Microsoft Word etq o'quv qo'llanma 2020. docx

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS
TA’LIM VAZIRLIGI
A.M. Nazarov, A.A. Yarmuhamedov, Sh.K. Xudayberganov,
Ya.T. Yusupov, A.B. Jabborov, F.M. Qodirov
ELEKTR TA’MINOT QURILMALARI
“5350700-Radioelektron qurilmalar va tizimlar” (Radioelektronika)
bakalavriat ta’lim yo‘nalishi talabalari uchun
o‘quv qo‘llanma
Toshkent-2020
2
UO‘K: 621.1.055.96
KBK: 32.96-04я7
Nazarov A.M., Yarmuhamedov A.A., Sh.K. Xudayberganov, Ya.T. Yusupov, A.B.
Jabborov, F.M. Qodirov.
Elektr ta’minot qurilmalari. O‘quv qo‘llanma. – T.: 2020. – 256 bet.
O‘quv qo‘llanma radioelektron vositalarning elektr ta’minot qurilmalariga bag‘ishlangan.
Birlamchi va ikkilamchi ta’minot manbalari, boshqariladigan va boshqarilmaydigan
to‘g‘rilagichlar sxemotexnikasi keltirilgan. Yarim o‘tkazgich elementlaridan yig‘ilgan kuchlanish
stabilizatorlari, ta’minot manbalarini himoyalash masalalari va avariya holatida apparaturalarni
himoyalash masalalari ham ko‘rib chiqilgan. Chiziqli, shuningdek impulsli ikkilamchi elektr
ta’minot manbalarini qurishda integral mikrosxemalardan foydalanishga katta e’tibor qaratilgan.
Elektron apparaturalar turiga bog‘liq holda ta’minot manbaini tanlash uchun tavsiyalar berilgan.
Kuchlanish o‘zgartirgichlari asosidagi impulsli elektr ta’minoti manbalari keng yoritilgan.
Nisbatan keng tarqalgan tizimlarning kimyoviy tok manbalari va har xil turdagi radioelektron
apparaturalarda qo‘llanilishida texnik-iqtisodiy masalalar ko‘rib chiqilgan. Akkumulyator
batareyalarini zaryadlash usullari va turli zaryadlash qurilmalarining sxemotexnikasi yoritilgan.
O‘quv qo‘llanma oliy o‘quv yurtlarining “5350700-Radioelektron qurilmalar va tizimlar”
bakalavriat ta’lim yo‘nalishi talabalari uchun mo‘ljallangan.
***
В учебном пособии рассмотрены: параметры и схемотехника линейных и
импульсных источников питания на полупроводниковых элементах; функциональные узлы
вторичных источников электропитания, управляемые и неуправляемые выпрямители,
сглаживающие фильтры, стабилизаторы напряжения на дискретных элементах и
интегральных микросхемах, узлы защиты от перегрузки по току и перенапряжения;
импульсные источники питания на основе преобразователей напряжений; методы заряда
аккумуляторных батареи и схемотехника зарядных устройств. В достаточной степени
освещены химические источники тока наиболее распространенных систем (угольно-
цинковой и литиевых систем). Затронуты технико-экономические вопросы применения
различных химических источников тока в современной аппаратуре.
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению обучения «5350700-Радиоэлектронные устройства и
системы».
***
Are considered: parameters and circuitry of linear and switching power supplies based on
semiconductor elements; functional units of secondary power supplies, controlled and
uncontrolled rectifiers, smoothing filters, voltage stabilizers on discrete elements and integrated
circuits, protection units against overcurrent and overvoltage; switching power supplies based on
voltage converters; battery charging methods and circuitry of chargers. The chemical sources of
current of the most common systems (carbon-zinc and lithium systems) are adequately covered.
The technical and economic issues of using various chemical current sources in modern equipment
are discussed.
The manual is intended for students of the higher educational institutions trained in a
direction of training «5350700-Radio-electronic devices and systems».
Taqrizchilar:
Sattorov X.A.
– Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari
universiteti “Elektr ta‘minlash tizimlari” kafedrasi dotsenti, t.f.n.;
Abdujabarov N.A.
– Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat texnika universiteti
Aviakosmik texnologiyalar fakulteti dekani, t.f.n.
3
QISQARTMALAR
KT –
Kuch transformatori;
TB –
To‘g‘rilagich bloki;
FQ –
Faza suruvchi qurilma;
IG –
Impulslar generatori;
RE –
Rostlovchi element;
O‘TK –
O‘zgarmas tok kuchaytirgichi;
O‘E –
O‘lchash elementi;
TKM –
Tayanch kuchlanish manbai;
TS –
Taqqoslash sxemasi;
OK –
Operatsion kuchaytirgich;
IMS –
Integral mikrosxema;
IS –
Integral stabilizator;
TK –
Tayanch kuchlanishi;
TM –
Ta’minot manbai;
KIM –
Kenglik-impuls modulyatsiya;
T –
To‘g‘rilagich;
F –
Filtr;
O‘KM –
O‘zgarmas kuchlanish manbai;
ChKSh–
Chiqish kuchlanishini shakllantirgich;
FIK –
Foydali ish koeffitsienti;
PCHF –
Past chastota filtri;
AB –
Akkumulyator batareyasi;
BETM –
Birlamchi elektr ta’minot manbai;
VAX –
Volt-amper xarakteristika;
IETM –
Ikkilamchi elektr ta’minot manbai;
UETM –
Uzluksiz elektr ta’minot manbai;
KB –
Kuchlanish bo‘lgich.
4
KIRISH
Deyarli barcha radioelektron apparatlar bir yoki bir nechta ta’minot
manbalariga zarurat sezadi. Ko‘p sonli firmalar birlamchi va ikkilamchi elektr
ta’minot manbalari bo‘yicha tadqiqot ishlarini olib bormoqdalar va shu bilan birga
katta hajmda ishlab chiqarib, bozor talabini qanoatlantirmoqdalar. Ma’lumki,
hozirgi vaqtda zaruriy elektr ta’minot manbaiga ega bo‘lish (sotib olish) qiyinchilik
tug‘dirmaydi. Shu bilan birga har bir radioapparatura uchun o‘zining ta’minot
manbai ishlab chiqilmoqda.
Ushbu qo‘llanmaning birinchi bobi ta’minot manbalarining umumiy
ma’lumotlariga bag‘ishlangan bo‘lib, birlamchi va ikkilamchi ta’minot manbalari,
ularning parametrlari, chiziqli va impulsli ikkilamchi elektr ta’minot manbalari va
ularning afzallik va kamchiliklari, qayta tiklanuvchi energiya manbalari hamda
elektr ta’minot manbalarining rivojlanish istiqbollari yoritilgan.
Ikkinchi bob chiziqli ikkilamchi ta’minot manbaiga bag‘ishlangan.
Boshqariladigan
va
boshqarilmaydigan
to‘g‘rilagichlar
sxemotexnikasi,
to‘g‘rilagichlarning asosiy sxemalari, to‘g‘rilagich filtrlari va ularning turlari
keltirilgan.
Uchinchi va to‘rtinchi boblar kuchlanish stabilizatorlari va ularni
himoyalashga bag‘ishlangan bo‘lib, stabilizatorlarning asosiy parametrlari,
parametrik va kompensatsion stabilizatorlar, shuningdek yarim o‘tkazgich
elementlaridan yig‘ilgan kuchlanish stabilizatorlari, ta’minot manbalarini
himoyalash masalalari va avariya holatida apparaturalarni himoyalash masalalari
ham ko‘rib chiqilgan. Chiziqli, shuningdek impulsli ikkilamchi elektr ta’minot
manbalarini qurishda integral mikrosxemalardan foydalanishga katta e’tibor
qaratilgan.
Qo‘llanmaning beshinchi bobi hozirgi vaqtda elektronikaning deyarli barcha
sohalarida keng qo‘llaniladigan impulsli ta’minot manbalariga bag‘ishlangan bo‘lib,
ushbu ta’minot manbalari o‘ziga xos afzalliklarga ega: avvalam bor foydali ish
koeffitsiyentining yuqoriligi, tashqi o‘lchamlari va og‘irligining kichikligi kabilar.
Shu bilan birga bunday ta’minot manbalaridan foydalanadigan radioelektron
5
apparaturalar muammolari ham e’tibordan chetda qolmagan. Elektron apparaturalar
turiga bog‘liq holda ta’minot manbaini tanlash uchun tavsiyalar berilgan.
Oltinchi bob kuchlanish o‘zgartirgichlari – invertorlar deb nomlangan bo‘lib,
bir va ikki taktli o‘zgartirgichlar, tiristorli o‘zgartirgichlar sxemalari, ishlash
prinsipi, o‘zgartirgich invertorlarining boshqarish zanjirlari sxemalari, kuchlanish
o‘zgartirgichlari asosidagi impulsli elektr ta’minoti manbalari kabi ma’lumotlar
keltirilgan.
Ettiinchi bobda nisbatan keng tarqalgan tizimlarning kimyoviy tok manbalari
va har xil turdagi radioelektron apparaturalarda qo‘llanilishida texnik-iqtisodiy
masalalar ko‘rib chiqilgan. Ayniqsa ikkilamchi kimyoviy tok manbalari –
akkumulyatorlar, ularning turlari, ishlashi to‘g‘risida etarlicha keng yoritilgan.
Sakkizinchi bobda akkumulyator batareyalarini zaryad qilish usullari va turli
zaryadlash qurilmalarining sxemotexnikasi yoritilgan. Shuningdek o‘quv
qo‘llanmaning ohirida xulosa, izohli lug‘at, ilovalar hamda adabiyotlar ro‘yhati
keltirilgan.
O‘quv qo‘llanma mualliflar tomonidan Toshkent davlat texnika
universitetining “Radiotexnik qurilmalar va tizimlar” kafedrasida “Elektr ta’minot
qurilmalari” fanidan olib borilgan ko‘p yillik mashg‘ulotlarning tajribalari asosida
fan dasturiga muvofiq tayyorlandi. Mualliflar o‘quv qo‘llanmaning yaxshilanishi
borasidagi fikr hamda qimmatli takliflari uchun taqrizchilarga o‘z minnatdorliklarini
izhor etishadi. O‘quv qo‘llanma “Radioelektron qurilmalar va tizimlar” ta’lim
yo‘nalishi talabalariga mo‘ljallangan bo‘lib, keng ko‘lamda soha qiziquvchilari
uchun ham foydali bo‘lishi mumkin.
6
1. TA’MINOT MANBALARI: UMUMIY MA’LUMOTLAR
Elektron qurilmalarning ishlashi uchun bitta yoki bir nechta o‘zgarmas tok
taminot manbai kerak bo‘ladi. Barcha ta’minot manbalarini ikki guruhga bo‘lish
mumkin:
birlamchi elektr ta’minot manbalari
va
ikkilamchi elektr ta’minot
manbalari
.
Radioelektron apparatlari tarkibida birlamchi elektr ta’minot manbalari yoki
ikkilamchi elektr ta’minot manbalari; bir vaqtda ham birlamchi ham ikkilamchi
elektr ta’minot manbalari bo‘lishi mumkin.
1.1. Birlamchi elektr ta’minot manbalari
Birlamchi elektr ta’minot manbalari guruxiga quyidagilar kiradi:
1)
kimyoviy tok manbalari (galvanik elementlar, batareya va
akkumulyatorlar);
2)
termobatareyalar;
3)
termoelektron o‘zgartirgichlar;
4)
fotoelektrik o‘zgartirgichlar (quyosh batareyalari);
5)
issiqlik elementlari;
6)
biokimyoviy tok manbalari;
7)
atom elementlari;
8)
elektr mashina generatorlari.
Kimyoviy tok manbalari
mustaqil elektr ta’minotni talab etadigan kam
quvvatli qurilmalar va apparatlarni elektr manba bilan ta’minlashda keng ishlatiladi.
O‘zgaruvchi tok tarmog‘i orqali ishlovchi qurilmalarda batareya va
akkumulyatorlar zaxirada turuvchi elektr energiya manbalari hisoblanadi. Bunday
manbalarning chiqishidagi kuchlanish tarkibida o‘zgaruvchan tashkil etuvchi
(pulsatsiya) bo‘lmaydi, ammo chiqish kuchlanishi yuklamaga berilayotgan tok
qiymatiga va razryadlanish darajasiga bog‘liq bo‘ladi. Kuchlanish ta’minoti kritik
(keskin o‘zgarishi mumkin) bo‘lgan qurilmalarda kimyoviy tok manbalari
kuchlanish stabilizatorlari bilan birgalikda ishlatiladi.
7
Termobatareya
bu qurilma ketma-ket ulangan termojuftlikdan iborat bo‘lib,
kam quvvatli yuklamalarni elektr energiyasi bilan ta’minlashda ishlatiladi, masalan:
radio qabul qilgichni elektr energiyasi manbai bilan ta’minlashda.
Termogenerator qurilmasi quyidagicha ishlaydi. Termojuft plastinkaning
uchlari kavsharlangan bo‘lib, bir tamoni qizdiriladi, ikkinchi uchida juda past
harorat (temperatura) hosil qilinadi. Buning natijasida termo elektr yurituvchi kuch
(EYuK) hosil bo‘ladi. Natijada termojuftlikka sim orqali ulangan yuklamadan elektr
toki oqib o‘tadi. Har bir termojuftlik har xil turdagi yarimo‘tkazgichli plastinkadan
yoki o‘tkazgich va yarimo‘tkazgichli plastinkadan tuzilgan bo‘ladi. Metaldan
tuzilgan termojuftlik plastinka uchlaridagi haroratning farqi kam bo‘lganligi uchun
elektr yurituvchi kuch ham kamroq bo‘ladi, buning natijasida tok ham kam oqadi.
Eng yaxshi natija ikkala termojuftlik plastinkalari yarimo‘tkazgichli materialdan
yoki o‘tkazgich va yarimo‘tkazgichdan tuzilganda olinadi. Yarimo‘tkazgichli
termojuftlikdan tuzilgan termogenerator batareyasini termojuftliklarini bir uchlarini
qizdirilganda asosiy zaryad tashuvchilari kavak bo‘lgan p-tipli va asosiy zaryad
tashuvchilari elektron bo‘lgan n-tipli plastinkalarda ko‘payadi. Diffuziya natijasida
harorati yuqori bo‘lgan uchidan harorati past bo‘lgan tomonga kovaklar va
elektronlar harakat qiladi. Bu harakat natijasida kovaklar harakat qilgan
plastinkaning xarorati yuqori uchi manfiy zaryadlanadi, sovuq uchi esa musbat
zaryadlanadi. Yarimo‘tkazgichli n tayoqchani harorati yuqori bo‘lgan tomoni
musbat zaryadlanadi. Termo elektr yurituvchi kuch yarimo‘tkazgichli termojuftlikda
ko‘proq hosil bo‘ladi.
Termoelektron o‘zgartirgichlar
bu qurilmalar vakuumli yoki gaz
to‘ldirilgan asbob bo‘lib, ularda qattiq materialdan tayyorlangan qizuvchi katod
bo‘ladi, issiqlik energiyasini elektr energiyasiga aylanishi katodning qizish
natijasida elektron emissiya hosil bo‘lishi hisobiga bo‘ladi. Emissiya natijasida
katoddan chiqqan elektronlar anodga etib borib, haroratining farqi hisobiga tok hosil
qiladi. Buning uchun anodni doimiy sovitib turiladi. Katodni qizish haroratiga
nisbatan past haroratli (1200
÷
1600
0
C) va o‘rta haroratli (1900
÷
2000
0
C) termo
o‘zgartirgichlarga bo‘linadi. O‘rta haroratli o‘zgartirgichlarda foydali ish
koeffitsienti 20% ga etadi. Termobatareyaning foydali ish koeffitsienti bundan
8
pastroq bo‘ladi.
Fotoelektrik o‘zgartirgichlar.
Bu qurilmalarda quyosh nurining issiqlik va
yorug‘lik energiyasi elektr energiyasiga aylanadi. Fotoelementlarning bir nechtasini
muayyan (ma’lum) tarzda ulab quyosh batareyasi hosil qilinadi. Bunday qurilmalar
kam quvvatli elektron asboblarni elektr energiya manbai bilan ta’minlashda
ishlatiladi, ya’ni radioapparaturalarda, Yer suniy yo‘ldoshlarining radiotexnik va
telemetrik apparatlarida va avtomatlashtirilgan planetalararo stansiyalarda
ishlatiladi. Quyosh batareyalari sodda, xizmat qilish muddati yuqori va harorat
o‘zgarishining keng diapazonida ishlaydi.
Issiqlik (yoqilg‘i) elementlari.
Issiqlik (yoqilg‘i) elementlari kimyoviy
reaksiya energiyasini bevosita elektr energiyasiga aylantiradi. Bunday
elementlarning ishlashi xuddi yoqilg‘ini yonish reaksiyasiga o‘xshab moddaning
(yoqilg‘ining) oksidlanishiga asoslangan. Bunday qurilmalarda yoqilg‘ining
yonishidan farqli ravishda yoqilg‘ining oksidlanish va kislorodning hosil bo‘lishi
boshqa-boshqa elektrodlarda hosil bo‘ladi. SHuning uchun bunday energiya boshqa
turdagi energiyaga o‘zgartiruvchi oraliq o‘zgartirgichlardan foydalanmasdan,
bevosita yuklamada ajratiladi. Shuning uchun bunday qurilmalarning foydali ish
koeffitsienti katta. Yoqilg‘i elementlarida qattiq, suyuq yoki gaz holatida elektrodga
uzluksiz kelib turadigan aktiv moddalarning o‘zaro ta’siri natijasida kimyoviy
reaksiyasi amalga oshadi.
Biokimyoviy tok manbai.
Biokimyoviy tok manbaini yoqilg‘i
elementlarining bir turi sifatida qarash mumkin, chunki ularda ham oksidlanish-
qayta tiklanish jarayonlariga o‘xshash jarayonlar yuz beradi. Biokimyoviy
elementlarning yoqilg‘i elementlaridan farqi shundaki, aktiv moddalar (yoki ulardan
biri) turli uglerod va uglevodlarning fermentlari yoki bakteriyalari yordamida hosil
qilinadi.
Atom elementlari.
Atom elementlari kichik quvvatli qurilmalarning
ta’minotida qo‘llaniladi. Bunday ta’minot manbalarining tuzilishi ularning ishlash
prinsipiga bog‘liq holda turlicha bo‘ladi.
𝛽
-nurlanish qo‘llaniladigan elementlar
ichki elektrodida stronsiy 90 (kimyoviy element, engil metall) ning radioaktiv
izotopi joylashtiriladi. Metall qobiq ikkinchi elektrod hisoblanadi. Elektrodlar
9
orasida qattiq dielektrik yoki vakuum bo‘ladi.
𝛽
-nurlanish ta’sirida elektrodlarda
zaryad hosil qilinadi. Bunday elementlardagi kuchlanish bir nechta kilovoltga etishi
mumkin, ichki qarshilik juda katta (10
13
Om atrofida). Razryad toki bir
milliamperdan oshmaydi. Bunday elementlarning afzalligi juda katta xizmat
muddati hisoblanadi.
Nurlanuvchi yarim o‘tkazgichli elementlarda radioaktiv modda yarim
o‘tkazgich (kremniy) yuzasiga surtiladi. Nurlanayotgan elektronlar katta tezlikka
ega bo‘lib, yarim o‘tkazgich atomidan ko‘p sonli elektronlarni urib chiqaradi. Yarim
o‘tkazgich va unga payvandlangan kollektor orasida bir tomonlama o‘tkazish
natijasida qiymati bir nechta o‘ndan bir voltga teng bo‘lgan EYuK yuzaga keladi.
Bunday elementlarning ichki qarshiligi 100-1000 Om ni tashkil qiladi, FIK ber
necha foizlarga etishi mumkin. Kamchiligi radiatsiya ta’sirida yarim o‘tkazgichning
buzilishi sababli kichik xizmat ko‘rsatish muddatidir.
Elektr mashina generatorlari.
Bu turdagi qurilmalar mexanik energiyani
elektr energiyasiga aylantiradi. Ular o‘zgaruvchan tok ishlab chiqaruvchi va
o‘zgarmas tok ishlab chiqaruvchi elektromashina generatorlariga bo‘linadi.
O‘zgaruvchan tok mashinalari bir fazali va ko‘p fazali bo‘lishi mumkin. Ishlashi
aylanuvchi magnit maydondan foydalanishga asoslangan uch fazali sinxron va
asinxron generatorlar nisbatan keng qo‘llanilishga erishgan. Sinxron mashinalarda
energiyani o‘zgartirish jarayoni sinxron chastotada amalga oshiriladi, ya’ni
rotorning aylanish chastotasi magnit maydonning aylanish chastotasiga teng bo‘ladi.
Asinxron mashinalarda energiyani o‘zgartirish jarayoni asinxron chastotada amalga
oshiriladi, ya’ni rotorning aylanish chastotasi magnit maydonning aylanish
chastotasiga teng bo‘lmaydi.
1.2. Ikkilamchi elektr ta’minot manbalari
Ikkilamchi elektr ta’minot manbalari elektr ta’minot tizimlari yoki birlamchi
ta’minot manbalaridan olingan energiyadan foydalanadigan radioelektron
apparatlarning funksional uzellari yoki tugallangan qurilmalar ko‘rinishida bo‘ladi
va radioapparaturaning ikkilamchi elektr ta’minotini tashkil qilish uchun
10
mo‘ljallangan bo‘ladi.
Ikkilamchi elektr ta’minot manbalari quyidagi parametrlari bo‘yicha turlarga
ajratiladi:
1.
Tarmoq zanjirining turi bo‘yicha:
a)
bir fazali o‘zgaruvchan tokda ishlaydigan ta’minot manbai;
b)
uch fazali o‘zgaruvchan tokda ishlaydigan ta’minot manbai;
d) mustaqil o‘zgarmas tokda ishlaydigan ta’minot manbai.
2.
Yuklamadagi kuchlanish bo‘yicha:
a)
past kuchlanishli ta’minot manbai (100 V gacha);
b)
o‘rta kuchlanishli ta’minot manbai (100 V dan 1000 V gacha);
d) yuqori kuchlanishli ta’minot manbai (1000 V dan yuqori).
3.
Yuklama quvvati bo‘yicha:
a)
kam quvvatli ta’minot manbai (100 Vt gacha);
b)
o‘rta quvvatli ta’minot manbai (100 Vt dan 1000 Vt gacha);
d) yuqori quvvatli ta’minot manbai (1000 Vt dan yuqori).
4.
Yuklamadagi tok turi bo‘yicha:
a)
chiqish toki o‘zgaruvchan ta’minot manbai;
b)
chiqish toki o‘zgarmas ta’minot manbai;
d) chiqish toki o‘zgaruvchan va o‘zgarmas ta’minot manbai.
5.
Chiqishlar soni bo‘yicha:
a)
bir kanalli ta’minot manbai, o‘zgaruvchan yoki o‘zgarmas tokli bitta
chiqishga ega;
b)
ko‘p kanalli ta’minot manbai, ikki va undan ko‘p chiqish kuchlanishiga
ega.
6.
Yuklama kuchlanishining stabilligi bo‘yicha:
a)
stabillashtirilgan ta’minot manbai;
b)
stabillashtirilmagan ta’minot manbai.
Stabillashtirilgan ta’minot manbai o‘zining tarkibida kamida bitta kuchlanish
(tok) stabilizatoriga ega bo‘ladi, va quyidagilarga bo‘linadi:
a)
kuchlanishni stabillash xarakteri bo‘yicha:
-
uzluksiz rostlanuvchi ta’minot manbai;
11
-
impulsli rostlanuvchi ta’minot manbai.
b)
teskari bog‘lanishning xarakteri bo‘yicha:
-
parametrik ta’minot manbai;
-
kompensatsiyalovchi ta’minot manbai;
-
kombinatsiyalashgan ta’minot manbai.
d) chiqish kuchlanishining stabillash aniqligi bo‘yicha:
-
chiqish kuchlanishi past stabillangan ta’minot manbai (chiqish
kuchlanishining nostabillik darajasi 2 – 5 %);
-
chiqish kuchlanishi o‘rtacha stabillangan ta’minot manbai (nostabillik
darajasi 0,5 – 2 %);
-
chiqish kuchlanishi yuqori stabillangan ta’minot manbai (nostabillik
darajasi 0,1 – 0,5 %);
-
pretsizionli ta’minot manbalarida nostabillik darajasi 0,1 % gacha.
1.3. Elektr energiya ta’minoti tarmog‘ining parametrlari
Elektr ta’minot tarmog‘ining asosiy elektr parametrlari quyidagilar:
1)
ta’minot kuchlanishining nominal qiymati
𝑈
;
2)
ta’minot kuchlanishining nisbiy nostabilligi, nominal qiymatiga nisbatan
o‘zgarishi mumkin bo‘lgan chegaralarini xarakterlaydi,
yuqori chegara:
∆𝑈
.
=
𝑈
.
− 𝑈
.
𝑈
.
∙ 100%,
pastki chegara:
∆𝑈
.
=
𝑈
.
− 𝑈
.
𝑈
.
∙ 100%,
bunda,
𝑈
.
va
𝑈
.
– ta’minot tarmog‘i kuchlanishining maksimal
va minimal qiymati;
3)
ta’minot tarmog‘i va birlamchi ta’minot manbaining ichki qarshiligi;
4)
ikkilamchi
elektr
ta’minot
manbai
chiqishidagi
kuchlanish
pulsatsiyasining sathi (o‘zgarmas tok tarmog‘i uchun). Ikkilamchi manbadagi
12
kuchlanishning o‘zgaruvchan tashkil etuvchisi birinchi garmonikasining
amplitudasini chiqishdagi kuchlanishning nominal qiymatiga nisbati orqali
aniqlanadi;
5)
ta’minot kuchlanishning chastotasi, shakli, nosimmetrikligi va fazasini
o‘zgarishi.
1.4. Ikkilamchi elektr taminot manbaining parametrlari
Ikkilamchi elektr ta’minot manbaining parametrlari quyidagilardir:
1) nominal chiqish kuchlanishi va toki;
2) ishlash jarayonida chiqish kuchlanishining nostabilligi;
3) ta’minot manbaining chiqish zanjiridagi maksimal, minimal va nominal
quvvati. Ta’minot manbai o‘zgaruvchan tokka ishlaganda to‘liq quvvatning
maksimal, minimal va nominal qiymati (volt-amperlarda)
𝑆 = 𝑈/𝑍
(
𝑈
–
yuklamadagi kuchlanishning ta’sir etish qiymati,
𝑍
– yuklama to‘liq qarshiligining
moduli) va ularga muvofiq yuklamaning quvvat koeffitsiyentlari qiymati
cos 𝜑 =
𝑅/𝑍
(
𝑅
– yuklamaning aktiv qarshiligi) beriladi;
4) Ta’minot manbaining elektr ta’minot tarmog‘idan yoki elektr energiya
ta’minotining birlamchi manbaidan iste’mol qilayotgan tokning nominal qiymati.
O‘zgaruvchan yuklama rejimida ishlaydigan ta’minot manbalari uchun birlamchi
ta’minot manbaidan iste’mol qiladigan quvvatning maksimal, minimal va nominal
quvvatlari beriladi.
5) o‘zgaruvchan tok tarmog‘i (yoki manbai)dan ta’minlanuvchi ta’minot
manbalari uchun quvvat koeffitsienti
cos 𝜑 = 𝑃/𝑆
, bunda
𝑃
– ta’minot manbaining
birlamchi tarmoqdan iste’mol qilayotgan to‘liq quvvatining aktiv tashkil etuvchisi,
𝑆
– to‘liq quvvatning nominal qiymati. O‘zgarmas tok yuklamasi uchun
cos φ = 1
,
chunki
𝑆 = 𝑃
;
6) nominal rejimda foydali ish koeffitsiyenti:
𝜂 = 100 ∙
∑
∙ 𝑃
∙
𝑃
∙
,
bunda,
𝑛
– ta’mnot manbaining chiqishlari soni;
𝑃
∙
–
𝑖
chi chiqish bo‘yicha
13
yuklamaga berilayotgan nominal quvvat,
𝑃
∙
– iste’mol qilinayotgan nominal
quvvat;
7) ta’minot manbaning ichki qarshiligi, chiqish kuchlanishi o‘zgarishi
Δ𝑈
qiymatining ushbu o‘zgarish sababli yuzaga keladigan chiqish toki o‘zgarishi
Δ𝐼
ning qiymatiga nisbati (1.1-rasm).
1.1-rasm. Taminot manbaining yuklama xarakteristikasi:
1 – ta’minot manbaining ideal xarakteristikasi;
2
– ta’minot manbaining real xarakteristikasi.
8) chiqish kuchlanishining pulsatsiya sathi
𝑈
va/yoki pulsatsiya
koeffitsiyenti
𝐾 =
~
,
𝑈
~
– chiqish kuchlanishi o‘zgaruvchan tashkil etuvchisining
birinchi garmonikasi amplitudasi,
𝑈
– chiqish kuchlanishining o‘zgarmas tashkil
etuvchisi (1.2-rasm).
1.5. Chiziqli va impulsli ikkilamchi elektr ta’minot manbai
Yuqorida qayd qilinganidek, stabillangan ta’minot manbai kuchlanishni
stabillash xarakteri bo‘yicha uzluksiz (chiziqli) vaa impulsli rostlanuvchi
manbalarga bo‘linadi. Shunga o‘xshash har qanday (stabillangan va stabillanmagan)
ta’minot manbalarini chiziqli va impulsli manbalarga bo‘lish qabul qilingan.
