой мощные кремниевые диоды, допускающие большие им­пульсы тока и значительные уровни рассеиваемой мощности в обратном направлении. В обычных диодах при обратном напряжении ток проходит через отдельные микроплощадки с меньшим сопро тивлением, обусловленным неоднородностью структуры кристалла, создавая большие плотности то­ка- Это приводит к местному повышению температуры, создавая условия для теплового пробоя. Ла­винные диоды изготавливают на основе кристаллов с высокой однородностью структуры. При пере­напряжениях в таких диодах наступает лавинный пробой, ток достигает большого значения, но диод не перегревается, т. к. ток распределяется равномерно по всей площади поперечного сечения пере­хода Лавинные диоды имеют большее допустимое обратное напряжение, чем обычные диоды, по­этому они не нуждаются в специальных устройствах защиты от перенапряжения.

В случае если в схеме выпрямления средней прямой ток превышает допустимый, то диоды включают параллельно, если же обратное напряжение диода превышает допустимое, то дио­ды включают последовательно.

При параллельном включении диодов из-за несовпадения прямых ветвей вольтамперных характеристик (ВАХ) токи в них будут распределяться неравномерно. Больший ток, протекающий через диод с меньшим сопротивлением, приведет к повышению его температуры, что вызовет уменьшение его сопротивления, увеличение тока и еще больший нагрев. Ток через диод может превысить допустимый, и диод выйдет из строя.

В случае если в схеме выпрямления средней прямой ток превышает допустимый, то
диоды включают параллельно, если же обратное напряжение диода превышает допустимое, то дио­ды включают последовательно.

При параллельном включении диодов из-за несовпадения прямых ветвей вольтамперных характеристик (ВАХ) токи в них будут распределяться неравномерно. Больший ток, протекающий через диод с меньшим сопротивлением, приведет к повышению его температуры, что вызовет уменьшение его сопротивления, увеличение тока и еще больший нагрев. Ток через диод может пре­высить допустимый, и диод выйдет из строя.

В системе питания с резервным фидером и дизель-генераторным агрегатом (ДГА) аппа­ратура получает питание от сети через выпрямитель. В случае аварии в сети к электропитающей ус­тановке автоматически через резервный фидер подключается второй независимый источник пере­менного тока. При аварии в обоих внешних источниках автоматически запускается ДГА и подклю­чается к электропитающей установке. Систему применяют, если питаемая аппаратура допускает кратковременные перерывы в электроснабжении. Перерывы возникают при переключении с основ­ного фидера на резервный (доли секунды) и при запуске ДГА (25-30 секунд).

При двухлучевой системе питания аппаратура питается одновременно от двух независимых источников переменного тока через самостоятельные выпрямительные устройства. Внешний источ­ник тока и выпрямительные устройства, подключенные к нему, образуют самостоятельную схему, называемую лучом. Каждый луч обеспечивает энергией половину нагрузки. В случае повреждения одного внешнего источника всю нагрузку без перерыва принимает второй источник. Одновременно автоматически запускается ДГА, который через 30 секунд подключается вместо поврежденного ис точника, и двухлучевая система вновь восстанавливается. Система является надежной, несложной, потому и перспективной.

Транзисторные стабилизаторы напряжения.

Тиристоры имеют четырехслойную струкгуру P₁-n₂-Р₂-n₂, в соответствии с рисунком 4. При такой структуре образуются три перехода П1, П2, ПЗ. Электрод, соединенный со слоем P₁является анодом (А), а электрод, соединенный со слоем n₂, катодом (К).Электрод, подключенный к слою р₂, называ­ют управляющим электродом (У). Если к аноду тиристора приложить «+» (положительная поляр­ность) источника электрического тока, а к катоду «-» (отрицательная полярность) (прямое напряже­ние U_пр), то два перехода П1 и ПЗ будут открыты, а П2 закрыт. При монотонном увеличении прямо­го напряжения ток в основной цепи тиристора будет возрастать, незначительно оставаясь соизмери­мым с обратным током обычного диода. Этот участок ВАХ соответствует закрытому состоянию ти­ристора. При повышении напряжения до основного напряжения переключения (U_прк) начинается ла­винный пробой перехода П2.Прямое напряжение на тиристоре резко снижается до малого значения порядка 1,5-2 В и ток в основной цепи практически ограничивается только сопротивлением нагруз­ки (R_H).

