вход Вход Регистрация



В рассмотренном каскаде простого эмиттерного повторителя входное сопротивление не превышает сопротивления . При необходимости получить более высокое входное сопротивление приходится использовать различные схемы сложных эмиттерных повторителей. Простейшая из них на составных транзисторах (рис. 2.20, а) имеет , но у нее входное сопротивление возрастает с увеличением Rэ||Rн значительно быстрее, чем у обычных повторителей.

 

При его расчете можно использовать полученные ранее уравнения, подставляя в них эквивалентный коэффициент передачи базового тока:

 

 

Максимальное входное сопротивление приблизительно такое же, как у простого эмиттерного повторителя, но его значение, близкое к максимальному, получается при меньшем значении Rэ||Rн. Коэффициент передачи намного ближе к единице (Ки > 0,995).

 

Рисунок 2.20 – Схемы сложного повторителя: а – на составном транзисторе,

б – с дополнительной обратной связью, в – с динамической нагрузкой,

г – с нейтрализованным сопротивлением делителя

 

Для увеличения входного сопротивления необходимо повышать сопротивление коллекторного перехода . Это часто можно выполнить за счет различных схемных решений. Иногда применяют составные повторители с дополнительной обратной связью, когда напряжение на коллекторе изменяют так, чтобы к было приложено нулевое (в идеальном случае) напряжение. Это приводит к тому, что ток через него не протекает. В реальном случае, используя это решение, можно только значительно уменьшить ток через сопротивление . Для практической реализации этой идеи в схему составного эмиттерного повторителя включают резистор Rк1 и на коллекторе VT1 полностью подают переменную составляющую выходного напряжения (рис. 2.20, б). Батарея ЕД, роль которой в схемах выполняет или конденсатор большой емкости, или стабилитрон, служит для компенсации постоянного напряжения на коллекторе VT1.

Входное сопротивление в таких каскадах может достигать 100 МОм при большом значении сопротивления Rэ||Rн.

Как в простом, так и в составном эмиттерном повторителях желательно увеличение Rэ. Однако при этом растет напряжение постоянной составляющей IэRэ. Из-за необходимости обеспечить определенный режим по постоянному току (Iэ определенного значения) сопротивление резистора Rэ не может быть выбрано высоким. Это ограничение можно обойти, если использовать элемент, имеющий малое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного, например транзистор.

В схеме рис. 2.20, в, которую иногда называют схемой с динамической нагрузкой, ток транзистора VT1 определяется только током его базы и практически не зависит от напряжения на коллекторе. Следовательно, сопротивление по переменному току у транзистора VT2 велико (близко к ), что и требовалось получить. Отметим, что все меры по увеличению входного сопротивления могут не дать результатов, если не учесть наличие делителя из активных резисторов, которым задается режим работы по постоянному току. Для получения высокого входного сопротивления этот делитель должен быть или устранен вообще, или его влияние должно быть нейтрализовано. Последнее возможно только на переменном токе.

В приведенной на рис. 2.20, г схеме сравнительно низкоомное сопротивление резистора R3 за счет обратной связи повышается в 1/(1–КU) раз. Это сопротивление по переменному току может достигать десятков МОм, и не будет существенно шунтировать вход эмиттерного повторителя.

Эмитернные повторители широко применяются во входных и выходных каскадах. Их также часто используют при необходимости согласовать между собой два каскада, например при построении многокаскадных усилителей по схеме с ОК.

Таким образом, для усилительных каскадов с ОК характерны:

1) высокое входное сопротивление, значение которого достаточно стабильно;

2) большой коэффициент усиления по току;

3) стабильный коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице;

4) малое выходное сопротивление;

5) отсутствие в рабочем диапазоне частот фазового сдвига между входным и выходным напряжениями.

Случайные новости

Раздел 4. Методы и средства повышения качества электроэнергии

4.1. Регулирование напряжения

Отклонение напряжения на зажимах электроприемника зависят от ряда факторов: ровня напряжений на зажимах источника питания, потерь напряжения в элементах сети от источника до электроприемника, наличия регулирующих устройств трансформаторов, состава электрооборудования и режима его работы и прочие.

