№1 дәріс

Қорек көздері пәніне кіріспе

Электрлік қорек көздері бұл бірінші реттік қорек көзінің электр энергиясын электр қондырғыларын қорек көзімен қамтамасыз ету үшін белгілі бір шаманы түрлендіреді. Түрлендіру операциясын орындайтын қорек көзі екінші ретті қорек көзі деп аталады. Бірініші реттік қорек көздері ретінде өндірістік айнымалы ток желісін немесе дербес айнымалы ток көздерін және тұрақты ток көздерін пайдаланады. Бұл қорек көздері тікелей, әр түрлі электрлік құрылғыларын қоректендіруге мүмкіндік бола бермейді. Міне, осы себептен бірінші ретті қорек көздерін энергияны түрлендіретін құрылғыларға қажеттілік туады. Екінші ретті қорек көздері күшейткіштерді, интегралдық жүйелерді және де осы айтылған электр сұлбаларын пайдаланып құрасытырылған қондырғыларды ток көзімен қамтамасыз ету үшін пайдаланылады. Өндірістегі қолданылатын электр көздерінің кернеулері 220В, ал аккумуляторлық ток көздерінің кернеулері 12В. Жоғарыда айтқанымыздай, бұл кейбір аспаптарды қоректендіруге жарамайды. Екінші реттік қорек көздері негізгі 3 түрлі блоктардан туады:

1. 
   Жиілікті реттеу;
   
2. 
   Тұрақтылықты қамтамасыз ету;
   
3. 
   Кернеудің шамасын беру.
   

Жиілікті реттеу формасы түрлендіретін энергияның қажеттілігіне байланысты 2 негізгі классқа бөлінеді:

1. 
   Түзеткіштер;
   
2. 
   Инверторлар.
   

Түзеткіш дегеніміз айнымалы токты және кернеуді тұрақты токқа түрлендіреді.

Инвертор дегеніміз тұрақты кернеуді айнымалы кернеуге айналдырады.

Автоматиканың барлық құрылғылары сырттан қоректендіруге байланысты категорияларға бөлінеді. Бірінші категорияларға электрқабылдағыштары жатады. Екінші категорияға өндірістік электр энергиясын пайдаланытын құрылғылар жатады.


№2 дәріс

Қорек көздері туралы жалпы мағлұмат

Көптеген электронды құрылғылардың жұмыс істеуі үшін бір немесе бірнеше қорек көздері болуы қажет.

Барлық қорек көздерін 2 топқа бөлуге болады:

1. 
   Біріншілік қорек көздері;
   
2. 
   Екіншілік қорек көздері.
   

Радиоэлектронды құрылғылардың құрамына 1 топты және 2 топты қорек көздері бір мезгілде пайдалануы мүмкін.
Біріншілік қорек көздері

Бұл топқа жататын қорек көздері :

1. 
   Химиялық қорек көздері (галваникалық элементтер, батарея және аккумуляторлар);
   
2. 
   Термобатареялар;
   
3. 
   Термоэлектронды түрлендіргіштер;
   
4. 
   Фотоэлектрлік түрлендіргіштер;
   
5. 
   Отынды элементтер;
   
6. 
   Биохимиялық қорек көздері;
   
7. 
   Атомды элементтер;
   
8. 
   Электромашиналы генераторлар.
   

Химиялық қорек көздері - автономды қоректі талап ететін, аз қуатты құрылғылар мен аппаратураларды топпен қоректендіру үшін кеңінен қолданылады. Батареялар мен аккумуляторлар санымен қатар қосымша және резервті қорек көзі ретінде пайдаланылады. Мұндай қорек көздерінің шығыс керенуінің айнымалы құраушысы жоқ десе де болады.

Термобатареялар – бұл тізбектегі қосылған термопаралар. Термобатареялар аз қуатты қорек көзі ретінде пайдаланылады. Мысалы: радиоқабылдағыштар.

Термоэлектронды түрлендіргіштер - қатты қызатын катоды бар вакуумды немесе газды аспаптар. Жылу энергиясын электр энергиясына айналдыру бұл құрылғыларда термоэлектронды эмиссия құбылысының арқасында жүзеге асады.

Фотоэлектрлік түрлендіргіш – жылу және күн энергиясын электр энергиясына түрлендіреді. Фотоэлектронды түрлендіргіштер аз қуатты қажет ететін радиоэлектрлік, спутниктегі техникаларда қолданылады.

Отындыэлементтер – химиялық реакцияның энергиясын электрлік энергияға түрлендіреді. Жұмыс істеу принципі заттың тотықтануына негізделген.



Биохимиялық ток көздері отындық қорек көздері сияқты химиялық реакция энергиясын электр энергиясына түрлендіреді.

Атомды элементтер аз қуатты қажет ететін радиоэлетронды аппаратураларды қоректендіру үшін қажет. Жұмыс істеу принципі атомды элемент 2 электродтан тұрады. Екі электродтын арасында диэлектрик немесе вакуум болады. Электродтың біреуіне радиоактивті стронций орнатылады. Стронций β сәулесін шығарады. Осының арқасында 2 электродтың арасында кернеулер айырымы пайда болады.

Электромашиналы генераторлар механикалық энергияны электрлік энергияға түрлендіреді. Олар тұрақты және айнымалы ток генераторлары болып екіге бөлінеді.

Екіншілік қорек көздері жоғарыда айтып өткендей радиоэлектронды аппаратуралардың құрамдас бөлігі болып табылады. Ол біріншілік қорек көзінен алынған электр энергиясын қоректендірілуі керек болған радио электронды аппартуралардың талабына сәйкес түрлендіріп береді.
Екіншілік қорек көздерінің классификациясы

Екіншілік қорек көздерінің төмендегі параметрлеріне сәйкес классификациялауға болады:

1. 
   Қоректендіретін тізбектің түрлеріне байланысты
   
   1. 
      Бір фазалы айнымалы ток желісінің электр энергиясын пайдаланатын қорек көздері;
      
   2. 
      Үш фазалы айнымалы ток желісін электр энергиясын пайдаланатын қорек көздері;
      
   3. 
      Автономды тұрақты ток көзінің энергиясын пайдаланатын қорек көздері;
      
2. 
   Жүктемеге түсетін кернеуге байланысты:
   
   1. 
      Төмен кернеулі қорек көздері 100 В – қа дейін;
      
   2. 
      Орташа кернеулі қорек көздері 100 В – 1000 В дейін;
      
   3. 
      Жоғары кернеулі қорек көздері 1000 В – тан жоғары;
      
3. 
   Жүктеменің қуатына байланысты:
   
   1. 
      Аз қуатты қорек көздері 100 В – қа дейін;
      
   2. 
      Орташа қуатты қорек көздері 100 В – 1000 В дейін;
      
   3. 
      Жоғары қуатты қорек көздері 1000 В – тан жоғары;
      
4. 
   Жүктеменің тогының түріне байланысты:
   
   1. 
      Шығысындағы тогы айнымалы қорек көздері;
      
   2. 
      Шығысындағы тогы тұрақты қорек көздері;
      
   3. 
      Шығысындағы тогы тұрақты айнымалы қорек көздері;
      
5. 
   Шығысының санына байланысты:
   
   1. 
      
      
   2. 
      Бір шығысы бар;
      
   3. 
      Көп каналды шығысы бар;
      
6. 
   Жүктемедегі кернеудің тұрақтылығына байланысты:
   
   1. 
      Тұрақтандырылған қорек көздері;
      
   2. 
      Тұрақтындырылмаған қорек көздері;
      

Қорек көздерінің ерекшелігі ол қоректендірілетін электр құрылғының сипаттамасының талаптарына сәйкес анықталады. Ал ол қорек көздерін жобалауда қатаң талаптар қояды, ол талаптар: массасы, көлемі, құны, сенімді әрі тұрақты жұмыс істеуі. Тұрақты және айнымалы токтың беретін энергиясының шамасы бірнеше мВт – тан мыңдаған Вт – қа дейін өсуі мүмкін. Ал кернеу бірнеше вольттан мыңдаған вольт болуы мүмкін. Ал кейбір қорек көздері шығыс кернеуінің жиілігі 1 Гц – тен 1000 Гц болуы мүмкін. Барлық жағдайда мүмкіндігінше пайдалы әсер коэффициентін жоғары болуына қол жеткізу керек. П.Ә.К төмендеген сайын қорек көздеріне қосымша салқындатқыштар керек болады. Ал бұл оның массасының және көлемінің артуына әкеліп соғады. Дегенмен, қорек көздерінің негізгі функциясы кіріс кернеуінің үлкен ауытқуына қарамай шығыс кернеуін тұрақты қамтамасыз ету болып табылады. Бұл оның сапасының көрсеткіші болып табылады. Бұл оның сапасының көрсеткіші болып табылады.



