Ozgarmas tok orqali kuchlanishni siljitish
Kuchlanishni ozgarmas tok orqali siljitish ozgaruvchan
qarshilik (komir tayoqcha, ozgaruvchan qarshilik va boshq.)
orqali yoki chiqishiga kuchlanishni oshiruvchi siljituvchi
qurilma ulash orqali amalga oshiriladi.
Komir tayoqchali kuchlanishni siljituvchi qurilma 30-
rasmda korsatilgan bolib, bular aloqa qurilmalarining
manbalarida ishlatiladi.
30-rasm
42
Qurilmaning komir tayoqchasi gardishli komir
bolakchalaridan yigilgan bolib, tayoqchaning qarshiligi R
tayoqchadagi komir gardishlarining siqilishiga bogliq. Prujina
P komir tayoqchani siqib turishi natijasida komir
tayoqchaning qarshiligi R
C
ga kamayadi. Elektromagnit E
galtagiga tok kelganda siljituvchi qurilmaning yakori Y ni
tortadi va komir tayoqchaning siqilishi boshashadi, natijada
qarshilik R
C
oshadi. Komir tayoqcha qarshiligining tasiri
natijasida chiqishdagi siljigan kuchlanish kirish kuchlanishidan
kichkina boladi:
U
yuk
= U I· R
C
.
Agarda nomalum sabablarga kora U
yuk
oshsa, elektromag-
nitdagi tok oshadi va yakorni avvalgidan ham koproq tortadi.
Natijada tayoqchaning gardishlarini siqilib turishi boshashadi,
bu esa R
C
qarshilikning oshishiga olib keladi. Komir
tayoqchadagi kuchlanishning qarshilikka uchrashi chiqish
kuchlanishi U
yuk
ning kamayishiga olib keladi. Yuklama
sxemaga ulaganda elektromagnitdan oqayotgan tok yuklama
qarshiligiga ketma-ket ulanishi kerak, yani siljitgich
qurilmaning qarshiligi boshqarilayotgan tokka bogliq boladi.
Qurilma quyidagi kamchiligi ega: inertsiyali, ogirlik va hajm
korsatkichlari yuqori, siljitish aniqligi past.
Boshqariluvchi ventilli togrilagichlar
Kop hollarda togrilagichlardan ozgaruchan kuchlanishni
ozgarmas kuchlanishga aylantirish bilan bir qatorda,
ozgarmas kuchlanishni ravon ozgartirish talab qilinadi.
Bunday ozgartirish togrilagichning ozgaruvchan kuchlanish
qismida ham amalga oshirish mumkin va ozgaruvchan
kuchlanishni ozgarmas kuchlanishga aylantirilayotgan
jarayonda ham amalga oshirish mumkin. Togrilagichning
ozgaruvchan kuchlanish qismida ravon ozgartirish
transformatorlar, avtotranformatorlar orqali amalga oshiriladi.
Ozgaruvchan kuchlanishni ozgarmas kuchlanishga
aylantirish jarayonida kuchlanishni ravon ozgartirish tiristor
orqali amalga oshirish ancha tejamkor usul hisoblanadi.
43
Tiristor tort qatlamli yarim otkazgichli asbob bolib, uchta
ketma-ket tosiq zonali p-n otishda iborat. Tiristor ventil
xususiyatga ega, yani elektr tokini bir tomonga otkazuvchi
xususiyatga ega bolib, ikkita turgun holatda ishlaydi: yuqori
otkazuvchanlikka ega bolgan holatda (tiristor ochiq) va past
otkazuvchanlikka ega bolgan holatda (tiristor yopiq) ishlaydi.
Tiristorning yopiq holatdan ochiq holatga otishi uchun
tashqaridan qoshimcha energiya berish kerak. Bunday
energiyaga elektr energiyasi (kuchlanish yoki tok) va yoruglik
energiyasi kiradi.
