Galios elektronika ir pavaros: uždaviniai ir egzamino klausimai

Jungikliniai keitikliai ir elektros pavaros: žeminantieji, aukštinantieji ir žeminantieji-aukštinantieji keitikliai su jų pulsacijomis ir laidumo režimais, nuolatinės srovės varikliai ir jų greičio valdymas bei kintamosios srovės galia, kuri juos maitina.

Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.

Pasiruošimo paketas (PDF)Formulių lapai, metodų žingsniai ir uždaviniai su pilnais sprendimais, paruošti spausdinti.

Šio kurso temos

  1. DC-DC keitikliaiidealūs keitimo santykiai · induktyvumo pulsacija ir srovės · išėjimo pulsacija ir CCM ribaskaičiavimai
  2. Nuolatinės srovės varikliaipriešelektrovara, srovė ir momentas · greičio ir momento charakteristika bei naudingumas · paleidimas ir greičio valdymasskaičiavimai
  3. Kintamosios srovės galia ir galios koeficientasapkrovos P ir Q · linijos srovė · galios koeficiento gerinimasskaičiavimai
  4. Trifazė galiasimetrinės Y ir Δ įtampos ir srovės · trifazė galia · galios koeficiento gerinimasskaičiavimai

Egzamino patarimai: Galios elektronika ir pavaros

  • Naudokite induktyvumo voltsekundžių pusiausvyrą: vidutinė induktyvumo įtampa per periodą lygi nuliui.
  • Stebėkite vienetus: µH, µF ir kHz reikia paversti į H, F ir Hz.
  • Varikliui prieš naudodami E = k·ω ar P = T·ω aps./min paverskite rad/s.

Išspręsti pavyzdžiai

DC-DC keitikliaiLengvas
+−12 VD = ?LCR−+48 V

Idealus invertuojantysis žeminantysis-aukštinantysis keitiklis iš 12 V ištisinio laidumo režimu turi sukurti −48 V. Raskite pildymo koeficientą D.

Vin​ = 12 VVo​ = −48 V

Raskite D

Rodyti užuominas
  1. Pradėkite nuo idealaus keitimo santykio: |Vo| = Vin·D/(1 − D).
  2. Išspręskite jį D atžvilgiu.
  3. D = |Vo|/(Vin + |Vo|).
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

DC-DC keitikliai: jungiklis S įjungiamas kiekvieno periodo T = 1/f dalį D. Nusistovėjusiame režime vidutinė induktyvumo įtampa lygi nuliui (voltsekundžių pusiausvyra), o tai ištisinio laidumo režime duoda idealius keitimo santykius: žeminantysis Vo = D·Vin, aukštinantysis Vo = Vin/(1 − D), invertuojantysis žeminantysis-aukštinantysis |Vo| = Vin·D/(1 − D). Idealus keitiklis išlaiko galią: Vin·Iin = Vo·Io. Kol S įjungtas, induktyvumo srovė padidėja ΔIL = VL·D·T/L, kur VL = Vin − Vo žeminančiajam ir Vin aukštinančiajam bei žeminančiajam-aukštinančiajam keitikliui. Išėjimo pulsacija yra ΔVo = ΔIL/(8fC) žeminančiajam ir Io·D/(fC) aukštinančiajam bei žeminančiajam-aukštinančiajam. Induktyvumo srovė vos pasiekia nulį (CCM riba), kai vidutinė induktyvumo srovė lygi ΔIL/2.

Keitimo santykis

|Vo| = Vin·D/(1 − D)

Išspręskite D

D = |Vo|/(Vin + |Vo|) = 0,8

Atsakymas

D = 0,8
Nuolatinės srovės varikliaiVidutinis
T (N·m)n (rpm)20 N·mn0​n = ?

Nuolatinės srovės variklis (k = 0,8 N·m/A, Ra = 0,4 Ω) maitinamas 110 V ir sukasi apkrovos momentu 20 N·m. Raskite jo greitį n aps./min.

V = 110 Vk = 0,8 N·m/ARa = 0,4 ΩT = 20 N·m

Raskite n (rpm)

Rodyti užuominas
  1. Momentas nustato srovę: Ia = T/k.
  2. Ia = 20/0,8 = 25 A.
  3. ω = (V − IaRa)/k.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Nuolatinės srovės variklis: inkaras yra varža Ra, nuosekliai sujungta su priešelektrovara E, taigi V = E + Ia·Ra. Priešelektrovara didėja didėjant greičiui, E = k·ω, o sukimo momentas – didėjant srovei, T = k·Ia, su ta pačia variklio konstanta k (V·s/rad = N·m/A) SI vienetais. Greitį perskaičiuokite pagal ω = 2π·n/60. Išvystoma galia yra E·Ia = T·ω; įėjimo galia yra V·Ia, o skirtumą sudaro vario nuostoliai Ia²Ra ir sukimosi nuostoliai. Greitis mažėja tiese didėjant momentui, ω = V/k − Ra·T/k², nuo tuščiosios eigos greičio V/k iki nulio ties stabdymo momentu k·V/Ra. Stovint E = 0, todėl paleidimo srovė V/Ra yra didelė, nebent ją riboja rezistorius.

Inkaro srovė

Ia = T/k = 20/0,8 = 25 A

Priešelektrovara ir greitis

E = 110 − 25·0,4 = 100 V
ω = E/k = 125 rad/s → n = 1194 rpm

Atsakymas

n = 1194 rpm

Kaip vyksta praktika

  • „Praktikuotis šiame kurse“ maišo uždavinius iš visų kurso temų, kaip tikrame egzamine.
  • Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
  • Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
  • Bandomieji egzaminai yra riboto laiko ir be užuominų, o pabaigoje gaunate rezultatą ir išsamią peržiūrą.

Šio kurso skaičiuoklės

Galios koeficiento gerinimo skaičiuoklėTrifazės galios skaičiuoklėĮtampos kritimo skaičiuoklė

Susiję kursai

Elektros energetikos sistemos ir elektros mašinosElektros grandinių teorija 2: kintamosios srovės grandinėsElektrotechnikos pagrindaiFE Electrical and Computer egzamino praktikaElektronika 1Mechatroninės sistemosElektros grandinių teorija 1Valdymo inžinerija 1
Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.