№ 3 дәріс

Электр энергиясымен қоректендіретін ток желісінің параметрлері
Қорек көздері желісінің параметрлері:

1. 
   Қоректендіруші кернеудің номиналды мәні;
   
2. 
   Қоректендіруші кернеудің салыстырмалы тұрақсыздығы, ол қоректендіруші кернеудің номиналды мәнімен салыстырғанда өзгеруі.
   

δU_ж.ш. = Umax- _{UномUном} ∙100%

δU_т.ш. = Umin- _{UномUном} ∙100%

мұндағы U_max және U_min желінің қоректендіруші кернеуінің максималды және минималды мәндері.

3. 
   Қоректендіруші желі және біріншілік электр энегиясының қорек көздері ішкі кедергілері;
   
4. 
   Екіншілік қорек көздері шығысындағы қоректендіруші кернеудің лүпілдеу деңгейі.
   

Лүпілдеу деңгейі – бұл тұрақтандырылған кернеудің айнымалы құраушысының амплитудасы. Лүпілдеу деңгейі сонымен қатар былай анықталады: тұрақты токтың айнымалы құраушысының амплитудасын тұрақты токтың номиналды мәніне бөлу арқылы.

U_aa

U₀ k = Uaa U0
t k ≈ 2Uaa U0

5. 
   Қоректендіруші кернеудің формасының ауытқуы және бұрмалануы, фазасының өзгеруі және жиілігі.
   

Екіншілік қорек көздерінің параметрлері

1. 
   Номиналды шығыс кернеудің және токтың мәні;
   
2. 
   Пайдалану кезіндегі шығыс кернеуінің тұрақсыздығы;
   
3. 
   Максималды және минималды номиналды қуат мәні;
   
4. 
   Біріншілік электр желісінің тогының номиналды мәні;
   
5. 
   Айнымалы ток желісінің қоректенетін қорек көздері үшін қуат коэффициенті
   

cosφ = PS



S = UZ

мұндағы Р – толық қуаттың активті құраушысы; ал S – қуаттың айнымалы құраушысы. Тұрақты ток үшін cosφ=1.

6. 
   ПӘК
   

η=100i=1nPж i номРт ном

Мұндағы P_{ж i} i шығысқа берілетін номиналды қуат, P_Т,ном - толық номиналды қуат пайдаланылатын.

7. 
   Қорек көздерінің ішкі кедергісі шығыс кернеудің сол өзгеріске себепші болған шығыс тогының қатынасы.
   

U_n
ΔI Δu R= ∆U∆I

I

8. 
   Шығыс кернеуінің лүпілдеу деңгейі немесе лүпілдеу коэффициенті
   

k = Uaa U0 k ≈ 2Uaa U0
Химиялық қорек көздері.

Химиялық қорек көздері 2 топқа бөлінеді:

1. 
   Гальваникалық элементтер және батареялар;
   
2. 
   Аккумуляторлар.
   

І топтағы химиялық қорек көздерінің меншікті электр сыйымдылығы 2 топтағы химиялық қорек көздерімен салыстырғанда жоғары және олар арзан тұрады. Ал, аккумуляторлардың артықшылығы олардың бірнеше рет қайта зарядталуы. Осы себептен жалпы алынатын электр энергиясы арзан түседі. Аз қуатты аппаратуралармен құрылғыларды қоректендіретін аккумуляторларда 200 – ден 1000 реттей қайта зарядттауға болады. Химиялық қорек көздерін таңдағанда ең алдымен химиялық қорек көздері қоректендіретін аппаратураның жүйесінде бағасына, энергия сыйымдылығына, ұзақ мерзімге сақталуына, зараядталу барысында кернеудің тұрақтылығына, ішкі кедергісіне берілетін токтың максимал мәніне, жұмыс істеу температурасына массасына және көлемдік көрсеткіштеріне назар аудару керек.
Химиялық қорек көздерінің класификациясы және параметрлері

1. 
   Гальваникалық элементтер, батареялар.
   



Гальваникалық элемент бұл химиялық электр тогының көзі, бұл құбылысты бірінші анықтаған Гальвани, соның құрметіне гальваникалық элементтер деп аталады. Жұмыс істеу принципі 2 түрлі металдың электролит арқылы әсерлесуіне негізделген. Гальваникалық элементтің электр қорғаушы күшінің шамасы электродтардың материалына және электролиттің құрамына байланысты, қарапайым гальваникалық элемент 2 электродтан тұрады.
Мырыштың судағы ерітіндісіне батырылған мырышты электродтан тұрады, мыстың судағы ерітіндісіне батырылған мыс электродтардан тұрады. Сыртқы тізбекті тұйықталғанда цинктың атомдары цинкты электродтың бетінде тотығады, ол ионға айналады.

Zn Zn²⁺ + 2e

Бұл электрондар сыртқы тізбек арқылы мыс электродқа барады және оны қалпына келтіреді. Тізбек арқылы электрондарың ағысы элементтің шығаратын тогы болып табылады. Химиялық түрлендіруі мен электр энергиясын түрлендіретін реакция былай жазылады.

Cu²⁺ + Zn Cu + Zn²⁺

Цинкты электрод анод деп, ал қалпына келтіретін мыс электрод каод деп аталады.

Электродты потенциал және ток

Электрохимиялық ұяшықтардың негізгі электрлік параметрлері бұл ток күші – А, потенциалы – В.

Ток күші электродта жүретін реакция жылдамдығымен анықталады, ал потенциал ұяшықтағы процесстердің энергиясымен анықталады. Егер энергияны Дж – мен, ал электр мөлшерін Кл анықталса,

1В = 1Дж/1Кл;

Сонымен электр қозғаушы күші дегеніміз бұл ұяшықта жүретін химиялық реакцияның энергиясының өлшем бірлігі. Гальваникалық 

элементтердің бірнеше түрлері бар көмір цинкты, хлорлы цинкты, сілтілі марганецты, сынапты цинкті, күмісті цинкты және литийді. Олардың разрядталуы суретте келтірілген, γ сыйымдылықтың шығындалуының өлшемі.

U, B
3,0 6

2,5

2,0 5

1,5 4

1,0 3

0,5 1 2

0

50 100 γ,%

Гальваникалық элементтердің разрядталу қисығы

1. 
   Угольно – цинковые;
   
2. 
   Хлористо – цинковые;
   
3. 
   Щелочные;
   
4. 
   Ртутные;
   
5. 
   Серябряно – цинковые;
   
6. 
   Литиевые.
   

Гальваникалық элементтер түріне, типіне байланысты стандартталған элементтің өлшемі және олардың белгіленуі халықаралық электротехникалық комиссиясымен қабылданылады.

Белгіленуі						Өлшемдері
ХЭК		Ресей		АҚШ	Диаметр, мм		Биіктігі, мм
R08		-		0	10,5		3
R06		283		-	10,5		22
R03		286		AAA	10,5		44,5
R4		314		R	14,5		38
R6		316		AA	14,5		50,5
R8		326		A	16		50,5
R10		33,2		BR	21,5		37
R12		336		B	21,5		60
R14		343		C	26,5		50
R20		373		D	34,2		61,5
R22		374		E	34,2		75
R25		376		F	34,2		91
R26		-		G	34		105
R27		-		J	34		150
-		425		-	40		100
-		465		-	51		125

Гальваникалық элементтердің типтерінің салыстырмалы сипаттамасын көрсететін кестені келтірейік.