Bu energiyalar boshqariluvchi elektrod orqali tiristorning
chapdan hisoblaganda uchinchi qatlamiga katodga nisbatan
musbat potentsial beriladi. Bu potentsial ortadagi tosiq zonani
kompensatsiyalab, asosiy zaryad tashuvchilarning tosiqdan
ertaroq otishiga va zanjirdan tok oqimining oqishiga olib
keladi. Tiristorning yopiq holatdan ochiq holatga otishi juda
tez boladi, yani 1520 mk/s da ochiladi. Tiristorning
birdaniga ochilishi va undan katta tok otishi natijasida
qurilmaga havf tugdirmaslik uchun tiristorga induktiv galtak
ketma-ket ulanadi. Tiristorning ulanish kuchlanishi
boshqaruvchi elektrodga berilayotgan tokning amplitudasiga
bogliq. 31-rasmda tiristorning volt-amper xarakteristikasi
I
bosh
=0 bolganda va I
bosh
>0 bolganda berilgan.
31-rasm
44
Bir taktli ikki fazali tiristor orqali boshqariluvchi
togrilagichning (32-rasm) ishlash prinsipini korib chiqamiz.
Ikki yarim davrli nol chiqishli togrilagichning D
1
va D
2
vetillarini tiristor T
1
va T
2
bilan almashtiriladi. Boshqaruvchi
qurilma (BQ) ning chiqishi tiristorning boshqaruvchi elektrodiga
(BE) ulanib boshqaruvchi tok beriladi va togrilanayotgan
kuchlanish impuls toki bilan fazalari mos tushadi.
Tiristorlarga transformatorning ikkilamchi chulgamidagi
kuchlanishlar yigindisi ornashgan boladi. T
1
ga kuchlanishning
togri yonalishi T
2
ga teskari yonalishi togri keladi. Ochiq
tiristorlardagi kuchlanish ( U
21
+ U
22
) = U
2 tesk.
boladi.
I
b
tokning fazasi BQ orqali U
2 a
va U
2b
larga nisbatan siljitiladi.
Tiristor T
1
va T
2
ga togri kuchlanish va I
b
tok impuls berilganda
tiristorlar ochiladi. Tiristorning kechikib ochilish burchagi ventil
V
1
va V
2
ning ochilish vaqti bilan tiristorning kichikibroq ochilgan
vaqti orasidagi faza burchagi hisoblanadi va a bilan belgilanadi.
Agarda a>0 bolsa, BE ga kelayotgan impuls toki I
b
ventilning
ishga tushish vaqtidan kechikkanligini korsatadi. Yani, t=0
dan to t
1
=a gacha tiristor ochilmaydi va undan tok otmaydi
yuklama R
yuk
dagi kuchlanish nolga teng boladi (33-rasm).
t
1
=a bolganda tiristor T
1
ochiladi (I
b
yordamida) va U
0
birdaniga osib, U
2
ga teng boladi. Tiristor T
1
dan oqadigan
tok
\XN
D
5
8
L
boladi. T
1
yopiq bolgan holatda tiristordagi
32-rasm
45
kuchlanish U
a1
ga teng boladi. Manbadan kelayotgan
kuchlanish t
2
= bolganda tiristor T
1
ning toki ham nolga teng
boladi va tiristor yopiladi.
t
2
=p bolganda manba kuchlanishining yonalishi teskariga
ozgaradi va t
2
t
3
oraligida ikkala tiristor ham yopiq holda
boladi. T
1
tiristorga teskari, T
2
tiristorga togri kuchlanish
togri keladi, yani u U
2
kuchlanish bilan aniqlanadi.
t
3
=p+a nuqtasida T
2
ga BQ orqali tiristorni ochuvchi I
b
toki beriladi va T
2
ochiladi. Kuchlanish U
0
=U
22
=U
2
boladi.
33-rasm
46
Tiristor T
2
dan va yuklamadan oqqan tok
\XN
5
8
LD
L
boladi.
t
3
t
4
oraligida T
2
tiristor ochiladi va tok otadi. T
1
tiristor
esa teskari kuchlanish 2U
2
tasirida boladi. Yopiq tiristorning
teskari kuchlanishining maksimal qiymati
PD[
8
8
E
boladi. U
2
tasir etuvchi kuchlanish.
Bu jarayon keyingi yarim davrlarda ham shunday davom
etadi. Tranformatorning ikkilamchi chulgamidagi tok
tiristorlar T
1
, T
2
dan oqadigan tokka oxshagan boladi.
