Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Топ:
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Дисциплины:
2017-11-28 | 1194 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Задача 2.1
Определить динамические потери в транзисторе VT при его включении и выключении (рис. 2.1).
Схема содержит источник постоянного напряжения Е, транзистор VT, активно-индуктивную нагрузку R н, L н и цепь формирования траектории переключения (ЦФТП), состоящую из быстродействующего диода VD, конденсатора С, и резистора R. ЭДС источника Е = 100 В. Время включения и выключения транзистора t вкл = t выкл = 10 мкс, статические характеристики транзистора и диода идеальны, транзистор включается и выключается с частотой f = 100 Гц и скважностью работы q = 2. Активное сопротивление нагрузки R н = 10 Ом, а индуктивность
L н = 1 мГн. Диод VD идеален по быстродействию (время включения и выключения диода равны нулю), емкость конденсатора С =10 мкФ, сопротивление резистора R = 0,1 Ом.
Рис. 2.1
Решение
Для определения динамических потерь необходимо определить энергию, выделяющуюся в ключе при его включении и выключении. Рассмотрим отдельно каждый из этих процессов.
Включение транзистора
При рассмотрении процессов необходимо определить начальные условия. Когда транзистор был выключен, токи транзистора и нагрузки равны нулю, к закрытому транзистору приложено напряжение источника Е, конденсатор С заряжен до того же напряжения, к диоду VD не приложено напряжение, следовательно, он закрыт. При включении транзистора напряжение на нем падает от значения, приложенного в момент включения, до нуля за время t = t вкл. Поэтому на интервале включения транзистор можно заменить источником линейно спадающего напряжения Uvt = Е (1 - t / t вкл) имеющего характеристику, показанную на рис. 2.2. При этом начинается разряд конденсатора С через включающийся транзистор и нарастание тока через нагрузку, эти процессы независимы и можно рассматривать каждый из них отдельно. Нагрузка оказывается подключенной к источнику линейно нарастающего напряжения, причем Е - Uvt = Et/t вкл. На рис. 2.3 представлена эквивалентная схема замещения. Процессы в схеме описываются уравнением Кирхгофа:
|
(2.1)
Решив это уравнение с учетом начального условия , получим:
, (2.2)
где .
Упростив приведенное выражение, получим:
. (2.3)
Как видно из (2.3), выражение для тока нагрузки содержит две составляющие - линейную и экспоненциальную.
Рис. 2.2 | Рис. 2.3 |
Теперь рассмотрим процесс разряда конденсатора через резистор R
(рис. 2.4). Запишем для полученной схемы уравнение Кирхгофа
(2.4)
решив которое с учетом начального условия U c(0) = Е, будем иметь:
. (2.5)
Полученное выражение можно записать в виде:
(2.6)
где .
Ток разряда конденсатора можно определить на основании дифференциальной связи между током и напряжением на конденсаторе:
. (2.7)
Тогда с учетом (2.6) получим:
(2.8)
Ток транзистора на интервале включения равен сумме двух токов: тока нагрузки и тока разряда конденсатора. По окончании включения напряжение на транзисторе станет равным нулю, и законы для токов и напряжений в схеме изменятся, причем начальные условия для этих законов могут быть получены из выражений (2.3) и (2.6) путем подстановки t = t вкл.
Рис. 2.4
Выключение транзистора
Рассмотрим процесс выключения. Так как при указанных параметрах схемы постоянные времени процессов разряда конденсатора С и роста тока нагрузки много меньше половины периода работы транзистора, можно считать, что переходные процессы полностью завершатся к следующему выключению транзистора, то есть к моменту выключения транзистора конденсатор С полностью разрядится, а ток нагрузки достигнет установившегося значения. Теперь на интервале выключения транзистор следует заменить источником линейно спадающего тока, имеющего характеристику, приведенную на рис. 2.5. Поскольку за время t выкл ток в нагрузке практически не успевает измениться (это связано с индуктивным характером нагрузки и возникновением ЭДС самоиндукции при попытке резко снизить ток), цепь нагрузки целесообразно заменить источником постоянного тока. Таким образом, при выключении транзистора на нем мгновенно повысится напряжение, и к диоду VD скачком будет приложено прямое напряжение. Так как в условии задачи было оговорено, что быстродействие диода много выше быстродействия транзистора (так обычно и бывает на практике), можно считать, что диод мгновенно откроется и процессы выключения будут определятся эквивалентной схемой замещения, представленной на рис. 2.6.
|
Рис. 2.5 | Рис. 2.6 |
Согласно полученной схеме замещения напряжение на транзисторе равно сумме напряжений на конденсаторе С и резисторе R. Конденсатор С заряжается разностью токов источника I н и iVT. Ток конденсатора определяется по первому закону Кирхгофа:
(2.9)
где .