Тип	Э. Қ. К.	Характеристика
Угольно - цинковые	1,5 В	дешевые
Щелочные	1,6 В	высокий ток, емкие
Никельоксигидроксидные (NiOOH)	1,6 В	высокий ток, очень емкие
Литевые	3В	очень высокий ток, очень емкие



№4 дәріс

Аккумуляторлар. Аккумуляторлар туралы жалпы мағлұмат

Электрлік аккумуляторлар бұл электр энергиясын жинап, соңына қайта пайдалануға беретін аспап. Аккумулятордың электр энергиясын жинау процессін зарядталу, ал электр энергиясын беру процессі разрядталу деп аталады. Алдыңғы сабақта батареялар қарастырылғанда айтқанымыздай химиялық энергияны электр энергияға, ал электр энергиясын химиялыққа түрлендіруді электрохимиялық процесстер деп аталады. Ал процесске қатысатын заттарды активті заттар деп атайды.

Электрлік аккумуляторлардың негізгі сипаттамалары

Электрлік аккумуляторлардың негізгі параметрлері Э. Қ. К – і, ішкі кедергісі, кернеуі, сыйымдылығы, энергияны қайта қайтарымдылығы. Аккумуляторлардың Э. Қ. К – і тұрақты болады. Және ол сыртқы тізбек ажыратылып тұрған кездегі аккумулятордың электродтардың потенциалдарының айырымы арқылы анықталады.

Е = φ_- - φ₊

мұндағы φ_- , φ₊ оң және теріс электродтардағы потенциалдар.

Потенциалдардың шамасының тұрақтылығы және электролиттің тығыздығына, құрамына тәуелді болады. Электрік аккумуляторлардың ішкі кедергісі оның жұмыс істеу режиміне тәуелді болады.

Аккумулятордың кенеуі зарядты және разрядты деп бөліп айтады.
U_Р = E – I_Р ∙ R_Р U_З = E – I_З ∙ R_З

мұндағы I_Р ∙ R_Р, I_З ∙ R_З разрядталу мен зарядталуындағы ток күші мен ішкі кедергілері.

Электрлік аккумуляторлардың сыйымдылығын разрядты және зарядты сыйымдылық деп 2 – ге бөледі. Электрлік аккумуляторлардың разрядталу сыйымдлығы мен разрядталуға кеткен уақытты разрядталу ток күшіне көбейткенге тең. Ал разрядты сыйымдылық зарядталуға кеткен уақытты зарядталу ток күшіне көбейткенге тең.

C_р = I_{р ∙} T_р C_з = I_{з ∙} T_з

Сыйымдылықтың өлшем бірлігі - Ам _∙ сағ. Аккумулятрлардың қайтымдылығы сыйымдылық бойынша және энергия бойынша қайтымдылық деп екіге бөлінеді.

η_с = η_w =

Қалыпты жағдайда толығымен разрядталған берген электр энергиясының мөлшері аккумулятордың номиналды сыйымдылығы деп 

аталады. Аккумулятордың бірлік сыйымдылығы дегеніміз номиналды сыйымдылықты аккумулятордың көлеміне немесе массасына бөлгенге тең.

Ішкі кедергі. Аккумулятордың ішкі кедергісі (1/100) ∙ 10 шамаға тең. Разрядталу барысында ішкі кедергі артады, зарядталу барысында кемиді. Аккумуляторлар сілтілік және қышқылдық болып 2 – ге бөлінеді.

Қышқылдық аккумуляторлар

Қышқылдық аккумуляторлар пластиналардан, пластина блогтарынан, электролиттерден және бактардан тұрады.
Пластина – қорғасыннан жасалынған торлар. Ол торларға активті заттар жабылған, оң пластиналардың активті заты ол – қоңыр түсті қорғасынның қос тотығы. Ал теріс пластиналардың активті заты ақшыл сұр түсті кеуекті қорғасыннан тұрады. Жұмыс істеу кезінде ол активті заттарға сіңіп тұрады.

Қышқылдық аккумуляторлардың оң және теріс пластиналары барсетка деп аталатын қыстырма арқылы өзара параллельді жалғанады.

Оң пластиналардың торын теріс платиналардың ортасына орналастырады. Олардың арасына қысқа тұйықталу болмау үшін изолятор орналастырады, оны сепараторлар деп атайды. Оларды кеуекті эбонидтен, пластмассалардан және басқа заттардан жасайды. Қышқылдық электрлік аккумуляторларда электролит ретінде күкірт қышқылының дистелденген судағы екртіндіс іпайдаланылады. Электролиттің негізгі сипаттамасы, бұл оның тығыздығы. Қышқылдық электрлік аккумуляторларда электролиттің тығыздығы 1,2 ден 1,3 – ке гр/см³ аралықта болады. Қышқылдық электрлік аккумуляторлар разрядталғанда оң пластиналардағы қорғасынның қос тотығы күкірт қышқылды қорғасынға айналып қалпына келеді. Ал таза кеуекті қорғасынның теріс пластиналары күкірт қышқылды қорғасынға айналады. Бұл реакция барысында күкірт қышқылы шығынданады және су пайда болады. Сол себепті электролиттің тығыздығы азаяды. Қышқылды электрлік аккумуляторлар зарядталу барысында кері процесс жүреді. Оң пластиналардың күкірт қышқылды қорғасыны оның қос тотығына тотыға алады. Ал теріс пластиналардың күкірт қышқылды пластиналары таза 

қорғасынға айналып қалпына келеді. Мұндағы жүретін электро – химиялық реакцияның түрі мынадай:

PbO₂ + 2H₂SO₄ +Pb PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄

(аккумулятор зарядталуы) (аккумулятор разрядталуы)

Қышқылды электрлік аккумуляторлардың орташа жұмыс істеу кернеуі 2 В. Зарядталу кернеуі 1,2 ден 2,7 – 2,8 – ге дейін көтеріледі. Аккумуляторды зарядталу құрылғысынан ажыратқанда кернеу 2,2 В дейін төмендейді. Разрядталу кезінде кернеу 1,7 В – қа дейін төмендейді. 1,7 В разрядталудың соңы болып табылады. Ары қарай разрядталу аккумулятор пластиналарының істен шығуына алып келеді. Қышқылды элекрлік аккумуляторлардың қайтымдылығы сыйымдылық бойынша η_с = 80 - 90%. Ал энергиялық қайтымдылығы η_w = 70 - 80%. Сонымен қатар қышқылдық электрлік аккумуляторлардың өздігінен разрядталу процессі жүреді. Оның шамасы тәулігіне 1 – 1,5%.

Сілтілік аккумуляторлар

Сілтілік электрлік аккумуляторлар пластинаның активті затына байланысты 3 түрге бөлінеді. NiCd, NiFe, AgZn. NiCd, NiFe сілтілік аккумуляторлары кеңінен қоданылады. Сілтілік электрлік аккумуляторларда электролит ретінде тығыздығы 1,2 гм/см³ тең улы кадмидің судағы ертіндісі пайдаланылады. Никель – кадмийлі сілтілік электрлік аккумуляторларда жүретін химиялық реакция кезінде:

1. 
   Разрядталу оң пластинадағы никельдің гидрооксиді никельдің шала тотығына өтеді, ал теріс пластинадағы кеуекті кадмий шала тотыққан гидратқа өтеді.
   
2. 
   Зарядталғанда реакция кері жүреді, қалпына келу процессі орындалады.
   

(+) (-) Разряд (+) (-)
2Ni(OH)₃ + KOH + Cd 2Ni(OH)₂ + KOH + Cd(OH)₂

(аккумулятор зарядталды) Заряд (аккумулятор разрядталды)

Толық разрядталған NiCd –лі сілтілік электрлік аккумулятордың Э.Қ.К–і 1,3В, номиналды кернеуі 1,2 В – қа тең, разрядталғандағы кернеуі 1В. Орташа жұмыс істеу кернеуі 1,25 В – қа тең. Зарядталғанда кернеу 1,8 В – қа дейін көтеріледі. Ал разрядталғанда 1,25 тен 1,2 В – қа дейін төмндейді.

Сыйымдылық бойынша қайтымдылығы 60 - 70%. Энергия бойынша қайтымдылығы 50 - 60%.