14
1.2-rasm. Ta’minot manbai chiqish kuchlanishning vaqt diagrammasi
Chiziqli ta’minot manbaida ta’minlayotgan tarmoqning o‘zgaruvchan
kuchlanishi transformator yordamida o‘zgartiriladi, to‘g‘rilagich yordamida
to‘g‘rilanadi, past chastotali filtlash va stabillash amalga oshiriladi (1.3-rasm).
1.3-rasm. Chiziqli stabillangan taminot manbaining funksional sxemasi
Stabillanmagan ta’minot manbaida yuklama bevosita past chastotali filtrning
chiqishiga ulanadi. Chiziqli ta’minot manbai stabilizatorlarida uzluksiz rostlash
amalga oshiriladi: teskari bog‘lanish signali bilan boshqariluvchi rostlovchi element
(tranzistor) yuklama bilan ketma-ket yoki parallel ulanadi, natijada chiqish
kuchlanishi o‘zgarmas sathda ushlab turiladi.
Chiziqli kuchlanish stabilizatorlarining alohida ajralib turadigan farqi
shundaki, ularning chiqish kuchlanishi har doim kirishdagi nostabil kuchlanishdan
kichik bo‘ladi. Bundan tashqari chiqish kuchlanishi
𝑈
kirish kuchlanishi
𝑈
bilan bitta qutbda bo‘lib, stabilizator uzluksiz
𝑃
≈ 𝐼
(𝑈
− 𝑈
)
quvvatni
tarqatadi, bunda
𝐼
– chiqish toki (yuklama toki).
Impulsli ta’minot manbai o‘zgaruvchan tok ta’minot tarmog‘ining
kuchlanishini birlamchi kuch transformatoridan (50 Hz chastota uchun katta og‘irlik
va tashqi o‘lchamlarga ega) foydalanmasdan bevosita to‘g‘rilaydi va filtrlaydi.
Transfor-
mator
To‘g‘ri-
lagich
Past chasto-
talar filtri
Chiziqli
stabilizator
O‘zgaruvchan
chiqish
tok tarmog‘i
15
To‘g‘rilangan va filtrlangan o‘zgarmas tok katta quvvatli elektron kalit bilan
ulanadi, so‘ngra yuqori chastotali transformator yordamida o‘zgartiriladi, yana
to‘g‘rilanadi va filtr orqali tekislanadi (1.4- rasm).
1.4-rasm. Impulsli ta’minot manbaining funksional sxemasi:
T
1
, T
2
– to‘g‘irlagichlar;
PCHF
1
, PCHF
2
– past chastotali filtrlar;
KRE – kalitli rostlovchi element;
Tr – transformator.
Elektron kalit boshqaruvchi sxema shakllantiruvchi maxsus signal orqali
boshqariladi. Chiqish kuchlanishini stabil ushlash uchun teskari bog‘lanish ham
o‘rnatiladi (boshqaruvchi signal chiqish va tayanch kuchlanishlari farqiga bog‘liq
ravishda shakllantiriladi). Qayta ulash chastotasining yuqoriligi (20 kHz va undan
yuqori) sababli transformatorlar va filtrlarning kondensatorlari ularning past
chastotali (50 Hz) ekvivalentiga qaraganda ancha kichik o‘lchamlarga ega bo‘ladi.
Impulsli ta’minot manbaining afzalligi foydali ish koeffitsientining yuqoriligi (60–
80%) hisoblanadi (chiziqli ta’minot manbalarida 40–50% dan ko‘p emas).
Radioelektron apparatlarni taminlash uchun ta’minot manbai sifatida
qo‘llaniladigan uchta turdagi impulsli elektron qurilmalardan foydalaniladi:
-
o‘zgaruvchan tokni o‘zgarmas tokka o‘zgartirgichlar (AC-DC
konvertorlar);
-
o‘zgarmas tokni o‘zgarmas tokka o‘zgartirgichlar (DC-DC konvertorlar);
-
o‘zgarmas tokni o‘zgaruvchan tokka o‘zgartirgichlar (DC-AC o‘zgartirgich
yoki invertorlar);
O‘zgarmas tokni o‘zgarmas tokka o‘zgartiruvchi qurilmalar (DC-DC
konvertorlar) xuddi shunday chiziqli o‘zgartirgichlardan farqli ravishda:
1)
chiqishdagi kuchlanish kirishdagi kuchlanishdan katta bo‘lishini
taminlashi;
T
1
T
2
PChF
1
KRE
Tr
PChF
2
O‘zgaruvchan
tok tarmog‘i
chiqish
16
2)
kirish kuchlanishini invertorlash (chiqishdagi kuchlanish qutbi kirishdagi
kuchlanish qutbiga teskari bo‘lishi) ni ta’minlashi mumkin.
DC-DC konvertorlar impulsli ta’minot manbaining ishlash prinsipiga o‘xshab
ishlaydi, ammo bir o‘zgarmas kuchlanishni boshqasiga, odatda yaxshi
stabillanganiga o‘zgartirish uchun ishlatiladi. Bunday o‘zgartirgichlar radioelektron
qurilmalar kimyoviy tok manbai yoki mustaqil o‘zgarmas tok manbai bilan
ta’minlanishi zarur bo‘lganda ishlatiladi. Integral DC-DC konvertorlar tarmoq
ta’minot manbaidan yoki batareyadan tizimga keluvchi o‘zgarmas kuchlanishni
o‘zgartirish va taqsimlashda keng ishlatiladi.
DC-DC konvertorlarning boshqa bir keng tarqalgan qo‘llanilishi bu batareya
(1,5; 2; 3; 4,5; 9; 12; 24 V li) kuchlanishini boshqa kattalikdagi kuchlanishga
o‘zgartirishdir. Bunda chiqish kuchlanishi batareya kuchlanishining katta
tebranishida ham etarlicha stabil holda qolishi mumkin. Masalan, 12 V li avtomobil
akkumulyatordagi kuchlanish ish jarayonida 6 V dan 15 V gacha oraliqda o‘zgarishi
mumkin.
Impulsli va chiziqli ta’minot manbalarini taqqoslash.
Chiziqli ta’minot
manbalari ko‘p afzalliklari: soddaligi, chiqish kuchlanishining kichik pulsatsiya
sathi va shovqini, kuchlanish va tok bo‘yicha nostabilligining qiymati, yuklama
tokining sakrab o‘zgarishidan keyin chiqish kuchlanishi meyoriy sathining qayta
tiklanish vaqti kichikligiga qaramasdan, ularning qo‘llanilishini cheklaydigan asosiy
kamchiligi FIKning pastligi, og‘irliq va tashqi o‘lchamlarining kattaligidir.
Impulsli ta’minot manbalarining keng ko‘lamda ishlatilishiga sabab, juda
katta solishtirma quvvati va yuqori samaradorligidir. Impulsli ta’minot
manbalarining muhim afzalliklari ushlab qolish vaqtining ko‘pligi, ya’ni kirish
kuchlanishi kamayganda uzoq vaqtgacha chiqish kuchlanishi ruxsat etilgan
kattalikda saqlanib turadi. Bu esa raqamli hisoblash texnikasida va kompyuterlarda
alohida ahamiyat kasb etadi.
Ta’minot manbalarining elementlar bazasi.
Ta’minot manbalarining
asosiy (bazaviy) elektro-radioelementlari sifatida quyidagilar qo‘llaniladi:
1)
elektrovakuum asboblari (diodlar, triodlar, ko‘p setkali lampalar);
2)
yarim o‘tkazgichli diodlar, stabilitronlar, tiristorlar, tranzistorlar;
17
3)
transformatorlar va g‘altaklar (past chastotali, yuqori chastotali);
4)
sig‘imlar (asosan solishtirma sig‘imi katta bo‘lgan oksidli sig‘imlar);
5)
chiziqli integral mikrosxemalar (operatsion kuchaytirgichlar va past
chastotali kuchaytirgichlar);
6)
integral kuchlanish va tok stabilizatorlari (chiziqli va impulsli);
7)
impulsli ta’minot manbalari tarkibiga kiruvchi integral mikrosxemalar
(AC-DC va DC-DC konvertorlar, bir taktli va ikki taktli KIM-kontrollerlar, quvvat
koeffitsiyenti korrektorlari, impulsli ikkilamchi elektr taminot manbalarini
boshqaruvchi maxsus sxemalar);
8)
ko‘rsatkichli (indikatsiyali) elementlar (cho‘g‘lanma lampa, yorug‘lik
diodi, anolog va raqamli indikatorlar);
9)
saqlagichlar (eruvchan, bimetal va elektron).
Ta’minot manbalarining zamonaviy rivojlanish istiqbollari shundan iboratki,
ular asosan integral mikrosxemalarda quriladi, diskret faol elementlarning ulushi
muntazam kamaymoqda.
1.1-jadval
Impulsli va chiziqli ta’minot manbalarini solishtirish
Parametri (imkoniyati)
Chiziqli ta’minot
manbai
Impulsli ta’minot
manbai
FIK, %
40 – 55
60 – 80
O‘rtacha solishtirma quvvat, Vt/dm
2
30
130 – 150
Kirish
kuchlanishi
bo‘yicha
nostabilligi, %
0,02 – 0,05
0,05 – 1
Yuklamadagi
tok
bo‘yicha
nostabilligi, %
0,02 – 0,1
0,1 – 1
Chiqish kuchlanishi pulsatsiyasi, mV
0,5 – 2
25 – 100
Qayta tiklanish vaqti, mks
50
300
Ushlab qolish vaqti, ms
2
30 – 35
Kirish
kuchlanishining
qutbini
o‘zgartirish imkoniyati
yo‘q
bor
DC-DC o‘zgartirgichlarida kirish
kuchlanishini oshirish imkoniyati
yo‘q
bor
18
Hozirda sanoatda o‘rnatilgan kuchlanish qiymatiga mo‘ljallangan,
shuningdek chiqish kuchlanishi qiymatini etarlicha keng diapazonda rostlashga
mo‘ljallangan ko‘plab chiziqli integral stabilizatorlar ishlab chiqarilmoqda. Masalan
KR142EN12A turidagi stabilizator +1,25 V dan +36 V gacha kuchlanishni stabillab
berish xususiyatiga hamda 1,5 A tokda ishlovchi yuklamani ta’minlash xususiyatiga
ega.
1.6. Qayta tiklanuvchi energiya manbalari
Qayta tiklanuvchi energiya manbalari bu atrof-muhitda doimo bo‘ladigan va
davriy ravishda vujudga keladigan energiya oqimlari asosidagi manbalardir. Qayta
tiklanuvchi energiya quyosh energiyasi, er qobig‘idan keladigan issiqlik geotermal
energiyasi, oqim quyilishdan foydalaniladigan gidravlik energiya va Yer, Oy va
Quyoshning o‘zaro gravitatsion ta’sirlanishi natijasida vujudga keladigan shamol
energiyasi hisoblanadi.
Erga tushadigan quyosh nurlanishi oqimining eng katta zichligi 0,3-2,5 mkm
to‘lqin uzunliklari diapazonida taxminan 1 kVt/m
2
ni tashkil qiladi. Bu nurlanish
qisqa to‘lqinli hisoblanadi va ko‘rinadigan spektrni o‘z ichiga oladi. Aholi
yashaydigan joylar uchun joyga, kunning vaqtiga va ob-havoga bog‘liq ravishda
erga tushadigan quyosh energiyasi oqimlari kun davomida 3 dan 10 mJ/m
2
gacha
o‘zgaradi. Quyosh nurlanishi quyosh sirtida 6000 °K harorat bo‘lganida
aniqlanadigan tarqalish maksimumida fotonlar energiyasi (taxminan 2 eV) orqali
xarakterlanadi. Yer sirtini atmosfera bilan bog‘lovchi nurlanish energiyasi oqimlari
ham taxminan 1 kVt/m
2
ga teng, lekin ular 10 mkm atrofidagi maksimumli, uzun
to‘lqinli deyiladigan 5-25 mkmli boshqa spektral diapazonni yopib qo‘yadi. Spektr
bo‘yicha qisqa to‘lqinli va uzun to‘lqinli nurlanishlar bir-biridan etarlicha uzoqda
joylashgan va ularni oson ajratish mumkin.
Maqbul sharoitlarda, ya’ni ekvatorga yaqin joylarda quyosh tikkada bo‘lib,
havo esa ochiq bo‘lganida 1 m
2
sirtga 1 kVt gacha nurlanish energiyasi tushishi
mumkin.
Quyosh energiyasini o‘zgartirishning ikki usuli mavjud:
19
1)
quyosh energiyasini elektr energiyasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish
(fotoo‘zgartirgichlar yordamida);
2)
quyosh nurlanishini issiqlik energiyasiga o‘zgartirish (quyosh
kollektorlari yordamida).
Quyosh nurlanishini to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish uchun yarim o‘tkazgichli
materiallardan foydalaniladi.
Quyosh batareyalari barcha radioelektron apparaturalarda keng qo‘llaniladi.
Atrof-muhit ta’siriga barqarorligi uchun ular ochiq koinotda harorat +80 ℃ dan –
150 ℃ gacha bo‘lgan sharoitlarda ishlashi mumkin. Yarim o‘tkazgichli quyosh
elementlarining tashqi sirti radiatsiya ta’siridan va issiqlikdan himoyalovchi optik
qatlam bilan qoplanadi.
Quyosh nurlanishini to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish uchun yarim o‘tkazgichli
materiallardan foydalaniladi.
Quyosh
elementlari
tayyorlanadigan
yarim
o‘tkazgichli elementlar 10
-2
….10
2
Om/sm solishtirma qarshilikka ega. Yarim
o‘tkazgichlar r-turli va n-turli bo‘ladi. Quyosh enegiyasini elektr energiyasiga
o‘zgartirish jarayoni fotoelektrik effekt orqali amalga oshriladi. U yarim o‘tkazgich
sirt qatlamlarida 2-3 mkm qalinlikdagi erkin elektronlar ko‘rinishida vujudga keladi.
Yarim o‘tkazgich sirtida erkin elektronlarning paydo bo‘lishi va elektr potensiallar
farqi yuzaga kelganida unda elektr toki vujudga keladi. Potensiallar farqi yarim
o‘tkazgichning nurlanadigan sirti va soya tomoni orasida uning sirt qatlamlariga
maxsus qo‘shimchalarni kiritish hisobiga yuzaga keladi (1.5-rasm).
L
L
p
L
n
L
p
L
n
L
n
p
1.5-rasm. p-n o‘tishning sxemasi
20
Qo‘shimchalardan biri (n-turli) qo‘shimcha elektronlarni va sirtning manfiy
zaryadini hosil qiladi, ikkinchisi esa (r-turli) elektronlarning etishmasligini, ya’ni
musbat zaryadni hosil qiladi. Chegarada elektronlarning diffuziyasi tufayli kontakt
potensiallar farqi vujudga keladi. Agar teshikli o‘tishli (r-turli) yarim o‘tkazgich
yoritilsa, u holda uning elektronlari yorug‘lik kvantlarini yutib elektron o‘tishli (n-
turli) yarim o‘tkazgichga o‘tadi. Bunda yopiq zanjirda elektr toki hosil bo‘ladi.
Ko‘pincha kremniyli quyosh elementlaridan foydalaniladi. Kremniy erda eng
ko‘p tarqalgan elementdir. Elementlar kremniyni eritish va keyin 5-10 sm diametrli
sterjen shaklidagi kristalli kremniyni o‘stirish yo‘li bilan olinadi. Bevosita yarim
o‘tkazgichlarni olish uchun bu sterjenlar 300 mkm atrofidagi qalinlikdagi yupqa
plastinkalarga bo‘linadi. Ular fotoelektrik elementlarning asosiy qismi hisoblanadi.
Fotoelement yoritilganda 0,5 V qiymatli kuchlanishni hosil qiladi. Chiqish
toki esa yorug‘lik intensivliligiga va elementning ishchi sirtiga bog‘liq. Shuningdek
tok kuchi yorug‘likning to‘lqin uzunligiga va uning intensivliligiga bog‘liq bo‘lib,
yorug‘likning nurlanish intensivliligiga to‘g‘ri proporsionaldir. Yorug‘lik qanchalik
yorqin bo‘lsa, shunchalik katta tok hosil bo‘ladi. Yorug‘lik intensivligi 1 kVt
m
2
li
er sharoitlarida bu elementlarning foydali ish koeffitsienti 22-26 foizga, ishlab
chiqarish namunalarida esa 10-14 foizga etishi mumkin.
Ko‘pgina rivojlangan davlatlarda, xususan O‘zbekistonda ham noan’anaviy
energiya resurslarini o‘zlashtirishni maqsadli dasturlari qabul qilingan va tatbiq
qilinmoqda. Shamol Quyosh va Yer aylanishi ta’siri natijasida kelib chiqadigan
tasodifiy boshqarilmaydigan tabiat jarayoni hisoblanadi. Energiya manbai sifatida,
shamolning xususiyati, avvalambor, asosan tezlikning katta o‘zgaruvchanligi orqali
uning doimiy emasligidir, bunda u asosan tezlikning katta o‘zgaruvchanligi orqali
aniqlanadi. Bu shamol oqimi kinetik energiyasining vaqtning nisbatan kichik
oraliqlarida ham katta chegaralarda o‘zgarishga olib keladi.
Turli hududlarda shamolning yo‘nalishi va kuchi Yer sirtidan balandlikka
bog‘liq ravishda turlicha o‘zgaradi. Masalan, shimoliy yarim sharda Yer sirtiga
yaqin (10....50 m) joylarda o‘rtacha tezlik 7-9 m
s ni tashkil qiladi. 25-30 m
s
tezlikdan ortiq shamol tezligi xalq xo‘jaligiga jiddiy zarar etkazishi mumkin,
21
shuning uchun shamol energiyasini mexanik yoki elektr energiyasiga o‘zgartirish
uchun shamol tezligi 3-25 m
s bo‘lganda samarali hisoblanadi.
𝐹
ko‘ndalang kesimli havo oqimining energiyasi quyidagiga teng:
𝐸 = 𝑚 ⋅ 𝜈 /2
𝐹
orqali
𝜈
tezlikda oqib o‘tuvchi havoning sekunddagi massasi
𝑚
mos
ravishda quyidagiga teng bo‘ladi:
𝑚 = 𝑝 ⋅ 𝐹 ⋅ 𝜈
,
u holda
𝐸 = 𝑝𝜈 𝐹/2
,
bunda,
𝑝
– havoning zichligi, normal sharoitlarda 1,23 kg
m
3
ga (
𝑡
15 ℃
,
𝑝
1,3
kPa yoki 760 mm.sim.ust.) teng bo‘ladi.
Shunday qilib, shamol energiyasi uning tezligining kubiga proporsional
o‘zgaradi. Shamol g‘ildiragi faqat shamol energiyasi foydalanish koeffitsiyenti
orqali baholanadigan energiyani ma’lum qismini foydali ishga o‘zgartirishi mumkin.
Zamonaviy shamol dvigatellari normal ish rejimida shamol orqali kinetik
energiyasining 45-48% dan ortiq bo‘lmagan qismini mexanik energiyaga
o‘zgartiradi.
I.E.Jukovskiy nazariyasi bo‘yicha ideal hol uchun
𝜉 = 𝐸
/𝐸
,
𝜉 = 0,593
,
ya’ni shamol g‘ildiragi qabul qilgan to‘la energiya oqimining bir qismini shamol
dvigateli mexanik energiyaga o‘zgartiradi.
1 m
2
ko‘ndalang kesim oqimda
𝑡
15 ℃
va
𝑝
1,3
kPa bo‘lganida solishtirma
quvvat (sekund energiya) quyidagini tashkil qiladi:
Shamol tezligi, m
s
4
6
8
10
14
18
22
Oqim quvvati, kVt
m
2
0,04 0,13 0,31 0,61
1,67
3,6
6,25
Shamol g‘ildiragi hosil qiladigan sekundli ishi yoki quvvat quyidagi formula
orqali aniqlanadi:
𝐸 = 𝑝𝜈 𝐹𝜉/2
, n*m
s.
22
Havo oqimi ham, istalgan harakatlanuvchi jism ham harakat energiyasiga ega
bo‘ladi. Bu kinetik energiya shamol parragi yoki boshqa ishchi organ yordamida
mexanik energiyaga o‘zgartiriladi.
Shamol qurilmalariniyu vazifasiga ko‘ra, mexanik energiya ijrochi
mexanizmlar (generatorlar, kompressorlar, elektrolizlar va boshqalar) yordamida
elektr, issiqlik, mexanik, shuningdek, siqilgan havo energiyasiga o‘zgartirilishi
mumkin. Havo oqimi kinetik energiyasini mexanik energiyaga o‘zgarishi uchun turli
shamol dvigatellaridan foydalanish mumkin.
1.7. Quyosh elementlari asosidagi elektr ta’minoti manbalari
Istiqbolli quyosh elementlariga foydali ish koeffitsiyenti 10 foizdan yuqori
bo‘lgan sulfid kadmiy asosidagi geterostrukturani kiritish mumkin. Yana bir
istiqbolli yarim o‘tkazgichli material arsenid galliy hisoblanadi. U nur energiyasini
elektr energiyasiga o‘zgartirishda yuqori samaradorlikka ega bo‘lib, foydali ish
koeffitsienti 27 foizgacha etishi mumkin. Bu quyosh fotoelektrik
o‘zgartirgichlarining eng yuqori foydali ish koeffitsientidir. Bundan tashqari 100
0
C
dan yuqori haroratlarda barqarorlikka ega.
Odatda quyosh batareyalari uzluksiz elektr ta’minoti manbalarida
akkumulyator batareyalar bilan birgalikda ishlatiladi. 1.6-rasmda quyosh
elementining va akkumulyator batareyasining o‘zaro ulanish sxemasi ko‘rsatilgan.
1.6-rasm. Quyosh elementi va akkumulyator batareyasining o‘zaro ulanish
sxemasi
Sxemada akkumulyator batareyasini quyosh elementidan zaryadlanishining
AB
VD2
VD1
QE
U
chiq
23
oldini olish uchun VD1 diod qo‘yilgan.
Elektr energiyasini to‘plagich sifatida qo‘sh elektr qatlami kondensatorlar
qo‘llanilishi mumkin. Bunday turdagi kondensatorlar akkumlyatorlardan qimmat,
lekin apparaturaning xizmat muddati davrida almashtirilishni talab qilmaydi.
Quyosh elementlari zarur bo‘lgan kuchlanishni yoki tokni olish uchun parallel
yoki ketma-ket ulanadi. Quyosh batareyalarining solishtirma xarakteristikalari
quyosh elementlari orqali aniqlanadi va taxminan 100…1200 V/m
2
ni tashkil qiladi.
«Elektronika M1» modeli ketma-ket ulangan 30 ta quyosh elementidan
tashkil topgan. Akkumulyator batareyasi ketma-ket ulangan ettita D-0,26 disksimon
batareyalardan iborat. Ajratuvchi diod sifatida KD106A diod qo‘llaniladi.
«Elektronika M1» modeli kirish kuchlanish 9 V bo‘lgan va olib yurishga
mo‘ljallangan apparaturalar uchun ishlatiladi.
«Elektronika MN» modeli portativ magnitafonlarni, pleyerlarni va boshqa
(2,5…3 V kirish kuchlanishga mo‘ljallangan) radioelektron apparaturalarni elektr
energiyasi bilan ta’minlash uchun ishlatiladi. Quyosh batareyasi ketma-ket va
parallel ulangan 27 ta elementdan iborat. Akkumulyator batareyasi esa NKGS-0,5
turdagi ikkita ketma-ket ulangan va A316 galvanik elementlar bilan almashtirish
mumkin bo‘lgan akkumulyatorlardan iborat.
«Elektronika M5» modeli 5,5…6 V kirish kuchlanishga mo‘ljallangan
radioqabullagichlarda va boshqa radioapparaturalarda ishlatiladi. Quyosh batareyasi
20 ta ketma-ket ulangan quyosh elementlaridan iborat. 5 ta D-0,26 turdagi
akkumulyatorlardan tashkil topgan.
Turli nominaldagi chiqish kuchlanishlarni olish uchun SB-9M turdagi birlik
moduldan foydalanish qulay. Nominal kuchlanishi 1,5 V bo‘lgan modul ketma-ket
ulangan 4 ta quyosh elementidan iborat. Birlik modullarning bir necha xil ulanish
sxemalari 1.7-rasmda keltirilgan.
24
1.7-rasm. SB-9M turdagi birlik modullarning ulanish sxemalari
1.8. Elektr ta’minoti manbalarining rivojlanish istiqbollari
Ma’lumki, hozirgi vaqtda elektron apparaturani miniatyurizatsiyalash uning
taraqqiyotining asosiy yo‘nalishi hisoblanadi. Lekin bu elektr ta’minot manbalariga
kam ta’sir etmoqda. So‘nggi yillarda shunday holat yuzaga keldiki, elektr ta’minot
manbalarining hajmi va og‘irligi boshqa funksional qismlarga (bloklarga)
qaraganda ancha katta bo‘ldi va 20...30 foizni tashkil qildi, ayrim hollarda esa,
elektron apparaturani butun hajmi va og‘irligidan katta bo‘ldi. Buning asosiy
sabablari quyidagilar hisoblanadi:
ta’minot manbalari quvvatli yarim o‘tkazgichli asboblarda, katta hajmli
transformatorlarda, kondensatorlarda, drossellarda va boshqa elementlardan
yig‘ilgan kuch qurilmasi hisoblanadi. Bunday elementlar bazasi elektr ta’minot
manbalarini miniatyurizatsiyalashni amalga oshirishga imkon bermaydi.
3 V,
150 mA
12 V, 50 mA
3 V,
100 mA
4,5 V, 50 mA
6 V, 50 mA
9 V, 50 mA
3 V, 50 mA
4,5 V, 100 mA
6 V, 100 mA
25
elektr ta’minot manbalaridagi quvvat isrofi sababli uncha yuqori
bo‘lmagan foydali ish koeffitsiyenti tranzistorlar, tiristorlar va diodlardan issiqlikni
yo‘qotish uchun katta o‘lchamlardagi sovutkichlarni (radiatorlarni) qo‘llanilishini
talab qiladi. Bunda elektr ta’minot manbalarini miniatyurizatsiyalash
elementlarning hajmi kamaytirilganda ulardan ajralib chiqadigan issiqlikning
ruxsat etilmaydigan qiymatlarga ortishiga sabab bo‘ladi.
Elektr ta’minot manbalarining hajmi va og‘irligini transformatorsiz
to‘g‘rilash sxemalariga o‘tish, silliqlovchi filtrlarni esa tranzistorlarda yig‘ish orqali
oson kamaytirish mumkin. Biroq, bu muammoning yarim yechimi hisoblanadi.
Bunday muammoning asosiy echimi butun elektr ta’minot manbaini
miniatyurizatsiyalashdan iborat. Mutaxassislarning fikricha elektr ta’minot
manbalari tarkibiga kiradigan barcha elementlarning hajmi va og‘irligini
kamaytirish kerak. Buni quyidagicha amalga oshirish mumkin:
to‘g‘rilanadigan o‘zgaruvchan kuchlanish chastotasini sezilarli oshirish
kerak, bu transformatorlar, drossellar va kondensatorlar hajmi va og‘irligini keskin
kamaytirishga olib keladi;
qobiqsiz (korpussiz) quvvatli yarim o‘tkazgichli asboblar, kuch integral
mikrosxemalari, to‘plamlarini va boshqalarni ishlab chiqish va keng qo‘llash orqali
kichik hajmli kuch qismlariga birlashtirish imkonini yaratish;
issiqlikni uzatuvchi katta o‘lchamlardagi sovutkichlardan voz kechib,
issiqlikni uzatishning yangi samarador usullarini yaratish va joriy etish;
uzluksiz rostlovchi chiziqli ikkilami elektr ta’minot manbalarini impulsli
ikkilamchi elektr ta’minot manbalariga almashtirish (bir vaqtda impulslar
chastotasini orttirgan holda).
Elektr ta’minot manbalarini miniatyurizatsiyalash muammosini echish
elektron qurilmalar chiqish parametrlari ko‘rsatkichlarini keskin yaxshilashga va
ularning ishonchliligini oshirishga imkon beradi.
26
Nazorat savollari
1.
Birlamchi elektr ta’minoti manbalari deb qanday manbalarga aytiladi?
2.
Ikkilamchi elektr ta’minoti manbalari deb qanday manbalarga aytiladi?
3.
Elektr ta’minot tarmog‘ining asosiy elektr parametrlarini ayting.
4.
Ikkilamchi elektr ta’minot manbaining parametrlarini aytib bering.
5.
Chiziqli stabillangan taminot manbaining funksional sxemasini chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
6.
Impulsli ta’minot manbaining funksional sxemasini chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
7.
Impulsli va chiziqli ta’minot manbalarini taqqoslab bering.
8.
Ta’minot manbalarining asosiy (bazaviy) elementlarini sanab bering.
9.
Qayta tiklanuvchi energiya manbalari deganda nimani tushunasiz?
10.
Elektr ta’minoti manbalarining rivojlanish istiqbollarini qanday tasavvur
qilasiz?
27
2. CHIZIQLI TA’MINOT MANBALARI
2.1. Chiziqli ta’minot manbaining umumlashgan strukturaviy sxemasi
Chiziqli ta’minot manbaining umumlashgan strukturaviy sxemasi 2.1-rasmda
keltirilgan.
2.1-rasm. Chiziqli ta’minot manbaining umumlashgan strukturaviy sxemasi:
S1,S2 – saqlagichlar;
O‘JS – o‘tish jarayoni so‘ndirgichi;
F1, F2 – filtrlar;
KT – kuch transformatori;
TB – to‘g‘rilash bloki;
St1, St2 – stabilizatorlar;
Yu – yuklama.
