Io- ток намагничивания

X1 и X’2 – паразитические индуктивности, характеризующие энергию, идущую на создание полей рассеивания

Rm – сопротивление, характеризующее, потери на Токи Фуко и петли гистерезиса

R1- активное сопротивление 1-ой обмотки,

R’2 – Сопротивление, характеризующее активные потери во вторичной обмотке

Zнг=R’нг+jX’нг – импеданс сопротивления, или сопротивление нагрузки общее

46.

Рис. 15-5. Зависимость изменения напряжения от характера нагрузки

Для иллюстрации зависимости ⍍U от характера нагрузки трансформатора на рис. 15-5 построен график зависимости ⍍U% = f (ф₂) при / = /_н применительно к данным рассмотренного численного примера. Правый квадрант соответствует смешанной активно-индуктивной нагрузке, а левый квадрант — активно-емкостной нагрузке.

На рис. 15-5 видно, что при активно-индуктивной нагрузке вторичное напряжение трансформатора падает (⍍U > 0), а в случае активно-емкостной нагрузки при достаточно большом угле сдвига фаз оно повышается (⍍U < 0). Это обусловлено тем, что при протекании через индуктивное сопротивление индуктивный ток вызывает понижение напряжения, а емкостный ток — повышение его. Чем выше номинальное напряжение трансформатора, тем больше рассеяние трансформатора и напряжение короткого замыкания и поэтому тем больше изменение напряжения трансформатора.

1 – случай для активной нагрузки ();

2 – случай для индуктивной нагрузки (;

3 – случай для ёмкостной нагрузки ().

47. - коэффициент нагрузки трансформатора;

;

;;;

.

Последнее выражение показывает, что процентное изменение вторичного напряжения зависит не только от величины нагрузки, но и от её характера.

1 – случай для активной нагрузки ();

2 – случай для индуктивной нагрузки (;

3 – случай для ёмкостной нагрузки ().

Внешняя характеристика трансформатора – зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки от коэффициента нагрузки трансформатора.

Внешняя характеристика зависит от характера нагрузки, кроме того, напряжение на зажимах вторичной обмотки можно найти по следующей формуле:.

1 – случай для активной нагрузки ;

2 – случай для индуктивной нагрузки ;

3 – случай для ёмкостной нагрузки .

48.  Преобразование активной мощности трансформатора происходит согласно энергетической диаграмме рис.1.5а, соответствующей схеме замещения рис.1.2а и векторным диаграммам рис.1.3.

     На рис.1.5а символом P_эм обозначена внутренняя электромагнитная мощность трансформатора, определяемая как: Pэм= P₁ – p_эл1 – p_мг, где P₁=3U₁I₁cosj₁ – активная мощность поступающая в первичную обмотку из сети; p_эл1 - электрические потери мощности в первичной обмотке трансформатора; p_мг - магнитные потери в трансформаторе (потери в стали).

     Мощность P₂ отдаваемая трансформатором нагрузке меньше внутреннй электромагнитной мощности на величину p_эл2, которая соответствует электрическим потерям мощности во вторичной обмотке трансформатора, то есть

     P₂ = P_эм – p_эл2 = 3U₂I₂cosj₂ = 3U₂’I₂’cosj₂.

     Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора равен:

     h =P₂/P₁.

     Преобразование реактивной мощности происходит согласно энергетической диаграмме рис.1.5б.

     Из первичной реактивной мощности

     Q₁=3U₁I₁sinj₁

     мощность

     q₁=3I₁²X₁

     расходуется на создание магнитного поля рассеяния первичной обмотки, а мощность

     q_мг=3I_x²X_m

     - на создание магнитного поля взаимной индукции (поля в магнитопроводе).

     Реактивная мощность

     q₁=3(I₂’)² X₂’

     расходуется на создание магнитного поля рассеяния вторичной обмотки, а оставшаяся мощность

     Q₂ = Q₁ – q₁ – q_мг – q₂ =3U₂I₂sinj₂ =3U₂’I₂’sinj₂

     передается потребителю.

     При активно-емкостной нагрузке j₂ < 0, а также Q₂ < 0. Изменение знака Q₂ означает изменение направления передачи реактивной мощности. Если при этом также

     Q₁ = Q₂+q₂+q_мг+q₁ < 0 ,

     то реактивная мощность передается с вторичной стороны на первичную. Если же Q₂ < 0, а Q₁ > 0, то реактивная мощность потребляется как с первичной, так и с вторичной стороны и расходуется на намагничивание трансформатора.

     Общий вывод - реактивная мощность в электрических машинах и трансформаторах расходуется на создание магнитного поля устройств.

     Коэффициент мощности трансформатора равен:

     cosj₁ =P₁/S₁ = P₁/(P₁²+Q₁²)^1/2.

Коэффициент полезного действия: , где- мощность, поступающая в нагрузку;- мощность, поступающая из сети в первичную нагрузку.

Коэффициент полезного действия силовых трансформаторов составляет 90-95 процентов, поэтом коэффициент полезного действия силовых трансформаторов рассчитывают косвенным путём по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

;

; ;

;

, следовательно, , то есть потери в стали равны потерям в меди. Тогда:.

Для силовых трансформаторов оптимальный коэффициент трансформации лежит в следующих пределах.

49.

Электроника – наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводников) используемых в основном для передачи, отработки и хранения информации.

Электроника - основные представления о технологиях передачи информации потоков изучает эта наука.

50.