№5 дәріс

Трансформаторлар

Трансформатор энергия жүйелерінде электр энергиясын электростанциядан қолданушыға жеткізу үшін пайдаланылады. Электр энергиясын пайдаланатын құрылғылар: автоматика жүйелері, есептеуіш техникасы, байланыс құралдары, радиолар. Қоректендіру жүйесіндегі трансформаторларды төмендегі көрсеткіштері бойынша классификациялауға болады:

1. 
   Түрлендіретін кернеудің фазасының санына байланысты (бірфазалы немесе үшфазалы);
   
2. 
   Орамдар санына байланысты (2 орамды немесе көп орамды);
   
3. 
   Магнит өткізгіштің формасына байланысты (стерженьді, бронды, тороидалы);
   

Жұмыс істеу принципі:

Электромагниттік индукция заңына негізделген. Бірфазды, 2 орамды трансформатордың жұмыс істеу принципін қарастырайық. Бұл трансформатор стерженьнен және екі обмоткадан (орам сымнан) тұрады.
Орамсымның біреуі айнымалы кернеу көзі жалғанады (~U₁). Ал екіншілік орамсымға Z_n кедергі жалғанады. Біріншілік орамсымға айнымалы кернеу бергенде, оның бойында айнымалы ток пайда болады. Ол айнымалы ток магниттік өткізгіште айнымалы магнит ағынын туғызады. Ол ағын екінші орамсымда Э. Қ. К – ін туғызады.

Е₁ = - n₁ ∂φ ∂t (1) Е₂ = - n₂ ∂φ ∂t (2)

Берілетін кернеу уақыт бойынша өзгеретін болғандықтан, ағатын ток та уақыт бойынша өзгеретін болады. Олай болса, токтың тудыратын магнит ағыны да уақыт бойынша өзгеретін болады. Магнит өрісінің ағынын уақыттың синусоидалы функциясы деп қабылдап,

Ф = Ф_m ∙ sinωt (3)



оны 1, 2 – формулаға қойып, дифференциалдап мына өрнекті аламыз:

Е₁ = - n₁ ω сosωt (4) Е₂ = - n₂ ω сosωt (5)

сosωt = - sin (ωt – π/2) түрлендіру енгізсек,

Е₁ = n₁ ω sin (ωt – π/2) (6) Е₂ = n₂ ω sin (ωt – π/2) (7)

6, 7 формуланы 4, 5 формуламен салыстырып қарайтын болсақ, Э. Қ. К – і Ф магниттік ағыннан фазасы π/2 қалып қоятынын көреміз. Э. Қ. К – ін максимал мәнін

Е_1m = n₁ ω Ф_m Е_2m = n₂ ω Ф_m (8)

Е_1m, Е_2m 2 - ге бөліп, ω - нің орнына 2πf – ні қойып, Э. Қ. К – нің әсет етуші мәнін табамыз:

Е₁ = 4,44·n₁·ƒ·Ф_m (9)

Е₂ = 4,44·n₂·ƒ·Ф_m (10)

Егер 9 – ды 10 – ға бөлсек, келесі өрнек аламыз:

(11)

- трансформация коэффиценті деп аталады.
Пайдаланатын ферромагниттік материалдар

Орамсымдардың арасындағы байланысты жақсарту үшін болатты магнит өткізгіштер пайдаланылады. Болатта магнит өткізгіштерді арнаулы электротехникалық болаттың пластиналарынан және ленталарынан жасайды. Магнит өткізгіште түрлендірілген энергияның бір бөлігі гистерезис және құйынды токтың әсерінен босқа шығындалады. Магнит өткізгіштің құйынды токтар әсерінен болатын шығынды азайту үшін оны жеке пластиналардан жасайды. Пластиналардың арасына лак жағып изоляциялайды. Пластиналардың қалыңдығы желідегі токтың жиілігі 50Гц болса, ол 0,5 – 0,33 мм етіп жасайды, егер желідегі токтың жиілігі жоғары болса, онда пластинаның қалыңдығы одан да қалың етіп жасайды. Орамдардың орналасуына және магнит өткізгіштің формасына байланысты трансформаторлар стерженьді, бронды, ленталы болып бөлінеді.
а – пластиналы стерженьді



б – пластиналы бронды
в) г)

в – ленталы стерженьді

г – ленталы бронды
Трансформатордың орам сымы

Трансформаторлар жоғарыда айтқандай бір немесе бірнеше орамсымдардан тұрады. Электр энергиясының көзіне қосылған орамсым біріншілік, ал қабылдағышқа жалғанған орамсым екіншілік деп аталады. Егер біріншілік орамсымдағы кернеу екіншілік орамсымдағы кернеуден үлкен болса, онда бұл төмендететін трансформатор деп аталады. Ал егер керісінше болса, онда бұл жоғарылататын трансформатор деп аталады. Трансформатордың орам сымдарын мейілінше цилиндрлік формада жаауға тырысады. Орамсымдарды жіңішке изоляцияланғансымдардан жасайды. Изоляцияланған сымдар ол мыс өткізгіштер.

Трансформатордың жұмыс істеу режимдері

Трансформатордың бос жүріс режимі

Трансформатордың біріншілік орам сымы айнымалы кернеу көзіне жалғанған, ал екіншілік орамсымы ажыратылған режимде жұмыс істеуі трансформатордың бос жүріс режимі деп аталады. U₁ кереудің әсерінен біріншілік орамсымнан бос жүрісті ток ағады.

І_1б.ж., І_2б.ж. = 0.

І_б.ж. токтың шамасы өте аз болады. Себебі І₂ = 0, шығындалатын қуат Р₂ = 0. Мұндай жағдайда трансформатордың пайдаланылатын қуаты болатқа кететін қуатқа тең Р₁ = Р_б.

Қысқа тұйықталу режимі

Қысқа тұйықталу режимінде трансформатордың орамсымы қысқа тұйықталып қосылады. Біріншілік орамсымға төмендетілген кернеу беріледі.

U_қ.т. << U_1ном



Ол кезде орамсымдағы ток номиналды мәніне тең болады. І_қ.т. = І_1ном. U₁ кернеуінің шамасы аз болған кезде, магнит ағынының да шамасы аз болады. Олай болса болаттан шығындалатын қуат аз болады. Сондықтан қысқа тұйықталу режимінде пайдаланылатын қуат мыс өткізгіште шығындалатын қуатқа тең Р = P_мыс.

Бос жүріс және қысқа тұйықталу режимінде жүргізілетін тәжірибе

ПӘК. Трансформатордың бос жүріс режимінде жұмыс істеуін зерттеу бос жүріс тәжірибесі деп аталады. Бос жүріс тәжірибесін жүргізгенде біріншілік орамсымдағы кернеу U_б.ж = U_1ном, ток І_б.ж<<І_ном, Р_б.ж = Р_б. Бұл тәжірибеде өлшенетін функционалды шамалар төмендегі көрсеткіштерді есептеуге мүмкіндік береді:

а) трансформатордың біріншілік орамсымының тогының активті және реактивті құраушыларын есептеу керек:

І_б.ж.а = ;

І_б.ж.р =

б) бос жүріс кезіндегі трансформатордың кедергісінің активті және реактивті шамасын есептеу керек:

в) трансформатордың трансформация коэффицентін есептеу керек:
г) бос жүріс коэффицентін есептеуге мүмкіндік береді.

к_б.ж= ∙ 100%.


Қысқа тұйықталу режиміндегі тәжірибе

Қысқа тұйықталу тәжірибесінде біріншілік орамсымның тогын орамдағы кернеуді және пайдаланылатын қуатты өлшеуге болады. Өлшеніп алынған тәжірибелік мәліметтер қысқа тұйықталудағы трансформатордың кедергісінің активті және реактивті құраушыларын есептеуге мүмкіндік береді.

Z_қ.т. = R_қ.т. = Х_қ.т. =

Қысқа тұйықталуда трансформатордың орамсымына кернеуінің түсуінің активті және реактивті құраушыларын есептеуге болады:

U_қ.т.а. = R_қ.т.∙І_1ном U_қ.т.р. = Х_{қ.т ∙} І_1ном

Трансформаторды пайдаланудағы және сыртқы сипаттамалары

Трансформатордың сипаттамалары – сапалық көрсеткіштері, жұмыс істеу режимі немесе пайдалау көрсеткіштерітдеп бөлінеді. Жүктеме жалғанғандағы трансформатордың кернеуінің проценттік өзгерісі трансформатордың сапалық көрсеткіші деп аталады.

△U% = ;
U₂ I₁,P₁ η,cosφ cosφ max

R-C

U_2H P_{m при} U₁= U_1ном

R-L R при Р₂ Р₁
i₂ P_2m P₂

Трансформатордың пайдалану сипаттамалары деп І₁токтың Р₁ қуаттың шамасына тәуелділігін айтамыз. Трансформатордың сыртқы сипаттамалары деп, U₂ кернеудің, активті, активті – индуктивті, активті – сыйымдылықты, кедергілері кезінде і₂ токқа тәуелділігін айтамыз.