Qurilmaning asosiy elementlari quyidagilardir: kuch transformatori,
to‘g‘rilash bloki, F2 past chastotali filtri va St2 o‘zgarmas tok stabilizatori.
Qurilmadagi qolgan boshqa funksional elementlar ta’minot manbaining
xarakteristikasini yaxshilaydi va qo‘llanish jarayonida havfsizligini ta’minlaydi.
Qurilma elementlarining vazifalari bilan tanishib chiqamiz.
O‘tish jarayoni so‘ndirgichi (O‘JS).
Bu qurilma chiqishidagi kuchlanish
aniq bir qiymatga etganda kerakli miqdorda tok o‘tkazadi (ikki tomonlama yuqori
kuchlanishli stabilitron vazifasini bajaradi). O‘JS qulay, arzon va shu bilan birga
o‘nlab, yuzlab amper havfli tok impulslarini so‘ndiradi. Masalan, Siemens
firmasining S07K130 va S20K130 O‘JS 500 va 4000 A ga mo‘ljallangan va
chiqishidagi kuchlanishning ta’sir etish qiymati 130 V dan oshganda o‘tkazish
holatiga o‘tadi.
S
1
O
'J
S
F
1
S
t1
K
T
T
B
F
2
S
t2
S
2
Y
u
28
Filtrlar.
F1 filtr sifatida oddiy chiziqli LC-filtrdan foydalanilgan. F1 filtri
radionurlanishlardan himoyalab, ta’minot manbaining kirish zanjiridagi tarmoq
xalaqitlari sathini so‘ndiradi. Shu bilan birga F1 filtr va O‘JS o‘zgaruvchan tok
tarmog‘idagi impulsli o‘takuchlanishdan himoyalaydi. Amaliyotdan bizga
ma’lumki, 110 va 220 V 50 Hz tarmoqda qisqa muddatli 1-5 kV gacha kuchlanish
sakrashi (keskin o‘zgarishi) ro‘y berishi mumkin. F1 filtrning namunaviy sxemasi
2.2-rasmda keltirilgan.
2.2-rasm. Corcom firmasining chiziqli tarmoq filtri sxemasi
Odatda bunday filtrlar bir nechta amper tok qiymatiga mo‘ljallangan bo‘ladi
va o‘nlab detsibel xalaqitlarni so‘ndiradi. Corcom firmasining 3EDSC2-2 filtri 30-
40 dB xalaqitlarni so‘ndiradi va undan faqat 3 A gacha tok oqib o‘tishi mumkin.
Sprague firmasining 200JM6-2 filtri 6 A tokgacha mo‘ljallangan, ammo xalaqitlarni
so‘ndirishi nisbatan yomonroq (12-25 dB).
F2 past chastotalar filtri o‘zgarmas kuchlanish pulsatsiyasini so‘ndirish uchun
xizmat qiladi. Odatda bu eng oddiy RC-filtrlar bo‘lib, bir gers atrofida kesish
chastotasiga
ega.
Filtrlar
to‘g‘risida
keyingi
2.2-“Boshqarilmaydigan
to‘g‘rilagichlar” bo‘limida kengroq to‘xtalamiz.
Stabilizatorlar.
St1 stabilizatori o‘zgaruvchan kuchlanishni stabillab beradi.
St2 stabilizatori o‘zgarmas chiqish kuchlanishini stabillash uchun mo‘ljallangan.
Parametrik stabilizatorlar eng oddiy qurilma bo‘lib, nochiziqli elementlardan
(stabilitronlardan) yig‘iladi. Eng yaxshi parametrlarga kompensatsion stabilizatorlar
ega bo‘lib, uzluksiz ravishda chiqish kuchlanishini rostlab beradi. Bunday
stabilizatorlar sifatida juda yaxshi parametrlarga ega integral sxemalar ham
ishlatiladi.
Kuch tranformatori.
Ko‘pincha ta’minot manbalarida bir yoki bir nechta
transformatorlar ishlatiladi. Kuch transformatorlari ta’minot manbaida ikkita asosiy
29
vazifani bajaradi: o‘zgaruvchan kuchlanishni o‘zgartiradi va tarmoq bilan yuklama
orasida galvanik bog‘lanishni ta’minlaydi. Transformatorsiz ta’minot manbai
sxemani xavfli yuqori kuchlanish ta’siri ostida qoldirishi mumkin. Masalan, tashqi
erga ulanish, suv uzatish tizimi va markaziy isitish tizimlarini yuqori kuchlanish
ta’siri ostida. Bu esa qurilmada ishlayotgan inson uchun o‘ta havfli holatni keltirib
chiqaradi. Shuning uchun ta’minot manbaini loyihalashtirayotganda tayyor
unifikatsiyalangan transformatorlarni tanlash maqsadga muvofiq. Sanoatda
quyidagi turdagi ta’minot transformatorlari ishlab chiqarilmoqda:
1)
anodli (AT) va cho‘g‘lanma (CHT);
2)
anod-cho‘g‘lanma (ACHT);
3)
yarim o‘tkazgichli qurilmalar ta’minotiga mo‘ljallangan (YaO‘T);
4)
kuch transformatorlari (KT).
Chet el firmalarining tayyor transformatorlaridan foydalanish ham mumkin,
masalan Signal Transformer Company.
Yarim o‘tkazgichli qurilmalar ta’minotiga mo‘ljallangan keng qo‘llaniladigan
transformatorning prinsipial elektrik sxemasi 2.3-rasmda keltirilgan.
2.3-rasm. 127 va 220 V kuchlanishga YaO‘T prinsipial sxemasi
Prinsipial sxemadan ko‘rinadiki, transformatorda oltita ikkilamchi cho‘lg‘am
bo‘lib, to‘rtta ishchi (11-12, 13-14, 15-16, 17-18) va ikkita qo‘shimcha (19-20, 21-
22) cho‘lg‘amdan iborat. Birlamchi cho‘lg‘am ikkita seksiyaga ajratilgan, ulardan
har birining beshta chiqishi bor. Birlamchi cho‘lg‘amning 220 V kuchlanishli elektr
tarmog‘iga ulanish sxemasi 2.4-rasmda keltirilgan.
Sxemadan ko‘rinadiki, cho‘lg‘amning ma’lum bir o‘ram chiqishlari ochiq
holatda qoladi. Qo‘shimcha o‘ramlardan transformatsiya koeffitsiyentini
o‘zgartirish uchun foydalaniladi. Birlamchi cho‘lg‘am o‘ramlarining sonini oshirish
hisobiga (transofrmatsiya koeffitsiyentini oshirib), ikkilamchi cho‘lg‘am
30
kuchlanishini ma’lum oraliqda kamaytirish mumkin bo‘ladi. Transformatorlar
turining soni ko‘p bo‘lishiga qaramasdan (YaO‘Tlar uchun ikki yuzdan ortiq)
ta’minot manbaini yaratishda (ishlab chiqishda) ko‘pincha ikkilamchi cho‘lg‘amni
ketma-ket va parallel ulanishidan foydalaniladi (2.5-rasm).
2.4-rasm. YaO‘Tni 220 V kuchlanishli o‘zgaruvchan tok tarmog‘iga ulanishi
a) – birinchi variant; b) – ikkinchi variant
2.5-rasm. YaO‘Tning ishchi va kompensatsion cho‘lg‘amlarini ketma-ket
ulanish sxemasi
Bunda keyingi o‘ram boshlanishi (nuqta bilan belgilanadi) oldingi o‘ram
oxiriga ulanadi. Tokni oshirish uchun esa, bir xil kuchlanishga ega bo‘lgan o‘ramlar
parallel ulanadi (2.6-rasm).
2.6-rasm. Transformator o‘ramlarining parallel ulanishi
31
Ko‘pgina YaO‘T transformatorlarda barcha uchta juft ikkilamchi
cho‘lg‘amlar (11-12, 13-14, 15-16, 17-18, 19-20, 21-22) parallel (juft-juft bo‘lib)
ulanadi.
Kuch transformatorlarini tanlashda quyidagilarga e’tibor qaratish lozim:
1)
kuch transformatorining quvvati yuklama talab etadigan quvvatdan kam
bo‘lmasligi kerak (bir muncha zahira quvvat ham nazarda tutilishi kerak);
2)
birlamchi cho‘lg‘am kuchlanishi ta’minot tarmog‘i kuchlanishi bilan mos
kelishi zarur, ya’ni bir xil bo‘lishi kerak;
3)
stabillangan ta’minot manbaida ikkilamchi cho‘lg‘am kuchlanishi shunday
bo‘lishi kerakki, bunda St2 stabilizator kirishidagi doimiy kuchlanishning
minimal qiymati chiqish kuchlanishi qiymatidan katta bo‘lishi (minimum
3-5 V ga) kerak. Bu shu bilan bog‘liqki, birinchidan chiziqli stabilizatorda
kuchlanishning pasayishi 0,6-3 V; ikkinchidan tarmoq kuchlanishining
yuz berishi mumkin bo‘lgan davriy (takrorlanib turuvchi) o‘zgarishi. Shu
bilan birga zahira kuchlanishi katta bo‘lmasligi kerak, chunki bu holatda
chiziqli stabilizatorning ajratadigan foydasiz quvvati oshadi, natijada FIK
kamayadi;
4)
chiqish kuchlanishini rostlash zaruriyati tug‘ilganda bir nechta ikkilamchi
cho‘lg‘amdan iborat kuch transformatoridan foydalanish mumkin (2.7-
rasm).
2.7-rasmdagi strukturaviy sxemadan ko‘rinadiki, to‘g‘rilagich bloki (TB)
kirishiga ikkilamchi cho‘lg‘amning diskret o‘zgaruvchi kuchlanishi beriladi.
Kuchlanishni qayta ulash K kommutator orqali amalga oshiriladi, bunda
kommutatorni qo‘lda boshqarish, shuningdek chiqish kuchlanishining talab
etiladigan sathiga bog‘liq holda maxsus boshqarish sxemasi orqali
shakllantiriladigan signal yordamida boshqarish ham mumkin.
To‘g‘rilagich bloki.
To‘g‘rilagich sifatida bir yo‘nalishda tok o‘tkazadigan
ventil qurilmadan foydalanish mumkin. Nisbatan keng tarqalgan ventil sifatida
yarim o‘tkazgichli doiddan foydalanish mumkin. O‘zgaruvchan tok to‘g‘rilagich
sxemasi bilan “Boshqarilmaydigan to‘g‘rilagichlar” deb nomlangan 2.2-bo‘limda
batafsil to‘xtalamiz.
32
2.7-rasm. To‘g‘rilagich bloki kirishida kuchlanishni diskret o‘zgartirishli
ta’minot manbaining strukturaviy sxemasi
Saqlagichlar.
Saqlagichlar ta’minot manbaini qisqa tutashuvdan, yuklamaga
kuchli toklar o‘tib ketishidan va ta’minot manbaini ishdan chiqishidan himoyalaydi.
Saqlagichlar sifatida eruvchan metall qo‘shimcha (bir martalik), bimetall
(qo‘shmetall) va elektron (ko‘p martalik) saqlagichlardan foydalaniladi. Ta’minot
manbaining eng ko‘p tarqalgan ishdan chiqishiga F2 filtrining kondensatori sabab
bo‘ladi. Bunda transformatorning birlamchi cho‘lg‘amidagi tok bir necha amperga
etishi mumkin (meyoriy rejimdagi 0,1-0,5 A o‘rniga). Bunda 220 V o‘zgaruvchan
tok tarmog‘iga ulangan kuch transformatori maishiy elektrisitkich quvvatiga teng
bo‘lgan quvvatni ajratadi (sochadi).
Saqlagichlarning nisbatan keng tarqalganlari bu eruvchan metll
qo‘shimchalardir. Saqlagichlarni shunday tanlash maqsadga muvofiqki, tok nominal
qiymatidan deyarli 50 % ga katta bo‘lishi kerak. Bu birinchidan ulanishda o‘tish
jarayoni tokining davriy yuzaga keluvchi sakrashlari bilan (F2 filtr kondensatorining
zaryadlanishi), ikkinchidan saqlagichning “charchaganligi” bilan bog‘liq.
Yuklama.
Yuklama ta’minot manbai tarkibiga kirmaydi. Ammo ta’minot
manbaiga qo‘yiladigan ko‘pgina talablarni, birinchi navbatda quyidagilarni
aniqlashga imkon beradi:
-
chiqish kuchlanishi (lari);
-
chiqish toki (lari);
-
chiqish kuchlanishi (lari) ning stabilligi va pulslanishi;
-
ta’minot manbai chiqishini himoyalash turlari.
33
2.2. Boshqarilmaydigan to‘g‘rilagichlar
To‘g‘rilagichlar o‘zgaruvchan kuchlanishni o‘zgarmas kuchlanishga
aylantirib berishga mo‘ljallangan elektrotexnik qurilmalardir. To‘g‘rilagichlarning
asosiy elementlari transformator va ventillar hisoblanadi, ular yordamida yuklama
zanjiriga bir yo‘nalishda tok oqib o‘tishi ta’minlanadi, natijada o‘zgaruvchan
kuchlanish bir qutbli pulslangan kuchlanishga o‘zgaradi.
To‘g‘rilangan kuchlanish pulslanishini silliqlashda filtrdan foydalaniladi.
To‘g‘rilangan kuchlanishni rostlash va (yoki) stabillash uchun to‘g‘rilagich
chiqishiga rostlagich yoki stabilizator ulanadi. Chiqish kuchlanishi rostlanmaydigan
to‘g‘rilagichning strukturaviy sxemasi 2.8-rasmda keltirilgan.
2.8-rasm. Boshqarilmaydigan to‘g‘rilagichning strukturaviy sxemasi
KT – kuch transformatori; TB – to‘g‘rilagich bloki; F- filtr.
Bunday to‘g‘rilagichlardan quyidagi hollarda foydalaniladi:
-
ta’minlayotgan kuchlanish tebranishiga va pulslanish sathiga nokritik
bo‘lgan (keskin bog‘liq bo‘lmagan) elektron qurilmalarning ta’minoti
uchun;
-
stabillangan ta’minot manbalarining, shu jumladan etarlicha murakkab va
qimmat bo‘lgan manbalarning funksional tugunlari sifatida.
2.2.1. To‘g‘rilagichning asosiy sxemalari
To‘g‘rilagichlar o‘zgaruvchan kuchlanish ta’minot manbaining fazalar soniga
bog‘liq holda bir fazali va uch fazali to‘g‘rilagich sxemalariga bo‘linadi. Amaliyotda
keng qo‘llaniladigan bir fazali to‘g‘rilagichlarning asosiy sxemalari quyidagilardir:
1)
bitta diodli bitta yarim davrli sxema (2.9-rasm) asosan yuklamada quvvat
KТ
TB
F
Tarmoq ~ toki
𝑈
=
𝑈
~
34
10-25 Vt gacha bo‘lganda, hamda kichik pulsatsiya koeffitsiyenti talab
etilmagan holatlarda qo‘llaniladi. Sxemaning afzalligi elementlarning soni
kam, narxi arzon. Kamchiligi pulslanish chastotasi past (ta’minlayotgan
tarmoq chastotasiga teng), transformatordan foydalanish sifati past, magnit
o‘tkazgichda o‘zgarmas tok magnitlanishi;
2.9-rasm. Bitta yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasi
2)
o‘rta nuqtali ikki yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasi (2.10-rasm) 100 Vt
gacha bo‘lgan quvvatlarda keng qo‘llaniladi. Ushbu sxemadan yig‘ilgan
to‘g‘rilagichlar yuqori pulslanish chastotasi bilan xarakterlanadi,
diodlardan umumiy anod yoki katoddan foydalanish imkoniyati mavjud
bo‘lib, ikkita diodni umumiy radiatorda qo‘llash qulay hisoblanadi.
2.10-rasm. O‘rta nuqtali ikki yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasi
35
O‘zgaruvchan tokni to‘g‘rilashni quyida ko‘rib chiqamiz. Transformator
ikkilamchi cho‘lg‘amining kuchlanishi o‘rta nuqtaga nisbatan 180° ga siljigan.
Ya’ni tarmoq kuchlanishining istalgan yarim davrida o‘zgarishi transformator
ikkilamchi cho‘lg‘amining birinchi va ikkinchi seksiyasida qarama-qarshi fazada
bo‘ladi.
𝑈
tarmoq kuchlanishining musbat yarim davrida VD
1
diod ochiq (uning
anodida musbat potensial), VD
2
diod esa yopiq bo‘ladi; manfiy yarim davrida VD
2
diod ochiq, VD
1
diod yopiq bo‘ladi. Ikkilamchi cho‘lg‘amdan oqib o‘tayotgan
𝐼
tokning sxematik tasviri quyidagicha.
Tarmoq kuchlanishining har bir yarim davrida tok yuklama orqali faqat bir
yo‘nalishda, bitta diod orqali oqib o‘tadi. Ventillar komplektida quvvat yo‘qotilishi
to‘g‘rilagichning ko‘priksimon sxemasiga qaraganda ikki marotaba kam, chunki
ko‘priksimon sxemada tarmoq kuchlanishining har bir yarim davrida yuklama toki
ikkita ketma-ket ulangan diod orqali oqib o‘tadi. Sxemaning kamchiligi sifatida
transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amida o‘rta nuqtaning albatta mavjud
bo‘lishini keltirish mumkin. Agar transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amida bir xil
ikkita cho‘lg‘am bo‘lsa o‘rta nuqtani olish (tanlash) mumkin bo‘ladi (2.11-rasm).
2.11-rasm. Transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amida o‘rta nuqtani olish
3)
ikki yarim davrli ko‘priksimon sxemada transformator quvvatidan yaxshi
foydalaniladi va bu sxema yuklama quvvati 1 kVt va undan yuqori
bo‘lganda keng qo‘llaniladi (2.12-rasm). Ushbu sxemada yig‘ilgan
to‘g‘rilagichning afzalligi pulslanish chastotasi yuqori, to‘g‘rilaydigan
diodlarda teskari kuchlanishi past. Kamchiligi to‘g‘rilagich blokida
kuchlanishning o‘ta pasayishi, bir turdagi diodlarni bitta radiatorda elektr
izolyasiyasiz joylashtirishning imkoni yo‘qligi.
36
2.12-rasm. Ikki yarim davrli ko‘priksimon to‘g‘rilagich sxemasi
Ikkilamchi cho‘lg‘am kuchlanishi
𝑈
ning musbat yarim davrida (musbat
potensial sxemaning yuqori qismida bo‘ladi) VD
2
diod ochiq holatda bo‘ladi (uning
anodida musbat potensial bo‘ladi). Ikkilamchi cho‘lg‘amdagi tok VD
2
diod,
𝐶
kondensator hamda yuklama orqali oqib o‘tib, VD
3
diod orqali ikkilamchi
cho‘lg‘amga qaytadi. Kuchlanishi
𝑈
ning manfiy yarim davrida (musbat potensial
sxemaning pastki qismida bo‘ladi) tok VD
4
diod,
𝐶
va
𝑅
orqali oqib o‘tib, VD
1
diod orqali ikkilamchi cho‘lg‘amga qaytadi. Ikkilamchi cho‘lg‘am toki
𝐼
ning oqib
o‘tishini sxematik tasviri quyida keltirilgan.
Bundan shuni ko‘rish mumkinki, ikkilamchi cho‘lg‘am kuchlanishi istalgan
yarim davrda tok yuklamadan faqat bitta yo‘nalishda (A nuqtadan B nuqtaga) oqib
o‘tadi.
4)
ikki qutbli to‘g‘rilagich sxemasi yordamida har xil qutbli ikkita
to‘g‘rilangan kuchlanish olish mumkin (2.13-rasm).
Sxemaning ahamiyatli tomoni shundaki, unda umumiy chiqish (erga ulanish)
ga nisbatan sxemaning chiqishida ikkita har xil qutbli kuchlanish olish
mumkinligidadir. Ushbu sxemani o‘ziga xos shaklda ulangan ikkita ikki yarim davrli
37
ko‘priksimon to‘g‘rilagich sifatida qarash mumkin. Sxema ikki qutbli ta’minot
manbalarida keng qo‘llaniladi.
2.13-rasm. Ikki qutbli to‘g‘rilagich sxemasi
Kuchlanishni ikki marta oshirishga asoslangan simmetrik sxema (2.14-rasm)
asosan kam quvvatli ta’minot qurilmalarida ishlatiladi, ya’ni yuqori kuchlanish
hamda bir yoki o‘nlab milliamper tok iste’mol qiladigan qurilmalarda foydalaniladi.
Masalan, bunday qurilmalarga rentgen trubkalari, varikapli matritsa, elektron lampa
va elektron-nur trubkalarini misol qilish mumkin.
2.14-rasm. Kuchlanishni ikki marta oshiruvchi simmetrik sxema
(Latur sxemasi)
Sxemaning ishlash prinsipi (boshqa kuchlanishni ko‘paytiruvchi analog
sxemalar kabi) bir nechta kondensatorlardan foydalanishga asoslangan bo‘lib, har
bir kondensator transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘ami orqali tegishli ventil (diod)
yordamida zaryadlanadi. Kondensatorlar yuklamaga nisbatan ketma-ket ulangan,
38
ularning kuchlanishlari qo‘shiladi.
Ko‘rib chiqilayotgan sxema (2.14-rasm) bitta yarim davrli ikkita
to‘g‘rilagichdan iborat. Ikkilamchi cho‘lg‘amdan oqayotgan
𝐼
tokini quyidagi
sxema ko‘rinishida tasvirlash mumkin
Shunday qilib, yuklamadagi kuchlanish
𝐶
va
𝐶
kondensatorlar
kuchlanishlarining yig‘indisiga teng bo‘ladi, har bittasi
𝑈
= 𝑈
= 𝑈 −
𝑈
≈ 𝑈
kuchlanishgacha zaryadlanadi, bunda
𝑈
– transformator ikkilamchi
cho‘lg‘amidagi kuchlanishning amplituda qiymati;
𝑈
– to‘g‘rilagich diodining
to‘g‘ri yo‘nalish kuchlanishi.
𝑅
→ ∞
da sxemaning chiqish kuchlanishi deyarli
2𝑈
ga teng bo‘ladi. Yuklamaning real qarshiligi cheklangan qiymatga ega bo‘ladi,
shuning uchun bitta kondensatorning zaryadlanishi
𝑅
orqali ikkinchi
kondensatorning razryadlanishi bilan bir vaqtda ro‘y beradi, natijada chiqish
kuchlanishi
2𝑈
dan kichik bo‘ladi.
Chiqish kuchlanishining qiymati
2𝑈
ga maksimal yaqin bo‘lishi uchun
sig‘imlari
𝑅 𝐶 ≫ 𝑇
va
𝑅 𝐶 ≫ 𝑇
tengsizlikni
qanoatlantiradigan
kondensatorlarni tanlash lozim, bunda
𝑇
– tarmoq kuchlanishining davri.
5)
kuchlanishni ikki marta oshiruvchi nosimmetrik sxema 2.15-rasmda
tasvirlangan. 2.15-rasmdan ko‘rinadiki, bitta yarim davrli ikkita
to‘g‘rilagich qiymati turlicha bo‘lgan kuchlanishlar orqali ta’minlanadi.
𝑈
kuchlanish o‘zgarishining manfiy yarim davrida
𝐶
kondensator
𝑉𝐷
ochiq
diod orqali zaryadlanadi.
𝑈
kuchlanish qutblanganligi qarama-qarshisiga
o‘zgarganda (musbat yarim davrda)
𝐶
kondensator
𝑉𝐷
ochiq diod orqali
zaryadlanadi, bunda kondensator transformator ikkilamchi cho‘lg‘ami
kuchlanishi amplituda qiymatining ikki barobariga teng kuchlanishgacha,
39
ya’ni
2𝑈
gacha zaryadlanadi. 2.15-rasmdan ma’lumki,
𝐶
kondensator
ikkilamchi cho‘lg‘am va oldingi yarim davr oralig‘ida taxminan
𝑈
kuchlanishgacha zaryadlangan
𝐶
kondensator kuchlanishlarining
yig‘indisi (summasi) ta’sirida zaryadlanadi. Transformator ikkilamchi
cho‘lg‘amidan oqayotgan tokni quyidagi sxema ko‘rinishida tasvirlash
mumkin
bunda,
𝑈
≈ 𝑈
–
𝐶
kondensator kuchlanishi.
2.15-rasm. Kuchlanishni ikki marta oshiruvchi nosimmetrik sxema
Kondensatorlarni tanlashda quyidagini e’tiborga olish kerak:
𝐶
kondensatorning ishchi kuchlanishi
𝐶
kondensatorning ishchi kuchlanishidan ikki
marta katta bo‘lishi lozim.
Sxemaning afzalligi transformator ikkilamchi cho‘lg‘amining bitta chiqishi
yuklamaning manfiy qutbiga ulanganligi va uni erga ulash mumkinligidir.
2.2.2. To‘g‘rilagich filtrlari
To‘g‘rilagich filtrlari to‘g‘rilangan kuchlanish pulsatsiyasini berilgan qurilma
(yuklama) dan foydalanish shartlari bo‘yicha maqbul qiymatgacha silliqlash uchun
40
mo‘ljallangan. Filtrning muhim ko‘rsatkichi silliqlash koeffitsiyenti hisoblanadi va
u quyidagicha aniqlanadi
𝐾 =
𝐾
( )
𝐾
( )
=
𝑈
𝑈
∙
𝑈
( )
𝑈
( )
= 𝜆 ∙ 𝐾 ,
bunda,
𝐾
( )
,
𝐾
( )
– kirish va chiqish kuchlanishining (birinchi garmonika
bo‘yicha) pulsatsiya koeffitsiyenti;
𝑈
,
𝑈
– kirish va chiqish kuchlanishining doimiy tashkil etuvchisi;
𝑈
( )
,
𝑈
( )
– kirish va chiqish kuchlanishi birinchi garmonikasining
amplitudasi;
𝜆 =
– filtrning kuchlanish doimiy tashkil etuvchisi bo‘yicha uzatish
koeffitsiyenti;
𝐾 =
( )
( )
– filtrlash koeffitsiyenti.
Agar filtrdagi yo‘qotishlarni hisobga olmasak hamda filtrgacha va filtrdan
keyingi to‘g‘rilangan kuchlanishlar o‘rtacha qiymatini teng deb (
𝑈
= 𝑈
)
olsak, u holda silliqlash koeffitsiyenti filtrlash koeffitsiyentiga teng bo‘ladi.
Chiqish kuchlanishining talab etiladigan pulsatsiya koeffitsiyenti
𝐾
(bundan keyin ifodada indeks 1 ni tushirib qoldiramiz va shu bilan birga asosiy
garmonika ekanligini nazarda tutamiz) har xil turdagi qurilmalar uchun 0,001 dan
0,2–0,5 gacha diapazonda bo‘ladi.
Sxemani va filtr parametrlarini tanlashda (
𝐾
silliqlash koeffitsiyentidan
tashqari) yuklama xarakterini va uning ishlash sharoitini ham e’tiborga olish zarur.
Masalan, agar to‘g‘rilagich “B” yoki “AB” rejimda ishlaydigan past chastota
kuchaytirgichining kollektor zanjirini ta’minlash uchun xizmat qilsa, filtrning
chiqish qarshiligi kuchaytirgichning chastota diapazoni chegarasida tok chastotasi
uchun minimal bo‘lishi kerak. Aks holda kuchaytirilayotgan signalda buzilish ro‘y
beradi. Shuningdek yuklama o‘zgarishida filtrdagi o‘tish jarayoniga bog‘liq bo‘lgan
holda yuzaga kelishi mumkin bo‘lgan o‘takuchlanishni va tok sakrashlarini bartaraf
qilish lozim.
Barcha filtrlar ikki guruhga: passiv RLC elementli filtrlar va aktiv elementli
filtrlarga bo‘linadi. RLC-filtrlar oddiy va qo‘llanish jarayonida ishonchli
41
hisoblanadi, ammo radioelektron apparaturalarning ta’minotida ularning og‘irligi va
tashqi o‘lchamlari to‘g‘rilagichning, shuningdek ta’minlanayotgan apparaturaning
umumiy og‘irligi va tashqi o‘lchamlariga juda katta ta’sir ko‘rsatishi mumkin
(og‘irroq va ko‘proq joy egallaydi). Bu kondensator va drossel (g‘altak) reaktiv
elementlari tashqi o‘lchamlarining keskin oshishi bilan tushuntiriladi. Bunda drossel
o‘zagining to‘g‘rilangan tok doimiy tashkil etuvchisi bilan to‘yinishi natijasida
uning induktivligi kamayadi, va filtrning filtrlash xususiyati yomonlashadi.
Ta’minlanayotgan radioelektron apparaturaga drossel magnit maydonining
tarqalishi salbiy ta’sir ko‘rsatadi.
Aktiv elementli (tranzistorli) filtrlarda silliqlovchi drossellar ishlatilmaydi va
shuning uchun ularda yuqorida kamchiliklar kuzatilmaydi. Bundan tashqari
tranzistorli filtrlarda parametrlari bo‘yicha o‘xshash bo‘lgan passiv elementli
filtrlardagi kondensator sig‘imiga qaraganda ancha kichik sig‘imli kondensatorlar
ishlatiladi.
Hozirgi vaqtda aktiv elementli filtrlar alohida mustaqil funksional uzellar
sifatida kam uchraydi. Bu pulslanishni silliqlash vazifasini aktiv elementlardan
yig‘ilgan kuchlanish stabilizatorlari samarali bajarayotganligidan dalolat beradi.
Passiv filtrlarning asosiy turlarini ko‘rib chiqamiz (2.16-rasm).
2.16-rasm. Silliqlovchi passiv filtrlarning asosiy turlari:
a) sig‘imli; b) induktivli; c) Г shaklidagi; d) П shaklidagi;
e) rezonans; f) rejektorli.
