95

1 Вопрос

1. Место силовых преобразователей в электроприводе.

Понятие “автоматизированный электропривод” удобно рассматривать на пр-ре функциональной схемы, составленную из основных, входящих в него элементов.

Рис.1 Энергия, поступающая из сети, на пути к рабочему органу механизма претерпевает целый ряд преобразований. Так, СП (силовой преобразователь) преобразует электрическую энергию, потребляемую из сети, которая потребляться электродвигателем (М). М преобразует эту электр. энергию в мех. энергию вращающегося вала. Кинематическая цепь преобразует мех. энергию с одними параметрами (момент, частота вращения) в мех. энергию с другими параметрами.

Через СП проходит весь поток энергии, который можно регулировать, и тем самым реализовывать разнообразные функции, возлагаемые на электропривод. Управляющее устройство УУ - функция управления СП. На входе УУ находится система регулирования координат СРК для регулирования переменных величин, напр-р, напряжение, ток, частота вращения электрической машины, перемещение рабочего органа исполнительного механизма и др.

На СРК могут осуществляться различные воздействия - задающее воздействие, воздействие обратных связей, корректирующие воздействия, в => СРК вырабатывает результирующий сигнал, поступающий на УУ. Информация о реальном значении той переменной, которая подлежит регулированию должна поступать непрерывно в виде стандартизованных электрических сигналов, вырабатываемых датчиками различного вида. Датчики ( Д1, Д2 и т.д.) - это информационные устройства, преобразующие тот или иной вид переменной в стандартизованный сигнал.

Пунктирной линией очерчены элементы, совокупность которых определяет понятие автоматизированный электропривод. В ряде случаев схема может быть упрощена или усложнена.

2 Вопрос

2.Силовые полупроводниковые приборы: достоинства, классификация.

Достоинства:

-Малые тепловые потери ( малое активное сопротивление во вкл. состоянии, когда через них протекают большие токи, и выкл. Состоянии.)

-Высокая скорость переключения.

Классификация: а) По принципу действия. 1) Силовые неуправляемые вентили. 2)Силовые транзисторы. 3) Силовые тиристоры.

б) По степени управляемости. ( перевести прибор из проводящей в не проводящую и обратно). 1) Неуправляемая 2) Полу-управляемая 3) Полностью управляемая группа.

3 Вопрос

3.Силовые неуправляемые выпрямители, вольтамперные характеристики.

Неуправляемый полупроводниковый вентиль представляет собой нелинейное несимметричное акт. сопр-е, величина которого зависит от полярности приложенного к прибору напряжения. При прямой полярности, когда к аноду подключен «+» полюс источника питания (+), а к катоду «-», вентиль имеет малое сопротивление. При обратной полярности питающего напряжения сопротивление вентиля большое.

Вольт - амперная характеристика ВАХ вентиля имеет прямую ветвь, расположенную в 1- ом квадранте координат “U - I” и обратную - в 3- ем квадранте. Прямое напряжение (+U) измеряется единицами или долями вольт, обратное напряжение (-U) - сотнями, или тысячами вольт. Прямые токи (+iв) составляют сотни ампер, обратные (-i_в) - десятки миллиампер. На прямой ветви ВАХ можно выделить два участка: участок большого сопротивления (А) и участок малого сопротивления (Б). Участок Б близок к прямолинейному, поэтому представляют схему замещения прямой ветви, где характеристики в виде последовательно включенных идеального вентиля, источника порогового напряжения (U₀) и линейного сопротивления (R_д)(рис.2 рис3).

Обратная ветвь ВАХ может быть разбита на три участка:

В - участок высокой проводимости (малого сопротивления)

Г - участок низкой проводимости

Д - участок высокой проводимости вследствие электрического пробоя.

- Схема замещения:

Вах - идеального вентиля.

Обратный ток- I_ОБР- ток протекающий через прибор при приложении к нему обратного напряжения, опр. при обр.U_обр, равном величине повторяющего напряжения.

Динамическое (дифференциальное) сопротивления прибора в открытом состоянии R_D-это котангенс угла наклона прямой проходящей через 2 точки прямой ветви ВАХ с ординатами = 1.57 и 4.71- предельного тока и пересекающий ось U в точке числовое значение которое считается пороговым U.

Сtg λ=ΔU / I_VD=R_D

3.Тиристор, как и диод, может пропускать большой ток только в одном (проводящем) направлении и перевод его в открытое состояние может осуществляться только при выполнении двух условий:

1. Полярность приложенного к тиристору напряжения - прямая;

2.По цепи “управляющий электрод (УЭ) - катод” протекает управляющий ток iу (в виде импульса) от отдельного источника управляющего напряжения.

I_УД-ток через прибор, при разомкнутой цепи управляющего вывода при котором прибор ещё находится в открытом состоянии.

I_ВКЛ- минимальный прямой ток необходимый для поддержания прибора в открытом состоянии, непосредственно его после вкл. при снятии управляющего сигнала типа и длительности

I_ВХ= 2*I_УДЕРЖ

I_УТ= ток протекающий через прибор при разомкнутой цепи управляющего вида при приложении к нему напряжения в прямом направлении. U_ПР = U_П

ВАх- идеального тиристора

Uпер - это прямое напряжение, при котором тиристор переходит из закрытого состояния в открытое при разомкнутой цепи управляющего провода.

Критическая скорость нарастания прямого напряжения- минимально допустимое изменение скорости нарастания прямого напряжения при которой не происходит переключения прибора при заданном напряжении и разомкнутой цепи управляющего вывода.

Для сниженияприбор шунтируютR-C-цепью.

Для перевода тиристора в закрытое состояние нужно снизить анодный ток до величины тока удержания, снижением iа до нуля при изменении полярности напряжения Uпит.

Рассмотрим прямую ветвь при различных значениях i_у:

1. i_у=0. При изменении прямого напряжения в пределах от 0 до U₀ н.в. вызовет протекание по анодной цепи небольшого тока утечки, рвного i_обр. При увеличении +U_в.пр. до напряжения включения (U_{0 н.в.}) ток утечки резко возрастает и в точке “В” становится = току удержания. Тиристор переходит в открытое состояние. Величина анодного тока (iв) опр-тся параметрами внеш. цепи. Для ограничения прямого тока исп-т zнагр.

2. iу10. Подача небольшого тока управления приводит к уменьшению U_н.в.

3. При iу=iу3 (iу3-ток спрямления). Хар-ка тиристора оказывается подобной хар-ке неуправляемого вентиля: тиристор переходит в открытое состояние при малых значениях Uв.пр. На практике перевод тиристора в открытое состояние производят подачей кратковременных импульсов iу, величина которых по уровню превышает iу спрямления. Тиристор может самопроизвольно, без подачи управляющего импульса, перейти в открытое состояние, если:

1. U_в.пр.>U_о.н.в.

2. 

3. Велик уровень помех в цепи управляющего электрода.

При разработке преобразователей предусматривается защита от указанных явлений.

4 вопрос

Силовые транзисторы, вольтамперные характеристики.