№6 дәріс

Үшфазалы трансформатордың түрлері

Үшфазалы трансформатор көп жағдайда стерженьді түрде жасайды. Мындай трансформатордың құрылысының сұлбасын қарастырайық.



a) б)

Барлық бірдей бірфазды трансформатордың біріншілік және екіншілік бір стерженьде орналасқан, ал екі стерженьде ешқандай орамсымдары жоқ. Жалпы үшфазды желіде трансформаторлардың екіншілік стерженінен ағатын магниттік ағын 0 – ге тең. Егер осы үш трансформаторды орамсымы жоқ стерженьдерді жақын орналасатындай етсек, онда бұл 3 бос стерженьді біреу етіп біріктіруге болады. Фазалық ығысуы периодтық 13 тең трансформатордың магниттік ағындары 0 – дік стерженьдері арқылы біріктіріледі. Себебі біріктірілген стерженнің магнит ағыны Ф = 0, олай болса орамсымдары жоқ стерженнің керегі жоқ. Оны төмендегі сұлбадағыдай етіп жинайды.
Әрбір стерженьге 1фазаның жоғарғы және төменгі кернеуінің орамсымы орналасады. Үш фазалы трансформатордың жұмыс істеу принципі, бір фазалы трансформатордың жұмыс істеу режимімен бірдей.

Жоғарғы кернеуінің орамдарының фазаларының басы А, В, С әріптерімен белгіленеді. Ал олардың кейінгісі x, y, z ұшы деп белгіленеді. Үшфазды жүйелер үшін жұлдызша етіп қосқанда І_ж = I_ф, ал U_ж = 3U_ф. Ал үшбұрыш етіп қосқанда U_ж = U_ф, ал І_ж = 3 I_ф. Электр қозғаушы күші үш векторының қосындысы 0 – ге тең болса, І₁ + I₂ + I₃ = 0 үш фазалы симметриялы активті және реактивті қуаттарының құраушысы.

Р = 3U_{ф ∙} І_ф cosφ = 3 U_ж І_ж cosφ



Q = 3U_{ф ∙} І_ф sinφ = 3 U_ж І_ж cosφ

мұндағы φ кернеу мен токтың арасындағы фазалық ығысу бұрышы φ = φ_u- φ_i.

Автотрансформаторлар

Автотрансформатор деп біріншілік және екіншілік орамсымдары ортақ және гальваникалық байланысы бар трансформаторды айтамыз. Гальваникалық байланыс деп өтімділік ортамен тікелей байланысты айтамыз.
Гальваникалық байланыс магнит ағынының шамасын анағұрлым төмендетеді. Жүктемелік І₂ І_ах – тің бір бөлігі болып табылады. Бос жүріс режимінде І₂ =0, олай болса І_ах << І_ном, онда былай жазуға болады U₂ =E₂; мұндағы Е₂ = 4,44·n·ƒ·Ф трансформация коэффиценті:
Автотрансформатордың артықшылығы мыс орм сымдар аз жұмсалады. Ал ортадағы болат өзекшенің өлшемі кішкене болады, егер оның көлемі аз болса, онда оған шығындалатын болат аз болады. Сонымен қатар кернеуді реттеуге болады. Кемшілігі техникалық жағынан қауіпті.

Түзеткіштер

Түзеткіштер айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіретін құрылғыны айтамыз. Екіншілік қорек көздерінде түзеткіштер кеңінен қолданылады. Байланыс құралдарын қоректендіретін қорек көзіне қатаң талап қойылады. Әсіресе, қатаң талаптар автоматтандырылған электр станцияларын қоректендіретін қорек көздеріне қойылады. Себебі қорек көзінің кернеуінің айнымалы лүпілдеуші токты туғызады, ал бұл адам құлағына шу болып естіледі. Сонымен қатар қабылдағыштарды қоректендіретін қорек көзі лүпілдеу кернеуі динамиктегі шудың шығуына себепші болады.

Екіншілік қорек көзінің функционалдық сұлбасы. Екіншілік қорек көзіне қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін оларға қосымша функционалдық блоктар жалғанады.
трансформатор вентиль фильтр стабилизатор жүктеме



Екіншілік қорек көзінің негізгі элементтері: трансформатор, түзеткіш, тегістегіш сүзгі және қосымша элементтер. Қосымша элементтер деп отырғанымыз кернеуді тұрақтандыратын сұлбалар. Ол сұлбалар қойылатын талаптарға байланысты әр түрлі болады. Жоғарғы айтқанымыздай транформатор желідегі кернеудің деңгейін түрлендіруді қамтамасыз етеді.

Түзеткіш блогы кірісіндегі таңбасы ауысатын кернеуді түрлендіріп, шығысында лүпілдейтін бір таңбалы кернеуге айналдырады. Тегістегіш сүзгі – шығыстағы кернеудің айнымалы құраушысын азайтады. Қосымша элементтер тұрақтылықты, баптауды және қысқаша тұйықталудан сақтауды қамтамасыз етеді.

Бірфазалы токтың түзеткіштері

Бірфазды түзеткіштер аз қуатты пайдаланатын бірфазды айнымалы қорек көзінен қоректенетін құрылғыларды пайдаланады. Бірфазды сұлбасын қарастырайық:
Трансформатордың шығысындағы U₂ кернеуі в нүктесімен салыстырғанда а нүктесі оң болған жағдайда диодымыз үшін тура ғысу болып және ол ашық болады. U₂ кернеу келіп R_ж келіп түседі. Ал егер а нүктесімен салыстырғанда в нүктесі оң болса, онда U₂ кернеу диодқа келіп түседі, себебі кері бағытта диодтың кедергісі үлкен. Егер тізбекте реактивті элементтер жоқ болса, онда токтың өзгеру периоды кернеудікімен бірдей болады. Шығысындағы R₂ – ге түсетін кернеудің осцилограммаға қарасақ, ол жартылай периодты лүпілдеген кернеу болады.

Біржартылай периодты сұлба үшін түзетілген кернеудің орташа мәні:

U_ж = 0,45U₂

Бұл жағдайда вентиль мен трансформаторды идеалды деп қабылдаймыз.

Диодқа түсетін кері кернеу:

U_кері = 2 U₂ = 3,14U_ж

Жүктеме және вентиль арқылы ағатын токтың орташа мәні

І_орт = I₂ = І_m/π

І_m = UmRж

І_m тізбектегі токтың амплитудасы, демек біржартылайпериодты түзеткіш сұлбасында түзетілген токтың орташа мәні оның амплитудасынан π есе кіші.



Әсер етуші токтың мәні:

I₂ = І_m/π

Жүктемеге берілетін қуат:

Р_m = U_{m ∙} I_m

Трансформатордың өлшемін анықтайтын өрнекті жазайық:

S_T = (P₁ + P₂)/2 = 3,09P_ж

Бұл сұлбаның артықшылығы қарапайымдылығы, кемшілігі қуатты трансформаторды пайдалануды қажет етеді. Трансформатордың қуаты жүктемедегі қуаттан 3,1 есе жоғару болу керек, демек бұл сұлбада трансформатор қуатты тиімді пайдаланбайды.



№8 дәріс

Бірфазды, орта нүктесі бар екіжартылай периодты түзеткіш

Бұл түзеткіш бір біріншілік орамсымы және тізбектей жалғанған нольдік шығысты орамсымы бар трансформатордан және вентильдан тұрады.