42
𝑅
yuklama qarshiligini shuntlovchi kondensator ko‘rinishidagi sig‘imli
filtrning ishlashi 2.17-rasmda keltirilgan.
2.17-rasm. Aktiv yuklamali sig‘imli filtr:
a) to‘g‘rilagich sxemasi; b) ishlash vaqt diagrammasi.
Transformator ikkilamchi cho‘lg‘amining to‘g‘rilangan kuchlanishi musbat
qutbli impulslar (yarim to‘lqin) ketma-ketligi shakliga ega bo‘ladi (2.17-rasmdagi
1-egri chiziq).
𝐶
kondensatorning vazifasi shundan iboratki, ikkilamchi cho‘lg‘am
kuchlanishining musbat yarim davrida energiyani yig‘adi va uni impulslararo
oraliqda yuklamaga beradi (2.17-rasmdagi 2-chiziq). Natijada yuklamadagi
kuchlanishning pulslanishi sezilarli kamayadi (yuklamadagi
𝑈
kuchlanishning
o‘zgarishi silliqlovchi kondensator bo‘lmagan holatdagi 0 dan
𝑈
gacha o‘zgarish
oralig‘i o‘rniga
𝑈
dan
𝑈
gacha oraliqda o‘zgarishi amalga oshadi).
Sig‘imli filtr kichik yuklamada (
𝑅
katta) ko‘proq samarali hisoblansa,
induktivli filtr aksincha katta yuklamada (
𝑅
kichik) samarali hisoblanadi. Sig‘imli
filtrdan farqli ravishda induktivli filtrda to‘g‘rilangan tok impuls shaklida emas,
balki uzluksiz oqib o‘tadi, bu esa transformator va diodlarning ishlash rejimlarini
engillashtiradi.
Bitta yarim davrli to‘g‘rilashda berilgan pulsatsiya koeffitsiyentini ta’minlash
maqsadida sig‘imli filtr kondensatori sig‘imining qiymati quyidagi ifoda orqali
aniqlanadi:
𝐶 =
2
𝜔 ∙ 𝑅
∙
100
𝐾
,
43
bunda,
𝜔
– to‘g‘rilagichni ta’minlayotgan tarmoq kuchlanishining aylanma
chastotasi.
Ikki yarim davrli to‘g‘rilagich uchun pulsatsiyaning asosiy garmonik tashkil
etuvchisining amplitudasi taxminan ikki marta kichiklashishi va uning chastotasi
ikki marta oshishi sababli sig‘im deyarli to‘rt marta kichik bo‘lishi mumkin, ya’ni
𝐶 =
1
2 ∙ 𝜔 ∙ 𝑅
∙
100
𝐾
.
Bir fazali ikki yarim davrli to‘g‘rilagich induktiv filtri uchun
𝐿 ≈
𝑅
2 ∙ 𝜔 ∙ 𝐾
.
𝐶
va
𝐿
ning hisoblangan qiymatlari juda katta bo‘lgan holatda Г va П
shakldagi filtrlar qo‘llaniladi (2.16s,d-rasmlar).
Г-shakldagi filtr kondensatorining sig‘imi
≪ 𝑅
shartini qanoatlantirishi
kerak, bunda
𝐾 = 𝜔 𝐿𝐶
va
𝐿𝐶 =
.
П-shakldagi filtr yanada yuqori silliqlash koeffitsiyentiga ega, ya’ni uning
ikkita
𝐶
sig‘im va Г-shakldagi zanjir
𝐿𝐶
zvenolarining silliqlash
koeffitsiyentlarining ko‘paytmasiga teng.
Katta quvvatli to‘g‘rilagichlarda П-shakldagi filtrlarni qo‘llash maqsadga
muvofiq emas, chunki to‘g‘rilagich faqat sig‘imga ishlaydi, natijada transformator
va diodlarning ishlash sharoiti yomonlashadi. Katta quvvatli to‘g‘rilagichlarda
yuqori silliqlash koeffitsiyentini olish uchun Г-shakldagi filtrlarni kaskadli
ulanishidan foydalanish maqsadga muvofiq. Bunda natijaviy silliqlash koeffitsiyenti
alohida zvenolar silliqlash koeffitsiyentlarining ko‘paytmasiga teng bo‘ladi.
To‘g‘rilangan kuchlanishning katta qiymatlarida (5-10 kV) yoki to‘g‘rilangan
tokning kichik qiymatlarida (10-20 mA)
𝐿
induktivlik o‘rniga
𝑅
aktiv qarshilik
ishlatilgan Г-shakldagi RC-filtrlar qo‘llaniladi. Bunday filtrlar elementlarining
parametrlari quyidagi formula orqali aniqlanadi:
𝑅 =
𝑈
− 𝑈
𝐼
, 𝐶 ≈
𝐾 ∙ 𝑅 + 𝑅
𝜔𝑅 𝑅
,
bunda,
𝑈
, 𝑈
– filtr kirishi va yuklamadagi kuchlanish;
𝐼
– yuklama toki.
44
Bunday filtrlar kichik tashqi o‘lchamlarga ega va narxi arzon.
Rezonans filtrlar (2.16e,f-rasmlar) birinchi garmonika chastotasiga sozlangan
𝐿𝐶
konturdan tashkil topgan. Agar tok rezonansi hodisasi ro‘y beradigan parallel
rezonans konturni yuklama bilan ketma-ket ulasak, birinchi garmonika yuklama
zanjiriga berilmaydi, chunki bunday tok uchun rezonans konturning qarshiligi juda
katta. Bunday filtr juda katta yuklama qarshiligida samarali hisoblanadi.
Kichik Omli yuklama uchun unga parallel ulangan ketma-ket rezonans
konturi (rejektorli filtr) ishlatiladi. Rejektorli filtrda kuchlanish rezonansi
hodisasidan foydalaniladi. Bunda filtr yuklama qarshiligini shuntlaydi va u orqali
to‘g‘rilangan tokning birinchi garmonikasi o‘tadi.
To‘g‘rilangan tokni bir nechta garmonik tashkil etuvchilar bo‘yicha filtrlash
uchun har biri ma’lum rezonans chastotaga sozlangan elementar rezonans zvenolarni
ketma-ket va (yoki) parallel ulanishiga asoslangan ko‘p zvenoli filtrlar qo‘llaniladi.
Kuch transformatorlari.
Ta’minot transformatorlarining turi va ularning
ulanishi 2.1-bo‘limda ko‘rib chiqilgan edi. Shuningdek qayd etish kerakki,
ma’lumotnomalarda filtr kondensatori (2.16a-rasm) kuchlanishning amplituda
qiymatigacha zaryadlangan vaqtidagi kuchlanish va tokning ta’sir etuvchi qiymati
keltirilgan bo‘ladi. 2.18-rasmda filtr kondensatoridagi kuchlanishning yuklama
tokiga (kondensator sig‘imi 200 mkF dan kam bo‘lmaganda) bog‘liqligi keltirilgan.
2.18-rasm. Sig‘imli filtr chiqish kuchlanishining yuklama tokiga bog‘liqligi
2.18-rasmdagi grafikdan ko‘rinadiki, salt yurish rejimida (yuklama toki
𝐼
nolga teng) kondensatordagi kuchlanish transformator ikkilamchi cho‘lg‘ami
kuchlanishining amplitudaviy qiymatiga teng bo‘ladi, ya’ni
𝑈 = 𝑈 ∙ √2
(to‘g‘rilovchi diodlardagi kuchlanish pasayishi hisobga olinmagan holda). Yuklama
45
toki oshishi bilan
𝑈
kuchlanish kamayadi va nominal (ma’lumotnomada
keltirilgan) qiymatga teng bo‘lgan tokda ikkilamchi cho‘lg‘amning ta’sir etuvchi
kuchlanishiga tenglashadi.
Masala. Ma’lumotnomada transformatorning nominal ta’sir etuvchi
kuchlanish va tok qiymati keltirilgan bo‘lsin (
𝑈 = 24
V,
𝐼
= 1
). Agar yuklama
toki 0,5 A ga teng bo‘lsa, filtr kondensatoridagi kuchlanishni aniqlash talab etilsin.
Ikkilamchi cho‘lg‘am kuchlanishining amplitudaviy qiymati
𝑈 = 1,4 ∙
24 = 34
V. 2.18-rasmdagi grafikka asosan,
𝐼 = 0,5
A (
𝐼 /𝐼
= 0,5
) bo‘lganda
𝑈
= 0,85 ∙ 34 = 29
V ga teng bo‘ladi.
2.3. Boshqariladigan to‘g‘rilagichlar
Qator yarim o‘tkazgichli to‘g‘rilagich qurilmalari chiqish elektr
parametrlarini (kuchlanish va tok stabillanishi, chiqish elektr parametrlarini
masofaviy va dasturiy o‘zgartirish va boshqalar) avtomatik rostlash tizimlariga ega
bo‘ladi.
To‘g‘rilagich
kuchlanishlarini
rostlash
usullari.
To‘g‘rilagichning
to‘g‘rilangan kuchlanishi boshqarilmaydigan vintellar orqali: o‘zgarmas tok
tomonida – reostat yoki potensiometr yordamida; o‘zgaruvchan tok tomonida –
to‘g‘rilagichga kelgan o‘zgaruvchan kuchlanishni o‘zgartirish yo‘li bilan rostlash
mumkin.
Transformator yoki avtotransformator cho‘lg‘amining tarmog‘i orqali
rostlash. Ushbu kuchlanishni rostlash usuli nisbatan foydali hisoblanadi, chunki
rostlashning barcha bosqichida quvvatning nisbatan yuqori koeffitsiyenti saqlanib
qoladi. Ushbu usul asosida amalga oshirilgan to‘g‘rilagichning ishlash prinsipini
2.19-rasmda keltirilgan sxema asosida ko‘rib chiqamiz.
Ta’minot
tarmog‘ining
kuchlanishi
avtotransformator
yordamida
pasaytiriladi, cho‘lg‘am tarmoqlarida qiymat bo‘yicha turlicha bo‘lgan
kuchlanishlar shakllantiriladi. Avtotransformator o‘rnida sxemani ta’minot tarmog‘i
bilan galvanik ajratishni ta’minlaydigan transformatordan ham foydalansa bo‘ladi.
46
2.19-rasm. Avtotransformator cho‘lg‘ami tarmog‘idan foydalanilgan
boshqariladigan to‘g‘rilagichning strukturaviy sxemasi
Boshqarish sxemasining signali orqali boshqariluvchi kommutator
cho‘lg‘amning u yoki bu tarmog‘ini yarim o‘tkazgichli diodlardan yig‘ilgan
to‘g‘rilash bloki kirishiga ulaydi. Cho‘lg‘am tarmog‘ining kommutatsiyasi mexanik
turdagi kommutatsiyalovchi apparat yordamida yoki tiristorli qayta ulagichlar
yordamida amalga oshiriladi. Mexanik turdagi kommutatorlar yordamida rostlash
qator kamchiliklarga ega: rostlash ohista emas, pog‘onali; inersiyali; ishonchliligi
kam; FIK past). Tiristorli qayta ulagichlar yordamida rostlash yuqoridagi
kamchiliklardan holi va kuchlanishni pog‘onalar orasida ohista rostlashni amalga
oshirish imkonini beradi.
2.19-rasmda keltirilgan to‘g‘rilagichda chiqish kuchlanishini stabillash
amalga oshiriladi. Boshqarish sxemasi boshqarish signalini ishlab chiqadi, tiristorli
kommutator orqali chiqishdagi kuchlanish qiymatiga bog‘liq holda to‘g‘rilash
blokining kirishiga o‘zgartirilgan kuchlanish beriladi. Chiqish kuchlanishini rostlash
boshqarish sxemasiga qo‘shimcha boshqaruvchi signal (o‘zgaruvchan qarshilik yoki
kuchlanish uchun) berish orqali ham amalga oshirilishi mumkin.
To‘yinish drosseli yordamida rostlash. To‘yinish drosseli kuch
transformatorining yoki birlamchi cho‘lg‘amiga ketma-ket ulangan, yoki ikkilamchi
cho‘lg‘amiga ulangan ham bo‘lishi mumkin. 2.20-rasmda to‘yinish drosseli kuch
transformatorining birlamchi cho‘lg‘amiga ketma-ket ulangan to‘g‘rilagich sxemasi
keltirilgan.
47
2.20-rasm. To‘yinish drosselili boshqariladigan to‘g‘rilagich
To‘g‘rilagichning ishlash prinsipi quyidagicha, Dr to‘yinish drosselining
ishchi cho‘lg‘ami hamda Tr kuch transformatorining birlamchi cho‘lg‘ami
𝑈
ta’minot tarmog‘ining kuchlanish bo‘lgichini tashkil qiladi, bunda ushbu bo‘lgich
ikkala elkasining qarshiligi induktiv xarakterga ega bo‘ladi. Tr transformatorning
birlamchi cho‘lg‘amidagi kuchlanish va demak to‘g‘rilagichning chiqish
kuchlanishi Dr drossel induktiv qarshiligining qiymatiga bog‘liq bo‘ladi, bu
qarshilikni boshqaruvchi cho‘lg‘amdagi kuchlanish o‘zgarishi hisobiga rostlash
mumkin. Boshqarish cho‘lg‘amidagi
𝑈
o‘zgarmas kuchlanishning qiymati
qanchalik katta bo‘lsa, drossel qarshiligi shuncha kichik bo‘ladi va demak
to‘g‘rilagichning chiqish kuchlanishi katta bo‘ladi.
Boshqariladigan ventillar (tiristorlar) yordamida kuchlanishni rostlash.
Boshqariladigan ventillar yordamida kuchlanishni rostlash bir nechta usullar orqali
amalga oshirilishi mumkin: bevosita to‘g‘rilagich tarkibiga kiruvchi ventillarning
parametrlarini o‘zgartirish yo‘li bilan; transformator birlamchi cho‘lg‘amiga
ulangan ventillarning parametrlarini o‘zgaritirish yo‘li bilan (o‘zgaruvchan tok
tomonida fazaviy rostlash); impulslar kengligini o‘zgartirish yo‘li bilan (o‘zgarmas
tok tomonida kenglik-impulsli rostlash) yo‘li bilan.
2.21-rasmda bevosita to‘g‘rilagich tarkibiga kiruvchi ventillar parametrini
o‘zgartirish hisobiga chiqish kuchlanishini rostlovchi to‘g‘rilagichning tuzilishi
keltirilgan.
48
2.21-rasm. Boshqariluvchi ventillar bilan rostlanuvchi to‘g‘rilagich:
KT – kuch transformatori;
BVTB – boshqariluvchi ventillarli to‘g‘rilash bloki;
F – silliqlovchi filtr;
IG – impulslar generatori;
FQ – faza suruvchi qurilma.
IG impulslar generatori
𝑈
kuchlanishni ishlab chiqaradi va tiristorning
boshqaruvchi elektrodlariga uzatadi (ko‘rilayotgan to‘g‘rilagichda alohida kanallar
𝑈
va
𝑈
kuchlanishlari orqali boshqariladigan ikkita tiristordan foydalanilgan).
Boshqaruvchi impulslar
𝑈
tarmoq kuchlanishi o‘zgarishi bilan
sinxronlashadi va ikkilamchi cho‘lg‘am
𝑈
kuchlanishining qiymati nolga nisbatan
𝛼
(
𝛼 = 0 − 𝜋
) burchakka siljiydi. Faza burchagi
𝛼
ni masalan
𝑅
potensiometr
yordamida o‘zgartirib, o‘tkazish holatida ventillarning o‘tish momentini boshqarish
mumkin bo‘ladi, ya’ni to‘g‘rilagichning kuchli qismi ishlash rejimini boshqarish
mumkin bo‘ladi. Natijada
𝑈
to‘g‘rilangan kuchlanish shakl bo‘yicha o‘zgaradi,
demak to‘g‘rilangan kuchlanishning qiymati ham o‘zgaradi (2.22-rasm).
2.22-rasm. 2.21-rasmdagi to‘g‘rilagichning ishlash vaqt diagrammasi
49
𝛼
burchak oshishi bilan chiqish kuchlanishi kamayadi, ammo bunda
to‘g‘rilangan kuchlanishning pulsatsiyasi oshadi va to‘g‘rilagichning quvvat
koeffitsiyenti
yomonlashadi,
bu
esa
barcha
oddiy
boshqariladigan
to‘g‘rilagichlarning asosiy kamchiligi hisoblanadi. Faza suruvchi qurilma va
impulslar generatori boshqarish tizimlari asosiy elementlaridan prinsipial sxemada
foydalanish to‘g‘rilagich quvvatiga, chiqish kuchlanishini rostlash diapazonining
chuqurligiga, ta’minot tarmog‘i kuchlanishining chastotasiga va boshqa faktorlarga
bog‘liq.
Boshqariluvchi ventillar bilan rostlanuvchi to‘g‘rilagichni amalga
oshirish.
Rostlanuvchi to‘g‘rilagichning sodda sxemasi mos holdagi
rostlanmaydigan to‘g‘rilagichlar sxemasidagi yarim o‘tkazgichli to‘g‘rilovchi
diodlarni tiristorlarga to‘liq yoki qisman almashtirish yo‘li orqali hosil qilinadi.
Boshqariladigan to‘g‘rilagichni amalga oshirish variantlaridan biri 2.23-rasmda,
uning ishlash vaqt diagrammasi 2.24-rasmda keltirilgan.
Tr kuch transformatorining birlamchi cho‘lg‘ami boshiga ixtiyoriy tanlangan
boshlang‘ich vaqt momentida musbat potensial berilgan bo‘lsin, oxiriga esa manfiy
potensial (kuchlanish nol qiymatidan garmonik o‘zgaradi) berilgan bo‘lsin. VD
1
tiristor anodida musbat potensial bo‘lishiga qaramasdan u yopiq holda bo‘ladi,
chunki uning boshqaruvchi elektrodida ochish kuchlanishi bo‘lmaydi.
2.23-rasm. Ikkilamchi cho‘lg‘am o‘rta tarmog‘i mavjud bo‘lgan
transformatorli boshqariluvchi to‘g‘rilagich sxemasi
50
𝑈
tarmoq kuchlanishining faza burchagi
𝛼
qiymatga o‘zgargan vaqt
momentida boshqaruvchi kuchlanish impulsi tiristorga beriladi (2.24-rasm). VD
1
tiristor ochiladi va undan yuklama toki oqishni boshlaydi, silliqlovchi filtr
elementlari –
𝐿
induktivlikli Dr drossel va
𝐶
kondensator ta’minot tarmog‘idan
elektr energiyasini zahiralaydi. Ta’minot kuchlanishining qutblanganligi
o‘zgargandan keyin VD
1
tiristor yopiladi. Navbatdagi vaqt oralig‘i davomida
(kuchlanish impulsini VD
2
tiristorning boshqaruvchi elektrodiga berilguniga qadar)
yuklama tarmoqdan uzilgan (ajratilgan) bo‘ladi, ammo u orqali VD
3
diodidan
qaytayotgan drossel toki oqadi.
Boshqaruvchi kuchlanish impulsi VD
2
tiristorga berilgandan keyin u ochiladi
va yuklama tokini o‘tkazishni boshlaydi. Bunda VD
3
diodi yopiladi (uning katodida
musbat potensial bo‘ladi). VD
2
tiristor
𝑈
kuchlanishining qutblanishi navbatdagi
o‘zgarishiga qadar tokni o‘tkazadi. Rostlanuvchi to‘g‘rilagich sxemasidagi ushbu
jarayon keyin yana takrorlanadi (2.24-rasm).
Ko‘rinib turibdiki, VD
1
va VD
2
tiristorlarning ochilish momentini ta’minot
kuchlanishining o‘zining nollik qiymati orqali o‘tish momentiga nisbatan vaqt
bo‘yicha o‘zgartirib, yuklamada kuchlanish effektiv qiymatini rostlashni amalga
oshirish mumkin. Ushbu rostlashning xususiy holi sifatida chiqish kuchlanishini
stabilllashni keltirish mumkin, bunda chiqish kuchlanishining qiymati
to‘g‘rilagichning barcha ishlash rejimi va sharoitlarida ma’lum aniqlik bilan
o‘zgarmas saqlanadi.
51
2.24-rasm. Rostlanuvchi to‘g‘rilagichning ishlash prinsipini tushuntirishga
oid vaqt diagrammalar
Rostlanuvchi to‘g‘rilagichning boshqa bir varianti 2.25-rasmda keltirilgan.
2.25-rasmda keltirilgan sxemadagi elektromagnit jarayonlar yuqoridagi 2.24-
rasmdagi sxema jarayonlari bilan bir xil, faqat VD
2
tiristor ochilishi bilan VD
3
diod
ham ochiladi, VD
4
tiristor ochilganda VD
1
diod ham ochiladi.
2.25-rasm. O‘rta nuqtali chiqishsiz transformator asosidagi boshqariluvchi
to‘g‘rilagich
52
Nazorat savollari
1.
Chiziqli ta’minot manbaining umumlashgan strukturaviy sxemasini chizing
va asosiy elementlari haqida gapirib bering.
2.
Filtrlar haqida tushuncha bering.
3.
Kuch transformatorlarining vazifasi nimadan iborat va uning qanday turlari
mavjud?
4.
To‘g‘rilagichlar qanday qurilma va uning turlari.
5.
Boshqarilmaydigan to‘g‘rilagichning strukturaviy sxemasini chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
6.
To‘g‘rilagichning qanday asosiy sxemalarini bilasiz?
7.
Bitta yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash prinsipini
tushuntiring.
8.
O‘rta nuqtali ikki yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
9.
Ikki yarim davrli ko‘priksimon to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
10.
Ikki qutbli to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash prinsipini
tushuntiring.
11.
Kuchlanishni ikki marta oshiruvchi simmetrik sxema (Latur sxemasi)sini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
12.
Kuchlanishni ikki marta oshiruvchi nosimmetrik sxemasini chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
13.
To‘g‘rilagich filtrlarining parametrlarini aytib bering.
14.
Silliqlovchi passiv filtrlarning asosiy turlarining sxemasini chizing.
15.
Ikkilamchi cho‘lg‘am o‘rta tarmog‘i mavjud bo‘lgan transformatorli
boshqariluvchi to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
16.
O‘rta nuqtali chiqishsiz transformator asosidagi boshqariluvchi
to‘g‘rilagich sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
53
3. KUCHLANISH STABILIZATORLARI
3.1. Umumiy ma’lumotlar
Ko‘pgina elektron qurilmalarning normal ishlashi uchun ularni barqaror
kuchlanish manbai bilan ta’minlash kerak. Kuchlanish o‘zgarishiga olib keladigan
asosiy omillar quyidagilardir:
- ta’minot tarmog‘idagi kuchlanishning tebranishi;
- manba kuchlanishi chastotasining o‘zgarishi;
- yuklama qarshiligining o‘zgarishi;
- haroratning o‘zgarishi.
Kuchlanish beriladigan qurilmaning turiga qarab, ta’minot kuchlanishining
nisbiy o‘zgarishi
∆𝑈
/∆𝑈
.
∙ 100%
0,005 dan 3% gacha yoki undan
yuqori qiymatlarda o‘zgarishi mumkin.
O‘zining chiqishida doimiy kuchlanishni (tokni) avtomatik ravishda ushlab
turadigan qurilmalar
kuchlanish (tok) stabilizatorlari
deb ataladi.
Ta‘minot manbalarida ishlatiladigan kuchlanish stabilizatorlari ikki guruhga
bo‘linadi: parametrik va kompensatsion. Parametrik stabilizatorlar chiziqli
bo‘lmagan elementlar (stabilitronlar, varistorlar va boshqalar) asosida quriladi,
ularning parametrlari beqarorlashtiruvchi omillar ta’siri ostida bevosita o‘zgarib
turadi (3.1-rasm).
3.1-rasm. Nochiziqli elementning volt-amper xarakteristikasi:
a) kuchlanish stabilizatori; b) tok stabilizatori.
54
Kompensatsion stabilizatorlar kuchlanish bo‘yicha teskari aloqaga ega bo‘lib,
stabilizatorning chiqish qarshiligi sezilarli kamayadi va chiqish kuchlanishi nisbatan
stabil holda qoladi (3.2-rasm).
3.2-rasm. Kompensatsion stabilizatorning funksional sxemasi
Stabilizator quyidagicha ishlaydi: o‘lchash elementida chiqish kuchlanishi
tayanch kuchlanishi bilan taqqoslanadi va moslashmaslik signali hosil qilinadi.
O‘zgartiruvchi qurilmada moslashmaslik signali kuchaytiriladi va rostlash elementi
uchun boshqaruvchi signalga aylantiriladi. Ushbu boshqaruvchi signalning ta‘sirida
rostlash elementining ichki holati chiqish kuchlanishini tayanch kuchlanishiga teng
holda ushlab turish uchun o‘zgaradi.
3.2.
Stabilizatorlarning asosiy parametrlari
Kuchlanish stabilizatorlarining muhim elektr parametrlari quyidagilardir:
1)
stabilizatsiya koeffitsiyenti:
𝐾 =
∆𝑈
𝑈
:
∆𝑈
𝑈
=
∆𝑈
∙ 𝑈
𝑈
∙ ∆𝑈
, (3.1)
bunda,
𝑈
, 𝑈
–
kirish va chiqish kuchlanishlari;
∆𝑈
–
kirish kuchlanishi o‘zgarishi
∆𝑈
natijasida chiqish
kuchlanishining o‘zgarishi.
Umumiy holda kuchlanish stabilizatsiyasining koeffitsiyenti deb kirish
kuchlanishining nisbiy o‘zgarishini stabilizator chiqishidagi kuchlanishning nisbiy
o‘zgarishiga nisbatiga aytiladi.
55
Stabilizatsiyaning integral va differensial koeffitsiyentlari bir-biridan
farqlanadi. Stabilizatsiyaning integral koeffitsiyenti
𝐾
– bu berqarorlashtiruvchi
omil (kirish kuchlanishi) o‘zgarishining belgilangan oralig‘idagi barqarorlikni
(stabilizatsiyani) ifodalaydi (3.3-rasm), differensial koeffitsiyent
𝐾
esa cheksiz
kichik diapazonda ushbu qiymatning o‘zgaruvchanligini ifodalaydi.
3.3-rasm. Stabilizatsiyaning integral koeffitsiyentini aniqlashga oid
Stabilizatsiyaning integral koeffitsiyenti amaliy ahamiyatga ega bo‘lib,
quyidagicha aniqlanadi
𝐾 =
∆𝑈
𝑈
.
:
∆𝑈
∆𝑈
.
= 𝜆 ∙
∆𝑈
∆𝑈
,
bunda:
𝜆 =
∆
.
.
–
nominal rejimda kuchlanishni uzatish koeffitsiyenti;
2)
kuchlanish bo‘yicha nostabillik koeffitsiyenti:
𝐾
=
∆𝑈
∆𝑈
∙
1
𝑈
∙ 100%. (3.2)
𝐾
chiqish kuchlanishi, kirish va chiqish kuchlanishlarining o‘zgarishi orqali
aniqlanadi;
3)
tok bo‘yicha nostabillik koeffitsiyenti:
𝐾
=
∆𝑈
𝑈
∙ 100%
∆
(3.3)
𝐾
chiqish toki berilgan qiymatlar oralig‘ida o‘zgarganda chiqish
kuchlanishining nisbiy o‘zgarishi orqali aniqlanadi;
4)
chiqish qarshiligi:
56
𝑅
=
∆𝑈
∆𝐼
. (3.4)
Stabilizatorning chiqish qarshiligi deb stabilizator chiqishidagi kuchlanish
o‘zgarishining o‘zgarmas kirish kuchlanishida yuklama tokining o‘zgarishiga
bo‘lgan nisbatiga aytiladi.
5)
pulsatsiyani tekislash (so‘ndirish) koeffitsiyenti –
bu
stabilizatorning
kirishidagi pulsatsiya kuchlanishining uning chiqishidagi pulsatsiya kuchlanishiga
nisbatiga teng. Ba’zi stabilizatorlar uchun pulsatsiyani tekislash koeffitsiyenti
kuchlanish stabilizatsiyasi koeffitsiyentiga deyarli teng bo‘ladi;
6)
foydali ish koeffitsiyenti stabilizator tomonidan yuklamaga berilayotgan
quvvatning stabilizatorning o‘zi tomonidan iste’mol qilayotgan quvvatga nisbati
orqali aniqlanadi.
Stabilizatorlarga qo‘yiladigan talablar.
Ta’minot manbaining vazifasi va
yuklamaning turiga qarab stabilizatorga quyidagi talablar qo‘yiladi:
1)
yuqori FIK;
2)
yuqori stabilizatsiya koeffitsiyenti
𝐾
;
3)
chiqish kuchlanishini (tokini) ohista yoki bo‘sag‘ali (bosqichma-bosqich)
rostlash imkoniyati;
4)
minimal tashqi o‘lcham va og‘irlik;
5)
chiqish kuchlanishining minimal pulsatsiyasi.
3.3.
Parametrik stabilizatorlar
Parametrik stabilizatorlarning asosiy xususiyatlari quyidagilar hisoblanadi:
soddaligi, yuqori bo‘lmagan FIK (ayniqsa o‘zgaruvchan yuklama qarshiligida),
kichik
stabilizatsiya
koeffitsiyenti,
qo‘shimcha
o‘tish
tranzistoridan
foydalanmasdan turib chiqish kuchlanishining aniq qiymatini olish va uni
rostlashning murakkabligi.
Stabilitron asosida yig‘ilgan eng oddiy parametrik kuchlanish
stabilizatorining sxemasi va VAXsi 3.4-rasmda keltirilgan.
