Pytania na sprawdzian z laboratorium energoelektroniki i na egzamin

1. Narysować charakterystykę statyczną diody mocy. Nazwać części (obszary) charakterystyki. Podać typową wartość napięcia przewodzenia diody przy prądzie znamionowym oraz wartość prądu wstecznego przy maksymalnym powtarzalnym napięciu wstecznym U_RRM.

2. Co to jest triak? Narysować symbol, nazwać elektrody i podać zastosowania. Zaznaczyć obwód sterujący i główny oraz możliwe kierunki prądów w tych obwodach.

3. Podać symbol graficzny tyrystora (SCR), nazwać jego elektrody, oznaczyć obwody: główny i sterujący oraz kierunek prądu w tych obwodach przy przewodzeniu.

4. Jakie wielkości należy zmierzyć w celu wyliczenia współczynnika kształtu i tętnień. Naszkicować schematy układów pomiarowych.

5. Co to jest prąd podtrzymania i prąd załączania tyrystora? Wymienić sposoby załączania tyrystora (SCR).

6. Podać sposoby wyłączania prądu w tyrystorze. Wymienić trzy możliwe obszary (stany) pracy tyrystora.

7. Narysować kompletną charakterystykę statyczną tyrystora. Podać typową wartość (rząd) prądu wstecznego średniego (20-100A) tyrystora przy maksymalnym powtarzalnym napięciu wstecznym U_RRM.

8. Narysować schematy układów pomiarowych charakterystyk przewodzenia i zaporowych (blokowania) tyrystorów i diod. Wyjaśnić zasadę włączania przyrządów pomiarowych (dokładny pomiar napięcia lub prądu).

9. Narysować układ do pomiaru charakterystyk elementów półprzewodnikowych metodą zmiennoprądową, objaśnić jego działanie.

10. Porównać straty w elemencie prostowniczym dla znamionowego prądu w stanie przewodzenia ze stratami w stanie zaworowym (dla tyrystorów również blokowania) przy maksymalnym powtarzalnym napięciu.

11. Dla układów prostownika 1-fazowego półokresowego z obciążeniem: a) R, b) RL, c) RLE+, d) RLE-, narysować przebiegi prądu i napięcia obciążenia i_d, u_d. To samo zadamie wykonać dla wszystkich typów obciążenia z diodą zerową.

12. Zadanie 11 wykonać dla przypadku prostownika sterowanego 1-pulsowego dla kąta opóźnienia wysterowania: a) = 30, b) = 60 , c) = 90 , d) = 150

13. Dla prostowników 1-fazowych 1-pulsowych niesterowanych i sterowanych przy zadanym kącie opóźnienia, narysować przebiegi prądu i napięcia obciążenia i_d, u_d przy obciążeniu czystą indukcyjnością (L).

14. Dla wszystkich przypadków określonych w zadaniu 11 narysować przebieg czasowy napięcia i prądu diody (tyrystora) oraz uzwojenia wtórnego transformatora ( w prostownikach sterowanych dla różnych kątów ).

15. Narysować dwa możliwe schematy prostownika całookresowego. Dlaczego nie jest możliwe obciążenie takiego prostownika czystą indukcyjnością, a jest to możliwe dla prostowników połokresowych?

16. Dla prostownika całookresowego 1-fazowego sterowanego lub niesterowanego z obciążeniem a) R, b) RL, c) RLE+, d) RLE-, narysować przebiegi prądu i napięcia obciążenia i_d, u_d . Dla prostownika sterowanego - dla kątów opóźnienia wysterowania: a) = 30, b) = 60 , c) = 90 , d) = 150

17. Dla wszystkich przypadków określonych w zadaniu 16 narysować przebieg czasowy napięcia i prądu diody (tyrystora) oraz uzwojenia wtórnego transformatora ( w prostownikach sterowanych dla różnych kątów ).

18. Podać ogólną definicję wartości średniej przebiegu okresowego. Zastosować wzór całkowy dla napięcia prostownika:

a) niesterowanego 1-pulsowego, obc. R

b) niesterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL

c) niesterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL+D

d) sterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL

e) sterowanego całookresowego z obciążeniem RL

f) niesterowanego całookresowego z obciążeniem R

g) niesterowanego 3-pulsowego

h) niesterowanego 6-pulsowego

i) sterowanego 3-pulsowego

(nie wymagane rozwiązanie).

19. Podać ogólną definicję wartości skutecznej przebiegu okresowego. Zastosować ją do przebiegów napięcia prostownika:

a) niesterowanego 1-pulsowego, obc. R

b) niesterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL

c) niesterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL+D

d) sterowanego 1-pulsowego z obciążeniem RL

e) sterowanego całookresowego z obciążeniem RL

f) niesterowanego całookresowego z obciążeniem R

g) niesterowanego 3-pulsowego

h) niesterowanego 6-pulsowego

i) sterowanego 3-pulsowego

(nie wymagane rozwiązanie).

20. Jaką wartość średnią, a jaką skuteczną ma napięcie na obciążeniu L w idealnym prostowniku 1-fazowym półokresowym? Wyjaśnić zjawisko.

