ElMe 6. labor 1. Rajzolja fel az ideális és a valódi dióda feszültség-áram jelleggörbéjét! 5. Hogyan szokás közelíteni a számítások során a dióda karakterisztikáját? 4. Rajzolja fel a dióda karakterisztikáját, valamint rajzjelét a vezetőirányú áram és feszültség bejelölésével!
Helyettesítő karakterisztikák: 1 – pontosabb számításoknál 2 – közelítő számításoknál 3 – ideális esetben
Valódi karakterisztika
2. Mi a különbség az egyenirányító és a váltóirányító között? A vezéreletlen áramirányítókban csak a váltakozó feszültségű rendszerből az egyenfeszültségű rendszer felé lehetséges az energiaátvitel; csak egyféle, ún. egyenirányító üzemmód jöhet létre. A vezérelt áramirányítók mind a két irányú energiaáramlást lehetővé tehetnek. Ha az energia a váltakozó áramú oldalról az egyenáramú oldal felé áramlik, akkor az előbbieknek megfelelően egyenirányító, ha az energiaáramlás iránya fordított, váltóirányító (inverter) üzemmódról beszélünk. 3. Definiálja a fázisszám, útszám, ütemszám fogalmakat! A különféle felhasználási igények miatt többféle áram-irányító kapcsolást alkalmaznak. Csoportosításuk a fázisszám (jele: f), útszám (u) és az ütemszám (ü) szerint lehetséges. A váltakozó áramú hálózat szerint egy- és háromfázisú megoldásokat különböztetünk meg. Attól függően, hogy az áramirányító transzformátor szekunder tekercsének egy adott menetében az áram egy- vagy két irányban folyhat-e, egy- és kétutas kapcsolásokról beszélhetünk. Az ütemszámot a készülék egyenfeszültségű kapcsain megjelenő jel legalacsonyabb rendszámú felharmonikus frekvenciájának és a váltakozó áramú oldal frekvenciájának hányadosa határozza meg. 6. Rajzolja fel a tirisztor kapcsolási rajzjelét, nevezze meg az elektródákat! A – Anód K – Katód V – Vezérlőelektróda
7. Magyarázza meg röviden, hogy miért lehet a tirisztort vezérelt egyenirányítónak, illetve vezérelt elektronikus kapcsolónak tekinteni? A tirisztorok tulajdonságainak vizsgálatához tartsuk szem előtt a 6.5.3 a) ábra szerinti 1f. 1u. 1ü., ohmos terhelésű tirisztoros egyenirányító kapcsolást és az arra vonatkozó időfüggvényeket (6.5.3 b) ábra). Az u2 tápfeszültség pozitív félperiódusában a t=tg gyújtási időpontig (α gyújtási szögig) a tirisztor még szigetel, it=0, a teljes u2 tápfeszültség rájut a tirisztor anód-katód kapcsaira, így az ut feszültség zérus. A tg időpontban a gyújtás következtében a tirisztor vezetővé válik: i t ≠ 0; az anód-katód kapcsok közötti feszültség a tg időpontban ugrásszerűen közelítőleg zérusra törik le, és a félperiódus végéig zérus is marad. Következésképpen a t g < t < T/2 időintervallumban a teljes u2 tápfeszültség az Rt ellenállás sarkaira jut. A tápfeszültség negatív félperiódusaiban a tirisztor – záróirányú igénybevétele miatt – nem vezethet, így it =0; ut =0. Az elmondottak alapján a tirisztort szokás vezérelt egyenirányítónak is nevezni, illetve vezérelt elektronikus kapcsolónak tekinteni.