Мұндай трансформатордың трансформация коэффиценті мынаған тең:

n = U1U2 (1)

мұндағы U2 трансформатордың әрбір екіншілік орамсымдарындағы кернеу. Олар бір – бірімен фазалары бойынша 180° - қа ығысқан. Екіншілік орамсымдардың а, в ұштары V₁, V₂ вентильдерінің анодтарына жалғанады. Ал вентильдің катодтары жүктеменің бір ұшына жалғанады. Ал трансформатордың 0 – дік шығысына кедергінің екінші ұшы жалғанады. Бірфазды 0 – дік сұлба үшін түзетілген кернеудің орташа мәні мынаған тең:

(2)

мұндағы U2 екіншілік жарты орамсымдағы кернеудің әсер етуші мәні. Түзетілген токтың орташа мәні мынаған тең:

І_ж.орт = = (3)

Әрбір вентиль ағатын токтың орташа мәні:

І = (4)

Вентильдің әсер етуші тогы мен трансформатордың екінші орамсымы Іарасында байланыс мынаған тең:

І = 0,785 (5)

Кері кернеудің максимал мәні:

(6)

Трансформатордың біріншілік орамсымындағы І₁ токпен жүктемеден ағатын І_ж арасындағы байланыс былай жазылады:

(7)

Трансформатордың есептік қуаты мынаған тең:

S_T = P1+P22 = 1,48 P (8)

Нольдік шығысы бар трансформатор біржартылай периодты түзеткіштен жуықтағанда 2 есеге тиімдірек, демек трансформаторға шығындалатын мыс, темір үнемделеді, трансформатордың өлшемі кішірейеді. Бұл сұлбаның лүпілдеу коэффиценті мына түрде анықталады:

к_л = Uайн.maxUж= 2m2-1 ∙100% (9)

m – түзетілген фазаның саны. к_л нольдік түзеткіш үшін 67% тең. Егер түзетілетін кернеудің жиілігі 50Гц – қа тең болса, оның біріншілік гармоникасы 100Гц, демек n = 2.

Бірфазды көпірлік сұлба

Бірфазды көпірлік сұлба 2 орамсымды трансформатордан жән 4 диодтан тұрады.

1, 3 нүктелеріне трансформатордың екіншілік орамсымның ұштарын жалғаймыз, ал 2, 4 нүктелеріне жүктеме жалғаймыз. V₁және V₂ диодтары катодтарының ортақ нүктесі түзеткіштің оң полюсі болады, ал V₃ және V₄ вентильдерінің ортақ нүктесі түзеткіштердің кері полюсі болып табылады. Бұл сұлбада вентильдер кезегімен жұмыс істейді.



Көпірлік сұлбаның параметрлері

Түзету сұлбасы	Трансформатор			Вентильдер				Жүктеме
	U2Uж	І2Іd	STPж	Uкері maxUd	IвId	Iв.ортId	IвIв.орт	UdU2	кл %
Бірфазалы екіжартылай периодты (нольдік)	1,11	0,7850,707	1,481,34	3,14	0,71	0,5	1,571,41	0,9	67
Бірфазалы көпірлік	1,11	1,111,0	1,231,11	1,57	0,71	0,5	1,571,41	0,9	67

Егер бірфазды нольдік сұлбамен көпірлік сұлбаны салыстыратын болсақ, онда мынандай қорытындыға келуге болады:

Бірфазды нольдік сұлбадан вентильдердің саны бірфазды көпірлік сұлбамен салыстырғанда екі есе аз;

Вентильдерде шығындалатын қуат аз болады, себебі нольдік сұлбада бір вентиль арқылы ғана ағады, ал көпірлік сұлбада екі вентиль арқылы ағады;

Бірфазды көпірлік сұлбаның артықшылығы:

Диодтардағы кері кернеудің амплитудасы нольдік сұлбамен салыстырғанда екі есе кіші;

Трансформатордың екіншілік орамсымдарының саны екі есе аз;

Нольдік шығысы болмағандықтан трансформатор қалыпты жұмыс істейді;

Нольдік сұлбамен салыстырғанда көпірлік сұлбаның есептемелік қуаты 25% аз;

Бұл сұлбаны транформаторсыз тікелей түзеткіш ретінде пайдалануға болады. Ол үшін U₁ кернеуі қоректендіретін құрылғыны қанағаттандыратындай болса.



№9 дәріс

Үш фазды кернеу көзі

Үш фазды кернеу старторында үш фазды орамсымы оралған генератор үш фазды кернеудің көзі болып табылады.

Бұл орамсымдардың фазасы магниттік осьтер кеңістігінде бір – бірімен 2π/3 немесе 120° ығыстырылғандай етіп орналастырады. Үшфазды генератордың орамсымдарының бір ұшы гальваникалық байланыстырады,олай етпеген жағдайда электр энергиясын пайдаланушыға өткізгіш арқылы электр энергиясын жеткізген болатынбыз. Мұндай жүйе өте тиімсіз сол себептен бұл жүйелер практикада жиі қолданылмайды. Осы себептен Э. Қ. К – і фазасы бойынша 120° - қа ығысқан орамсымдары гальваникалық байланысқан желілер пайда болады. Мұндай желілерді қосудың 2 әдісі бар: жұлдызша және үшбұрыш етіп.

Жұлдызша әдісімен жалғау

Жұлдызша етіп жалғанған үшфазды желі жүйесінің сұлбасын салайық.

U_AN, U_BN, U_CN – фазалық кернеу;

U_AВ, U_BС, U_CА – желілердің арасындағы кернеу;

І_NN = І_A + І_B + І_C жұлдызша әдіс арқылы қосқан кезде фазалық ток пен желілік ток бір – біріне тең болады. Егер фазалық токтар симметриялы болса, онда олар өзара тең.

Кирхгоф заңына сәйкес желілік кернеу мынаған тең:

_UAВ = U_AN - U<sub>BN

UBС</sub> = U_BN - U<sub>CN

UCА</sub> = U_CN - U_AN

U_AВ + U_BС + U_CА = 0

U_ж =3 U_ф

Үшбұрыш етіп жалғау әдісі

Бұл жағдай үшін егер ол симметриялы болса, Э. Қ. К – і Е_A + Е_B + Е_C = 0. Үшбұрыш етіп жалғағанда жалғау тәртібін қатаң бақылау керек. Егер қате жалғанса, қысқа тұйықталу болады. Дұрыс қосылған жағдайда І = 0.

І_{A`B` ІA} = І_A`B` - І_C`A`

І_B = І_B`C` - І_A`B`

І_{A ІB ІC} = І_C`A` - І_B`C` I_ж =3 I_ф


І_C`A` І_C І_B`C`

Практикада жұлдызша – жұлдызша етіп қосу, үшбұрыш – үшбұрыш етіп, жұлдызша – үшбұрыш немесе үшбұрыш – жұлдызша етіп қосуға болады, тек желілер бір – біріне симметриялы болуы керек.

Маркировка

Фаза А

Фаза В

Фаза С

Нейтраль

Земля

США(120/208В)

черный

красный

голубой

Белый и серый

зеленый

США(277/480В)

оранжевый

коричневый

желтый

Белый и серый

зеленый

Канада

красный

черный

голубой

белый

зеленый



Канада(изолированные трехфазные установки)

оранжевый

коричневый

желтый

Белый

зеленый

Великобритания (с апреля 2006)

Красный (коричневый)

Желтый (ранее белый черный)

Голубой (серый)

Черный (голубой)

Зелено-желтый

Европа (с апреля 2004)

коричневый

черный

серый

голубой

Зелено-желтый

Европа (до апреля 2004)

Коричневый и черный

Черный или коричневый

Черный или коричневый

голубой

Зелено-желтый

Европа (обозначение шин)

желтый

зеленый

красный

Россия (СССР)

желтый

зеленый

красный

голубой

Зелено-желтый (на старых установках)

Австралия и Новая Зеландия

красный

желтый

голубой

черный

Южная Африка

красный

желтый

голубой

черный

Малайзия

красный

желтый

голубой

черный

Индия

красный

желтый

голубой

черный

зеленый

Үш фазды нольдік сұлбалы түзеткіш

Үш фазды желідегі токты түзеткенде трансформатордың біріншілік орамдарын жұлдызша немесе үшбұрыш етіп жалғауға болады. Ал екіншілік орамсымдарын тек қана жұлдызша етіп жалғау керек.