Для того чтобы закрыть тиристор, необходимо снизить ток, проходящий через прибор, до тока удержания (I_уд). При изменении полярности напряжения, приложенного между анодом и ка­тодом тиристора (обратное напряжение U_обр), переходы П1и ПЗ будут закрыты, а переход П2 от­крыт. Через тиристоры будет протекать малый ток, аналогичный обратному току диода. В случае увеличения обратного напряжения до напряжения пробоя (U_проб) начинается режим пробоя тиристо­ра. Если при наличии прямого напряжения между основными электродами на управляющий элек­трод тиристора подать положительный потенциал относительно катода, то импульс прямого тока че­рез переход ПЗ нейтрализует действие потенциального барьера закрытого перехода П2, и тиристор может быть открыт при напряжении, меньше чем U_прк. Напряжение включения (U_вк)при котором ти­ристор включается, зависит от амплитуды импульса управляющего тока (I_упр), протекающего в цепи управляющего электрода. Характерно, что в открытом состоянии тиристор теряет управляемость т.е после открывания тиристора управляющий электрод не влияет на прохождение прямого тока.

Для того чтобы закрыть тиристор, нужно снизить ток, проходящий через прибор, ниже тока удержания или отключить и снова включить напряжениеU_пр, или кратковременно приложить к ти­ристору обратное напряжение.

Переход тиристора из закрытого состояния в открытое происходит быстро за время, не превышающее t_вкл=15-20микросекунд (мкс). Для перехода тиристора из открытого состояния в за­крытое требуется гораздо больше времени t_вкл=150-200 мкс, которое необходимо для рассасывания зарядов из области среднего перехода. Четырехслойный полупроводниковый прибор, в котором имеются три электрода, называют триодным тиристором, или тринистором. Прибор, в котором тре­тий электрод отсутствует (или не используется), называют диодным тиристором, или динистором. Существенным недостатком такого прибора является невозможность перевода его в открытое со­стояние при напряжениях, меньших напряжениях U_npk. В качестве бесконтактных переключателей в устройствах автоматики находят применение симметричные тиристоры (симисторы). Симистор име­ет пятислойную структуру, обладает двусторонней проводимостью, включается при подаче импуль­са тока управление на управляющий электрод независимо от полярности этого напряжения, а вы­ключается так же, как и обычный тиристор.

При определенном значении тока ВАХ, в соответствии с рисунком 4,б.тиристора преобразуется в харак­теристику, соответствующею диоду, в которой отсутствует участок отрицательного сопротивления.

Рисунок 5 - Структура тиристора и его вольтамперная характеристика

Полезная мощность выпрямителя - это мощность, выделяемая в нагрузке, которая опре­деляется по формуле:

P₀ = U₀ I₀, (2);

где I₀-постоянная составляющая выпрямленного тока.

Вынужденное намагничивание трансформатора относится к специфическим особенно­стям работы трансформатора в выпрямительных схемах и обусловлено тем, что токи во вторичных обмотках при некоторых схемах выпрямления протекают только в одном направлении. Поэтому сер­дечник намагничивается не только переменной, но и постоянной составляющими тока вторичной обмотки. В результате чего кривая намагничивания теряет симметричность, так как одна ветвь захо­дит в область большего насыщения. Это приводит к уменьшению магнитной проницаемости сердеч­ника, уменьшению индуктивности обмоток и увеличению тока холостого хода. Повышение тока хо­лостого хода и рост потерь на гистерезис являются причиной дополнительных потерь, что приводит к увеличению габаритных размеров и массы сердечников трансформатора.

Нагрузкой мостовой схемы с четырьмя тиристорами, в соответствии с рисунком 6 является резистор R_H и фильтр, состоящий из дросселя L и конденсатора С. Управляющие электроды тиристоров VSI и VS2 соединены вместе и подключены к одному выходу системы управления выпрямителями (СУ), а управляющие электроды тиристоров VS3 и VS4 - ко второму выходу СУ. Импульсы управления Iy1 с первого выхода СУ поступают в противофазе к импульсам I_у2 со второго выхода.

Рисунок 6

протекающего через него. При этом возрастает и общий ток (Iо), что приводит к увеличению падения напряжения на гасящем сопротивлении (Ro).

К достоинствам параметрических стабилизаторов относился простота схемы, низкая стоимость, небольшая масса и габаритные размеры.

Однако параметрические стабилизаторы напряжения обладают и рядом недостатков: до­вольно значительное выходное сопротивление, невозможность получения точного определенного значения выходного напряжения, а также плавной его регулировки; не высокий коэффициент стаби­лизации напряжения порядка двадцать шестьдесят (20-60) к.п.д. приблизительно тридцать процен­тов (30%); маломощны; токи нагрузки ограничиваются максимально допустимыми токами стабили­тронов; не допускается параллельного включения стабилитронов, так как из-за различия сопротивле­ний токи через них будут распределяться неодинаково.