Полупроводник – кристаллическое, аморфное или жидкое вещество, причем по удельный электрической проводимости, резко возрастающей с увеличением температуры или воздействий др. внешних факторов (напряженности эл. сил магн. полей) занимающее промежуточное положение между хорошими проводниками - металлами и плохими проводниками - диэлектриками

Основные «конструктивные» элементами полупроводника, как и любого вещества являются – электрон и ядра атома. Атомы в свою очередь «сшить» в молекулы, соедини которые определенным образом рождает полупроводник.

В кристаллах элементов VI группы периодической системы (Si, Ge) однозарядным донорами явл. эл. V: P; As; Sb.

5 электронов →4 связанных и 1 свободный

В VI – III будет однозарядным акцептором. Al, In, Ga.

Акцепторный – p – проводимость.

Донорный – n – проводник.

51. Современным методом создания полупроводниковых приборов из кремния является планарная технология, основу которой составляет метод фотолитографии

на исходной пластине кремния n-типа получают пленку окисла, которую затем покрывают слоем светочувствительного вещества (фоторезистом), после чего поверхность через фотошаблон засвечивают УФ светом. Затем слой фоторезиста проявляется с помощью проявителей, при этом облучении участки фоторезиста задубливаются и переходят в нерастворимое состояние, а необлученные участки растворяются. Далее осуществляется травление пленки окисла и получается окно для диффузии примеси. После этого спец составом удаляют слой фоторезиста; через образовавшееся окно проводят локальную диффузию примеси в исходную пластинку примеси и получают p-n переход.

52.

3 вида пробоя p-n перехода.

1. Электрический пробой (разность потенциалов)

2. Лавинный (большой обратный ток) пробой.

3. Тепловой (разрушение p-n перехода – не восстанавливаемый пробой диода) пробой.

53.

Диод – двухэлектродный эл. прибор, обладает различной проводимости в зависимости от направления эл. тока. Полупроводниковый диод изготавливается из полупроводника.

Конструктивные элементы : кристалл с одним p-n перехода, корпуса, 2 вывода.

Классификация: по S перехода - плоскотной, точечный, микроплавный.

По Полупроводниковому материалу – германиевый, кремневый, арсенид галлиевый.

по назначению

• Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

• Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.

• Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала

• Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

• Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

• Параметрические

• Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.

• Умножительные

• Настроечные

• Генераторные

по частотному диапазону

• Низкочастотные

• Высокочастотные

• СВЧ

Способы получения p-n перехода – сплавной, мезаструктурный, точечный, планерный.

54. На графике изображены ВАХ для прямого и обратного включения диода. Ещё говорят, прямая и обратная ветвь вольт-амперной характеристики. Прямая ветвь (Iпр и Uпр) отображает характеристики диода при прямом включении (то есть когда на анод подаётся «плюс»). Обратная ветвь (Iобр и Uобр) отображает характеристики диода при обратном включении (то есть когда на анод подаётся «минус»)

График прямого включения нарисован в первом квадранте. Отсюда видно, что чем больше напряжение, тем больше ток. Причём до какого-то момента напряжение растёт быстрее, чем ток. Но затем наступает перелом, и напряжение почти не меняется, а ток начинает расти. Для большинства диодов этот перелом наступает в диапазоне 0,5…1 В. Именно это напряжение, как говорят, «падает» на диоде. То есть если вы подключите лампочку по первой схеме на рис. 3, а напряжение батареи питания у вас будет 9 В, то на лампочку попадёт уже не 9 В, а 8,5 или даже 8 (зависит от типа диода). Эти 0,5…1 В и есть падение напряжения на диоде. Медленный рост тока до напряжения 0,5…1В означает, что на этом участке ток через диод практически не идёт даже в прямом направлении.

График обратного включения нарисован в третьем квадранте. Отсюда видно, что на значительном участке ток почти не изменяется, а затем увеличивается лавинообразно. Что это значит? Если вы включите лампочку по второй схеме на рис. 3, то светиться она не будет, потому что диод в обратном направлении ток не пропускает (точнее, пропускает, как видно на графике, но этот ток настолько мал, что лампа светиться не будет). Но диод не может сдерживать напряжение бесконечно. Если увеличить, напряжение, например, до нескольких сотен вольт, то это высокое напряжение «пробьёт» диод (см. перегиб на обратной ветви графика) и ток через диод будет течь. Вот только «пробой» - это процесс необратимый (для диодов). То есть такой «пробой» приведет к выгоранию диода и он либо вообще перестанет пропускать ток в любом направлении, либо наоборот – будет пропускать ток во всех направлениях.

55.

Как видно на осциллограммах напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.

Метод расчета.

Максимальное значение через вентиль

Пульсирующий ток:

–переменная составляющая тока.

–постоянная составляющая тока

Коэффициент пульсации

–самая большая пульсация

Постоянная сост. выпр. напряжения

или

Если нельзя пренебречь , то:

Расчетная мощность силового трансформатора

Обратное напряжение однополупериодного выпрямителя

При работе на емкостную нагрузку

56.

U2 - Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора(или одну со средней точкой).

Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде - с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Метод расчета.

Пост.сост. выпр.тока

Напр. на выходе двухполупер. выпр.

C учетом внутр. сопр. вент.и

Расчетная мощность пит. выпр. Трансф

Вел. Обр.напр.

Коэф. пульсации связан с числом фаз т выпр. соотн.

Для схемы однотак. Двухполуп. Выпр. q=0,62

Форм. нельзя польз. для вычисления коэф. пульсации однополупериодного выпр. т.к. при m=1 знам. др. равен 0.