Трансформатордың екіншілік орамсымдарының ұштары а, в, с нүктесі V1, V2, V3 вентильдердің анодтарына жалғанады. Вентильдердің катодтары 

біріктіріледі және жүктеме тізбегінің оң полюсі болады. Ал трансформатордың нольдік нүктесі жүктеме тізбегінің теріс полюсі болады. Мұндай түзеткіштің парметрлерін қарастырайық:

Түзету сұлбасы	Трансформатор			Вентильдер				Жүктеме
	U2Uж	І2Іd	STPж	Uкері maxUd	IвId	Iв.ортId	IвIв.орт	UdU2	кл %
Үшфазды нольдік сұлба	0,855	0,5850,577	1,372,090	2,090	0,58	0,33	1,871,73	1,17	25



№10 дәріс

Түзеткіш құрылғылардың сапалық көрсеткіштері

Жоғарыда өткен лекцияларда байқағанымызда көп жағдайда лүпілдеудің периоды қоректендіруші кернеудің периодына байланысты болады:

Т₁ = р∙T_n (1)

р – периодтың өзгеру коэффиценті немесе лүпілдеу коэффиценті деп аталады.

p = m∙n∙k (2)

мұндағы m – түзетілген кернеудің фазалық саны;

n – түзетудің периодының саны;

k – түзеткіш каскадтың саны;

Түзетілген кернеу мен бірінші қорек көзінің арасында байланысты келесі түрде беруге болады.

U_тұр = U_айн 2РπsinπPcosα (басқарылатын түзеткіш)

U_тұр = U_айн 2РπsinπP (басқарылмайтын түзеткіш)

Бұл жағдайда түзеткіштің элементтерінің барлығын идеалданған деп қабылдаймыз. Көп жағдайда инженерлік есептеуге айнымалы кернеуді тұрақты кернеуге айналдыру коэффиценті енгізіледі:

k₀ = UтұрUайн

Сонымен қатар өздеріңізге белгілі лүпілдеу коэффиценті деген сапалық сипаттамасының көрсеткіші.

к_л = UmUтұр= 2m2- 1 100%

Түзеткіш блоктардың және түзеткіштің жүктемелерінің түрлері




Сүзгінің кедергісін жүктеменің кедергісімен қоса қарастыратын болсақ, онда бұл комбинацияланған кедергі деп аталады, ал түзеткішке жалғанатын тұтынушының құрылғысы түзеткіштің кедергісі деп аталады. Ал жалғанатын кедергісі түзеткіштің кедергісі деп аталады.

Сүзгінің элементтеріне байланысты жүктемені индуктивті реакциялы, сыйымдылықты реакциялы. Егер индуктивтілікті тізбектей жалғасақ, ол лүпілдеуді азайтады. Бұл процессті индуктивтіліктің магнит энергиясын бойына жинап, кері процесс кезінде қайта береді. Сонымен қатар мұны басқаша да түсіндіруге болады. Тізбекке тізбектей жалғанған индуктивтіліктің кедергісі R_L = ωL, демек тұрақты токтың айнымалы құраушысы индуктивтілікте шығындалады. Әлбетте L кедергісі реактивті, ал егер түзеткіштің тізбегінде конденсатор жалғайтын болсақ, онда конденсатор өз бойына электр өрісінің энергиясын жинайды да, кері ығысу кезінде қайта береді. Сонымен қатар жүктемеге параллель қосылған клнденсатор кедергісі R_C = 1ωC. Демек тұрақты токтың айнымалы құраушысы конденсаторға түседі деген сөз. Бұдан шығатын қорытынды: жүктеменің типі жартылайөткізгіш аспаптар арқылы энергияның берілуіне және электромагниттік процесстерге ықпал етеді.

Суретте конденсатор жалғанған тізбектің диаграммасы келтірілген. Бастапқы аралықта конденсатор зарядтала бастайды, ал одан әрі зарядталу – разрядталу бірқалыпты жүреді. 0 мен 1 аралығында конденсатор арқылы ағатын ток максимал, ал одан әрі ол бірқалыпты төмендеп тұрақты жағдайға жетеді.

Кернеуді еселейтін және көбейтетін түзеткіштер

Конденсаторы бар тізбек кернеуді көбейтетін сұлбалардың негізі юолып табылады. Кернеу көбейтетін түзеткіштің сұлбасын салайық.



Сұлбада келтірілген кернеуді көбейтетін түзеткіштің жұмыс істеу принципін қарастырайық. Трансформатордың төменгі полюсі оң болған кезде V_D1 диоды арқылы С₁конденсаторы зарядталады. Трансформатордың полюсі өзгерген кезде V_D2 диоды арқылы С₂ конденсаторы зарядталады. С₂ конденсаторының кернеуі С₁конденсатордың кернеуі, қосылған трансформатордың екіншілік орамсымның кернеуі С₂, демек С₂ конденсатордағы кернеу 2U₂ - ге тең. Бүл кернеуді көбейтетін түзеткіштің кемшілігі жүктеме арқылы ағатын токтың аз болуы, жуық шамамен ≈0,1мА дейін. Сонымен қатар оның лүпілдеуінің жоғары болуы кемшілікке жатады. Мұндай кернеу көбейткіштері электронды сәулелі түтікшелерді қоректендіруде пайдаланылады. Жоғарғы кернеу алу үшін мұндай түзеткіштің бірнеше каскадтарын тізбектей жалғайды.

Басқарылатын түзеткіштер

Басқарылатын түзеткіштерді тұрақты токты резисторлар арқылы реттеуге болады немесе кірісіндегі кернеудің шамасын өзгерту арқылы да реттеуге болады. Оны трансформаторлар, тиристорлар арқылы жүзеге асыруға болады.

Трансформатор немесе автотрансформатор арқылы басқару

Бұл әдіс өте тиімді, себебі басқару барысында қуаттың коэффиценті төмендемейді. Мұндай түзеткіштің сұлбасын салайық.



Автотрансформаторды пайдаланған кезімізде шығыстағы кернеуді бірқалыпты өзгертуге болады. Түзеткішті қалағанымызша баптай аламыз. Ал көп каскадты трансформаторды коммутатор ретінде пайдаланған кезде кернеудің өзгерісі секіріп өзгереді.
Сонымен қатар коммутатор ретінде дроссельдер және тирсторларды пайдалуға болады.

Дросельдер арқылы басқару

Жұмыс істеу принципі: дроссель басқару сұлбасына біріншілік орамсымына тізбектей жалғанады.иДроссель және трансформатордың орамсымы екеуі кернеу бөлгіш функциясын орындайды. Олардың кедергісі индуктивті кедергі болады. Шығыс кернеу дроссельдің индуктивті кедергісіне тәуелді. Дроссельдің кедергісін тұрақты кернеу арқылы басқаруға болады. Тұрақты кернеу үлкен болған сайын, дроссельдің кедергісі соғұрлым аз болады.

Басқарылатын вентильдер арқылы кернеуді реттеу

Басқарылатын вентильдер арқылы кернеуді реттеу бірнеше әдіс арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Біз біржартылай периодты басқарылатын түзеткіштің сұлбасын қарастырайық.




№11 дәріс

Қорек көздерінің сүзгілері.

Қорек көздерінің сүзгілері 2 түрге бөлінеді: пассивті RLC элементті сүзгілер және активті RLC элементті сүзгілер. RLC сүзгілер пайдалану кезінде сенімді жұмыс істейді. Бірақ олардың көлемдері массасы қорек көзінің жалпы салмағын арттырады. Ол деген сөз қажеттілігіне байланысты қорек көздеріне әр түрлі көлемдегі конденсаторлар, дроссельдер, сонымен қатар дроссельдердің магнит өрісі қоректендіруші құрылғыға кері әсерін тигізеді. Қазіргі кезде активті сүзгілер электрондық құрылғыларда кеңінен пайдаланылады. Активті кедергіде жоғарыда аталған кемшіліктер болмайды. Активті сүзгілерден элементтер жартылай өткізгішті аспаптардың негізінде жасалынған сүзгілерді айтамыз. Қазіргі кезде активті сүзгісі бар сұлбалар өте сирек кездеседі. Себебі лүпілдеуді тегістеуді активті элементтер негізінде жасалынған тұрақтандырғыштар орындай алады.

Пассивті элементтердің негізгі типтерінің сұлбаларын қарастырайық.



а) б)
в) г)
д) е)



а – сыйымдылықты, б – индуктивті, в – Г тәріздес, г – П тәріздес, д – пробка, е – режекторлар.

Біржартылай периодты түзеткішке жалғанған сыйымдылық сүзгінің жұмыс істеу принципін қарастырайық. Сұлбасын салайық.
а) б)

а) түзету сұлбасы; б) жұмыс істеудің уақыттық диаграмасы.

Бұл сұлбасындағы түзетілген кернеудің диаграммасы жартылайтолқынды болады.