Транзисторные стабилизаторы напряжения, имеющие значительные преимущества, перед параметрическими стабилизаторами напряжения, наиболее широко распространены. Стабилизаторы, содержащие замкнутую систему регулирования (систему управления по отклонению), осуществляемую по цепи обратной связи, называются компенсационными стабилизаторами напряжения.

Их основными элементами являются регулирующие элементы (РЭ), выпол­ненные на одном или каскадном соединении транзисторов. Цепь обратной связи (ОС) содержит ис­точник опорного напряжения (ОН), кремниевый стабилитрон и схему сравнения (СС) с усилителем постоянного тока (УПТ). В зависимости от способа включения регулирующего элемента компенса­ционные стабилизаторы напряжения делят на два класса' параллельного и последовательного типа.

Изменение входного напряжения или тока нагрузки в компенсационных стабилизаторах вызывают отклонение выходного напряжения от номинального. Эти изменения сравниваются с опорным напряжением и через усилитель постоянного тока подаются на регулирующий элемент и изменяют его сопротивление. В компенсационных стабилизаторах напряжения параллельного типа это вызовет изменение тока, протекающего через резистор (Ro), и падение напряжения на нем. В компенсационных стабилизаторах напряжения последовательного типа изменится падение напряжения непосредственно на самом регулирующем элементе. В обоих случаях действия РЭ будет сводиться к поддержанию выходного напряжения в заданных пределах, то есть его стабилизации.

Контрольные вопросы

1. Роль источников электропитания в работе устройств связи.

2. Основные задачи и перспективы развития источников электропитания.

3. Классификация источников вторичного электропитания: входной и выходной электроэнер­гии, выходной мощности, номинальному значению выходного напряжения, допустимому отклоне­нию номинала выходного напряжения, пульсации, между стабилизации напряжения.

4. Требования электрические, эксплуатационные, конструктивно-технологические к источни­кам вторичного электропитания.

5. Параметры источников вторичного электропитания.

6. Структурная схема источника вторичного электропитания. Назначение функциональных узлов схемы.

7. Основные параметры номинального режима трансформаторов.

8. Параметры электрических реакторов: ток подмагничивания, индуктивность, сопротивление обмотки постоянному току.

9. Классификация трансформаторов.

10. Классификация схем выпрямления по числу фаз переменного тока, числу выпрям­ляемых полупериодов напряжения, характеру нагрузки.

11. Работа однофазных выпрямителей на активную нагрузку. Временные диаграммы напряже­ний и токов. Достоинства и недостатки схем. Область применения.

12. Работа однофазных выпрямителей на нагрузку с емкостной и индуктивной реакцией. Временные диаграммы напряжений и токов.

13. Схема выпрямления с умножением выпрямляемого напряжения. Трансформаторные симметричные, несимметричные, бестрансформаторные схемы умножения напряжения. Досто­инства и недостатки схем умножений, область применения.

14. Выпрямители трёхфазного тока с активной нагрузкой. Временные диаграммы напряжений и токов на входе и выходе выпрямителя. Основные соотношения токов и напряжений в схемах.

15. Особенности режимов в трёхфазных схемах при реактивной нагрузке. Достоинства и недостатки трёхфазных схем выпрямления. Область применения.

16. Параметры. Средние значения напряжения и тока на нагрузке. Действующие значения тока и напряжения в обмотках трансформатора. Максимальный ток через вентиль. Обратное напря­жение через вентиль. Коэффициент использования обмоток трансформатора. Коэффициент пульса­ции.

17. Режимы работы стойки ВУТ.

18.Управляемые одно- и трёхфазные схемы выпрямления на резисторах. Принципиальные схемы. Временные диаграммы напряжение" и токов для различных видов регулирования. Область применения в устройствах связи.

19. Методы управления тиристорами в управляемых выпрямителях.

20. Назначение сглаживающих фильтров, требования к ним.

21. Коэффициент сглаживания. Допустимые значения коэффициента пульсации питающих на­пряжений для различных устройств связи.

22. Классификация фильтров по построению звена схемы и работа однозвенных индуктивно -ёмкостных фильтров. Выбор параметров элементов фильтра. Многозвенные фильтры.

23. Резонансные фильтры с параллельными и последовательными контурами.

24. Причины колебания питающих напряжений.

25. Виды стабилизаторов напряжения.

26. Назначение стабилизаторов напряжений и их параметры. Классификация стабилизаторов.

27. Параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах.

