Түрлендіргіш техника

Трансформатор

Түрлендіргіш техника, электр қуатын түрлендіргіш – электр техникасының электр қуатын түрлендіру тәсілдері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын саласы; түрлендіргіш құрылғылар жиынтығы.

Электр энергиясын түрлендіргіштердің негізгі түрлері: айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіретін түзеткіштер (айнымалы ток/тұрақты ток түрлендіргіштер); тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіретін инверторлар (тұрақты ток/айнымалы ток түрлендіргіштер); жиілігі мен шамасы белгілі айнымалы токты жиілігі мен шамасы басқа бір айнымалы токқа түрлендіретін жиілік түрлендіргіштер; белгілі бір деңгейдегі тұрақты кернеуді басқа деңгейлік тұрақты кернеуге түрлендіретін импульстік түрлендіргіштер (DC/DC түрлендіргіштер); айнымалы кернеу мен токтың деңгейін түрлендіргіштер (АС/АС түрлендіргіштер); фазалар саны белгілі бір айнымалы токты фазалар саны басқа айнымалы токқа түрлендіретін түрлендіргіштер. Түрлендіргіштердің негізгі сипаттамалары – ПӘК, қуат коэффициенті, реттемелік сипаттамалары, сондай-ақ меншікті масса мен көлемі. Түрлендіргіштер электрмашиналық және электрстатикалық болып ажыратылады. Электрмашиналық түрлендіргіштерге трансформаторлар мен электрмашиналық жиілік түрлендіргіштер жатады. Электрстатикалық түрлендіргіштерге электрмагниттік жиілік түрлендіргіштер және шалаөткізгіштік түрлендіргіш құрылғылар (ШТҚ) жатады. ШТҚ – түрлендіргіштің ең кең таралған түрі.
Қазіргі кезде олардың негізгі элементі электрлік вентиль, электр тогының бағытына байланысты жоғары (тура бағыттық токтар үшін) немесе төмен (кері бағыттық токтар үшін) өткізгіштігі бар шалаөткізгіштік аспаптар, диодтар, тиристорлар мен транзисторлар болып табылады және олардың негізінде электр энергиясын түрлендірудің іс жүзінде барлық түрлері жүзеге асырылады. Тиристорлар мен транзисторлар басқарылатын, ал диодтар басқарылмайтын вентильдерге, ал олардың негізінде жасалған ШТҚ тиісінше реттелінетін және реттелінбейтін түрлерге жатқызылады. Шалаөткізгіштік аспаптар пайда болғанға дейін түрлендіргіш техникада сынаптық вентильдер, газотрондар, игнитрондар, тиратрондар қолданылды. Реттелінетін ШТҚ-да басқарылатын вентильдің реттеу бұрышын өзгерту арқылы немесе басқарушы импульстердің беру жиілігін өзгертіп, жүктемедегі түзілетін кернеудің орташа мәнін өзгертеді. Жиілік түрлендіргіштерде басқарушы импульстерді ретімен қорек көзіне тиісті тәртіппен қосылған вентильдерге белгілі бір жиілікпен бере отырып, жиілігі қоректендіруші торап жиілігінен төмен немесе жоғары айнымалы кернеу алынады. ШТҚ-ны тұрақты ток көзіне қосып, арнайы коммутациялау құрылғысының көмегімен вентильдің өткізу және өткізбеу күйлерінің ұзақтығын өзгерту арқылы жүктемедегі кернеудің орташа мәнін ендік-импульстік немесе жиіліктік-импульстік әдіспен басқарып, өзгертеді. Осындай екі ШТҚ-ны бір-біріне қосу арқылы тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіру жүзеге асырылады. Басқару импульстерінің ұзақтығын (енін) автоматты түрде өзгертіп, жүктемеге берілетін энергияны кең ауқымда реттеуге болатындығына байланысты ендік-импульстік әдіс кеңінен қолданылады. Жиіліктік-импульстік реттеу әдісі кезінде жиілікті өзгертпей, вентильдің ашық күйде болу ұзақтығын өзгертеді. Соңғы жылдары түрлендіргіш Техника-ға арналған өрістік транзисторлар ШТҚ-да кеңінен қолданылады. ШТҚ техниканың электр энергиясын пайдаланатын барлық салаларында электрмен екінші реттік қоректендіру көздері ретінде пайдаланылады және оларды қолданып, жауапты тұтынушыларды электр энергиясымен іркіліссіз қоректендіру көздері жасалады. Айнымалы электр тогын тұрақты токқа түрлендіру үшін электрлік түзеткіш қолданылады. Әдетте токты түзету оны тек бір бағытта немесе бір бағытта басымырақ өткізетін вентильмен жүзеге асырылады. Қолданылатын вентильдің түріне байланысты вакуумдық, газразрядтық, шалаөткізгіштік және түйіспелік түзеткіш түрлеріне бөлінеді. Түзету сұлбасына қарай түзеткіштер бір және екі жарты периодты, көпірлік және нөлдік шықпасы бар, бір және көп фазалы болып ажыратылады.
Жүктемедегі кернеуді реттеу немесе тұрландыру мүмкіншіліктеріне қарай түзеткіштер реттелінетін және реттелінбейтін болуы мүмкін. Электрлік түзеткіш айнымалы токтың қорек көзіне көбінесе келістіруші трансформатор көмегімен немесе тікелей қосылады. Түзетілетін кернеудің толықсуын азайту үшін түзеткіш пен жүктеме аралығына тегістеуіш сүзгілер қосылады. Түзеткіш кірісіне айнымалы U1 кернеуі беріледі де, ол трансформатордың көмегімен қажетті U2 кернеуге дейін өзгертіледі. Трансформатордан алынатын айнымалы U2 кернеуі вентильдік топ VD арқылы толықсыған Uшығ кернеуге түрленеді. Түзетілген Uшығ кернеу тұрақты және айнымалы құраушылардан тұрады. Оның айнымалы бөлігі (толықсуы) тегістеуші сүзгі (конденсатор С) арқылы қажетті деңгейге дейін азайтылады да сүзгінің шығысындағы Uс кернеуінде өте аз толықсу болады. Сүзгіден кейін орналасқан тұрақты токты DA тұрлауландырғыш Rжүк жүктеме құрылғысындағы Uжүк түзетілген кернеудің немесе кедергінің мәндерінің өзгеруіне байланыссыз бір деңгейде ұстап тұрады. Мұндай түзеткішті екінші реттік электрмен қоректендіру көзі деп те атайды. Түзеткіштерде түзеткіш блоктар мен бағандар қолданылады. Түзеткіш блоктар – шалаөткізгіштік түзеткіш диодтары белгілі бір сұлба бойынша қосылған және бітеу пластмассалық тұрық ішінде салынған қажетті шықпалары бар құрылғылар. Түзеткіш баған тізбектеле жалғанған түзеткіш шалаөткізгіштік диодтар жиынтығы болып табылады. Олар радиоэлектрондық құрылғыларда, электртехникалық аспаптарда айнымалы токтың түзеткіштері ретінде қолданылады. Қазіргі кезде әлемдегі кез келген электрондық жабдық тұрақты ток көзінен қоректенеді. Түрлендіргіш техника автоматика мен телемеханикада, өлшеу, есептеу техникасы, радиотехника, электроника құрылғыларында (бір және үш фазалы ШТҚ), сондай-ақ қуатты өндірістік құрылғыларды (үш және көп фазалы ШТҚ) тұрақты токпен қоректендіру үшін кеңінен қолданылады.