Transformatorning birlamchi chulgamidan oqadigan i
1
tok
transformatorning ikkilamchi chulgamidan oqadigan tok bilan
transformatsiya koeffitsiyenti
Z
Z
Q
orqali boglangan bolib,
a oraligida boshliq paydo boladi. Uning birinchi garmonikasi
manba kuchlanishidan faza boyicha orqada qoladi. Organilgan
fizik jarayondan shuni xulosa qilish mumkinki, a ni
ozgartirish natijasida chiqish kuchlanishini siljitish mumkin.
34-rasm
47
Agarda a=0 bolsa, chiqish kuchlanishi boshqarilmaydigan
togrilagichning chiqish kuchlanishiga teng boladi, yani
U
0
=0,9 U
2
(maksimal qiymatga).
Agarda a=p bolsa U
0
=0 boladi.
Shunday qilib boshqariluvchi vintelli togrilagichlarda a=0
dan to 180
0
gacha ozgarganda, U
0
maksimal qiymatdan
nolgacha kamayadi.
Chiqishdagi kuchlanish U
0
bilan a orasidagi boglanish siljish
xarakteristikasi deyiladi. 34-rasmda aktiv yuklamali bir fazali
togrilagichning chiqish kuchlanishi va boshqaruvchi burchak
a ning turli qiymatlardagi xarakteristikasi keltirilgan.
35-rasmda boshqariluvchi ventilli togrilagichning (L
yuk
=0
da va yuklama induktiv xarakterga ega bolganda) siljish
xarakteristikasi keltirilgan.
35-rasm
48
II. BOB. OZGARUVCHAN VA OZGARMAS TOK
OZGARTIRGICHLARI
Elektr manbalarni loyihalash jarayonida ozgaruvchan
tokning bir chastotasidan ozgaruvchan tokning boshqa
chastotasiga ozgartirish lozim bolib qoladi va bu ozgartirishda
energiya tejamkorligiga katta etibor berish kerak. Shu bilan
bir qatorda ozgarmas tokni ozgaruvchan tokka va ozgaruvchan
tokni ozgarmas tokka aylantirish masalalari ham yechiladi.
Ozgarmas tokni ozgaruvchan tokka aylantirish jarayoni
«invertirlash» deyiladi, qurilma esa invertor deyiladi.
Radiotexnikada bu jarayonda ishlovchi qurilma «generator»
deyiladi. Generatorda esa yuqori va ota yuqori chastotali
signallar olinadi. Generatorning invertordan farqi ishchi
chastotasida va signalning shaklida hamda unga qoyilgan
talablarda boladi. Ishlash prinsipiga qarab bular
elektromexanik va statik qurilmalarga bolinadi.
Statik ozgartirgichlar mexanik yurgizuvchi bolinmalaridan
iborat bolib, ularni ishlatish elektron qurilmalar (tranzistor,
tiristor va boshqalar) orqali amalga oshiriladi.
Statik ozgartirgichlarning tarkibiy qismi 36-rasmda
korsatilgan.
36-a rasmda ozgarmas kuchlanishni ozgaruvchan kuchlanishga
aylantirib beruvchi invertorning tarkibiy qismi keltirilgan.
36-b rasmda esa ozgaruvchan tok chastotasini boshqa
ozgaruvchan tok chastotasiga aylantiruvchi statik
ozgartirgichning tarkibiy qismi keltirilgan.
36-d rasmda ozgarmas tok manbayini bir kattalikdan boshqa
kattalikka aylantirib beruvchi ozgartirgichning (konvertor)
tarkibiy qismi keltirilgan. Bu yerda: Oz TM ozgarmas tok
manbayi; OTM ozgaruvchan tok manbayi; I invertor; T
togrilagich; Tr transformator; F filtr.
Ozgartirgichlarning asosiy energetik korsatkichlari
quyidagilar:
49
ozgartirgichlarning FIK. Bu kattalik ozgarmas tok
quvvatini shu quvvatni hosil qilish uchun sarf bolgan quvvatga
nisbati korinishida olinadi;
tashqi muhit tasiri natijasida chiqish kuchlanishi va
chastotaning ozgarmasligi;
chiqish kuchlanishining pulsatsiyasi;
dinamik xarakteristikasi (chiqish kuchlanishining
yuklama toki orasidagi boglanish);
chiqish kuchlanishining shakli.
