Ступенями напряжения

В импульсных усилителях существенную роль играют переходные характеристики, представляющие собой зависимость выходного напряжения от времени при подаче на вход усилителя «ступеньки» напряжения ( 6.7, а).

Характеристику называют переходной потому, что она описывает переходный процесс в усилителе при воздействии на его вход «ступеньки»- напряжения (тока). Характер переходного процесса UBb]X=f(t) определяется наличием в схеме усилителя реактивных элементов (L, С) и некоторой инерционностью усилительных элементов. Импульсные сигналы характеризуются действием на вход импульсов, имеющих длительность т„ ( 6.7, б) и амплитуду напряжения Ик т. Первый переходный процесс ( 6.7, в) соответствует ступенчатому возрастанию напряжения на входе усилителя. Второй переходный процесс,

1.21, о, после замыкания ключа К в момент времени t = 0, т. е. определить выходное напряжение /?С-цепи при воздействии на ее вход ступеньки напряжения Е.

жению четырехполюсника при действии на его вход единичной ступеньки напряжения ( 1.24, б). От функции ивых(/) зависимость h(t) отличается только размерностью: значения h(t) безразмерны. Таким образом, переходную характеристику h(f) всегда можно найти экспериментально или расче^ым путем.

Функция uBX(/)t показанная на 1.25, в общем случае имеет ненулевое начальное значение: при / = О ивх(/) = «Вх(0). Напряжение ит(0) соответствует амплитуде начальной ступеньки напряжения при аппроксимации заданной функции ступенчатой. Эту ступеньку напряжения аналитически можно записать как ивх(0) • !(/). Отложим по оси t одинаковые интервалы Т0, как это делалось при квантовании функции по времени (см. § 1.1). Приращение времени на т0 вызывает появление дополнительной ступеньки напряжения с перепадом ывх(йт0) — uBJ[(k — 1)т„] и запаздыванием feT0, где k = 1, 2, 3... Первая такая ступенька напряжения запишется как A(/j • \(t — т0), вторая — как Д{/2 • 1(/ — 2т„), й-я — как Д/У;, • \(t — fet0). Реальный сигнал um(t) будет аппроксимирован ступенчатой функцией вида

Решение. В данном случае «вх(0) = 0; и вх(0 = fe = const в любой точке при t > 0. Отсюда ивх(т) = k. Для использования (1.18) осталось определить переходную характеристику цепи h(t). Из решения, приведенного в примере 1.3, известно, что такая цепь при воздействии на вход ступеньки напряжения с перепадом Е дает выходной сигнал вида иВЫх(0 = ?e~'/(W)= ?e~'/e, где

При t = 0 выходное напряжение равно входному. Затем конденсатор С начинает заряжаться током i, протекающим через ЯС-цепь от ГИ. Напряжение ис на конденсаторе С начинает увеличиваться, а напряжение ывых — уменьшаться. Воздействие переднего фронта прямоугольного импульса на ЯС-цепь аналогично воздействию фронта ступеньки напряжения, проанализированному в примере 1.4. Выходное напряжение аналитически описывается уже известной экспоненциальной зависимостью «Вых = Ее~^в, где в = RC. Эта зависимость справедлива в течение длительности импульса т, т. е. до момента времени t = т. При t = т напряжение на выходе снизится до ывых(т) = Её"*1®, а напряжение на обкладках конденсатора С увеличится до Д=? — ывых(т) = Е(\ — е"1/9).

Рассмотрим прохождение прямоугольного импульса через выходной каскад усилителя с RC-связъю, например, по схеме 6.39. При подаче ступеньки напряжения —?/Вх на входе ток в цепи 'коллектора нарастает постепенно. Это объясняется тем, что для диффузии дырок через область базы требуется конечное время. Кроме того, емкость Ск в первый момент при подаче ?/вх представляет собой короткое замыкание, и весь ток генератора тока р/б идет на заряд этой емкости. По мере заряда емкости С* (и Сн) появляется выходное напряжеиие на коллекторе ( 6.48). Процесс постепенного нарастания коллекторного тока можно выразить математически, если учесть зависимость р от частоты [фор-

Пример 1.4. Найти напряжение на резисторе R цепи 1.21, а после замыкания ключа К в момент /==0, т. е. определить выходное напряжение ^С-цепи при воздействии на ее вход ступеньки напряжения Е.