28. Компенсационные стабилизаторы на транзисторах с последовательным и параллельным включением регулирующих элементов.

29. Феррорезонансный стабилизатор напряжения. Принцип работы. Применение.

30. Защита в транзисторных стабилитронах от повышения и понижения выходного напряже­ния, от короткого затухания и перегрузки по току.

31. Стабилизаторы напряжения переменного тока

32. Стабилизаторы на магнитных элементах. Принцип действия. Вольтамперные характери­стики. Достоинства и недостатки. Применение.

33. Функциональные схемы тиристорных стабилизаторов постоянного тока.

34. Принципиальные схемы тиристорных стабилизаторов (регуляторов) напряжения.

35. Принципиальные схемы импульсных стабилизаторов понижающего, повышающего и конвертируемого типа с последовательным и параллельным включением регулирующего транзисто­ра.

36. Схемы импульсных стабилизаторов напряжения на интегральных элементах. Достоин­ства, недостатки, область применения ЙСН.

37. Регулировка напряжений. Способы регулирования напряжения реостатами, потен­циометрами, автотрансформаторами, электрическими реакторами, изменением параметров вен­тилей. Сравнение технико-экономических параметров регулирования.

38. Назначение преобразователей напряжения. Применение.

39. Схема однотактного преобразователя, физические процессы в нём.

40. Двухтактные преобразователи с самовозбуждением.

41. Понятие о преобразователях с независимым возбуждением.

42. Структурные схемы источников электропитания с бестрансформаторным входом: схема построения.

43. Схемы входных выпрямителей источников электропитания с бестрансформаторным вхо­дом.

44. Принципиальные схемы однотактных и двухтактных усилителей мощности источников электропитания с бестрансформаторным входом.

45. Электрохимические источники тока, их параметры: напряжение, внутреннее сопротивле­ние, ёмкость, саморазряд, энергия, удельные весовые и объёмные характеристики, отдача, диапазон рабочих температур, устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам. Условные обозначения аккумуляторов.

46. Марганцево - цинковые и ртутно-цинковые элементы и батареи, их устройство, электрохи­мическая система, обозначение, типы, основные электрические параметры, область применения.

47. Щелочные аккумуляторы и батареи: никель- кадмиевые, серебряно-цинковые, сереб­ряно-кадмиевые. Их устройство, электрохимическая система. Обозначение, типы, электрические па­раметры область применения.

48. Пластины щелочного аккумулятора.

49. Кислотные аккумуляторы, устройство, электрохимическая система.

50. Электролит кислотных аккумуляторов, его приготовление. Меры безопасности при приго­товлении электролита.

51. Эксплуатация кислотных аккумуляторов.

52. Отдача аккумуляторов по энергии и ёмкости.

53. Типы аккумуляторных батарей и область их применения.

54. Правила эксплуатации аккумуляторов и аккумуляторных помещений.
55. Понятия о солнечных и атомных батареях, термоэлектрогенераторов.

56. Классификация генераторов по способу возбуждения.

57. Принцип работы генератора с параллельным возбуждением. Условие самовозбуждение машины.

58. Характеристики генератора: холостого хода, внешняя, регулировочная.

59. Особенность характеристик генератора со смешанным возбуждением. Область применения генераторов в устройствах связи.

60.Двигатели постоянного тока. Вращающий момент.

61. Уравнение равновесия ЭДС, Изменение направления вращения. Регулирование скорости вращения.

62. Классификация электроприемников узлов связи по условиям электроснабжения.

63. Структурные схемы электроснабжения узлов связи разных категорий.

64. Выпрямительные устройства серий ВУК, ВУТ, ВУЛС, назначение, выполняемые функции, основные технические данные.

65. Питание стойки ВУТ.

66. Основные части стойки ВУТ.

67. Установка гарантированного питания постоянным током: назначение, состав оборудова­ния.

68. Параллельная работа ВУК и аккумуляторных батарей в буферном режиме «непрерывного подзаряда».

69. Способы реализации буферной системы электропитания: много батарейные и с одной опорной батареей.

70. Автоматизированные буферные системы электропитания с использованием АКАБ, ПНВ, ЭВУ.

71. Ведение записей в аккумуляторном журнале.

72. Требования, предъявляемые к условиям электроснабжения.

73. Основные положения по устройству ЭПУ, состав оборудования, функциональная схема, режим работы.

74. Система без аккумуляторного электропитания по двухлучевой схеме с использованием комплекта ВУЛС.

75. Современные принципы надежного резервирования электроснабжения узлов связи пере­менным током.

76. Устройства автоматического включения резерва и гарантированного электропитания.