Диодтың анондындағы кернеу оң болған кезде диод арқылы ток ағып конденсаторды зарядттайды. Кірістегі кернеудің полюсі өзгерген кезде диодтың кедергісі өте жоғары бұл кезде конденсатор бойына жинаған электр энергиясын тізбекке қайта береді. Сыйымдылықты сүзгілерде конденсатордың тез зарядталып ақырын қайта беру қасиеті пайда болады.

Сыйымдылықты сүзгілер жүктеменің кедергісінің шамасы аз болған жағдайда пайдаланған тиімді, ал индуктивті фильтрді керісінше жүктемесін жоғары, кедергісі аз жағдайда индуктивті сүзгілер пайда болады.

Сыйымдылықты сүзгімен салыстырғанда индуктивті сүзгіде ток импульсті емес, үздіксіз ағады, ол түзеткіш диодтардың және трансформатордың жұмыс істеуін жеңілдетеді. Берілген лүпілдеу коэффициентің тегістеу үшін сыйымдылығы тегістеуді қанағаттандыратындай конденсаторды тандап алу керек. Ол конденсатордың сыйымдылығын мына өрнек арқылы анықтауға болады:

Бұл жазылған өрнек біржартылай периодты түзеткіштің сыйымдылығын анықтайды. Ал егер түзеткішіміз екіжартылай периодты болса, онда сыйымдылық біржартылай периодтықпен салыстырғанда 4 есе аз болады, демек:
Индуктивті фильтрде дроссельдің индуктивтілігін мына формула арқылы анықтауға балады.
Егер түзеткіштерге пайдаланылатын индуктивті және сыйымдылықты сүзгілердің шамалары өте жоғары болса онда Г тәріздес және П тәріздес сүзгілер пайдаланылады. Г тәріздес сүзгілерді мына шарт орындалатындай етіп , сонда тегістеу коэффициенті

П тәріздес сүзгілер Г тәріздес сүзгілерден де жоғарғы тегістеу коэффициенттін береді.



№12дәріс

Активті сүзгілер

Пассивті фильтрлерде дроссельдердің орамсымдары трансформатордың орамсымдарымен шамалас болады, ал бұл оның массасының және көлемінің артуына әкеп соғады. Сонымен қатар дроссельде энергияның біраз бөлігі дроссельдегі магнит өрісінің шашырау себебіне шығындалады. Транзисторды сүзгілерде дроссельдер болмайды. Сол себептен олардың көлемін және массасы пассивті сүзгімен салыстырғанда аз болады. Сонымен қатар оның ішкі кедергісі өте аз. Транзисторлы сүзгілердің жұмыс істеу принципі транзистордың шығыстық сипаттамаларына негізделген. Активті сүзгілердің бірнеше сұлбаларын қарастырайық.

а)

б)



в)

г)

д)

Сұлбадағы а, б, в, г сұлбалары транзистордың коллекторы жүктемеге тізбектей жалғанған сүзгілер деп аталады. Ал д жүктемеге параллель жалғанған сүзгі деп аталады. Активті кедергілердің тегістеу коэффиценті жүктемеден ағатын токқа тәуелсіз. Транзистордың сыртқы сипаттамаларының суретін салайық.

Сурет бар

Транзисторлы сүзгінің жұмыс істеу прниципі (α₁) айнымалы кернеу үшін оның кедергісі өте жоғары, ал тұрақты құраушысы үшін кедергісі өте төмен (α₂).

Тегістегіш сүзгілердің негізгі параметрлері

Тегістегіш сүзгілер коэффиценті к – сыншы гармоникалық кірісіндегі лүпілдеу коэффицентінің шығысындағы лүпілдеу коэффиценті % қатынасына тең.



η = U1айн/Uтұр1U2айн/Uтұр2=Uтұр2Uтұр1∙ U1айнU2айн;

мұндағы: Uтұр1, Uтұр2 - кірісіндегі және шығысындағы тұрақты құраушысы, ал U1айн, U2айн - кірісіндегі және шығысындағы айнымалы құраушысы.

Сонымен қатар тегістейтін сүзгілерді беруші коэффицент арқылы сипаттауға болады.

A(ω) = U2U1

U2 – шығыс, U1 - кернеуі.

Тегістеу коэффиценті арқылы өрнектеуге болады.

q = A₀ A^-1 (ω) = A0A(ω)

мұндағы A₀ дегеніміз орташа және жоғарғы қуаты қорек көздерінде 0,92 ден 0,96 интервал аралығында болады.

S = 1A(ω) – лүпілдеуді әлсіреу коэффиценті (коэффицент фильтрации). Сүзгілеу коэффиценті.

q = A₀ S

Тегістегіш сүзгілерді құрастыру принциптері: қорек көздерінде қолданылмайтын тегістегіш сүзгілер төменгі жиілікті сүзгілер деп аталады. Сигналды түзететін сүзгілерден қорек көздеріне қолданылатын тегістегіш сүзгілердің айырмашылығы ол жүктемеге электр энергиясының қуатын береді. Сол себептен тегістегіш сүзгілерді мүмкіндігі барынша қуатты аз шығындайтын етіп жасайды. Төменгі жиілікті тегістегіш сүзгілердің қасиеті берілу функциясына және меншікті жиілігінің еселігіне тәуелді болады. ω = 1Т

Өзімге белгілі сүзгілердің берілу коэффицентін және де басқа да параметрлерін техникалық энциклопедиялардан, кестелерден табуға болады. Ал егер бұл шамалар белгісіз болса, онда оны анализдеп есептеп, шығарп алуға болады.

A(ω) = U2U1 = Rэ2R1+Rэ2

Rэ2= Rж∙ R2Rж+ R2

η = P1P2= U2I2U1I1 = A I2I1



№ 13 дәріс

Тұрақтандырғыштар

Көптеген құралдардың қалыпты жұмыс істеу үшін оларды тұрақты кернеу көзімен камтамасыз ету керек. Ал шығыстағы кернеудің өзгерісіне алып келетін факторлар, олар желідегі кернеудің өзгерісі. Қорек көзінің элементтерінің температураға байланысты кедергілерінің өзгеруінен жүктемеден өтетін токтың шамасына байланысты. Қорек көздеріндегі тұрақтандырғыштардың ең негізгі элементі ол сызықты емес жартылайөткізгіш стабилитрон.

Тұрақтандырғыштардың негізгі параметрлері: 1) тұрақтандыру коэффициенті мұндағы , кірістегі және шығыстағы кернеудің номиналды мәні және кірістегі өзгерісі кернеудің әсерінен пайда болған шығыстағы кернеудің өзгерісі.

(20 мен 40 арасында)

мұндағы номинал кернеудің берілу коэффициенті.

Тұрақтандыру коэффициентін дифференциалдық және интегралдық деп екіге бөлеміз.

Cурет бар

Интегралды тұрақтандыру коэффициенті деп белгілі бір диапазондағы кіріс және шығыс кернеуінің қатынасы арқылы табылатын шаманы айтамыз. Дифференциалдық тұрақтандыру өте аз диапазонда кіріс және шығыс кернеуінің өзгерісі арқылы анықталатын тұрақтандыру коэффициентін айтамыз. Практикада интегралды тұрақтандыру коэффициентін пайдаланамыз.

2) Кернеу бойынша тұрақсыздық коэффициенті:

, еркін алынатын шамалар.

3) Ток бойынша тұрақсыздық коэффициенті:

беріл.



4) Шығыс кедергісі:
5) Тегістеу коэффициенті:
6) Пайдалы әсер коэффициенті:

Тұрақтандырғышқа қойылатын талаптар. Қорек көзінің пайдалану аймағына байланысты тұрақтандырғышқа төменгі талаптар қойылады:

1. 
   Жоғарғы ПӘК – і.
   
2. 
   Жоғарғы тұрақтандыру коэффициенті.
   
3. 
   Шығыс кернеуін біртіндеп өзгерту мүмкіндігі.
   
4. 
   Шағын көлемді және массасы жеңіл.
   
5. 
   Шығыс кернеуінің төменгі пулсациясы.
   

Параметрлік тұрақтандырғыштар

Параметрлік тұрақтандырғыштар өте қарапайым болады. ПӘК – і төмен, тұрақтандыру коэффициенті төмен болады. Тұрақтандыру коэффициентінің сұлбасын қарастырайық. Негізгі элементі стабилитрон.