57
3.4-rasm. Stabilitron asosida yig‘ilgan parametrik kuchlanish stabilizatori:
a) prinsipial sxemasi; b) stabilitronning volt-amper xarakteristikasi.
Kuchlanishni stabillash (barqarorlash) uchun teskari tok
𝐼
.
dan
𝐼
.
oralig‘ida o‘zgarganda teskari kuchlanish o‘zgarmas bo‘lgan volt-amper
xarakteristikasining qismidan foydalaniladi. Stabilizatsiya tokining minimal
𝐼
.
va maksimal
𝐼
.
qiymati stabilitronning turi (nominali) bilan aniqlanadi. Kichik
quvvatli stabilitronlar uchun stabilizatsiya chegaraviy toklarining tipik qiymatlari
quyidagicha:
𝐼
.
= 3 − 5
mA,
𝐼
.
= 20 − 45
mA.
Agar stabilizatsiyaning teskari toki
𝐼
.
dan kamaysa, u holda stabilizatsiya
rejimi buziladi. Agar teskari tok
𝐼
.
qiymatidan oshsa, stabilitronning
tiklanadigan buzilishi tiklanmaydigan issiqlik buzilishiga aylanadi.
Stabilizatsiya tokini cheklash
𝑅
ballast rezistor yordamida amalga oshiriladi.
Bu qarshilikda ortiqcha kuchlanish pasayadi, yani
∆𝑈 =
𝑈
− 𝑈
.
𝑅
qarshilik
qiymatini tanlash yuklama toki, kirish kuchlanishi va tanlangan stabilitron
stabilizatsiya tokining o‘zgarish oralig‘ini hisobga olgan holda amalga oshiriladi.
Stabilizatorning kuchlanish bo‘yicha stabillash koeffitsiyenti (3.4-rasm)
ballast rezistor
𝑅
qarshiligining stabilitron differensial qarshiligi
𝑟
ga nisbati
(
𝐾 = 𝑅 /𝑟
) orqali taxminan aniqlanishi mumkin.
𝐾
ni oshirish uchun
𝑅
qarshilik qiymatini oshirish va
𝐼
ning barcha
o‘zgarish diapazonida stabilizatsiya kuchlanishining o‘zgarishi kichik bo‘lgan
stabilitronni tanlash maqsadga muvofiq. 3.4-rasmdagi sxema uchun
𝐾
ning qiymati
20 dan 40 birlikkacha bo‘lgan oraliqda bo‘ladi.
Oddiy stabilizatorlarning kamchiliklaridan biri chiqish kuchlanishining
haroratga bog‘liqligidir.
𝑈
chiqish kuchlanishining haroratga bog‘liq
o‘zgarishini kichik harorat koeffitsiyentili kuchlanish stabilitronlaridan foydalanish
58
hisobiga yoki termokompensatsiyalovchi sxemalarni qo‘llash hisobiga kamaytirish
mumkin.
3.5-rasmda
parametrik
stabilizatorning
termokompensatsiya
bilan
yaxshilangan sxemasi ko‘rsatilgan.
3.5-rasm. Termokompensatsiyali parametrik stabilizator sxemasi
VD2, VD3, VD4 diodlari VD1 tayanch diodidagi kuchlanishni
termokompensatsiyalash uchun mo‘ljallangan.
3.5-rasmdagi sxema uchun
U
chiq
=U
VD1
+U
VD2
+U
VD3
+U
VD4
, bunda
U
VD1
– kremniyli stabilitronning tayanch
kuchlanishi, U
VD1
, U
VD2
, U
VD3
–
termokompensatsiyalovchi germaniyli diodlari
(yoki teskari yo‘nalishda ulangan stabilitron diodi) dagi to‘g‘ri kuchlanishlari.
Termokompensatsiyalovchi diodlarning soni qarama-qarshi yo‘nalishda
ulangan
kremniyli
stabilitron diodlarining turi va soniga qarab tanlanadi.
Termokompensatsiyalovchi diodlar ishlatilganda
𝐾
taxminan 2-4 marta kamayadi.
Shuningdek qo‘shimcha diodlar sxema chiqish qarshiligining oshishiga olib keladi.
Ikki kaskadli sxemani qo‘llab, termokompensatsion diodli qurilmalarning
stabilizatsiya koeffitsiyentini oshirish mumkin (3.6-rasm).
Natijaviy
stabillash
koeffitsiyenti
alohida
kaskadlar
stabillash
koeffitsiyentlarining ko‘paytmasi (
𝐾 = 𝐾
∙ 𝐾
) ga teng bo‘ladi. Chiqish
qarshiligi 2-kaskadning chiqish qarshiligi bilan aniqlanadi. Birinchi kaskad
maksimal stabillash koeffitsiyentiga ega bo‘lishi uchun termokompensatsiyani faqat
ikkinchi kaskadda qo‘llash tavsiya etiladi.
59
3.6-rasm.Termokompensatsiyali ikki kaskadli stabilizator
Termokompensatsion diodlar orqali oqayotgan tokni oshirish evaziga sxema
chiqish qarshiligini pasaytirish mumkin.
3.7-rasm. Chiqish qarshiligini pasaytiruvchi ikki kaskadli parametrik stabilizator
3.7-rasmda keltirilgan stabilizatorda qo‘shimcha
𝑅
qarshilik orqali oqib
o‘tuvchi tok VD4-VD6 diodlari orqali o‘tadi. Bunda termokompensatsiyalovchi
diodlarning dinamik qarshiligi pasayadi va natijada chiqish qarshiligi kamayadi. Bu
sxemaning yana bir xususiyati shundan iboratki (3.7-rasm)
𝑅
qarshilik qiymatini
o‘zgartirib termokompensatsiyani ohista sozlash imkoniyati mavjudligidir.
Stabilizatorning kamchiligi (3.7-rasm) termokompensatsion diodlar orqali
oqayotgan tokning ko‘payishi natijasida foydali ish koeffitsiyentining kamayishidir.
Parametrik stabilizatorlarning yuklama qobiliyatini oshirish. Yuqorida ko‘rib
chiqilgan parametrik stabilizatorlar barcha sxemalarining o‘ziga xos xususiyati
60
shundaki, o‘zgaruvchan yuklamada maksimal chiqish toki stabilitronning maksimal
stabilizatsiya tokidan oshishi mumkin emas. Umumiy kollektor sxemasi bo‘yicha
ulangan tranzistor yordamida stabilizatorning chiqish tokini oshirishish mumkin
(3.8-rasm).
3.8-rasm.Yuklama qobiliyatini oshirishuvchi parametrik stabilizator
𝑅
va VD diod elementlari yuklamasi VT tranzistorining bazasi
hisoblanadigan oddiy parametrik stabilizatorni hosil qiladi. Ko‘rilayotgan sxemada
tranzistor yuklama tokining kuchaytirgichi hisoblanadi
𝐼 ≈ 𝛽𝐼
, bunda
𝛽
–
tranzistor tokining uzatish koeffitsiyenti. Baza-emitter o‘tishida kuchlanish
pasayishining qiymati deyarli doimiy va nisbatan katta emas (germaniyli
tranzistorlar uchun 0,5 V gacha va kremniyli tranzistorlar uchun 1,0 V gacha),
yukladagi kuchlanish VD tayanch diodining stabilizatsiya kuchlanishiga teng deb
hisoblash mumkin.
𝑈
= 𝑈 − 𝑈
≈ 𝑈
.
Qurilmaning normal ishlashi uchun quyidagi tengsizlik bajarilishi kerak
𝐼 /𝛽 < (𝐼
.
− 𝐼
.
)
, bunda
𝐼
.
va
𝐼
.
–
stabilitron stabilizatsiya
tokining maksimal va minimal qiymatlari. Tranzistorning
𝛽
qiymatini tanlashda
shuni yodda tutish kerakki, tranzistor tomonidan stabilitrondan olingan tok qancha
kam bo‘lsa
𝐾
shuncha yuqori bo‘ladi.
Katta quvvatli tranzistorlar, ma’lumki kichik tok kuchaytirish koeffitsiyentiga
ega (10 dan 40 gacha) bo‘ladi. Shuning uchun katta yuklama toklarini olish uchun
Darlington sxemasiga muvofiq ulangan ikkita yoki undan ko‘p tranzistorlardan
foydalanish mumkin.
61
3.8-rasmdagi stabilizatorni eng oddiy kompensatsion stabilizator sifatida
qarash mumkin, chunki unda kuchlanish bo‘yicha manfiy teskari aloqa amalga
oshiriladi. Payqash qiyin emaski, rostlovchi element sifatida boshqarish uchun past
kuchlanishni (taxminan 0,2 - 0,6) talab qiladigan tranzistor ishlatilgan bo‘lib, bu esa
o‘lchash elementi va o‘zgartiruvchi qurilmasiz bajarishga imkon beradi.
Stabilizatorning
ishlashi
shundan
iboratki,
normal
rejimda
(beqarorlashtiruvchi omillar bo‘lmaganda) stabilitronda
𝑈
tayanch kuchlanishi
hosil qilinadi, ushbu kuchlanish tranzistorning baza-emitteri va yuklama o‘rtasida
taqsimlanadi
𝑈 = 𝑈
+ 𝑈
, ya’ni VT tranzistorning ochilish darajasini
(kollektor-emitterning o‘tishdagi qarshilik
𝑅
) aniqlaydigan qandaydir
𝑈
=
𝑈 − 𝑈
qiymat o‘rnatiladi. Faraz qilaylik, yuklama qarshiligi o‘zgaradi, bu esa
yuklama tokining o‘zgarishiga olib keladi.
Ya’ni, ushbu beqarorlashtiruvchi omil
chiqish kuchlanishining qiymatini o‘sish yoki pasayish yo‘nalishi bo‘yicha
o‘zgartirishga moyildir. Stabilizatsiya jarayonini sxematik tarzda quyidagicha
tasvirlash mumkin:
Uy
Ube
Rke
Uke
(Uy = Ukir – Uke)
Uy
Ube
Rke
Uke
(Uy = Ukir – Uke)
.
3.8-rasmdagi sxemadagi stabilitronga parallel ravishda ulangan potentsiometr
chiqish kuchlanishini ohista sozlash imkonini beradi (3.9-rasm).
3.9-rasm.
Chiqish kuchlanishi sozlanadigan parametrik stabilizator
62
Chiqish kuchlanishini sozlash bilan sxemani hisoblashda stabilizatorning
normal ishlashi uchun tok tranzistorning katta bazaviy tokining Rp orqali kamida 3
marta ko‘proq oqishini ta’minlash kerak.
3.4. Kompensatsion stabilizatorlar
Umumiy
ma’lumotlar.
Kompensatsion
stabilizatorlar
parametrik
stabilizatorlarga qaraganda yaxshiroq parametrlarga ega. Ularning ishlash prinsipi
yuklamaga ketma-ket yoki parallel ravishda qandaydir
𝑅
kompensatsion
qarshilikning ulanganligiga asoslanadi (3.10-rasm).
3.10-rasm. Kompensatsion stabilizatorlar:
a) ketma-ket; b) parallel.
𝑅
ning ulanish turiga qarab kompensatsion stabilizatorlar ketma-ket va
parallel turlarga bo‘linadi.
Ketma-ket stabilizatorda
𝑈
kirish kuchlanishi
𝑅
va
𝑅
o‘rtasida
taqsimlanadi:
𝑈
= 𝑅 + 𝑅
. Yuklamada kuchlanish stabilizatsiyaga
𝑅
ni
o‘zgartirish orqali erishiladi, shuningdek
𝑅
da kuchlanish pasayishi quyidagi
prinsipga muvofiq amalga oshiriladi:
Uy ↑ → Rk↑ → (Uk = Ukir – Uy)↑ → Uy ↓
Uy ↓ → Rk↓ → (Uk = Ukir – Uy)↓ → Uy ↑
Kompensatsion qarshilik va yuklama qarshiligi parallel ulangan holda
𝑈
63
kirish kuchlanishi ballast rezistor
𝑅
hamda parallel ulangan
𝑅
va
𝑅
lardan iborat
bo‘lgan kuchlanish bo‘lgichga beriladi.
𝑈
kuchlanishni stabilizatsiyalash
𝑅
ni
o‘zgartirish orqali amalga oshiriladi. Bunda kirish toki quyidagicha o‘zgaradi
𝐼
=
𝐼 + 𝐼
.
𝐼
ning o‘zgarishi ballast qarshilikdagi
𝑈
kuchlanish pasayishiga olib
keladi va yuklamadagi kuchlanish doimiy saqlanib qoladi:
U
y
↑ → R
k
↓ → I
k
↑ → (I
kir
= I
k
+ I
y
)↑ → U
b
↑ → U
y
↓
U
y
↓ → R
k
↑ → I
k
↓ → (I
kir
= I
k
+ I
y
)↓ → U
b
↓ → U
y
↑
Stabilizatorlarda
𝑅
qarshilikning o‘zgarishi
𝐼
,
𝑈
va
𝑈
ning joriy
qiymatlariga bog‘liq ravishda avtomatik tarzda sodir bo‘ladi.
Ko‘pincha
𝑅
sifatida tranzistorlar ishlatiladi (3.11-rasm).
Bipolyar
tranzistordan foydalanilganda
𝑅
qarshilik kollektor-emitter o‘tishining qarshiligini
bildiradi ya’ni (
𝑅 = 𝑅
). Tranzistorning bazasi boshqarish elektrodi hisoblanadi.
Maydoniy tranzistorlar uchun
𝑅
– stok va istok elektrodlari orasidagi qarshilikdir
(
𝑅 = 𝑅
). Bu holda esa boshqarish elektrodi zatvor hisoblanadi.
3.11-rasm. Tranzistorlarning kompensatsion rezistorlar sifatida ishlatish sxemasi:
a) bipolyar; b) maydoniy.
Parallel va ketma-ket stabilizatorlar.
Parallel stabilizatorlar kichik FIKga
ega shuning kamroq ishlatiladi.
O‘zgaruvchan yuklamalarda yuqori kuchlanish va
toklarni barqarorlashtirish uchun odatda ketma-ket turdagi kuchlanish
stabilizatorlari qo‘llaniladi. Shu bilan birga, ushbu qurilmalarning chiqish zanjiri
qisqa tutashuvidan himoyalangan bo‘lishi kerak va
𝑈
> 𝑈
shartni
qanoatlantiruvchi kuchlanishli tranzistor tanlanishi zarur.
Kompensatsion
stabilizatorlarning strukturaviy sxemasi 3.12-rasmda keltirilgan.
64
Rostlovchi element tranzistor hisoblanadi. Taqqoslash sxemasiga ikkita
kuchlanish keladi:
t
ayanch va chiqish kuchlanishi. Ushbu kuchlanishlarning farqi
∆𝑈 = 𝑈
− 𝑈
ga teng bo‘lib, u doimiy tok kuchaytirgichi orqali kuchaytiriladi
va bu kuchlanish
𝑈
boshqaruvchi kuchlanish hisoblanadi, hamda REning
zaruriy ichki qarshiligini o‘rnatadi.
Ko‘rib chiqilayotgan qurilmalar parametrik stabilizatorlardan farqli o‘laroq,
kuchlanish bo‘yicha manfiy teskari aloqaning mavjudligi sababli kichik chiqish
qarshiligiga ega va shuning uchun yanada barqarorlashtiruvchi xususiyatlarga ega
bo‘ladi.
3.12-rasm. Kompensatsion stabilizatorlarning strukturaviy sxemalari:
RE – Rostlovchi element;
O‘TK – O‘zgarmas tok kuchaytirgichi;
O‘E – O‘lchash elementi;
TKM –
Tayanch kuchlanish manbai
;
TS – Taqqoslash sxemasi;
𝑅
– yuklama qarshiligi;
𝑅
– ballast qarshilik.
65
Tayanch kuchlanish manbai (TKM) odatda kremniyli stabilitron diodidagi bir
kaskadli parametrik stabilizatordan tashkil topgan bo‘ladi.
Stabilizatorning ishlash
sifati tayanch kuchlanish manbaining sifatli ishlashiga bog‘liq. Agar biron sababga
ko‘ra stabilitronning stabilizatsiya kuchlanishi o‘zgarsa, u holda kompensatsion
stabilizatorning chiqishidagi kuchlanish ham o‘zgaradi. Bu stabilitronni tanlashda
hisobga olinishi kerak. Avvalo, quyidagilarga e’tibor berish kerak:
1)
stabilizatsiya kuchlanishsh qiymatlarining o‘zgarishi, o‘rtacha 0,1 dan 0,4
V gacha qiymatni tashkil etadi;
2)
stabilizatsiya kuchlanishining harorat koeffitsiyenti;
3)
stabilizatsiya tokining o‘zgarishi mumkin bo‘lgan diapazoni.
Taqqoslash sxemasining vazifasi chiqish kuchlanishining (yoki uning
qismining) belgilangan (tayanch)
𝑈
kuchlanishdan og‘ishini aniqlash va ushbu
og‘ishni teskari aloqa zanjiri bo‘yicha o‘zgarmas (
doimiy) tok kuchaytirgichiga
uzatishdir. Taqqoslash sxemasi bir yoki bir nechta tranzistorlarda bajarilishi
mumkin.
Kuchlanish stabilizatorlarida uni odatda O‘TK (moslashmaslik signali
kuchaytirgichi) va tayanch kuchlanish manbai bilan birlashtiriladi.
O‘lchov elementi odatda stabilizatorning chiqishiga ulangan rezistiv
kuchlanish bo‘lgichidan iborat bo‘ladi.
O‘lchash elementlariga bo‘lgan
asosiy talab
bu – bo‘linish koeffitsiyentining doimiyligidir.
O‘lchash elementi
sxemasiga
o‘zgaruvchan yoki sozlanadigan rezistor kiritilishi mumkin, bu esa ma’lum
chegaralarda chiqish kuchlanishini o‘zgartirishga imkon beradi.
An’anaviy stabilizatorlarda
doimiy tok kuchaytirgichi
taqqoslash sxemasi
bilan birlashtirilgan bo‘ladi. Stabilizatsiya koeffitsiyentini oshirish, va haroratning
o‘zgarishi va elementlar parametrlarining o‘zgarishi natijasida yuzaga keladigan
xatolarni kamaytirish uchun
doimiy tok kuchaytirgichi
da differensial sxemalar
qo‘llaniladi. Ko‘p kaskadli O‘TKlar yoki operatsion kuchaytirgichlarda (OK)
bajarilgan O‘TKlari asosidagi stabilizatorlar yanada yaxshiroq xarakteristikalarga
egadir.
Rostlovchi element sifatida Darlington sxemasiga muvofiq ulangan bitta yoki
bir nechta tranzistorlardan foydalaniladi.
Rostlovchi element
ning tok bo‘yicha
kuchaytirish koeffitsiyenti zaruriy yuklama toki va
doimiy tok kuchaytirgichining
66
quvvati
bilan aniqlanadi. 300 – 500 mA dan ortiq yuklama toklarida rostlovchi
tranzistorlar issiqlik moslamasiga (radiatorga) o‘rnatiladi, ularning geometrik
parametrlari asosan r
ostlovchi element
tarqatayotgan quvvati va radiator hamda
atrof-muhit o‘rtasidagi issiqlik almashinuvi shartlari bilan belgilanadi.
Kompensatsion stabilizatorlarda chiqish kuchlanishini o‘zgartirish (yoki uni
rostlash) quyidagicha amalga oshiriladi:
1)
chiqish kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
2)
tayanch kuchlanishi bo‘lgichi orqali;
3)
chiqish kuchlanishi va tayanch kuchlanishini
bir vatqning o‘zida
bo‘lish
orqali.
Kompensatsiyon stabilizatorlarni tranzistorlar orqali amalga oshirish.
Oddiy kompensatsion kuchlanish stabilizatorining prinsipial sxemasi 3.13-rasmda
keltirilgan.
3.13-rasm. Ikkita tranzistor asosidagi ketma-ket kompensatsion stabilizator
VT1 tranzistor rostlash elementi vazifasini bajaradi (
𝑅 = 𝑅
).
𝑅
rezistor
va VD diod parametrik kuchlananish stabilizatorini (tayanch kuchlanish manbai)
tashkil qiladi.
𝑅
va
𝑅
rezistorlari chiqish kuchlanishi bo‘lgichi (O‘E) hisoblanadi.
VT2 tranzistorida taqqoslash sxemasi va
doimiy tok kuchaytirgichi vazifalari
amalga oshiriladi.
Yerga nisbatan A nuqtaning potentsiali
𝑈
kirish kuchlanishiga va VT2
67
tranzistorining holatiga,
𝑈
− 𝑈
kuchlanish bo‘lgichining pastki elkasi sifatida
qabul qilinishi mumkin bo‘lgan kollektor-emitter o‘tishiga bog‘liq (yuqori elkasi R
1
rezistoridir). Ma’lumki u holda
𝑈
= 𝑈
+ 𝑈
+ 𝑈
va
𝑈 = 𝑈
− 𝑈
= 𝑈
+ 𝑈
.
Tranzistor VT1 kuchlanishni takrorlash sxemasi bo‘yicha ulanganligini
(kollektor umumiy elektrod bo‘lib, chiqish kuchlanishi emittirdan olinadi) va
𝑈
bilan taqqoslaganda
𝑈
kuchlanish pasayishining kichikligini hisobga olsak,
𝑈
≈ 𝑈
deb qarashimiz mumkin. Shuning uchun chiqish kuchlanishini
barqarorlashtirish masalasi
𝑈 = 𝑈
− 𝑈
doimiy qiymatini saqlab qolishdan
iborat.
Faraz qilaylik, tashqi omillar ta’sirida yuklamadagi kuchlanish oshdi.
Bu
𝑈
= 𝑈
− 𝑈
(
𝑈
ortadi,
𝑈
= const
) kuchlanishning oshishiga olib keladi
va VT2 tranzistor kollektor tokining ko‘payishiga sabab bo‘ladi.
𝐼
ning ortishi
natijasida
𝑅
rezistoridagi kuchlanish pasayishi ortadi, A nuqtasining potensiali
pasayadi va natijada chiqish kuchlanishi ham kamayadi.
Chiqish kuchlanishi pasayganda
𝑈
= 𝑈
− 𝑈
kuchlanishi ham
pasayadi. VT2 tranzistori kollektor-emitter o‘tishining qarshiligi oshadi,
𝐼
pasayadi, natijada
𝑈
= 𝑅 ∙ (𝐼
+ 𝐼 )
kuchlanish kamayadi. Natijada A
nuqtasining potensiali, shunihdek chiqish kuchlanishi oshadi.
Ramziy shaklda kuchlanishni barqarorlashtirish mexanizmi quyidagicha
ifodalanishi mumkin:
U
chiq
↑ → U
R4
↑ → (U
BE2
= U
R4
– U
tay
)↑ → R
KE2
↓ → I
K2
↑ →
[U
R1
= R
1
(I
K2
+ I
B2
)]↑ → U
A
↓ → U
chiq
↓
U
chiq
↓ → U
R4
↓ → (U
BE2
= U
R4
– U
tay
)↓ → R
KE2
↑ → IK2 ↓ →
[U
R1
= R
1
(I
K2
+ I
B2
)]↓ → U
A
↑ → U
chiq
↑
3.14-rasmda Differensial doimiy tok kuchaytirgichi asosidagi ketma-ket
stabilizator sxemasi ko‘rsatilgan.
68
3.14-rasm.
Differensial doimiy tok kuchaytirgichi asosidagi ketma-ket
kompensatsion stabilizatorning prinsipial sxemasi
Ushbu sxemada VT3 tranzistori an’anaviy doimiy tok kuchaytirgichi sifatida
ishlatiladi.
𝑅
va
𝑅
rezistorlaridan tashkil topgan chiqish kuchlanishi bo‘lgichining
𝑅
rezistoridan olingan chiqish kuchlanishining bir qismi uning bazasiga beriladi.
VT3 emitteriga tayanch kuchlanishi beriladi, lekin to‘g‘ridan-to‘g‘ri VD
stabilitrondan emas, balki emitter zanjiriga
𝑅
rezistor ulangan VT2 tranzistor
asosidagi emitter qaytargich orqali beriladi.
Bu qarshilikdagi kuchlanish pasayishi
tayanch kuchlanish sifatida ishlatiladi.
3.15-rasmda oddiy parallel stabilizatorning sxemasi ko‘rsatilgan. 3.15-
rasmdagi sxema elementlarining vazifasi yuqorida ko‘rib chiqilgan ketma-ket
turdagi kompensatsion stabilizatornikiga o‘xshash.
Rostlash elementi vazifasini
VT1 tranzistor va doimiy tok kuchaytirgich vazifasini VT2 tranzistor bajaradi.
𝑅
va
𝑅
qarshiliklari o‘lchash elementini hosil qiladi.
Bir kaskadli parametrik
stabilizator (
𝑅
, VD elementlari) tayanch kuchlanishi manbaini tashkil qiladi.
VT2 bazasidagi kuchlanish
𝑅
va
𝑅
rezistorlaridan olinadigan
kuchlanishning bir qismi va tayanch kuchlanishi orasidagi farqga teng bo‘ladi.
VT1
rostlovchi tranzistor bazasining toki VT2 kollektor-emitterining o‘tishi orqali o‘tadi
va yuqorida ko‘rsatilgan kuchlanishlarning farqiga bog‘liq bo‘ladi.
69
3.15-rasm.
Parallel kompensatsion stabilizator
Tashqi nostabillovchi omillar ta‘sirida chiqish kuchlanishi oshganda VT2
tranzistori katta darajada ochiladi, uning kollektor toki ortadi, bu esa VT1 kollektor
tokining oshishiga va
𝑅
rezistoridagi kuchlanish pasayishining kattalashishiga olib
keladi. Natijada chiqish kuchlanishining oshishi kompensatsiyalanadi.
Chiqish
kuchlanishining pasayishi bilan, aksincha VT1 va VT2 tranzistorlari katta darajada
yopiladi, bu esa
𝑅
rezistoridagi kuchlanish pasayishining kishiklashishiga hamda
chiqish kuchlanishi pasayishining kompensatsiyasiga olib keladi.
Nazorat savollari
1.
Kuchlanish stabilizatorlari deb qanday qurilmaga aytiladi va ular nechta
guruhga bo‘linadi?
2.
Stabilizatorlarning asosiy parametrlarini keltiring.
3.
Stabilizatorlarga qo‘yiladigan talablar nimalardan iborat?
4.
Stabilitron asosida yig‘ilgan parametrik kuchlanish stabilizatorining
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
5.
Chiqish
qarshiligini
pasaytiruvchi
ikki
kaskadli
parametrik
stabilizatorning sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
6.
Yuklama qobiliyatini oshirishuvchi parametrik stabilizatorning sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
7.
Chiqish kuchlanishi sozlanadigan parametrik stabilizatorning sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
70
8.
Kompensatsion ketma-ket va parallel stabilizatorlarning sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
9.
Ikkita tranzistor asosidagi ketma-ket kompensatsion stabilizatorning
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
71
4. KUCHLANISH STABILIZATORLARINI HIMOYALASH
4.1. Tranzistorli stabilizatorlarni yuklamadagi qisqa tutashuvdan himoyalash
Qisqa tutashuv ketma-ket ulangan stabilizatorning eng og‘ir ish rejimi
hisoblanadi, bu holatda rostlovchi tranzistorlardan kuchlanishning kamayishi
hisobiga kichik tok oqib o‘tadi (
𝑈
= 𝑈
). Stabilizator ishdan chiqishining oldini
olish uchun bir qancha sxemotexnik echimlar qo‘llaniladi. Shulardan bir nechtasi
ko‘rib chiqamiz. Yuklamada qisqa tutashuv holatining oldini olish uchun chiqish
tokini chegaralash usulidan ko‘proq foydalaniladi (4.1-rasm). Deyarli har qanday
tranzistorli kuchlanish stabilizatorlarida ushbu sxema rostlovchi tranzistor sifatida
foydalanilishi mumkin. VT
2
va VT
3
tranzistorlari Darlington sxemasi bo‘yicha
yig‘ilgan bo‘lib, bevosita rostlash (o‘tish) tranzistorini tashkil etadi. VT
1
va
𝑅
elementlari himoyalash sxemasini tashkil etadi.
𝑅
rezistor tok datchiki funksiyasini
bajaradi (undagi kuchlanish yuklama tokiga proporsional bo‘ladi).
𝑅
qarshiligida
kuchlanishning pasayishi VT
1
tranzistor baza-emitter o‘tishiga beriladi va bu o‘tish
uchun to‘g‘ri yo‘nalish hisoblanadi.
4.1-rasm. Qo‘shma o‘tish (VT
2
va VT
3
) tranzistori yuklamasida qisqa
tutashuvdan himoyalash sxemasi
Ruxsat etiladigan yuklama tokida
𝑅
dagi kuchlanishning pasayishi VT
1
tranzistorini ochish uchun etarli emas (kremniyli tranzistor uchun 0,6 V dan kichik)
72
va himoyalash sxemasi o‘tish tranzistorining ishlashiga hech qanday ta’sir ko‘rsata
olmaydi.
Chiqish tokining oshib ketishi holatida (berilgan qiymatidan yuqori) R
1
dagi
kuchlanish pasayishi VT
1
tranzistorining ochilish holatiga o‘tishi uchun etarli
bo‘ladi. Himoyalash sxemasi tranzistori ochilishi bilan uning ochiq kollektor-emitter
o‘tishi qo‘shma rostlash tranzistorining baza emitter o‘tishini shuntlaydi, baza toki
sezilarli kamayadi va natijada yuklama toki ham kamayadi.