Обеспечить необходимый уровень напряжения на зажимах електроприемников можно путем изменений напряжения на зажимах источников питания, коэффициент трансформации трансформаторов и значений потерь напряжения в элементах электрических сетей.

Источниками питания в промышленных электрических сетях могут быть или шины подстанции связи с энергосистемой (ГПП, ПГВ), или шины генераторного напряжения ТЭЦ. В системах электроснабжения предприятий целлюлозно-бумажной промышленности ТЭЦ часто является единым источником питания. Изменение напряжения на шинах источника приводит к изменению напряжения на зажимах всех електроприемников, присоединенных к ним; этот вид регулирования напряжения называют централизованным (регулированием в центре питания). Применяются разные методы регулирования напряжения на зажимах источника питания. Напряжение на шинах ТЭЦ регулируется влиянием на систему возбуждения генераторов автоматически (АРЗ) или вручную. В случае, когда источником есть ГПП или ПГВ, регулирование напряжения на шинах 0,38; 6 и 10 кВ делается с помощью устройств РПН трансформаторов и изменением возбуждения синхронных двигателей или компенсаторов.

Одновременное регулирование напряжения на зажимах всех електроприемников целесообразно только в том случае, если они однородные. Примером таких нагрузок могут быть электродвигатели насосных станций, потребителе электролизных цехов, хлорных станций и т.п.. Если електроприемники не однородные, делают анализ их графиков нагрузки и группируют их таким образом, чтобы в пределах каждой группы електроприемники можно было считать однородными. Для каждой группы должно обеспечить свой закон регулирования, и она подключается к отдельному трансформатору с РПН. Как правило, таких групп должно быть столько, сколько трансформаторов связь установлена на ГПП (ПГВ). Однако сгруппировать електроприемники за степенью однородности не всегда возможно. В таких случаях централизованное регулирование напряжения делается по закону, который обусловлено группой однородных електроприемников преобладающей мощности.

«Правилами оборудования электроустановок» рекомендуется на шинах источников обеспечивать встречное регулирование напряжения: в режимах самых больших нагрузок иметь положительное отклонение не менее 5% номинального напряжения сети, в режиме минимальных нагрузок поддерживать номинальное значение.

Регулирование напряжения изменением коэффициента трансформации трансформатора применяется как в районных, так и в распределительных электрических сетях. Трансформаторы, у которых регулирования коэффициента трансформации делается в отключенном состоянии (трансформатора с ПБВ), имеют диапазон регулирования ± 5% номинального напряжения. Такое регулирование напряжения целесообразно при сезонном характере изменения нагрузки.

Трансформаторы с РПН имеют значительно больший диапазон регулирования — от ±10 к ± 16%. Количество ступеней регулирование зависит от напряжения одной ступени регулирование, которые может иметь значения от 1,25 до 2,5%. Регулирование трансформаторов под нагрузкой может делаться вручную или автоматически ( с помощью устройств АРПН).

В промышленных электрических сетях нашли применение устройства автоматического регулирования трансформаторов нескольких типов: функциональная схема одного из них, что получила широкое распространение, показанная на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Функциональная схема автоматического регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой

 

В Сумматоре 1 составляется входное напряжение U и напряжение Uk от датчика тока 2, напряжение которого пропорциональная падению напряжения в распределительной сети от тока нагрузки. При встречном регулировании контролируемое напряжение определяется входным значением Uк и напряжением компенсации Uт.к., в режиме стабилизации — только напряжением Uк.. В элементе 4 обеспечивается необходимая установка. С помощью блока 5 фиксируется уровень контролируемого напряжения и выдаются сигналы по двум каналам: Канал В, что отрабатывает команду Уменьшить и составляется из преобразователя 6, элемента времени 8, элемента запрета 10, исполнительного элемента 12, реагирующего на повышения контролируемого напряжения; Канал П который составляется из аналогичных элементов 7, 9, 11, 13 и отрабатывает команду Добавить. Элементы времени исключают срабатывание устройства при случайных бросках напряжения и позволяют регулировать напряжение на подстанциях с переменной нагрузкой по среднему значению напряжения.