Ozgartirgichlarning FIK ni oshirish uchun va sifatli (stabil
kuchlanish va chastota, kichik pulsatsiya va talab qilingan
shaklli kuchlanish) qurilma loyihalash uchun maxsus
qoshimcha sxemalar qoshiladi.
2.1. Ozgarmas tokni ozgaruvchan tokka aylantiruvchi
qurilma (invertor)
Invertorlarning ishlash prinsipi shundan iboratki,
yuklamaga kuchlanish davriy ravishda ulanadi, natijada
yuklamadan ozgaruvchan tok oqadi. Statik ozgartirgichlarda
tokni yuklamaga ulash kalit holatida ishlovchi elektron asbob
ochiq (asbobdan oqayotgan tok maksimal qiymatida boladi)
36-rasm
50
va yopiq (tok nolga teng boladi) holatda boladi.
Invertorlarning FIK 80 90 % ga teng boladi. 37-rasmda
invertorning tarkibiy qismi berilgan.
Invertorni quyidagi element va qurilmalar tashkil qiladi:
Oz TM ozgarmas tok manbayi;
O ozgartirgich;
CHKRQ chiqish kuchlanishini rostlovchi qurilma;
BS boshqaruvchi sistema;
CHKSQ chiqish kuchlanishini solishtiruvchi qurilma;
ICHSQ invertor chastotasini solishtiruvchi qurilma;
MOKM mustaqil ozgaruvchan kuchlanish manbayi;
Y yuklama.
Ozgartirgich elektron asboblardan (elektron lampa,
tranzistor) tuzilgan bolib, kalit holatda ishlaydi va ozgarmas
kuchlanishni ozgaruvchan kuchlanishga ozgartirib beradi.
Ozgartirgichning chiqishiga yuklama ulangan.
Ozgaruvchi qurilmaning ochilishi uchun boshqaruvchi
sistema orqali davriy ravishda impuls toki berib turiladi.
Invertorning chiqish kuchlanishini rostlovchi qurilma (CHKRQ)
37-rasm
51
orqali ozgartiriladi. Bu qurilma esa tashqaridan avvaldan
rejalashtirilgan dastur orqali boshqariladi yoki etalon
kuchlanishi bilan solishtiruvchi qurilma (CHKSQ) orqali etalon
kuchlanish bilan solishtiriladi. Bu qurilmaning boshqaruvchi
impulsi chiqishdagi nominal etalon kuchlanishdan farqlanganda
u oz tasirini otkazadi va invertorning kuchlanishini avtomatik
tarzda stabillaydi. Chiqishdagi kuchlanish chastotasini stabillash
ICHSQ orqali amalga oshiriladi, yani invertorning chastotasi
ICHSQ dagi etalon chastota bilan solishtiriladi, songra
boshqaruvchi sistema orqali invertor chastotasiga tasirini
otkazadi. Invertorlarni lampali, tranzistorli, tiratronli va
tiristorli elektron asboblar yordamida hosil qilish mumkin.
Ozgartirgich bilan boshqaruvchi sistema orasida aloqa ikki
xil bolishi mumkin: invertorni tashqaridan qozgotish va
invertorni oz ichidan qozgotish. Invertorni tashqaridan
qozgatishda boshqaruvchi sistemaga mustaqil impuls generatori
orqali impuls beriladi. Qozgatishni invertorning ichidan amalga
oshirganda ulash va ochirish ozgartirgichni musbat teskari
boglanishi orqali ozida amalga oshiriladi. Invertor kopincha
umumiy manba orqali taminlanib, mustaqil ozgaruvchan
kuchlanish bilan parallel ulangan holda bir necha yuklamaga
ishlaydi. Yani invertorlar ozgaruvchan tok manbalari bilan
birgalikda ishlashlariga qarab avtonom va noavtonom
invertorlarga bolinadi. Avtonom invertorlarning noavtonom
invertorlarga nisbatan yutugi shundan iboratki, ular
ozgaruvchan tok manbalari yoqligida ham ishlashlari mumkin.