Himoyalash ishlab ketishining bo‘sag‘asi
𝑅
qarshiligi orqali beriladi. Agar
𝑅
sifatida o‘zgaruvchan qarshilikdan yoki diskret ulanuvchi qarshiliklar
to‘plamidan foydalanilsa, talab qilinadigan oraliqda chiqish toki maksimal qiymatini
o‘zgartirish mumkin bo‘ladi. Stabilizatorning chiqish tokini chegaralash uni faqat
ishdan chiqishidan himoyalab qolmasdan, balki bir qancha noqulay holatlarning
oldini olib, yuklamaning o‘zini ham himoyalaydi, masalan, noto‘g‘ri ulanishdan
ham himoyalaydi.
𝑅
qarshilikning talab etiladigan qiymati Om qonuni orqali
aniqlanadi;
𝑅 = 𝑈 /𝐼
, bunda
𝑈
– VT
1
tranzistori baza-emitter o‘tishining
kuchlanishi bo‘lib, unda tranzistor ochiladi,
𝐼
– tokdan himoyalanib ishlash
bo‘sag‘asi.
Bu usulning kamchiligi shundan iboratki (4.1-rasm) VT
1
tranzistorning
ochilishi uchun nisbatan yuqori kuchlanish talab etilishidir. Katta yuklama tokida
𝑅
rezistor katta quvvat tarqalishiga ega bo‘lishi kerak. Faraz qilaylik, agar
𝐼
=
10
A bo‘lsa, qisqa tutashuv holatida
𝑅
6 Vt quvvat sarflaydi (tarqatadi). Bundan
tashqari
𝑅
rezistor qurilmaning chiqish qarshiligini oshiradi, undagi kuchlanish
pasayishi yuklamadagi kuchlanishni pasaytiradi. Ushbu sxemotexnik echimning
yana bir kamchiligi himoyalash ishlashining bo‘sag‘aviy qiymatini aniq o‘rnatib
bo‘lmasligidir.
Keyingi sxemada (4.2-rasm) bu masalaga boshqacha yondashilgan.
Himoyalash
𝑅
tok datchigi-qarshiligidagi kuchlanish 0,6 V da emas (4.1-rasmdagi
sxema kabi), balki bir necha millivoltlarda ishga tushiriladi. VT
4
va VT
5
tranzistori
qo‘shma o‘tish tranzistorini tashkil etadi, qolgan elementlar himoyalash sxemasiga
tegishlidir.
Ishlash prinsipi quyidagi ifodaga asoslangan:
73
∆𝑈 = 𝜑 𝑙𝑛
𝐼
𝐼
(4.1)
bunda,
∆𝑈
– qo‘shma tranzistorlar emitter o‘tishidagi kuchlanishlar pasayishining
farqi;
𝜑
– termik (issiqlik) potensiali, +20
o
C haroratda ≈26 mV ga teng bo‘ladi;
𝐼 , 𝐼
– mos holda
VT
1
va VT
2
tranzistorlarning kollektor toklari.
VT
1
tranzistorning kollektor toki
𝐼
= (𝑈 − 𝑈
)/𝑅
, bunda
𝑈
–
himoyalash sxemasini ta’minlash kuchlanishi.
4.2-rasm. Tok datchiki-rezistorda kuchlanish pasayishining kamayishi
Agar
𝑅
orqali
𝐼
bo‘sag‘aviy tokidan kam tok oqib o‘tsa, u holda undagi
kuchlanish bir qancha millivoltgacha pasayadi, yani VT
2
tranzistorining emitter
o‘tishiga ushbu kuchlanish beriladi, VT
1
tranzistorining emitter o‘tishiga ham xuddi
shunday kuchlanish beriladi (
𝑈
≈ 𝑈
). Chunki
VT
1
va VT
2
tranzistorlarning
ko‘rsatkichlari bir xil bo‘ladib ularning kollektor toki bir xil
(
𝐼
≈ 𝐼
). Ammo
𝑅 > 𝑅
bo‘lganligi uchun (odatda
𝑅 = 10𝑅
) tranzistor VT
2
to‘yinish holatida
bo‘ladi, VT
3
tranzistorining baza-emitter o‘tishida kuchlanish minimal qiymatga
pasayadi va yopiq holatga o‘tadi. Yopiq holatdagi VT
3
tranzistor qo‘shma rostlash
tranzistoriga hech qanday ta’sir ko‘rsatmaydi.
Agar yuklama toki
𝐼
tokidan oshsa
𝑅
da kuchlanishning pasayishi ushbu
ifodaga asosan
∆𝑈 = 𝜑 ln(𝐼 /𝐼 )
bir qancha oshadi va
𝐼
kamayishiga olib
keladi, natijada
VT
2
yopiladi VT
3
ochiladi. VT
3
tranzistorning kollektor-emitter
74
o‘tishi qo‘shma rostlash tranzistorining boshqaruvchi emitter o‘tishini shuntlaydi.
Shunday qilib stabilizatorning chiqish toki chegaralanadi.
Faraz qilamiz,
𝑅
da taxminan 60 mV kuchlanish pasaydi. U holda
tranzistorlar emitter o‘tishi kuchlanishlarini himoyalash sxemasi
𝑈
ta’minot
kuchlanishiga nisbatan e’tiborga olmasa ham bo‘ladi. Bu holda
VT
2
tranzistor
kollektor tokining qiymati:
𝐼
≈ (𝑈 − 𝑈
)/𝑅 .
Yuqorida keltirilgan ifodaga
𝐼
va
𝐼
toklarini aniqlash ifodasini qo‘yib, quyidagini aniqlaymiz
∆𝑈 = 𝜑 ln(𝑅 /𝑅 ) (4.2)
chunki
𝑈
≈ 𝑈
. Ifodadan ko‘rinadiki
∆𝑈
sxema manbai kuchlanishi
𝑈
ga
bog‘liq emas.
R
2
/
R
1
=10 bo‘lsa,
∆𝑈
ning qiymati
∆𝑈 = 60 ± (1 − 3)
mV ga teng
bo‘ladi, ya’ni ishga tushish bo‘sag‘asini yuqori aniqlik bilan o‘rnatish mumkin,
bunda keyinchalik qandaydir moslash (to‘g‘rilash) kiritish shart emas. Ayni paytda
4.1-rasmdagi sxemada himoyaning ishga tushish bo‘sag‘asi ±(10÷20)% oralig‘ida
o‘zgarishi mumkin.
𝜑
termik potsensial qiymati haroratga chiziqli ravishda bog‘liq bo‘lganligi
sababli,
𝑅
rezistorni mis simidan yoki harorat koeffitsiyenti
𝜑 = +33%°C
ga
yaqin bo‘lgan materialdan tayyorlash kerak bo‘ladi.
C kondensator sxemadagi o‘tish jarayonlarida VT
3
tranzistor ochilishining
oldini olish uchun xizmat qiladi (kondensator sig‘imining tavsiya etiladigan qiymati
C= 0,005÷0,015 mkF).
Agar
𝑅 = 15
kOm,
𝑅 = 150
kOm,
𝑅 = 0,6
Om bo‘lsa, bo‘sag‘aviy tok
qiymati 0,1 A ga teng bo‘ladi.
𝐼
– bo‘sag‘aviy tok
𝑅
va
𝑅
rezistorlarning
boshqa qiymatlari uchun ham xuddi shunday hisoblanadi. Himoya qilinayotgan
o‘tish tranzistorining maksimal kirish
toki
𝐼
ni e’tiborga olgan holda,
himoyalash
ishga tushish momentida VT
3
tranzistori orqali oqib o‘tadigan
𝐼
qisqa tutashuv toki
aniqlanadi
.
𝐼
=
𝐼
−
𝐼
ℎ
, (4.3)
bunda,
ℎ
– rostlovchi qo‘shma tranzistorning uzatish koeffitsiyenti. Keyin VT
3
tranzistorining baza toki hisoblanadi,
𝐼
= 𝐼 /
ℎ
va
𝑅
qarshiligi shunday
tanlanadi, bunda
𝐼
ning qiymati
𝐼
qiymatidan 5-10 marta katta bo‘lishi kerak.
75
𝑅 = 0,1𝑅
ifodadan
𝑅
rezistorning qarshiligi tanlab olinadi. Shuni e’tiborga olish
lozimki
𝑅
va
𝑅
qiymatlari nisbati boshqacha ham bo‘lishi mumkin. Bu holda
himoyalash ishga tushish bo‘sag‘asi (
𝑅
dagi kuchlanish) birdan to yuzlab millivolt
qiymatgacha o‘zgarishi mumkin.
VT
3
tranzistor VT
1
va VT
2
tranzistorlari bilan moslashmagan bo‘lishi ham
mumkin. Ammo VT
1
va VT
2
tranzistorlari o‘zaro moslashgan bo‘lishi kerak.
Shuning uchun VT
1
va VT
2
tranzistorlari sifatida alohida (boshqa-boshqa)
tranzistorlardan foydalanish tavsiya etilmaydi. Shu sababli, bitta kristallda
tayyorlangan tranzistorlardan foydalanish maqsadga muvofiq.
4.3-rasmda qisqa tutashuv holatida chiqishida tayanch kuchlanish manbai
(VD
3
stablitron) shuntlanadigan va qo‘shma rostlash tranzistorining baza potsensiali
er potensialigacha (0) tushadigan stabilizator sxemasi tasvirlangan.
VT
1
tranzistor bazasiga
𝑅
rezistor bilan birgalikda kirish kuchlanishini
bo‘lgichi hisoblanadigan VD
1
va VD
2
diodlar orqali ≈1,5 V siljish kuchlanishi
beriladi. Tayanch kuchlanish parametrik stabilizator (
𝑅
, VD
3
) orqali hosil qilinadi
va kuchlanishni bo‘lgich (
𝑅
o‘zgaruvchan qarshiligi) orqali qo‘shma rostlash
tranzistori (VT
2
va VT
3
) bazasiga beriladi.
Normal sharoitda (chiqishda qisqa tutashuv bo‘lmagan holatda) VT
1
tranzistor
yopiq, chunki uning baza-emitter o‘tishi teskari yo‘nalishda bo‘ladi. Tranzistor VT
1
stabilizatorning ishlashiga ta’sir etmaydi, va sxema 3.4-bo‘limda ko‘rilgan
stabilizatorlarga o‘xshash vazifani bajaradi.
4.3-rasm. Yuklamada qisqa tutashuvdan himoyalangan ketma-ket
stabilizator sxemasi
76
Chiqishida qisqa tutashuv bo‘lganda VT
1
emitter erga ulanadi (umumiy “+”).
VT
1
baza potensiali emitterga nisbatan manfiy bo‘ladi, va tranzistor ochiladi,
kollektor-emitter o‘tishi orqali VD
1
stabilitronni shuntlaydi. VT
1
tranzistor kollektor
toki
𝑅
rezistori orqali o‘tadi, va unda kuchlanish pasayishi oshadi va qo‘shma
tranzistor baza o‘tishida manfiy siljish kamayadi. Bu esa rostlash tranzistorining
yopilishiga olib keladi va chiqish toki tezda kamayadi.
4.4-rasmda dinistor bilan himoyalangan stabilizator sxemasi keltirilgan.
Rezistor
𝑅
tok datchiki funksiyasini bajaradi. Parametrik stabilizator
𝑅
va VD
4
sxemasidan tashkil topgan. Stabilizator yuklamasi vazifasini qo‘shma rostlash
tranzistori (VT
2
va VT
3
) ning bazasi bajaradi.
Kichik yuklama tokida
𝑅
da kuchlanishning pasayishi kichik bo‘ladi, VT
1
tranzistorining kollektor toki kichik va
𝑅
rezistordagi kuchlanishi ham yuqori emas.
Bunda VD
1
diod yopiq va VD
3
dinistor “o‘chirilgan” bo‘ladi.
Yuklama toki oshganda
𝑅
rezistordagi kuchlanish ham oshadi, natijada VT
1
tranzistorining baza-emitter o‘tish kuchlanishi ham oshadi, bu kuchlanish VT
1
tranzistorining baza-emitter o‘tishi uchun to‘g‘ri kuchlanish hisoblanadi. Natijada
VT
1
tranzistor ochiladi, uning kollektor toki
𝐼
oshadi va
𝑅
rezistorda kuchlanish
oshishiga olib keladi. Bunda hattoki VD
1
diod ham ochilishi mumkin, ammo VD
3
dinistor bir necha
bo‘sag‘aviy
yuklama
toki
𝐼
gacha “o‘chirilgan” holatda
bo‘ladi. Tok
VD
2
diod orqali oqib o‘tmaydi va himoyalash sxemasi stabilizatorning
ishlashiga ta’sir etmaydi.
4.4-rasm. Dinistor bilan himoyalangan kuchlanish stabilizatori
77
Yuklama toki
bo‘sag‘aviy tok
𝐼
qiymatigacha oshganda
𝑅
dagi
kuchlanish pasayishi dinistorning “ochilish” kuchlanishidan katta bo‘ladi. Dinistor
VD
3
ochiladi va qo‘shma rostlash tranzistor bazasini erga ulaydi. Stabilizatorning
chiqish toki tezda pasayadi. Qisqa tutashuv holati bartaraf etilgandan keyin,
stabilizatorni ishchi holatiga keltirish uchun
SB «ajratish»
tugmasi bosiladi.
4.2. Stabilizatorlarni chiqishidagi o‘ta kuchlanishdan himoyalash
Kirish va chiqish kuchlanishlarining kamayishi faqat musbat
∆𝑈 = 𝑈
−
𝑈
bo‘lgandagina kuchlanish stabilizatori normal ishlashi mumkin. Chunki
stabilizatorda
∆𝑈
kuchlanishning kamayishi
𝑈
ning 100% va undan katta
bo‘lishi mumkin. Avariya rejimida (tranzistor kollektor-emitter o‘tishining
buzilishi) stabilizatorning chiqishidagi kuchlanish deyarli
𝑈
qiymatigacha oshadi.
Bu ta’minot manbaining ish qobiliyatini yo‘qotishiga olib keladi. Masalan, TTL-
mantiq mikrosxemasida yig‘ilgan qurilma, ta’minot manbaining 5±0,5 V
kuchlanishida ishlash qobiliyatiga ega. Ushbu belgilangan kuchlanishning bir necha
voltga oshishi TTL-mikrosxemaning ishdan chiqishiga olib keladi.
4.5-rasmda stabilizator chiqishida yuklamani o‘ta kuchlanishdan himoyalash
turi keltirilgan.
4.5-rasm. Stabilizatorni o‘ta kuchlanishdan tiristor orqali himoyalash
Stabilizatorning normal ishlashida (chiqish kuchlanishi o‘rnatilgan qiymatdan
oshmaydi) VD
1
stablitron yopiq (stabillash kuchlanishi
𝑈
dan katta), tok
R
rezistordan oqib o‘tmaydi va VD
2
tiristor yopiq holatda bo‘ladi (boshqarish
78
elektrodiga ochish kuchlanishi berilmaydi, ulanish kuchlanishi esa
𝑈
dan ancha
katta).
Chiqish kuchlanishini belgilangan (ruxsat etilgan) qiymatdan oshib ketishida
(
𝑈
VD
1
ning stabilizatsiya kuchlanishidan katta) stabilitron VD
1
ochiladi va R
rezistor orqali
𝐼 =
𝑈
− 𝑈
/𝑅
toki oqib o‘tadi, bunda
𝑈
– VD
1
tayanch
diodining stabilizatsiya kuchlanishi. R rezistorda
𝑈 =
𝑈
− 𝑈
kuchlanish
pasayishi o‘rnatiladi va tiristorning boshqaruvchi elektrodiga ushbu kuchlanish
beriladi. Tiristor VD
2
ochiladi va stabilizator chiqishini shuntlaydi va chiqish
kuchlanishini 1÷1,5 V gacha so‘ndiradi. Kirish kuchlanishini ajratish (uzish) orqali
tiristorni yopiq holatga keltirish mumkin (VD
2
orqali tok oqimi uziladi).
Kondensator C kuchlanishni qisqa muddatli o‘zgarishidan himoyalaydi, bunday
holat normal ishlaydigan stabilizatorlarda ham davriy kuzatiladi.
𝐶
kondensatorning sig‘imi 0,1 mkF atrofida bo‘lishi kerak.
4.6-rasmdagi sxema avariya rejimida stabilizator chiqishida “qisqa
tutashuv”da 1 V atrofida kuchlanishni ushlab turadi va VD
2
tiristorini (kuyishini)
ishdan chiqishi muammosidan himoyalaydi. Ammo kuchlanish stabilizatori yoki
stabilizator ulangan to‘g‘irlagich ichida tokni chegaralash sxemasi bo‘lishi shart.
Oddiy saqlagichdan ushbu maqsadda foydalanish mumkin. Sxemaning kamchiligi
shundan iboratki, unga himoyani ishga tushirishda talab etiladigan kuchlanishni
o‘rnatishdir. Stabilitronlar faqat ruxsat etilgan katta teshilish kuchlanishining aniq
qiymati bo‘yicha ishlab chiqariladi. Bunda himoyalashning ishga tushish
kuchlanishi bo‘yicha qattiq talab qo‘yiladi. Masalan, TTL-mantiq mikrosxemasidan
tayyorlangan qurilmani ta’minlashda
𝑈
kuchlanishi 5 V ga teng bo‘lishi shart va
belgilangan nominal qiymatdan 5÷10 % ga o‘zgarishi mumkin. Shunday qilib,
himoyalashning ishga tushish kuchlanishi 5,5 V dan kichik bo‘lishi kerak emas.
Bundan tashqari ta’minot manbaida o‘tish jarayonida kuchlanishni qo‘shimcha
o‘zgarishini ham e’tiborga olish zarur. Natijada kuchlanishni himoyalash ishga
tushishi bo‘sag‘asi 6 V dan kam bo‘lmasligi lozim.
Ikkinchi tomondan chiqish kuchlanishi 7 V dan oshmasligi kerak (TTL-
mikrosxema chidamli bo‘lgan maksimal kuchlanish). Stabilitron sifatida stabillash
kuchlanishi 5,6 V ± 5% (yuqori aniqlik) bo‘lgan 1N5232V tipdagi stabilitron va
79
2N4441 tipdagi tiristordan foydalanilganda, qarshilik
𝑅 = 68
Om ga teng bo‘lganda
himoyalashning ishga tushish oralig‘i 5,9 V dan 6,6 V gacha oralig‘ida bo‘ladi.
SHuning uchun himoyalash ishga tushishining bo‘sag‘asiga qattiq talab qo‘yilganda
himoyalash sxemasini o‘ziga xos sozlash talab etiladi, bu esa bunday TMlarini
ishlab chiqishni murakkablashtiradi.
O‘ta kuchlanishdan saqlash integral sxema-datchiklari.
4.5-rasmdagi
sxema kamchiliklarini bartaraf etishning yo‘nalishlaridan biri MS3423-5, TL431 va
boshqa turdagi maxsus triggerli himoyalash IMS lardan foydalanishdir. Ushbu
mikrosxemalar stabilizatorning chiqish kuchlanishini kuzatib turadi va uni bevosita
tiristor orqali boshqarib turadi. Masalan, MS3425 tipdagi IMS rostlanuvchi
bo‘sag‘aga va himoyani ishga tushirish vaqtiga ega, hamda ta’minot kuchlanishining
ruxsat etilmagan pasayishi haqida ogohlantiruvchi chiqishga ham egadir. MS3445
IMS o‘zining tayanch kuchlanish manbaiga, bir nechta komparator va drayverga
ega. IMS ishlashi uchun faqat tashqi ikkita rezistorni ulash talab etiladi.
O‘ta kuchlanishdan himoyalash modullari.
Bunday modullar turli
(Lambda, Motorola va boshqalar) IMS ishlab chiqaruvchi firmalar tomonidan ishlab
chiqariladi. Himoyalash modullari foydalanish uchun juda qulay bo‘lib, bor yo‘g‘i
ikkita chiqishga ega va stabilizator chiqishiga parallel ulanadi. Modullarni to‘g‘ri
keladigan parametrlari (ko‘rsatkichlari) bo‘yicha: ya’ni himoyani ishga tushish
kuchlanishi va ruxsat etilgan maksimal tok bo‘yicha tanlash lozim. Masalan,
Lambda firmasining moduli 2 A tokga chidamli va o‘rnatilgan himoyani ishga
tushish kuchlanishlariga 5, 6, 12, 15, 18, 20, 24 V ega. Motorola firmasining
MRS200 seriyasidagi modul 5, 12, 15 V kuchlanishga va 7,5, 15, 35 A tokka
mo‘ljallab ishlab chiqariladi. Modullarning himoya ishga tushishi juda yuqori
aniqlikda. Masalan, Lambda firmasining moduli 5 V kuchlanishga mo‘ljallangan
bo‘lib, 6,6±0,2 V da himoyalash ishga tushadi.
Cheklagichlar.
O‘ta kuchlanishdan himoyalashning boshqa bir varianti bu
katta quvvatli stabilitron yoki uning analogidan (o‘xshashi) foydalanishdir. Bunday
holatda kuchlanishning qisqa muddatli sakrashlarida himoyaning ishga tushishini
oldini olish masalasi avtomatik tarzda echiladi, chunki kuchlanish o‘zgarishi
(sakrashi) ning to‘xtashi bilan stabilitron juda tez o‘tkazmaslik holatiga o‘tadi.
80
4.6-rasmda katta quvvatli stabilitronning ruxsat etilgan katta kollektor tokiga
ega bo‘lgan tranzistordan yig‘ilgan analogi keltirilgan. Sxemaning asosiy
kamchilikidan biri, avariya rejimida tranzistor katta quvvat (
𝑈 ∙ 𝐼
) ni tarqatishi
va ishdan chiqishi mumkin. SHuningdek, himoyalash sxemasini ishga tushishida
uning issiqlik rejimini ta’minlash bilan bog‘liq qiyinchiliklar ham mavjud.
4.6-rasm. Katta quvvatli stabilitronning tranzistorda yig‘ilgan analogi
4.3. Integral mikrosxemalar asosidagi kuchlanish stabilizatorlari
Integral mikrosxema (IMS) larning qo‘llanilishi kuchlanish stabilizatorlaring
ko‘rsatkichlarini sezirli darjada yaxshilaydi va ularning sxemotexnikasini
soddalashtiradi. Yuqorida keltirilganidek, kompensatsion kuchlanish stabilizatori
chiqish kuchlanishining doimiy qiymatini avtomatik qo‘llab-quvvatlaydigan
kuzatuvchi tizimdan iborat. Moslashmaslik signalini minimumgacha kamaytiradi
∆𝑈 = 𝐾
𝑈
−
𝐾
𝑈
, bunda
𝐾
va
𝐾
– proporsionallik koeffitsiyenti (xususiy
holda
𝐾 = 𝐾 = 1
, agar mos kuchlanishlar bo‘linishi amalga oshirilmasa),
𝑈
–
chiqish,
𝑈
– tayanch kuchlanishi. Stabillash sifati
∆𝑈
moslashmaslik signali
kuchaytirgichining ko‘rsatkichlariga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun IMSning
masalan, operatsion kuchaytirgichning o‘tish tranzistorida boshqarish signallarini
shakllantirish qurilmasi sifatida qo‘llanilishi stabilizatorlarning stabillash
koeffitsiyentini oshiradi va chiqish qarshiligini kamaytiradi. Bundan tashqari
ta’minot manbaini qurishda integral mikrosxemalardan yig‘ilgan kuchlanish
stabilizatorlari keng qo‘llaniladi.
Rostlovchi operatsion kuchaytirgichli kuchlanish stabilizatori.
4.7-
rasmda oddiy rostlovchi operatsion kuchlanish stabilizatorining sxemasi keltirilgan.
81
4.7-rasm. Rostlovchi operatsion kuchaytirgichli kompensatsion kuchlanish
stabilizatorining sxemasi
Sxema noinvertorlovchi kuchaytirgich (
𝑈
– tayanch kuchlanishi uchun)
sxemasi bo‘yicha ulangan kuchlanish bo‘yicha manfiy teskari aloqali operatsion
kuchaytirgichdan iborat. Teskari aloqa signali
𝑅
yuklamaning musbat qutbidan
olinadi va OK chiqish kuchlanishini quyidagi ifodaga bog‘liq holda “qayta
ishlaydi”:
𝑈
= 𝑈
(1 + 𝑅 /𝑅 ). (4.4)
Bunda ushbu
𝑈
qiymatidagi zaruriy yuklama toki emitter qaytargich
sxemasi bo‘yicha ulangan VT o‘tish tranzistori orqali ta’minlanadi. Katta yuklama
tokida qo‘shma tranzistordan foydalanish mumkin. Operatsion kuchaytirgichni
ta’minlash erga nisbatan nosimmetrik kuchlanish bilan emas, balki musbat bir qutbli
kuchlanish orqali amalga oshiriladi. Bu faqat musbat bo‘lgan kirish va tayanch
kuchlanishning qutblanishini cheklaydi. OK juda yaxshi kuchlanish
kuchaytirgichidir va u chiqish kuchlanishi qiymatining doimiyligini ta’minlaydi.
Bunda stabilizator
𝑈
ta’minot tarmog‘ining to‘g‘rilangan va past chastota filtridan
keyingi pasaytirilgan kuchlanishining pulsatsiyasini samarali so‘ndirib beradi.
𝑈
kuchlanishining tebranishi
𝑈
kuchlanishining stabilligiga ta’sir etmaydi, bunda
ta’minot kuchlanishining o‘zgarishi natijasida yuzaga keladigan OK chiqish
kuchlanishining dreyf o‘zgarishi juda kichik bo‘ladi.
OK bir qutbli ta’minot olishini hisobga olsak, OKning musbat ta’minot
82
kuchlanishini ikki marta oshirish mumkin. Shunday qilib, ±15 V kuchlanishga
mo‘ljallangan standart OK ni
𝑈
kuchlanishi 30 V gacha bo‘lgan sxemalarda
foydalanish mumkin.
Ko‘pgina integral OKlar chiqish tokini (7÷20 mA qiymatda) cheklovchi ichki
sxemaga ega bo‘ladi, shu sababli o‘tish tranzistori
𝐼
baza tokining qandaydir
chegaraviy qiymatini o‘rnatish mumkin. Natijada 4.6-rasmdagi sxema uchun
yuklama toki
𝐼 ∙ 𝛽
sathi bilan cheklanadi. Shuning uchun yuklama tokini talab
etilgan qiymatda ta’minlash uchun tokni uzatish koeffitsiyenti
𝛽
ning qiymati
asoslangan holda tanlangan bo‘lishi kerak.
Ammo bu yuklamada qisqa tutashuv bo‘lganda stabilizatorning chiqish tokini
cheklashga etarli bo‘lmaydi. Bu holda chiqishda qichqa tutashuv holati bo‘lganda
o‘tish tranzistori issiqlik teshilishiga yaqinlashadi. Bundan tashqari bir va xuddi
shunday turdagi tranzistorlar uchun
𝛽
tarqalishi (yoyilishi) yuqori bo‘lib va
𝛽
koeffitsiyentning o‘zi harorat va kollektor tokining funksiyasi hisoblanadi.
4.8-rasmda stabilizatorning yaxshilangan sxemasi keltirilgan. Yuklama toki
tok datchiki (
𝑅
rezistori) orqali oqib o‘tadi, uning qiymati belgilangan maksimal
chiqish tokining qiymatiga bog‘liq holda tanlanadi. Agar
𝑅
da kuchlanishning
pasayishi 0,6 V gacha kamaysa (kremniyli tranzistor ochiq emitter o‘tishining to‘g‘ri
kuchlanishi), VT
1
ochiladi va VT
2
o‘tish tranzistorining emitter o‘tishini shuntlaydi.
Shunday qilib, yuklama tokining maksimal qiymati
𝐼
.
= 0,6/
𝑅
ga teng
bo‘ladi.
4.8-rasm. Yuklama tokini cheklovchi stabilizator sxemasi
83
O‘tish tranzistorining tarqatuvchi (sochuvchi) quvvati
𝑃
= 𝐼 (𝑈
−
𝑈
)
qisqa tutashuv rejimida maksimal qiymatga erishadi:
𝑃
= 𝐼 𝑈
.
Shu
sababli o‘tish tranzistoridan tarqaluvchi quvvat qisqa tutashuv rejimida ruxsat
etilgan maksimal qiymatdan oshishi mumkin. Ushbu rejimda stabilizatorni buzilish
(ishdan chiqish) dan saqlab qolish uchun chiqish kuchlanishi kamayishi bilan bir
vaqtda chiqish tokining cheklash sathini ham kamaytirish lozim. Bu holda
stabilizatorning “tushish” xarakteristikasini olish mumkin (4.9-rasm).
4.9-rasm. Kuchlanish stabilizatorining “tushish” xarakteristikasi
𝑃
tarqaluvchi quvvatning oshishi nafaqat
𝑈
kuchlanishining sezilarli
kamayishida kuzatiladi. O‘tish tranzistorini tarqaluvchi quvvatning ruxsat etilgan
maksimal qiymati oshishidan himoyalash shunday amalga oshiriladiki, bunda
yuklama toki maksimal qiymati sathini cheklash kuchlanishlar farqi
𝑈
− 𝑈
ga
bog‘liq bo‘ladi (4.10-rasm).
4.10-rasm. O‘tish tranzistorining xavfsiz ishlashi uchun korreksiyali
stabilizator sxemasi
84
Stabilizatorda o‘tish tranzistorining xavfsiz ishlash sohasi uchun korreksiya
amalga oshiriladi
𝐼
.