Синхронизация устройства осуществляется от генератора тактовых импульсов 14, а блок 15 служит для поддержки обратной связи.

Трансформаторы с РПН значительно дороже трансформаторов с регулированием коэффициента трансформации без нагрузки. Поэтому, как правило, устройством РПН оборудуются трансформаторы с высшим напряжением 35 кВ и более.

Использование РПН может быть экономически оправданным, например, для потребителей, которые работают при значении напряжения, близкому к оптимальному. К таким потребителям относятся электротермические установки электродных заводов, которые обеспечивают максимальную производительность при напряжению, большую за номинальную на 8-10 % .

На значение потерь напряжения в сети можно влиять изменением реактивного сопротивления продольних элементов сети или ее разгрузкой за реактивной мощностью. Для компенсации реактивного сопротивления линий при спокойной нагрузке в системах электроснабжения иногда применяют установки продольной компенсации. Более эффективным методом оказывается разгрузка сетей за реактивной мощностью с помощью синхронных двигателей и регулированных батарей конденсаторов.

В цехах предприятий с большим парком могущественных синхронных двигателей, оборудованных устройствами АРЗ с уставкою по напряжению, отклонение напряжения, как правило, находится в допустимых границах. Целесообразно для целей регулирования напряжения использовать синхронные двигатели поводов насосов, пулевых мельниц и других механизмов, которые работают в «спокойном» режиме.

Регулированные батареи конденсаторов есть наиболее простым и эффективным средством местного регулирования напряжения. Мощность батареи конденсаторов QР, которая необходимая для компенсации отклонения напряжения V, определяется выражением

,

где χк - сопротивление короткого замыкания на шинах батареи,

;

где U и Uном, БК напряжение на шинах батареи и номинальное напряжение.

 

Регулированные статические источники реактивной мощности (ДРП) находят все более широкое применение на промышленных предприятиях. Как накопители энергии используются батареи конденсаторов или реакторы, управляемые с помощью тиристорных ключей; регулирование генерируемой (потребляемой) реактивной мощности статических ДРП осуществляется через тиристоры на протяжении каждого полупериода напряжения сети.

Рис. 4.2.Схемы стабилизаторов реактивной мощности и управления реактором

Рис. 4.3. Схема ДРП с управляемым реактором и конденсаторами, которые используются в составе фильтров гармоник

Устройство (рис. 4.2) используется как стабилизатор напряжения и реактивной мощности; реакторы, как правило, соединяют в треугольник или зоркую с нулевым проводом. Применяются также стабилизаторы, основанные на использовании нагруженного на индуктивность L выпрямителя (рис. 4.2).

В Канаде была установлена схема управления реактором с помощью тиристорных ключей (рис. 4.2). Как показали исследование, схема позволяет увеличить диапазон изменения угла управления тиристорами до 0—180°, лучше использовать тиристоры и уменьшить уровень высших гармоник.

В сетях напряжением до 10 кВ используются статические ДРП с параллельным соединением управляемого реактора и нерегулированной батареи конденсаторов (рис. 4.3). Обычно конденсаторы распределяются между несколькими параллельными кругами, которые образовывают фильтрокомпенсирующие устройства 5, 7, 11 и 13-и гармоник с суммарной мощностью до 1 Мвар. Это позволяет рядом с решением задач регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности обеспечивать снижение уровня гармоник напряжения в сети.

Фирма АSЕА (Швеция) предложила комбинированную схему тиристорного ДРП (рис. 4.4). В этом устройства тиристорными ключами руководствуются и реактор, и батареи конденсаторов. Схема имеет большую гибкость. В комплект устройства входят также фильтры 5-и и 7-и гармоник.

Рис. 4.4 Схема ДРП с управляемыми реакторами и батареями конденсаторов

 

Отметим, что принципы построения схем статических ДРП и ряд схем, которые реализуют эти принципы, были предложены в нашей стране. Подробное описание многочисленных схем и пристроило статических ДРП, разработанных в СССР и за границей, выходят за рамки пособия.

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру