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: Valódi karakterisztika 1 pontosabb számításoknál 2 közelítő számításoknál 3 ideális esetben 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 u 2 tápfeszültség pozitív félperiódusában a t=t g gyújtási időpontig (α gyújtási szögig) a tirisztor még szigetel, i t =0, a teljes u 2 tápfeszültség rájut a tirisztor anód-katód kapcsaira, így az u t feszültség zérus. A t g időpontban a gyújtás következtében a tirisztor vezetővé válik: i t 0; az anód-katód kapcsok közötti feszültség a t g időpontban ugrásszerűen közelítőleg zérusra törik le, és a félperiódus végéig zérus is marad. Következésképpen a t g < t < T/2 időintervallumban a teljes u 2 tápfeszültség az R t ellenállás sarkaira jut. A tápfeszültség negatív félperiódusaiban a tirisztor záróirányú igénybevétele miatt nem vezethet, így i t =0; u t =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), U R (t), U L (t), és u t (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 U L (t) nincs (nincs L az áramkörben). [Nem biztos hogy ez jó válasz...] 11. Hogyan számítható ki az 1f. 1u. 1ü. kapcsolásban az egyenirányított feszültség U 0 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 t k és t g értékeknél nulla.
13. Rajzolja fel az R-L terhelésű, nulldiódával kiegészített 1f. 1u. 1ü. egyenirányító kapcsolást, valamint a hozzátartozó u 2 (t), u R (t) és az i 2 (t) időfüggvényeket! 14. Magyarázza meg a nulldióda szerepét az R-L terhelésű, 1f. 1u. 1ü. egyenirányító kapcsolásban! Az induktivitás által fenntartott i t terhelőáram a megfelelő polaritással beiktatott D nulldiódán keresztül záródni tud az u 2 transzformátorfeszültség negatív félhullámainak ideje alatt is. Nagy L t /R t 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 u t (t) kimenő feszültségének átlagértéke az u 2 (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 u t kimenőfeszültség időfüggvényét tetszőleges 0 < α < φ gyújtásszög esetére! 18. Rajzolja fel a váltakozó áramú átalakító kapcsolásra az u t kimenőfeszültség időfüggvényét α > φ gyújtásszög esetére!