21. Podać definicję współczynnika kształtu napięcia k przebiegów okresowych, współczynników tętnień i współczynnika zawartości harmonicznych dla przebiegów wyjściowych prostowników

Dla którego z prostowników jednofazowych (pół- lub całookresowego) współczynniki te są większe?

23. podać z uzasadnieniem wartości maksymalne napięć na diodach lub tyrystorach dla zadanego typu prostownika.

24. Narysować symbol graficzny tranzystora IGBT, podać jego zastosowanie oraz typowe w układach energoelektronicznych, dopuszczalne stany pracy. Jak wprowadzić tranzystor IGBT w stan nasycenia?

25. Narysować symbol graficzny tranzystora złączowego (BJT), podać jego zastosowanie oraz typowe w układach energoelektronicznych, dopuszczalne stany pracy. Jak wprowadzić tranzystor BJT w stan nasycenia? Narysować układ Darlingtona i podać jego zalety.

26. Narysować symbol graficzny tranzystora MOSFET, podać jego zastosowanie oraz typowe w układach energoelektronicznych, dopuszczalne stany pracy. Który z jego parametrów decyduje o napięciu przewodzenia?

27. Narysować schemat układu pomiarowego umożliwiającego wyznaczenie współczynnika mocy układu prostowniczego jedno- i trójfazowego.

28. Narysować typowy przebieg charakterystyki bramkowej tyrystora. Podać i wyjaśnić różnicę pomiędzy tą charakterystyką a typową charakterystyką diody półprzewodnikowej.

29. Narysować obszar występowania charakterystyk bramki tyrystyra, zaznaczyć na nim obszary: niepewnych i pewnych załączeń, oraz parametry dopuszczalne.

30. Jakie jest typowe napięcie nasycenia nowych tranzystorów IGBT? Porównać je z napięciem przewodzenia tyrystorów, tranzystorów MOSFET oraz tranzystorów bipolarnych mocy.

31. Wymienić znane łączniki (elementy) energoelektroniczne, podać sposób sterowania (rodzaje sygnałów sterujących) oraz przedziały parametrów statycznych (prądów i napięć) produkowanych współcześnie przyrządów.

32. Narysować układ prostownika trójpulsowego i układ prostownika sześciopulsowego, oznaczyć grupy komutacyjne, wymienić cechy każdego z nich.

33. Dla prostownika niesterowanego 3-pulsowego z obciążeniem R lub RL narysować przebiegi czasowe:

a) prądu i napięcia na obciążeniu

b) prądu jednej z faz transformatora (po stronie pierwotnej i wtórnej),

c) napięcia na jednej z diod prostownika.

34. Dla prostownika sterowanego 3-pulsowego pracującego z zadanym kątem opóźnienia zapłonu (30, 60, 90) z obciążeniem: I) R , II) RL, III) RLD narysować przebiegi czasowe:

a) prądu i napięcia na obciążeniu

b) prądu jednej z faz uzwojenia wtórnego transformatora,

c) napięcia na jednym z tyrystorów prostownika,

d) prądu diody zerowej.

35. Dla prostownika niesterowanego 6-pulsowego z obciążeniem: I) R, II) RL narysować przebiegi czasowe:

a) prądu i napięcia na obciążeniu

b) prądu jednej z faz uzwojenia wtórnego transformatora,

c) napięcia na jednej z diod prostownika.

36. Podać definicje: kąta załączenia
,

kata opóźnienia wysterowania α,

kąta przewodzenia λ.

w układach prostowniczych.

37. Na przykładzie prostownika 3-pulsowego niesterowanego zilustrować zjawisko komutacji.

38. Wymienić parametry obwodu prostowniczego mające wpływ ( , ) na wartość kąta komutacji w układach prostowniczych. Jakie są skutki zjawiska komutacji dla wartości prądu i napięcia obciążenia prostownika. Jaka jest wartość napięcia obciążenia w czasie komutacji prostej?

39. Podać lub wyprowadzić wzór na wartość średnią napięcia wyprostowanego w układzie prostowniczym sterowanym dla zakresu prądów ciągłych i przerywanych.

40. Wymienić zastosowania jednofazowych i trójfazowych sterowników mocy,

41. Objaśnić pojęcie kąta krytycznego (granicznego) w jednofazowych sterownikach mocy i opisać sposób rozwiązania problemu wyzwalania tyrystorów sterownika w okolicach tego kąta.

42. Narysować przebiegi napięcia i prądu wyjściowego jednofazowego sterownika mocy zasilającego obciążenie: R, RL, L przy zadanym kącie opóźnienia zapłonu α.

43. Przedstawić sposoby realizacji układu tyrystorowego sterownika mocy.

44. Narysować dwa układy realizujące prostownik sześciopulsowy. Opisać różnice pomiędzy nimi.

45. Narysować możliwe schematy połączeń obciążenia trójfazowego sterownika mocy.

Uwaga: Z pogrubieniem (Bold) zapisano pytania obowiązujące na sprawdzianie z ćwiczeń laboratoryjnych, wszystkie pytania obowiązują Panów na egzaminie

---