6.5.3 ábra – Ellenállás terhelésű 1f. 1u. 1ü. vezérelt egyenirányító: a) kapcsolása; b) feszültség és áram időfüggvényei; c) d) e) a legtöbbször alkalmazott gyújtófeszültség időfüggvények. 8. Mi a tirisztor gyújtásának és oltásának feltétele? A diódához hasonlóan a tirisztor is félvezető kristályból szennyezéssel kialakított elem, amely záróirányú feszültség-igénybevétel esetén (a 6.5.3 a) ábrán az A jelű anód negatív a K jelű katódhoz képest) gyakorlatilag nem vezet áramot, és a V vezérlőelektródára adott feszültséggel sem tehető vezetővé. Nyitóirányú (tehát az előzővel ellentétes polaritású) feszültség-igénybevétel esetén ugyancsak mindaddig nem vezet áramot, amíg a V vezérlőelektróda és a K katód közé megfelelő polaritású (a vezérlőelektróda pozitív a katódhoz képest) és nagyságú un. gyújtófeszültséget nem juttatunk, azaz a tirisztort nem gyújtjuk, nem kapcsoljuk be. A gyújtott, és ezáltal vezetővé tett tirisztor csak akkor nyeri vissza szigetelőképességét, ha a rajta átfolyó áram zérusra csökken, és rövid ideig – az ún. szabaddá válási ideig (10-100 μs) – záróirányú feszültség jut rá.
A vezérlő elektróda csak a tirisztor bekapcsolására szolgál, a vezérlő elektródára adott pozitív vagy negatív impulzusok a már vezető tirisztorra hatástalanok. Az áram zérusra csökkenését és a záróirányú feszültséget, szinuszos tápfeszültség esetén, annak váltakozása kényszeríti ki. 9. Rajzoljon fel egy soros R-L terhelésű, nulldióda nélküli 1.f 1.u 1.ü. tirisztoros egyenirányító kapcsolást!
10. Rajzolja fel a 7. kérdés szerinti kapcsolásra az u 2(t), UR(t), UL(t), és ut(t) feszültségek időfüggvényeit α=60° gyújtásszög feltételezésével, és röviden indokolja azok menetét! Ugyanaz lesz mint a 7. kérdés ábráján, csak az u t π/3-nál válik nagyobbá mint 0. U R(t) = ut(t), mivel UL(t) nincs (nincs L az áramkörben). [Nem biztos hogy ez jó válasz...] 11. Hogyan számítható ki az 1f. 1u. 1ü. kapcsolásban az egyenirányított feszültség U0 átlagértéke? R terhelésre:
R-L terhelésre:
12. Indokolja meg röviden, hogy miért zérus az egyenirányítókat terhelő induktivitásban indukált feszültség egy periódusra vett átlagértéke! Mert a fenti képletben az i áram tk és tg értékeknél nulla.
13. Rajzolja fel az R-L terhelésű, nulldiódával kiegészített 1f. 1u. 1ü. egyenirányító kapcsolást, valamint a hozzátartozó u2(t), uR(t) és az i2(t) időfüggvényeket!
14. Magyarázza meg a nulldióda szerepét az R-L terhelésű, 1f. 1u. 1ü. egyenirányító kapcsolásban! Az induktivitás által fenntartott it terhelőáram a megfelelő polaritással beiktatott D nulldiódán keresztül záródni tud az u2 transzformátorfeszültség negatív félhullámainak ideje alatt is. Nagy L t/Rt időállandó esetében az áramvezetés a terhelésen folytonos, sőt közel állandó egyenáram is lehet. 15. Mekkora a nulldiódával kiegészített, R-L terhelésű 1f. 1u. 1ü. egyenirányító kapcsolás ut (t) kimenő feszültségének átlagértéke az u2(t) transzformátor-feszültség csúcs-, illetve effektív értékével kifejezve? Ugyanakkora mint a 11. kérdésben az R terhelésre. 16. Rajzolja fel a váltakozó áramú átalakító kapcsolását!
17. Rajzolja fel a váltakozó áramú átalakító kapcsolásra az ut kimenőfeszültség időfüggvényét tetszőleges 0 < α < φ gyújtásszög esetére!
18. Rajzolja fel a váltakozó áramú átalakító kapcsolásra az ut kimenőfeszültség időfüggvényét α > φ gyújtásszög esetére!