Invertorlar ishlab chiqarayotgan kuchlanishiga qarab bir fazali,
uch fazali va kop fazali bolishi mumkin. Chiqish kuchlanishining
shakli sinusoidal va togri burchakli bolishi mumkin. Bundan
tashqari ular boshqaruvchi qurilmaga qarab, ozgartirgichning
turiga qarab, stabillanishning turiga qarab, chiqish kuchlanishini
va chastotasini ozgartirishga qarab farqlanadi.
Tranzistorli invertorlar
Tranzistorli invertorlar bir taktli va ikki taktli invertorlarga
bolinadi. 38-a rasmda tashqaridan tasirlanuvchi bir taktli
invertorning sxemasi keltirilgan.
52
Tranzistor ochiq holatida emitter kollektor orasidagi
qarshilik juda kam bolganligi uchun hisobga olinmaydi.
Tranzistorning bazasiga manfiy boshqaruvchi signal berilganda
tranzistor butunlay ochiladi va yuklamada ozgarmas tok
manbaning kuchlanishi yuklamaga otadi. Galtakdan oqayotgan
tok esa chiziqli qonuniyat asosida oshadi. Bu vaqtda drosseldan
otayotgan i
L
tok chiziqli osish qonuniyati boyicha osadi.
Tranzistor yopilganda galtakdan oqadigan i
L
tok yuklama bilan
ulanadi va yuklamada manfiy impuls kuchlanishini hosil qiladi.
Bu tok eksponensial qonun boyicha kamayadi, yuklamada
shunga mos ravishda yuklama kuchlanishi ham kamayadi.
Yuklamadagi ozgarmas tashkil etuvchi nolga teng bolganligi
uchun yuklamadagi chiqish kuchlanishining musbat va manfiy
yarim davri sathi bir-biriga teng boladi. Drosseldan yuklamaga
teskari (razryadlanish) yonalishda oqayotgan tok yuklamadagi
kuchlanishning manfiy yarim davrini DU ga kopaytiradi, yani:
U
yuk max
=U
0
+DU.
Manbaning invertorga boradigan toki i
i
=i
L
+i
yuk
toklarining
yigindisiga teng boladi. Tranzistor yopiq holda bolganda bu
tok nolga teng boladi. Boshqaruvchi impuls manfiy bolganda
tranzistordagi kuchlanish nolga teng boladi. Tranzistor yopiq
holida bu kuchlanish ozgarmas tok kuchlanishidan ikki barobar
ortiq boladi (39-rasm).
Chiqishdagi kuchlanish esa ozgaruvchan kuchlanish bolib,
shakli togri burchakli boladi. L drossel qancha katta bolsa,
38-rasm
53
chiqish kuchlanishining shakli shuncha togri burchakli
boladi. 38-b rasmda invertorning chiqishiga transformator
ulangan bolib, chiqishdagi ozgaruvchan kuchlanishni
pasaytiradi yoki oshiradi.
Bu sxemalarning kamchiligi, ozgarmas tok manbayining
vaqt boyicha bir xil yuklanmaganligidir, yani manbadan
oqayotgan tok impuls xarakterga egadir. Bu kamchilik 40-a
rasmda keltirilgan sxemada bartaraf etilgan, yani ozgarmas
tok manbayi, tranzistor va yuklama parallel ulangan. Bu
sxemaning tok va kuchlanish diogrammasi 41-rasmda
39-rasm
54
keltirilgan. Tranzistorning ochiq holati bazaga kelayotgan
davriy kuchlanishning musbat yarim davriga togri keladi.
Tranzistor berk holatdaligida drossel L orqali sigim C
zaryadlanadi va bir vaqtning ozida yuklamaga tok otadi.
Zaryadlanish natijasida toklar i
C
=i
L
=i
yuk
kamayadi. Tranzistor
ochilgan vaqtda sigim razryadlanadi va yuklamadan oqadigan
tokning yonalishi teskari tomonga ozgaradi. Bu vaqtda drossel
L manbaga parallel ulangan korinishda bolib qoladi va undan
40-rasm
41-rasm
55
oqadigan tok chiziqli osish qonuniyati boyicha oshadi. Manbadagi
tok vaqt boyicha ozgarsa ham impuls xarakterga ega emas.
40-b rasmdagi sxemada transformatorning qoshimcha ulanishi
ozgaruvchan kuchlanishni kerakli kattalikka aylantirib beradi.
L va C larni kombinatsiya qilish orqali chiqish kuchlanishining
shaklini xohlagan korinishga aylantirish mumkin.
2.2. Chastota ozgartirgichlar
Aniq zvenolardan tuzilgan ozgartirgichlarning struktura
sxemasi 36-b rasmda keltirilgan. Bu ozgartirgichlarda
tarmoqdagi chastota f
1
oddiy togrilagich orqali ozgarmas
kuchlanishga aylantiriladi. Ozgarmas kuchlanish invertor
kirishiga ulangan. Invertorda ozgarmas kuchlanish kerakli
chastotali ozgaruvchan kuchlanishga aylantiriladi. Invertorlar
tiristor yoki tranzistor orqali tuzilgan boladi.
Ozgartirgichlarning chiqishidagi kuchlanish kattaligini
ozgartirish togrilagichdagi tiristorning boshqaruvchi
qurilmasidan berilayotgan signal orqali, chiqishdagi
chastotasini ozgartirish esa invertordagi tiristorning
boshqaruvchi elektrodiga kommutatsiya qurilmasidan
kelayotgan boshqaruvchi impuls orqali amalga oshiriladi.
Ozgarmas tok zvenosi yashiringan ozgartirgichlarda ventellar
ham togrilagich sifatida, ham tokni invertorlash sifatida
foydalaniladi. 42-rasmda bir fazali parallel invertorlardan
tuzilgan tiristorlari qarama-qarshi ulangan chastota
ozgartirgichning prinsipial sxemasi keltirilgan.
Tiristorlar tarmoqdagi U
1
kuchlanishni ham musbat, ham
manfiy yarim davrda ishlaydi. Invertordagi tiristorning
ochilishi uning boshqaruvchi elektrodiga berilayotgan
boshqaruvchi impuls toki orqali amalga oshiriladi. Tiristor
D
2
, D
3
ning elektrodiga musbat impuls toki kelganda tiristorlar
ochiladi. Kommutatsiyalovchi C
K
sigim D
2
, D
3
tiristorlarning
anodiga musbat potentsiali orqali ochilishi uchun xizmat qilsa,
D
1
, D
4
tiristorlarning yopilishi uchun ularning anodida manfiy
potentsial hosil boladi. Drossel L manba potensialining
uzluksizligini taminlaydi (ayniqsa kommutatsiya paytida). L
ning katta qiymatida i
L
tok ozgarmas qiymatga ega boladi.
56
t
1
vaqtda D
2
, D
3
ning anodiga musbat boshqaruvchi impuls
kelganda tiristorlar ochiladi va transformator T
R
ning birinchi
chulgamidan tok otadi va chulgamda EYK hosil boladi.
Transformatorning birlamchi chulgamidan tok otishi natijasida
ozgaruvchan magnit maydon hosil boladi. Bu maydon
transformatorning ikkinchi chulgamida EYK hosil qiladi va
yuklamadan esa i
yuk
toki oqadi. Sigim C
K
dan oqayotgan i
C
tok
maksimal qiymatidan kamaya boshlaydi. Ochiq tiristorlardagi
kuchlanish kam miqdorda, tok esa i
a1
=i
L
katta miqdorda otadi.
42-rasm
43-rasm
57
t
2
vaqtda boshqaruvchi impuls D
1
, D
4
tiristorning
boshqaruvchi elektrodiga beriladi. Bu vaqtda C
K
sigimdagi
kuchlanishning musbat potentsiali D
1
, D
4
tiristorning anodiga
ulangan boladi.
Shunday qilib, C
K
sigim D
2
, D
3
tiristorlarni yopishga D
1
,
D
4
tiristorlarni ochishga yordam qiladi. Chiqishdagi kuchlanish
U
2
ning f
2
chastotasi boshqaruvchi qurilmadan kelayotgan
kommutatsiyalovchi impuls qatori orqali aniqlanadi.
Boshqaruvchi qurilma esa 180
°
farq bilan impuls ishlab
chiqaruvchi generatordan tuzilgan. 43-rasmda ozgartirgich-
ning sinusoidal kuchlanish boyicha modullangan f
2
chastotali
kuchlanish shakli berilgan.
Do'stlaringiz bilan baham: |