= 𝐹(𝑈
− 𝑈
)
. VD stabilitron kirish-chiqish
kuchlanishlarini farqlash holatida ishlaydi. Agar bu farq stabilitronning
𝑈
stabillash kuchlanishdan kam bo‘lsa, u yopiq holatda bo‘ladi va VD,
𝑅
zanjiri
elementlari chiqish tokining qiymatiga ta’sir etmaydi. Agar
𝑈
− 𝑈
> 𝑈
bo‘lsa unda stabilitrondan tok oqib o‘tishni boshlaydi, uning qiymati
𝑈
,
𝑈
,
𝑅
va
𝑅
lar orqali aniqlanadi. Bunda
𝑅
va
𝑅
rezistorlarda kuchlanishni qo‘shimcha
kamayishi kuzatiladi, u esa VT
1
emitter o‘tishi uchun to‘g‘ri yo‘nalish bo‘ladi.
Shunday qilib, VT
1
tranzistori yuklama tokining kichik qiymatida ochiladi.
Integral stabilizatorlarni qurish prinsiplari.
Integral kuchlanish
stabilizatorlari – keng tarqalgan IMSlardir. Ular arzon, ishonchli va foydalanish
uchun qulay hisoblanadi. Deyarli barcha integral stabilizatorlar o‘zida quyidagi
ichki himoya zanjirlariga ega:
1)
yuklamada qisqa tutashuvdan himoyalash;
2)
qizib ketishdan himoyalash;
3)
o‘tish tranzistori xavfsiz ishlash sohasini korreksiyalash.
Bu uch turdagi himoyalashning barchasi har doim ham integral
stabilizatorlarda bo‘lavermaydi. Chiqishda yuklamani qisqa tutashuvdan
himoyalash nisbatan keng tarqalgan.
Integral stabilizator rostlovchi OK sxemasi asosida yaratilgan bo‘lishi
mumkin. SHuning uchun stabilizatorni yagona kristallda (4.10-rasm) va tashqariga
uchta chiqishli qilib tayyorlash zarur (4.11-rasm).
Mikrosxemani (4.11-rasm) musbat kuchlanish stabilizatori deyiladi, chunki
umumiy chiqishga (COM) nisbatan uning kirishi va chiqishida ham musbat
potensial bo‘ladi. Bundan tashqari manfiy kuchlanish stabilizatorlari, ikki qutbli
stabilizatorlar (umumiy chiqishga nisbatan simmetrik musbat va manfiy
kuchlanishli), ko‘p kanalli (bir nechta turli chiqish kuchlanishi qiymati bilan
ta’minlaydigan) stabilizatorlar ham ishlab chiqariladi.
Uchta chiqishli stabilizatorlarning katta qismi chiqish kuchlanishining
o‘rnatilgan qiymatlari bo‘yicha 5 V dan 24 V gacha qilib tayyorlanadi. Integral
stabilizatorlarning qo‘llanilishi stabillangan ta’minot manbaini qurish masalasini
85
ancha soddalashtiradi.
4.11-rasm. Kuchlanish integral stabilizatorining sxemasi
IMS stabilizatori kirishiga chiqish kuchlanishi qiymatidan bir qancha katta
bo‘lgan to‘g‘rilangan kuchlanish beriladi (pulsatsiyani hisobga olgan holda
kuchlanishni minimal kamayishi 0,5 V dan 3 V gacha). Mikrosxema chiqishiga
yuklama ulanadi (4.12-rasm).
𝐶
va
𝐶
kondensatorlar o‘tish jarayonida yuzaga
keladigan kuchlanish to‘lqinini so‘ndiradi va IMS qo‘zg‘alishining oldini oladi.
4.12-rasm. Kuchlanishni stabillash uchun uchta chiqishli IMSning ulanish
sxemasi
86
Ma’lumotnomada har bir stabilizator uchun tavsiya etiladigan kondensatorlar
turi va sig‘imining qiymati ko‘rsatiladi. Ayrim hollarda
𝐶
va(yoki)
𝐶
o‘rnida
parallel ulangan sig‘imi bir necha mkF bo‘lgan oksidli va sig‘imi 0,1 mkF atrofida
bo‘lgan keramik kondensatorlardan foydalaniladi.
Chiqish kuchlanishining o‘rnatilgan qiymatiga mo‘ljallangan uchta chiqishli
stabilizatorlar bilan bir qatorda sanoatda to‘rtta va undan ko‘proq chiqishli
mikrosxemalar ishlab chiqariladi, shu bilan ularda chiqishidagi kuchlanishni
o‘zgartirish imkoni bo‘ladi. Bunday stabilizatorlarga rostlanuvchi stabilizatorlar
deyiladi. Shuni ta’kidlash kerakki, uchta chiqishli mikrosxemalar orasida
rostlanuvchi stabilizatorlar ham uchraydi, ularda o‘rnatilgan chiqish kuchlanishining
qiymati kichik bo‘ladi (1,2 V atrofida). Bunda yuklamadagi kuchlanishni
o‘zgartirish stabilizatorni COM chiqishi potensialini yuklama umumiy qutbiga
nisbatan sun’iy ravishda o‘zgartirish hisobiga amalga oshiriladi.
To‘rtta chiqishli oddiy stabilizatorni xuddi uchta chiqishli sxema (4.10-rasm)
kabi hosil qilish mumkin, agar IN, OUT va COM chiqishlar bilan birga kristalldan
to‘rtinchi – rostlash (ADJ) chiqishini olish mumkin (4.13-rasm). Chiqish
kuchlanishini rostlash IMSga nisbatan endi tashqi hisoblanadigan
𝑅
va
𝑅
qarshiliklar qiymatini o‘zgartirish hisobiga amalga oshiriladi (4.14-rasm).
Ko‘rib chiqilayotgan sxema uchun
𝑈
= 𝑈
(1 + 𝑅 /𝑅 )
teng bo‘ladi.
Agar
𝑅
rezistor sifatida potensiometrdan foydalanilsa chiqish kuchlanishini ohista
o‘zgartirish mumkin.
𝑈
tayanch kuchlanishi uchun operatsion kuchaytirgich
kuchlanish kuchaytirgichi hisoblanishini e’tiborga olib, chiqish kuchlanishini
rostlash diapazonini kengaytirish maqsadida
𝑈
qiymatiga 1,0 – 1,5 V dan ortiq
kuchlanish berish tavsiya etilmaydi.
87
4.13-rasm. To‘rtta chiqishli rostlanuvchi kuchlanish stabilizatori
4.14-rasm. Kuchlanishni stabillash uchun to‘rtta chiqishli IMSning ulanish
sxemasi
Integral stabilizatorlarning qo‘llanilishi.
Oldin ta’kidlab o‘tganimizdek,
integral stabilizatorlarning qo‘llanilishi ta’minot manbaining sxemotexnikasini
soddalashtiradi va uning elektrik ko‘rsatkichlari yaxshilaydi. Hattoki eng sodda va
88
arzon integral stabilizatorlar ham etarlicha yaxshi elektr ko‘rsatkichlarga ega:
pulsatsiyani so‘ndirish koeffitsiyenti 40 dan 80 dB gacha, chiqish qarshiligi 15 dan
30 mOm gacha.
Integral stabilizatorli uchta chiqishli ta’minot manbalari.
4.15- va 4.16-
rasmda uchta chiqishli integral stabilizatorli stabillashtirilgan sodda ta’minot
manbaining sxemalari keltirilgan.
4.15-rasm. Musbat kuchlanish stabilizatorli ta’minot manbai
4.16-rasm. Manfiy kuchlanish stabilizatorili ta’minot manbai
Sig‘imi bir necha yuzlab mkF bo‘lgan
𝐶
kondensator to‘g‘rilangan
kuchlanishni silliqlash uchun xizmat qiladi. Sig‘imi bir necha mkF bo‘lgan
𝐶
va
𝐶
kondensatorlar integral stabilizatorning stabil ishlashini ta’minlaydi. Ular integral
stabilizator chiqishiga iloji boricha yaqin joylashgan bo‘lishi kerak yoki bevosita
o‘ziga kavsharlab (qalaylab) ulangan bo‘lsa undan ham yaxshi. Foydalanish
bo‘yicha ko‘rsatmalarda ko‘pchilik stabilizatorlar uchun qayd qilinadiki, agar filtr
89
𝐶
kondensatorini integral stabilizator bilan ulashdagi simlar uzunligi 70 mm dan
oshmasa u holda stabilizator kirishida
𝐶
kondensatoridan foydalanish zaruriyati
yo‘q.
Chet el sanoati ishlab chiqaruvchilari tomonidan yuzdan ortiq turdagi uchta
chiqishli integral stabilizatorlar ishlab chiqariladi, ularning chiqish kuchlanishi 5 V
dan 24 V gacha va 0,1 A dan 2,0 A gacha bo‘lgan tokdagi integral stabilizatorlardir.
Chiqish kuchlanishi 1 A gacha bo‘lgan ta’minot manbalarini (4.15- va 4.16-rasm)
amalga oshirish uchun μA78xx musbat va μA79xx manfiy kuchlanishli klassik
stabilizatorlardan keng foydalaniladi (oxirgi ikkita raqami chiqish kuchlanishining
qiymatini ko‘rsatadi). Ikkita uchta chiqishli stabilizatordan foydalanib, ikki qutbli
ta’minot manbaini qurish mumkin (4.17- va 4.18-rasm). Xuddi shunday 4.18-
rasmdagi sxema o‘xshash manfiy kuchlanish stabilizatorli ikki qutbli TMni qurish
mumkin.
4.17-rasm. Musbat va manfiy kuchlanish stabilizatorili ikki qutbli ta’minot
manbai
Integral stabilizatorli TMda chiqish kuchlanishining o‘zgarishi.
Yuqorida
qayd etilganidek to‘rtta chiqishli stabilizatordan foydalanilganda (4.16- va 4.14-
rasm),
𝑅 /𝑅
qarshiliklar qiymatining nisbatini (
𝑈
bo‘lgichining kuchlanishni
uzatish koeffitsiyenti) o‘zgartirib chiqish kuchlanishini rostlash mumkin. Chiqish
kuchlanishini rostlashning boshqa usuli tayanch kuchlanishini o‘zgartirish
hisoblanadi, agar albatta integral stabilizator bunday o‘zgarishni amalga oshirishga
90
imkon bersa.
4.18-rasm. Musbat kuchlanish stabilizatorili ikki qutbli ta’minot manbai
4.19-rasmda μA723 integral stabilizatori (IS) ning ichki strukturasi (Fairchild
firmasi) va uning ulanish sxemasi keltirilgan. 4.19-rasmdan ko‘rinadiki, stabilizator
tayanch kuchlanishi chiqishiga ega bo‘lib, uni tashqi rezistorli bo‘lgich (sxemada
ko‘rsatilmagan) yordamida talab etilgan songacha kamaytirish mumkin. Bundan
tashqari, maksimal chiqish tokining qiymatini o‘zgartirish imkoni mavjud (
𝑅
rezistori orqali).
𝑅
va
𝑅
rezistorlari differensial kuchaytirgichning
noinvertorlovchi kirishiga berilgan “tashqi” tayanch kuchlanishi uchun kuchaytirish
koeffitsiyentini beradi.
𝐶
(sig‘imi 100 pF) va
𝐶
(10 mkF) kondensatorlari ISning
barqaror ishlashi uchun zarur.
Sxemaning (4.19-rasm)
𝑈
kuchlanishini rostlash quyidagicha amalga
oshirilishi mumkin:
1)
𝑈
kuchlanish bo‘lgichi yoki differensial kuchaytirgichning
noinvertorlovchi kirishiga tashqi tayanch kuchlanishini berish orqali;
2)
𝑅 /𝑅
qarshiliklar nisbatini o‘zgartirish orqali;
3)
kuchaytirgich (+) musbat kirishidagi tayanch kuchlanishini
𝑅 /𝑅
qarshiliklar nisbatining o‘zgarishi bilan bir vaqtda o‘zgartirish orqali.
91
4.19-rasm. μA723 integral stabilizatori va uning kuchlanishni stabillash
uchun ulanish sxemasi
Shuni ta’kidlash joizki, 4.19-rasmdagi sxemalarga o‘xshash sxemalarda
𝑈
kuchlanishini rostlash chuqurligiga tayanch kuchlanishining mumkin bo‘lgan
minimal qiymati cheklash kiritishi mumkin. Shunday qilib (ishlab chiqaruvchi firma
tavsiyasiga ko‘ra) μA723 stabilizatori uchun kuchaytirgich kirishiga beriladigan
𝑈
ning minimal qiymati 2 V ga teng. Bu shuni bildiradiki, chiqish kuchlanishi 2
V dan kichik bo‘lishi mumkin emas.
Uchta chiqishli stabilizator sxemasida
𝑈
kuchlanishini zarurat bo‘lganda
o‘zgartirish mumkin. Chiqish kuchlanishini korreksiyalash (rostlash) usulidan biri,
integral stabilizatorning umumiy chiqish zanjiriga stabilitron (yoki bir nechta
stabilitronlar) ulash hisoblanadi (4.20-rasm).
Ikkala sxema uchun ham ISning COM chiqishi sun’iy (virtual) erga ulangan
bo‘lib, haqiqiy erga ulinishga nisbatan
𝑈
stabilitron stabilizatsiya kuchlanishi
qiymatiga “siljitilgan”. Bunda chiqish kuchlanishi
𝑈
+ 𝑈
kuchlanishlari
yig‘indisiga teng. ISning o‘zi
𝑈
kuchlanishining haqiqiy qiymati haqida
“tushunchaga ega bo‘lmaydi”. Uning vazifasi OUT va COM chiqishlar orasida
o‘zgarmas kuchlanish bilan ta’minlab berishdan iborat bo‘lib, IS aslida shu bilan
92
“shug‘ullanadi”.
4.20-rasm. Stabilizatorning COM chiqish zanjiriga stabilitronning ulanishi:
a) IS yo‘qotishiga teng stabilizatsiyasi toki bilan;
b) stabilizatsiyaning oshgan toki bilan.
4.20a-sxemada VD stabilitron orqali oqib o‘tadigan teskari tok qiymati IS
iste’mol qiladigan tok bilan aniqlanadi, uni yo‘qotish toki deb ham ataladi. Umumiy
holatda bu tokning qiymati 1 mA ga teng va u ISning ishlash rejimiga bog‘liq holatda
o‘zgarishi mumkin. 4.20b-rasmdagi sxemada stabilitron orqali qo‘shimcha
stabilizatsiya toki oqib o‘tadi va uning qiymati
𝑈
/𝑅
ballast rezistori
qarshiligining qiymati orqali aniqlanadi. Shu sababli stabilizatsiya
𝑈
kuchlanishining sifati oshadi, natijada chiqish kuchlanishi ham oshadi.
4.21-rasmdagi sxemada chiqish kuchlanishi zinasimon shaklda o‘zgaradi.
Misol sifatida uchta stabilitron olingan, biroq ularning soni bir nechta bo‘lishi ham
mumkin.
Umumiy holatda chiqish kuchlanishi (4.21a-rasm) sakkizta qiymatga ega
bo‘lishi mumkin (4.1-jadval). Ayrim hollarda, agar hamma stabilitronlar bir xil
bo‘lsa mumkin bo‘lgan
𝑈
qiymatlarining soni to‘rttagacha kamayishi mumkin.
93
4.21-rasm. Chiqish kuchlanishini zinasimon shaklda o‘zgartirish:
a) stabilitronlar ketma-ket ulangan;
b) stabilitronlar parallel ulangan.
4.1-jadval
4.21a-rasmdagi sxemada mumkin bo‘lgan
𝑈
kuchlanishlarining qiymati
𝑼
𝒄𝒉𝒊𝒒
SA
1
SA
2
SA
3
U
st DA
yopiq
yopiq
yopiq
U
st DA
+ U
st VD1
ochiq
yopiq
yopiq
U
st DA
+ U
st VD2
yopiq
ochiq
yopiq
U
st DA
+ U
st VD3
yopiq
yopiq
ochiq
U
st DA
+ U
st VD1
+ U
st VD2
ochiq
ochiq
yopiq
U
st DA
+ U
st VD2
+ U
st VD3
yopiq
ochiq
ochiq
U
st DA
+ U
st VD1
+ U
st VD3
ochiq
yopiq
ochiq
U
st DA
+ U
st VD1
+ U
st VD2
+ U
st VD3
ochiq
ochiq
ochiq
4.21b-rasmdagi sxemada umumiy shinaga nisbatan virtual er potensialining
“siljishi” stabilizatsiya kuchlanishi turli qiymatda bo‘lgan stabilitronlarning ulanishi
sababli o‘zgaradi. Xuddi 4.21a-rasmdakeltirilgan sxemadagi kabi
𝑈
= 𝑈
ni
olish mumkin (SA qayta ulagich o‘ng tomon oxirida bo‘lganda). Sxemani
ishlatishda shuni e’tiborga olish kerakki, qayta ulagichni kommutatsiya (ulanish-
ajratish) lashda vaqt oralig‘i bo‘lmasligi lozim, qachonki IS COM chiqishi minus
simiga ulanmagan bo‘lsa, hamma IS ham bunday rejimga bardosh bera olmaydi.
4.22-rasmda chiqish kuchlanishi
𝑈
dan
𝑈
+ 𝑈
gacha ohista
94
rostlanuvchi ta’minot manbai sxemasi keltirilgan.
𝑅
, VD,
𝑅
elementlari chiqish
kuchlanishi rostlanuvchi parametrik stabilizatorni tashkil etadi. Bunda
𝑈
kuchlanishi
𝑈
kuchlanishidan ushbu kuchlanish qiymatiga farqlanadi.
4.22-rasm. Rostlanuvchi chiqish kuchlanishili uchta chiqishli stabilizator
asosidagi ta’minot manbai
𝑈
kuchlanishini rostlashning yana bir usuli rezistiv kuchlanish
bo‘lgichidan foydalanishdir (4.23-rasm).
𝑅
va
𝑅
rezistorlari chiqish kuchlanishi
bo‘lgichini tashkil qiladi. Ushbu bo‘lgich chiqishiga ISning COM chiqishi ulanadi.
Sxemaning chiqish kuchlanishi quyidagicha aniqlanadi:
𝑈
≈ 𝑈
+ 𝐼 ∙ 𝑅 , (4.5)
bunda,
𝐼
– kuchlanish bo‘lgichi orqali oqib o‘tadigan tok.
4.23-rasm.
𝑈
kuchlanishini kuchlanish bo‘lgich yordamida rostlash
95
𝑅
va
𝑅
rezistorlar qarshiligini hisoblash quyidagi tartibda bajariladi:
1)
kuchlanish bo‘lgichi orqali oqib o‘tadigan
𝐼 ≥ (3 − 5)𝐼
toki beriladi, bu
erda
𝐼
– ISning yo‘qotish (iste’mol) toki;
2)
rezistor qarshiligini aniqlash
𝑅 ≈ 𝑈
/𝐼
;
3)
𝑅
ning qiymati aniq IS uchun foydalanish bo‘yicha tavsiya etilgan
diapazoniga mos kelishini tekshirish lozim (142EN IS uchun
𝑅
=100÷300 Om);
4)
agar
𝑅
qarshilikning qiymati tavsiya etilgan qiymatga to‘g‘ri kelmasa,
bunday holatda
𝐼
ning yangi qiymati beriladi;
5)
𝑅
rezistorning qarshiligi quyidagi ifoda orqali hisoblanadi:
𝑅 = 𝑈
− 𝑈
/𝐼 . (4.6)
Yo‘qotish
𝐼
toki hisoblash ifodalarida e’tiborga olinmagan, chunki uning
haqiqiy qiymatini aniqlash murakkab bo‘lib,
𝐼
yo‘qotish toki stabilizator ishchi
rejimiga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun, hisoblashda yuqori natijaga ega bo‘lish
uchun
𝐼
ning qiymati
𝐼
dan bir necha barobar katta bo‘lishi kerak. Ammo, hattoki
𝐼
bo‘lgichning toki
𝐼
yo‘qotish tokidan ancha katta bo‘lsa ham
𝑈
chiqish
kuchlanishining aniq qiymatini o‘rnatish uchun qayta rostlash talab etiladi (masalan
𝑅
rezistorini tanlash), chunki
𝑅
,
𝑅
va
𝑈
qiymatlarining sakrashi (o‘zgarishi)
ta’sir ko‘rsatadi (masalan K124EN8E mikrosxemasining stabilizatsiya kuchlanishi
15±0,60 V ga teng).
Misol ko‘rib chiqamiz. Quyida berilgan qiymatlar bo‘yicha 142EN5A IS
uchun sxemadagi
𝑅
va
𝑅
rezistorlar qarshiliklarini hisoblaymiz.
𝑈
= 10
V
(
𝐼 ≈ 10
mA,
𝑈
= 5
V).
𝐼 = 40
mA bo‘lgan tok berib, quyidagini olamiz
𝑅
=5 V / 40 mA=125 Om va
𝑅
=(10 V – 5 V) / 40 mA=125 Om.
Bunda ikkita rezistorning ruxsat etilgan sochilish (tarqalish) quvvati 0,25 Vt
dan kam bo‘lmasligi lozim.
𝑈
kuchlanishini rostlashning ancha murakkab sxemasi 4.24-rasmda
keltirilgan. DA kirishiga nostabil to‘g‘irlangan kuchlanish beriladi, ISning COM
chiqishiga
𝑅
o‘zgaruvchan rezistori orqali rostlangan va VT tranzistori orqali tok
bo‘yicha kuchaytirilgan signal beriladi.
𝑅
rezistorda kuchlanishning pasayishi:
𝑈
= 𝑈
+ 𝑈
, undan oqib
96
o‘tayotgan tok:
𝐼
= 𝑈 /𝑅
ifodalar orqali aniqlanadi.
𝑈
= 𝑈
+ 𝑈
ekanligini inobatga olsak,
𝑈
= (𝑈
+ 𝑈
)
𝑅 + 𝑅
𝑅
(4.7)
teng bo‘ladi.
Shunday qilib, sxemaning minimal chiqish kuchlanishi
𝑈
+ 𝑈
ga
teng, maksimal qiymati esa
𝑅
qarshilik orqali aniqlanadi. (
𝑈
≤ 𝑈
− ∆𝑈
,
bunda
∆𝑈
– mazkur IS uchun kirish-chiqish kuchlanishining zaruriy minimal farqi).
4.24-rasm.
𝑈
kuchlanishini tranzistordan foydalanib rostlash
Uchta chiqishli stabilizatorlarning barcha sxemalarida chiqish kuchlanishi
ISning stabilizatsiya kuchlanishidan kam bo‘lmasligi kerak. Agar
𝑈
< 𝑈
ni
olish zaruriyati bo‘lsa, ISning COM chiqish zanjirida kuchlanishning qutbini
o‘zgartirish mumkin (4.25-rasm). 3.40-rasmdagi sxema uchun
𝑈
= 𝑈
−
𝑈
ga teng bo‘ladi.
4.25-rasm. Uchta chiqishli stabilizator sxemasida
𝑈
< 𝑈
ni olish
97
Chiqish kuchlanishining funksional o‘zgarishi.
Agar sxema umumiy
simiga nisbatan ISning COM chiqish potensiali aniq qonun bo‘yicha o‘zgartirilsa,
chiqish kuchlanishini funksional boshqarish mumkin. Misol sifatida 4.26-rasmdagi
sxemani ko‘rib chiqamiz.
4.26-rasm. Chiqish kuchlanishining funksional o‘zgarishi
Chiqish kuchlanishi sxemaning ulanish momentida
𝑈
+ 𝑈
ga teng
bo‘ladi, bunda
𝑈
– VT tranzistorning to‘yinish rejimidagi kollektor va emitter
orasidagi kuchlanish. Sxemaning ulanish momentida
𝑅
rezistor orqali
𝐶
kondensator zaryadlanadi, bunda kuchlanishning pasayishi tranzistorning emitter
o‘tishi uchun to‘g‘ri hisoblanadi. VT tranzistor ochiladi va
𝑅
rezistorni shuntlaydi.
Keyin
𝐶
kondensatorning zaryadi hisobiga tranzistorning kollektor-emitter o‘tishi
qarshiligi oshadi va chiqish kuchlanishi ham oshadi (4.27-rasm).
4.27-rasm. 4.26-rasmdagi sxema chiqish kuchlanishining o‘zgarish vaqt
diagrammasi
98
Maksimal chiqish kuchlanishi
𝑅
va
𝑅
rezistorlar orqali beriladi. Chiqish
kuchlanishini “o‘rnatish” vaqti
𝑡
𝐶
sig‘im va
𝑅
qarshilik qiymatlari orqali
beriladi. 4.26-rasmdagi stabilizatordan ishchi kuchlanishga ohista chiqishli
yuklamani “qadamma-qadam” ulanishi uchun foydalanish mumkin.
Integral stabilizatorlarning yuklama qobiliyatini oshirish.
ISning maksimal
chiqish toki cheklangan (tipik qiymati 1÷2 A). Chiqish tokini katta qiymatini olish
zaruriyati tug‘ilganda ISga qo‘shimcha katta quvvatli o‘tish tranzistori ulanadi
(4.28-rasm). Xorijiy sanoatda chiqish toki 5-10 A li ISlar ishlab chiqariladi. Biroq
ular nisbatan qimmat va ulardan foydalanish murakkab, chunki bunday kristallar
uchun maksimal ishchi harorat katta quvvatli tranzistorlarga qaraganda kichik,
ruxsat etilgan sochilish quvvati esa tranzistorlar uchun xuddi shunday parametridan
keskin farqlanadi.
𝑅
rezistorning qarshiligini shunday tanlash kerakki,
𝐼
chiqish tokining ayrim
qiymatlarida, masalan 100 mA da, undagi kuchlanishning pasayishi VT
tranzistorining ochilishi uchun etarli bo‘lishi kerak. Yuklamaning toki
𝐼
dan kichik
bo‘lsa, sxema oddiy holatda ishlaydi. VT tranzistor yopiq holatda stabilizator orqali
yuklama toki oqib o‘tadi.
𝐼
yuklama toki
𝐼
tokidan katta bo‘lganda VT tranzistor
ochiladi va undan
𝐼 = 𝐼
− 𝐼
qiymatiga teng bo‘lgan tok oqib o‘ta boshlaydi.
Uchta chiqishli stabilizator berilgan
𝑈
qiymatini qo‘llab-quvvatlaydi,
yuklamaning zaruriy toki esa asosan tranzistor orqali ta’minlanadi. Bunda IS
yuklama tokining aniq (haqiqiy) qiymatini hatto “bilmaydi”.
4.28-rasm. ISning yuklama qobiliyatini oshirish uchun tashqi o‘tish
tranzistoridan foydalanish
99
4.28-rasmdagi sxema tranzistorni yuklamada qisqa tutashuvdan himoyalash
zanjiriga ega emas. Katta quvvatli tranzistor uchun sxemaning qisqa tutashuv rejimi
eng og‘ir ish rejimi hisoblanadi, bu holatda undan juda katta tok oqib o‘tadi, uning
kollektor-emitter o‘tishidagi kuchlanishning pasayishi kirish kuchlanishi
𝑈
qiymatiga tenglashadi. Shu sababli o‘tish tranzistorini qisqa tutashuvdan himoyalash
uchun yuklamada chiqish tokini cheklash sxemasidan foydalaniladi (4.29-rasm).
Agar chiqish tokining qiymati o‘rnatilgan chegaraviy qiymatdan oshmasa,
𝑅
rezistorda kuchlanishning pasayishi kichik, VT
1
tranzistori yopiq va sxema 4.28-
rasmdagi stabilizator kabi faoliyat ko‘rsatadi. Yuklama toki o‘rnatilgan qiymatdan
oshadigan bo‘lsa
𝑅
rezistorda kuchlanishning pasayishi bilan VT
1
tranzistor
ochiladi, uning kollektor-emitter o‘tishi o‘tish tranzistorining emitter o‘tishini
shuntlaydi, VT
2
yopiladi va uning kollektor toki qiymati kamayadi.
4.29-rasm. O‘tish tranzistori sxemasida chiqish tokini cheklash
Misol ko‘rib chiqamiz. Faraz qilaylik, tok qiymati 5 A gacha bo‘lgan, chiqish
kuchlanishi 5 V bo‘lgan stabilizator talab etilsin. Kirish kuchlanishi 15 V ga teng
bo‘lsin. Qisqa tutashuv holatida chiqish quvvatining quyidagicha tarqalishini
ta’minlaydigan VT
2
o‘tish tranzistorini tanlaymiz:
𝑃
.
= 𝑈
∙ 𝐼
= 15 𝑉 ∙ 5 𝐴 = 75 𝑊.
Bizga bir muncha qo‘shimcha zaxirani hisobga olganda ruxsat etilgan
tarqalish (sochilish) quvvati 90÷100 Vt bo‘lgan tranzistor zarur bo‘ladi. Ushbu
shartni
p-n-p
o‘tishga ega bo‘lgan, KT818A bipolyar tranzistori qanoatlantiradi
(
𝑃
.
= 100
Vt,
𝐼 = 5
A da
ℎ
= 15
,
𝐼 = 5
A da
𝐼
= 15
A,
𝑈
= 0,9
100
V). VT
2
tranzistorining baza toki
𝐼
ni kollektor tokining qiymati
𝐼
= 5
A
bo‘lganda aniqlaymiz:
𝐼
= 𝐼 /ℎ
≈ 0,33
A. ISning chiqish toki
𝐼
ni
keragidan ortiqcha shunday tanlaymizki, bunda u
𝑈
kuchlanish va elementlar
parametrlarining mumkin bo‘lgan chetlanishlaridan oshmasligi lozim. Aytaylik
ushbu zaxira 20% ga teng deb olaylik, u holda
𝐼
= 1,2𝐼
,
𝑅
rezistordan oqib
o‘tayotgan tok
0,2𝐼
teng bo‘ladi. Shuning uchun
𝑅 = 𝑈
/(0,2𝐼 ) = 0,9 𝑉/
(0,2 ∙ 0,33 𝐴) = 13,5
Om.