Функция um(t) ( 1.25) в общем случае имеет ненулевое начальное значение: при t = 0 Мвх(г) = "вх (0)- Напряжение ывх (0) соответствует амплитуде начальной ступеньки напряжения при аппроксимации заданной функции ступенчатой. Эту ступеньку напряжения аналитически можно записать как ивх (0)-1 (t). Отложим по оси t одинаковые интервалы т0. Приращение времени на т0 соответствует появлению дополнительной ступеньки напряжения с перепадом А(/Й = = «вх(?т0) — «вх [(k — 1)г0] и запаздыванием ?т0, где k=l, 2, 3, ... Первая ступенька напряжения запишется как Дб/i-l (t — Т0), вторая — как \U2-l (t — 2т0), п-я — как Д?/„-1 (t — ят0).

Решение. В данном случае ивх(0) = 0; г/вх (/) = & = const в любой точке при ^5&0. Отсюда «вх(т) = &. Для использования (1.18) осталось определить переходную характеристику цепи h(t). Из решения, приведенного в примере 1.3, известно, что такая цепь при воздействии на вход ступеньки напряжения с перепадом Е дает выходной сигнал вида

Пусть имеем схему с четырьмя ступенями напряжения, показанную па 6-4. Если пренебречь токами намагничивания, то для трансформаторов можно принять, что отношение числа витков равно отношению соответствующих напряжений np:i холостом ходе трансформатора, т. е.

Применяются две основные схемы питания с и. ГЭС— с общим и с раздельным питанием агрегатных и обще-стаиционных электроприемников. Первая схема с одной ступенью напряжения с. н. нашла применение на ГЭС малой и частично средней мощности. Вторая схема с двумя ступенями напряжения с. н. применяется на ГЭС средней и большой мощности.

Пусть имеем схему с четырьмя ступенями напряжения, показанную на 6.3. Если пренебречь токами намагничивания, то для трансформаторов можно принять, что отношение числа витков равно отношению соответствующих напряжений при холостом ходе трансформатора, т. е.

Первая схема с одной ступенью напряжения СН нашла применение на ГЭС малой и частично средней мощности. Вторая схема с двумя ступенями напряжения СН применяется на ГЭС средней и большой мощности.

Результаты расчета по отдельным ветвям и в месте КЗ дают такие же значения токов КЗ, как и в случае расчета в относительных единицах. Расчет в именованных единицах более нагляден, расчет в относительных единицах более удобен при исследовании сложных схем с несколькими ступенями напряжения.

Для возможности регулирования рабочего напряжения каждую печь комплектуют питающим трансформатором с несколькими ступенями напряжения. Для малых печей, вы-

плавляющих сталь для фасонного литья, период рафинирования очень короток, и можно ограничиться 2— 4 ступенями напряжения; трансформаторы же крупных печей, выплавляющих сталь для слитков, должны иметь много ступеней напряжения, чтобы для каждого периода плавки и каждого технологического процесса можно было подобрать оптимальное напряжение.

Пусть имеем схему с четырьмя ступенями напряжения, показанную на 6.3. Если пренебречь токами намагничивания, то для трансформаторов можно принять, что отношение числа витков равно отношению соответствующих напряжений при холостом ходе трансформатора, т. е.

Первая схема с одной ступенью напряжения СН нашла применение на ГЭС малой и частично средней мощности. Вторая схема с двумя ступенями напряжения СН применяется на ГЭС средней и большой мощности.

На 24.10 приведена принципиальная электрическая схема Усть-Илимской ГЭС на Ангаре с 18 генераторами по 240 МВт и двумя ступенями напряжения

На гидростанциях с большим числом агрегатов относительно большой мощности электроснабжение агрегатных и общестанционных приемников электроэнергии от общей сети нецелесообразно. В этих условиях применение получили схемы с двумя ступенями напряжения, а именно 6—10 кВ для мощных электроприемников общестанционного назначения и местной нагрузки и 380/220 В для электродвигателей системы СН гидроагрегатов ( 26.17). Трансформаторы, предназначенные для электроснабжения электродвигателей системы СН гидроагрегатов, имеют небольшую мощность. Целесообразно применение трансформаторов без масла с сухой изоляцией. Они присоединены к токопроводам генераторов на участках между генераторами и выключателями. Для их резервирования предусмотрены два трансформатора такой же мощности, присоединенные к сборным шинам РУ 6—10 кВ.