Преобразуя это выражение, получим:
(2.10)
Напряжение на конденсаторе определим на основании дифференциальной связи между напряжением и током емкости
. (2.11)
В результате будем иметь:
(2.12)
Напряжение на транзисторе будет определяться как:
Энергия, выделяющаяся в транзисторе при включении, определяется соотношением:
Преобразуем полученное выражение:
Подставив цифры и проинтегрировав, получим:
;
Энергию, выделяющуюся в транзисторе при выключении, определяем аналогично:
Преобразуем полученное выражение:
затем подставим числовые значения и проинтегрируем:
Средняя мощность динамических потерь определяется из соотношения:
11 Вт.
Задача 2.2
Определить динамические потери в транзисторе VT при частоте переключения f и скважности q=2 (рис. 2.7). Время включения транзистора t вкл и время выключения t выкл.
а) | б) |
Рис. 2.7 |
Исходные данные
Вариант | ||||||
Рисунок | 2.7 а | 2.7 б | ||||
E, В | ||||||
J, А | ||||||
R H, Ом | ||||||
f, Гц | ||||||
t вкл, мкс | ||||||
t выкл, мкс |
Задача 2.3
Определить динамические потери в транзисторе VT (рис. 2.8). Время включения транзистора t вкл и время выключения t выкл. Транзистор переключается с периодом Т и скважностью q.
|
а) | б) |
Рис.2.8 |
Исходные данные
Вариант | ||||||||||
Рисунок | 2.8 а | 2.8 б | ||||||||
E, В | ||||||||||
J, А | ||||||||||
L, мкГн | ||||||||||
С, мкФ | ||||||||||
T, мс | ||||||||||
q | ||||||||||
t вкл, мкс | ||||||||||
t выкл, мкс | ||||||||||
Задача 2.4
Определить динамические потери при выключении (вариант 1-3) или при включении (вариант 4-6) транзистора VT (рис. 2.9). Время включения транзистора t вкл и время выключения t выкл. Транзистор выключается при установившемся токе нагрузки.
а) | б) |
Рис.2.9 |
Исходные данные
Вариант | ||||||||
Рисунок | 2.9 а | 2.9 б | ||||||
E, В | ||||||||
R H, Ом | ||||||||
L H, мкГн | ||||||||
C H, мкФ | ||||||||
t вкл, мкс | ||||||||
t выкл, мкс | ||||||||
Задача 2.5
Определить значение защитной индуктивности LS, снижающей в N раз значение динамических потерь при включении транзистора VT (рис.2.10). Для решения задачи необходимо вычислить потери при включении транзистора без индуктивности LS , а затем определить ее требуемое значение. Диод VD – идеальный ключ, ток нагрузки считать неизменным за время переключения.
Рис. 2.10
Исходные данные
Вариант | ||||||
N | ||||||
R н, Ом | ||||||
E, В | ||||||
t вкл, мкс |
Задача 2.6
Определить значение защитной емкости CS, снижающей в N раз значение динамических потерь при выключении транзистора VT (рис. 2.11). Для решения задачи необходимо вычислить потери при выключении транзистора без емкости СS , а затем определить ее требуемое значение. Диод VD – идеальный ключ, ток нагрузки считать неизменным за время переключения.
Рис. 2.11
Исходные данные
Вариант | ||||||
N | ||||||
R н, Ом | ||||||
E, В | ||||||
t вкл, мкс |
|
Задача 2.7
Определить динамические потери при выключении в транзисторе и в защитном стабилитроне (рис. 2.12 а). ВАХ стабилитрона представлена на рис. 2.12 б. Определить во сколько раз увеличится значение динамических потерь при отключении стабилитрона.
а) | б) |
Рис. 2.12 |
Исходные данные
Вариант | |||||||||
R H, Ом | |||||||||
L H, мГн | 0,5 | ||||||||
E, В | |||||||||
t вкл, мкс | |||||||||
U ст, В | |||||||||
|
|
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!