VT
1
tranzistori sifatida o‘rta quvvatli
p-n-p
o‘tishli KT816A turidagi bipolyar
tranzistorni olish mumkin (
𝐼 = 2 𝐴 > 𝐼
,
𝑃
.
= 20 𝑉𝑡 > 𝑈
∙ 𝐼
≈ 15 ∙
0,3 ≈ 4,5
Vt,
𝐼 ≈ 0,4 𝐴
bo‘lganda
𝑈
= 0,7
V). Natijada,
𝑅 = 𝑈
/𝐼
,
bunda
𝐼
= 5
A – ruxsat etilgan maksimal chiqish toki.
𝑅 = 0,7/5 ≈ 0,14
Om. Shunday qilib, 4.27-rasmdagi sxema uchun talab etilgan ko‘rsatkichlarga ega
bo‘lgan quyidagi elementlardan foydalanish mumkin:
𝑅 ≈ 0,15
Om,
𝑅 ≈
≈15 Om, VT
1
-KT816A, VT
2
-KT818A.
Integral stabilizatorni diodli himoyalash.
ISning chiqish zanjirida sig‘imi
5÷10 mkF dan kam bo‘lmagan kondensator bo‘lganda va qisqa tutashuvda
stabilizatorning kirishida tokning katta kuch bilan qisqa muddatli sakrashi
kuzatiladi. Bu holat OUT chiqishidan IN chiqishiga yo‘nalishidagi IS zanjiri orqali
chiqish kondensatorining razryadlanishi sababli ro‘y beradi. Ushbu impuls tokining
qiymati bir va o‘nlab amperdan oshishi mumkin va u IS buzilishiga
(shikastlanishiga) olib keladi. Bunday holatda ISning ishdan chiqishini himoyalash
maqsadida uni diod orqali shuntlanadi (4.30-rasm).
4.30-rasm. Integral stabilizatorni diodli himoyalash sxemasi
101
Kirishda qisqa tutashuv holati sodir bo‘lganda
𝐶
chiqish kondensatori VD
shuntlovchi diod orqali razryadlanadi.
4.4. Tayanch kuchlanish manbalari
Har qanday stabilizator sxemasida tayanch kuchlanishi (TK) talab etiladi, u
bilan chiqish kuchlanishining qiymati taqqoslanadi. Ma’lumki, chiqish
kuchlanishining stabilligi tayanch kuchlanishining stabilligidan yuqori bo‘lishi
mumkin emas.
Stabilizatorlardan tashqari ko‘pgina funksional tayyor zamonaviy elektronika
qurilmalari o‘zining ishlashida tayanch kuchlanishining stabil manbalariga ehtiyoj
sezadi. Bunday sxemalarga tarkibida raqam-analog o‘zgartigich (RAO‘) va analog-
raqam o‘zgartirgich (ARO‘) lar mavjud bo‘lgan sxemalar, o‘lchov apparatlari
mavjud bo‘lgan va boshqa ko‘plab qurilmalar misol bo‘ladi.
Bunday funksional uzellar stabil kuchlanish manbai mikrosxemasining ichiga
joylashishga to‘sqinlik qilmaydigan integralli asosda bajarilgan holda ishlab
chiqarilishiga qaramasdan, qator holatlarda anchagina yaxshi parametrlarga ega
bo‘ladigan alohida (tashqi) tayanch kuchlanishi manbalarining qo‘llanilishi afzal
hisoblanadi.
Nisbatan ko‘p qo‘llaniladigan TK manbaining ikki turi mavjud:
1) stabilizatorlar asosidagi manbalar;
2) “Bandgap” TK manbai (“
𝑈
-stabilitronlar”, “stabilitronlar kuchlanishi
taqiqlangan zona bilan”, “tayanch kuchlanish manbai kengligi taqiqlangan zonaga
teng”, “TK manbai taqiqlangan zona kengligi kuchlanishidan foydalangan holda” va
bir qator nomlanishlari mavjud). Bularning har biri alohida funksional uzel, yoki
IMS tarkibidagi tayanch kuchlanish manbai sifatida qo‘llanilishi mumkin.
Stabilizatorlar asosidagi tayanch kuchlanishi manbalari.
Qulay, arzon va
keng tarqalgan. Stabilitronlar 2÷2,5 V dan 200 V gacha bo‘lgan qator kuchlanish
qiymalarida ishlab chiqariladi, ularning ruxsat etilgan sochilish quvvati eng kichik
qiymatdan 50 Vt gacha bo‘ladi va stabillash kuchlanishi 1 dan 20% gacha ruxsat
etiladi. Stabilitronli TK manbalari keng tarqalganiga qaramasdan (3.4-, 3.5-, 3.6-
102
rasmlar), aniq parametrli bunday ta’minot manbalarini qurish o‘ziga yarasha
qiyinchiliklarga ega. Demak, stabilitronli TK manbalarini qurishda quyidagilarni
inobatga olish lozim:
1) stabilitronlar oxirgi stabil kuchlanish qiymatiga ega va bu kuchlanish
ruxsati yuqori (qimmat peritsidion asboblardan tashqari);
2) stabilitronlar sezilarli shovqin keltirib chiqaradi;
3) stabillash kuchlanishi stabilitron (stabillik toki) teskari tokining qiymatiga
va xaroratga bog‘liq.
Haroratga bog‘liqlik omili kuchlanish stabilligi ≈6V bo‘lgan stabilitronlar
uchun o‘z ahamiyatini yo‘qotadi. Ularning tok o‘zgarishiga sezgirligi kam va bunda
harorat koeffitsiyenti deyarli nolga teng bo‘ladi (4.31-rasm). 4.31-rasmdan
ko‘rinadiki,
𝑈
qiymati 6 V qiymatga yaqin bo‘lgan stabilitronlar boshqa
qiymatdagi stabillash kuchlanishili asboblar bilan taqqoslaganda kichik differensial
qarshilikka ega bo‘ladi.
4.31-rasm. Stabilitronlar differensial qarshiligining stabilizatsiya
kuchlanishiga bog‘liqligi
Shuni inobatga olish kerakki, stabilitronlar stabillash kuchlanishining harorat
koeffitsiyenti stabillash kuchlanishiga qanday bog‘liq bo‘lsa, teskari tok qiymatiga
ham shunday bog‘liq bo‘ladi (4.32-rasm). 4.32-rasmdan ko‘rinadiki, stabilitron
teskari tokining qiymatini o‘zgartirib, ma’lum bir oraliqda “harorat koeffitsiyentini
sozlash” va deyarli haroratga sezgir bo‘lmagan TK manbaini qurish mumkin (bunda
103
albatta qo‘shimcha diod va stabilitronlardan foydalaniladi).
4.32-rasm. Stabilitronlar stabilizatsiya kuchlanishi harorat koefitsiyentining
kuchlanish va tok stabilligiga bog‘liqligi
Stabilizatsiya toki bo‘yicha topshiriq.
Stabilizatsiya tokini doimiy sathda
o‘rnatish va ushlab turish TK manbai ko‘rsatkichlarini ancha yaxshilaydi. Masalan,
umumiy foydalanishli 1N821A stabilitroni uchun (
𝑈 = 6,2 𝑉 ± 5%
,
𝐼 = 7,5
mA
bo‘lganda
𝑟 = 15
Om) tokning 1mA o‘zgarishi
𝑈
ni uch marta ko‘proq
(kuchliroq) o‘zgartiradi, haroratni –40
°
C dan +100
°
C gacha o‘zgarishiga nisbatan.
Shuning uchun, stabilitronlar teskari siljishida pretsizion TK manbalarida
stabil tok manbalaridan foydalaniladi. Ushbu masalani echishning bir varianti 4.33-
rasmda keltirilgan.
4.33-rasm. Tayanch kuchlanish manbaida stabilitron teskari siljish tokini
stabillash
104
Operatsion kuchaytirgich (OK)
𝑈
kuchlanishi uchun noinvertorlovchi
kuchaytirgich sifatida ulangan bo‘lib, uning kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish
koeffitsiyenti
1 + 𝑅 /𝑅
ga teng. Chiqish kuchlanishi
𝑈
= 𝑈 (1 + 𝑅 /𝑅 )
stabilitronning o‘zgarmas toki teskari siljishini
𝐼 = (𝑈
− 𝑈 )/𝑅
olish uchun
foydalaniladi. DA mikrosxema manbai bir qutbli bo‘lib, sxemaning ulanishini
chiqish kuchlanishining musbat qutbi bilan kafolatli ta’minlab beradi.
Stabilitronli IMSlar.
Bu asosan ikki chiqishli qurilma bo‘lib, oddiy
stabilitronlar kabi qo‘llaniladi. Umuman olganda stabilitronli IMSlar sxemotexnik
echimda murakkab qurilma hisoblanadi, u o‘zining stabilitronidan tashqari bir
qancha aktiv va passiv komponentlardan tashkil topgan bo‘lib, ular elektrik
ko‘rsatkich va xarakteristikalarni yaxshilash uchun xizmat qiladi (eng asosiysi –
berilgan tokda doimiy kuchlanish stabilligi).
Bunday IMSarda harorat stabilligi juda yuqori. Uncha qimmat bo‘lmagan
1009EH1 IMS uchun stabilizatsiya kuchlanishining harorat koeffitsiyenti taxminan
0,006%/
°
C ga teng bo‘ladi. Ikki chiqishli IMSli stabilizatorlar qatorida uchta
chiqishli mikrosxemalar ham ishlab chiqarilmoqda. Uchinchi qo‘shimcha chiqish
hisobiga stabilizatsiya kuchlanishini o‘zgartirish imkoni mavjud. Masalan,
142EH19 rostlanuvchi pretsizion stabilitroni 2,5 V dan 36 V gacha oraliqda
o‘zgaruvchi stabilizatsiya kuchlanishiga ega.
Kuchlanishni rostlash tashqi rezistiv bo‘lgich yordamida amalga oshiriladi.
(4.34-rasm).
4.34-rasm. Uchta chiqishli integral TK manbaida tayanch kuchlanishini rostlash
sxemasi
105
“Bandgap” tayanch kuchlanish manbai.
Bunday manbalar sxemalarining
asosida tranzistor
𝑈
emitter o‘tish kuchlanishining manfiy harorat koeffitsiyentiga
absolyut qiymat bo‘yicha teng va musbat bo‘lgan harorat koeffitsiyentili
kuchlanishni generatsiyalash (shakllantirish) g‘oyasi yotadi. Ushbu kuchlanishni
𝑈
bilan yig‘indisi natijasida nollik harorat koeffitsiyentili kuchlanish olinadi.
Talab etilayotgan kuchlanish “generatori”ning asosi tok oynasi hisoblanadi
(4.35-rasm), unda toklarning
𝐼
: 𝐼
mutanosibligi 10:1 tartibda olinadi. Oldingi
foydalanilgan
∆𝑈 = 𝜑 𝑙𝑛(𝐼 /𝐼 )
ifodadan foydalanamiz, bunda
∆𝑈
–
moslashgan tranzistorlar emitter o‘tishidagi kuchlanish pasayishining farqi,
𝐼
toki esa musbat harorat koeffitsiyentiga teng bo‘ladi.
4.35-rasm. 1:1 dan farqlanuvchi aks etish koeffitsiyentili tok oynasi
“Bandgap” TK manbaida boshqaruvchi tok
𝐼
rezistor yordamida
kuchlanishga o‘zgaradi va bu kuchlanish tranzistorning normal kuchlanishi
𝑈
bilan qo‘shiladi (4.36-rasm).
𝑅
rezistor VT
z
tranzistori
𝑈
kuchlanishi bilan
qo‘shiladigan kuchlanish qiymatini beradi va u musbat harorat koeffitsiyentiga ega
bo‘ladi.
Agar
𝑈
+𝑈
≈ 1,22
V bo‘lsa, (kremniyning taqiqlangan zona
kuchlanishi) TK manbaining harorat koeffitsiyenti aniq nolga teng bo‘ladi (4.36-
rasm).
𝑅
qarshilik qiymatini tanlash orqali talab etilgan kuchlanishlar
yig‘indisining qiymatiga erishiladi. Bu sxemada
𝐼
toki
𝑅
rezistor orqali
aniqlanadi.
106
4.36-rasm. “Bandgap” tayanch kuchlanish manbai
“Bandgap” turidagi boshqa TK manbai sxemalari (ancha murakkab bo‘lgan)
ham mavjud. Ammo bunday barcha sxemalar uchun
𝑈
kuchlanishini
tranzistorlarning toklari bir-biriga teng bo‘lmagan, tok oynasi orqali paydo
bo‘ladigan kuchlanishlar bilan qo‘shish xarakterli hisoblanadi.
“Bandgap” IMS TKM juda keng taqdim etilgan. Masalan, qimmat bo‘lmagan
LM385-1,2 va LM385-2,5 1,235 V va 2,5 V bo‘lgan ikki chiqishli yuqori
aniqlikdagi tayanch kuchlanish manbaidir (±1% aniqlik bilan). Bu kristallar juda
kichik toklar uchun ham o‘z (parametr) ko‘rsatkichlarini saqlab qoladi (10 mkA), bu
esa kimyoviy tok manbi bilan ta’minlashda kichik quvvatli sxemalar uchun juda
muhim hisoblanadi.
LM385 mikrosxemasi 30·10
–6
/°C dan oshmaydigan harorat koeffitsiyentiga
ega bo‘lib, 100 mkA tokda dinamik qarshiligining tipik qiymati ≈1 Om ga teng. Bu
esa stabilitronlar ko‘rsatkichiga nisbatan a’lo ko‘rsatkich hisoblanadi. Masalan,
1N4370 stabilitroni (
𝑈 = 2,4
V) ning harorat koeffitsiyenti 800·10
-6
/°C va 100
mkA tokdagi dinamik qarshiligi 300 Om dan yuqori. Bunda 1N4370 stabilitronining
tok qiymati stabilizatsiya kuchlanishining pasportdagi qiymatini ta’minlay olmaydi.
(talab etilgan 2,4 V o‘rniga 1,1 V).
LT1029 (ikki chiqishli) va REF-43 (uchta siqishli) IMSlar bundan ham yuqori
stabillika ega. Ushbu kristallarning harorat koeffitsiyenti 3·10
-6
/°C dan oshmaydi.
Xuddi anolog stabilitronli mikrosxemalar kabi uchta chiqishli “Bandgap”
107
kristallari tashqi rezistorlar yordamida tayanch kuchlanishining qiymatini
o‘zgartirishga imkon yaratadi (4.34-rasm).
Pretsizion tayanch kuchlanish manbalari.
Pretsizion tayanch kuchlanish
manbalari ikki turga ega: harorati-stabillangan TK manbalari (termostatli) va
qizimaydigan (haroratsiz) TK manbalari.
Harorati-stabillangan TK manbalari qo‘shimcha qizdiruvchi element mavjud
bo‘lgan IMSlardan farq qilib, termodatchik signali orqali boshqariladi. G‘oya juda
oddiy: kristall ishlash jarayonida yuqori haroratgacha qiziydi, bu harorat qiymati
o‘rnatilgan bir sathda ushlab turiladi. Stabillik 10
-6
/°C ga va undan ham yuqoriga
erishadi. Bunday manbalar uzoq vaqt qo‘llaniladi. Ular yuqori stabil generatorlar
tarkibiga kiradi.
Bunday usulning kamchiligi, avvalambor, yuqori quvvat talab etishi va
rejimga chiqishda kechikishidir (bir necha sekundga). Masalan, LM199 2·10
-7
/°C
harorat koeffitsiyentiga ega (0,00002 %/°). Kristallning qizishda sarflaydigan
quvvati ≈0,25 Vt va rejimni o‘rnatish vaqti 3–5 s.
Qizimaydigan pretsizion TKM.
Termostatli IMSlar harorat koeffitsiyentidan
tashqari oddiy TKM laridan uncha farq qilmaydi. Shovqin yoki uzoq vaqtli dreyf
kabi parametrlari ularda harorat stabilligidan aniq orqada qoladi.
Kristall qizimaydigan analog harorat stabilligini ta’minlovchi IMSlar mavjud.
Bundan tashqari ular kam shovqinli va vaqtli reja bo‘yicha katta stabillikka ega.
Burr Brown firmasining REF10KU IMSsi 10
-6
/°C harorat koeffitsiyetiga ega.
Linear Technology firmasining ALT21000 IMSsi 0,05-0,10/°C sathdagi natijani
ko‘rsatadi. Shu bilan birga, ma’lumotlarda berilganlar bo‘yicha uning shovqin va
dreyf ko‘rsatkichlari termostatli mikrosxemaga qaraganda bir qancha afzallikka ega.
Nazorat savollari
1.
Yuklamada qisqa tutashuvdan himoyalangan ketma-ket stabilizator
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
2.
Dinistor bilan himoyalangan kuchlanish stabilizatorining sxemasini chizing
108
va ishlash prinsipini tushuntiring.
3.
Stabilizatorni o‘ta kuchlanishdan tiristor orqali himoyalash
sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
4.
Integral mikrosxemalar asosidagi kuchlanish stabilizatorlarining
afzalliklari nimalardan iborat?
5.
Rostlovchi operatsion kuchaytirgichli kompensatsion kuchlanish
stabilizatorining sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
6.
Kuchlanishni stabillash uchun uchta chiqishli IMSning ulanish sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
7.
To‘rtta chiqishli rostlanuvchi kuchlanish stabilizatori sxemasini
chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
8.
Musbat kuchlanish stabilizatorli ta’minot manbai sxemasini
chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
9.
Manfiy kuchlanish stabilizatorili ta’minot manbai sxemasini
chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
10.
Musbat va manfiy kuchlanish stabilizatorili ikki qutbli ta’minot manbai
sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
11.
Rostlanuvchi chiqish kuchlanishili uchta chiqishli stabilizator asosidagi
ta’minot manbai sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
12.
Chiqish kuchlanishini kuchlanish bo‘lgich yordamida rostlash va
tranzistordan foydalanib rostlash sxemalarini
chizing, afzallik va kamchiliklarini
keltiring.
13.
Integral stabilizatorni diodli himoyalash sxemasini
chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
14.
Tayanch
kuchlanishi
manbaining vazifasi nimadan iborat va uning qanday
turlarini bilasiz?
15.
Uchta chiqishli integral tayanch kuchlanish manbaida tayanch
kuchlanishini rostlash sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
16.
“Bandgap” tayanch kuchlanish manbai sxemasini
chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
109
5. IMPULSLI TA’MINOT MANBALARI
5.1. Umumiy ma’lumotlar
Avval qayd qilinganidek, chiziqli barqarorlashtirilgan ta’minot manba (TM)
lari kichik foydali ish koeffitsiyentiga ega, tashqi o‘lchamlari va og‘irligi esa katta.
Chiziqli barqarorlashtirilgan TM (chiziqli stabilizatorlar)ning tejamkorligi juda past
hisoblanadi, ayniqsa chiqish kuchlanishining qiymati keng miqyosda o‘zgarsa,
chunki uzluksiz rejimda ishlaydigan va o‘ziga xos so‘ndiruvchi aktiv qarshilik
hisoblanuvchi rostlovchi tranzistorda katta miqdordagi quvvat ajralishi ro‘y beradi.
Agar rostlovchi element kalit (impulsli) rejimda ishlasa stabilizatorning
foydali ish koeffitsiyenti oshadi. Bunda qayta ulash (o‘zgarish) chastotasining
kattalashishi (50 Hz o‘rniga 20-50 kHz gacha) hisobiga transformatorlarning va
impulsli TM filtrlari kondensatorlarining tashqi o‘lchamlari va og‘irligi sezilarli
kichiklashadi.
Misol tariqasida, Power one firmasining ikkita: chiziqli F5-25 (5 V, 25 A) va
SPL130-1005 (5 V, 26A) ta’minot manbalarini taqqoslaymiz. F5-25 modeli 7 kg
dan og‘ir bo‘lgani holda, impulsli TMning og‘irligi taxminan 1 kg ga teng. Bunda
SPL130-1005 modelining hajmi chiziqli TMning hajmidan to‘rt marta kichik.
SPL130-1005 modeli qizimaydi, chiziqli manba esa maksimal chiqish tokida 75 Vt
quvvatini yo‘qotadi.
5.2. Impulsli ta’minot manbalarida rostlovchi element orqali boshqarish
Impulsli TMlarining ko‘plab turdagi sxemalariga qaramasdan, ularning
barchasi rostlash elementi orqali boshqarilishiga ko‘ra ikkita guruhga bo‘linadi:
kenglik-impuls modulyatsiyali (yoki chastota modulyatsiyali) TM va rostlash
elementi orqali releli boshqariladigan TM.
Kenglik-impuls modulyatsiya (KIM) li TMning ishlash prinsipi quyidagicha
(5.1-rasm).
110
5.1-rasm. KIMli impulsli ta’minot manbai:
T – to‘g‘rilagich;
F – past chastotali silliqlovchi filtr;
RE – rostlovchi element;
ChKSh – chiqish kuchlanishini shakllantirgich;
MQ – modulyatsiyalovchi qurilma;
O‘TK – o‘zgarmas tok kuchaytirgichi;
O‘KM – o‘zgarmas kuchlanish manbai.
O‘zgaruvchan tok (ta’minot) tarmog‘idagi kuchlanish to‘g‘rilanadi, past
chastotalar filtri (F) orqali silliqlanib, elektron kalit (rostlovchi element) orqali
chiqish kuchlanishini shakllantirgich (ChKSh) ga beriladi, ChKSh sifatida
ko‘pchilik hollarda tranzistor qo‘llanadi. Chiqish kuchlanishi ChKShga vaqt
birligida uzatilayotgan energiyaga va TM yuklamasiga bog‘liq bo‘ladi.
Rostlovchi element ta’minot manbaidagi energiyani ChKShga uzatish
jarayonini boshqarishni amalga oshiradi. Chiqish kuchlanishi
𝑈
tayanch
kuchlanishi
𝑈
bilan taqqoslanadi va signallar farqi
∆𝑈 = 𝑈
− 𝑈
o‘zgarmas
tok kuchaytirgichi (O‘TK) orqali modulyatsiyalovchi qurilma (MQ)ga keladi,
modulyasiyalovchi qurilmada o‘zgarmas tok signali turli davomiylikdagi va doimiy
davrli impulslarga aylantiriladi. Boshqaruvchi kuchlanish
𝑈
impulslarining
davomiyligi
∆𝑈
kuchlanishlar
farqi
bilan
funksional
bog‘langan.
Modulyatsiyalovchi qurilmadan signal davriy ravishda uzib-ulanuvchi REga keladi.
Т
F
RE
ChKSh
Tarmoq
U~
MQ
O‘TK
O‘KM
𝑈
𝑈
𝑈
∆𝑈
111
Shunday qilib, TMning chiqish kuchlanishi boshqaruvchi impulslar
davomiyligiga bog‘liq bo‘ladi, bunda boshqaruvchi impulslar o‘zgarmas (doimiy)
davrga ega bo‘ladi.
Kenglik-impuls modulyatsiyasi jarayoni 5.2-rasmda tushuntirilgan.
TMdan yuklamaga berilayotgan quvvat o‘zgarganda, impuls davomiyligi
𝑡
va
𝑈
impulslarining kelish davri o‘rtasidagi nisbat o‘zgaradi. 5.2-rasmda
yuklamaga berilayotgan quvvat
𝑃
ning turli qiymatlari uchun
𝑈
diagrammasi
keltirilgan: 5.2a-rasm
𝑃
ning qiymati eng kichik bo‘lgan holatga; 5.2b-rasm
o‘rtacha; 5.2d-rasmda eng katta bo‘lgan holatga mos keladi.
5.2-rasm. KIM modulyatsiyasi jarayoniga oid:
a)
𝑡 = 0,25𝑇;
b)
𝑡 = 0,50𝑇;
d)
𝑡 = 0,75𝑇.
5.3-rasmda nisbatan keng qo‘llaniladigan impulslar kengligini o‘zgartirish
usullaridan biri keltirilgan. RE bilan boshqariluvchi sxema kuchlanishi chiziqli-
o‘zgaruvchi
𝑈
qo‘shimcha generatordan tashkil topgan. Ushbu kuchlanish
𝑈
bilan taqqoslanadi. Qo‘shimcha kuchlanish turidan (chiziqli-o‘suvchi yoki chiziqli-
kamayuvchi) qat’iy nazar,
𝑈
kuchlanish sathining o‘zgarishi
𝑈
= 𝑈
bo‘lgan vaqt momentida amalga oshiriladi. Bunda, har qanday
𝑈
< 𝑈
bo‘lgan holda REni ochuvchi
𝑈
signali shakllanadi. Aksincha bo‘lgan holda,
ya’ni
𝑈
> 𝑈
bo‘lganda
𝑈
= 0
bo‘ladi va RE yopiq bo‘ladi.
𝑈
𝑈
𝑈
𝑡
𝑡
𝑡
𝑇
𝑡
a)
b)
d)
112
5.3-rasm. KIM modulyatorining ishlashini tushuntiruvchi vaqt diagrammalar:
a) qo‘shimcha kuchlanish chiziqli-o‘suvchi bo‘lganda;
b) qo‘shimcha kuchlanish chiziqli-kamayuvchi bo‘lganda.
REni releyli boshqarishga asoslangan TM (stabilizator)ning soddalashgan
sxemasi 5.4-rasmda keltirilgan.
5.4-rasm. Rostlovchi element orqali releyli boshqarish
Xuddi 5.1-rasmdagi sxema kabi, RE (VT tranzistor) modulyator yordamida
shakllantirilgan
𝑈
boshqaruvchi kuchlanish orqali ochiladi, farqi
𝑈
kuchlanishni shakllantirish usulida namoyon bo‘ladi. 5.4-rasmdagi sxema uchun
boshqaruvchi impulslarni shakllantirish jarayoni 5.5-rasmda keltirilgan. VT
tranzistor ochiq bo‘lganda
𝐶
kondensator tokni cheklovchi (ballast) rezistor
𝑅
orqali zaryadlanadi. Qachonki,
𝐶
kondensatordagi kuchlanish belgilangan yuqori
qiymat
𝑈
.
ga etganda bo‘sag‘aviy modulyator (rostlovchi) tranzistorni
yopadi va
𝐶
kondensatordagi kuchlanish uning yuklamasi (
𝑅
) orqali
razryadlanishi natijasida kamayadi.
𝑈
ning qiymati pastki chegaraviy ishga
𝑡
𝑡
a)
𝑈
𝑈
𝑈
𝑈
𝑈
𝑇
𝑡
𝑡
𝑡
𝑇
𝑡
𝑈
𝑈
𝑈
𝑈
𝑈
b)
𝑅
VT
𝐶
Bo‘sag‘aviy
modulyator
𝑅
𝑈
𝑈
𝑈
−
+
𝑈
113
tushish qiymati
𝑈
.
ga etganda chegaraviy modulyator tranzistorning to‘g‘ri
yo‘nalishda emitter o‘tishi bilan
𝑈
kuchlanishni qo‘shib rostlovchi tranzistorni
ochadi. Ishlash jarayonida uzib-ulash chastotasi o‘zgarib turadi, birinchi navbatda
𝑅
,
𝑅
,
𝐶
va
∆𝑈 = 𝑈
.
− 𝑈
.
ga bog‘liq bo‘ladi.
5.5-rasm. 5.4-rasmdagi sxema chiqish kuchlanishining vaqt diagrammalari
VT rostlovchi tranzistor qayta ulanishining yuqori chastotasidan qochish
uchun kondensator sig‘imi
𝐶
va sxema gisterezisi (kech qolishi)
𝑈
juda kichik
bo‘lishi kerak emas, chunki chastotaning oshishi bilan rostlovchi tranzistorda
yo‘qotishlar ko‘payadi.
5.3. Teskari o‘tishli va to‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbai
5.6-rasmda o‘zgaruvchan tok tarmog‘idagi kuchlanishni o‘zgarmas chiqish
kuchlanishiga aylantiruvchi teskari o‘tishli o‘zgartirgich (AC-DC konvertor) ning
soddalashgan sxemasi keltirilgan.
VD − VD
diodlar va
𝐶
kondensator tarmoq
kuchlanishi to‘g‘rilagichini tashkil etadi.
Kuchlanishni pasaytiruvchi transformatorning mavjud emasligi sababli
𝐶
kondensator o‘zgaruvchan kuchlanish tarmog‘ining amplituda qiymatigacha (220
V·1,4) zaryadlanadi. Shuning uchun
𝐶
kondensatorning ishchi kuchlanish qiymati
350-400 V dan kam bo‘lmasligi kerak. Chiqish signalini orqaga kalit tranzistorga
uzatadigan teskari aloqa halqasi galvanik ajratish (kichik quvvatli signal
transformatori yoki optojuftlik) dan iborat bo‘lib, o‘zgarmas tokning chiqish liniyasi
o‘zgaruvchan tok ta’minot tarmog‘i bilan elektrik bog‘liq bo‘lmasligini ta’minlaydi.
𝑈
𝑡
𝑈
.
𝑈
.
𝑈
.
114
5.6-rasm. Teskari o‘tishli impulsli ta’minot manbai
Teskari o‘tishli o‘zgartirgichning ishlashi 5.7-rasm orqali tushuntirilgan.
5.7-rasm. Teskari o‘tishli impulsli o‘zgartirgichning ishlashini tushuntirishga
oid vaqt diagrammalar
Rostlovchi tranzistor KIM-modulyator sxemasi orqali boshqariladi.
Tranzistor ochiq bo‘lganda (
𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡
vaqt oraliqlarida)
transformatorning birlamchi o‘ramidagi tok chiziqli qonun bo‘yicha kattalashadi
(oshadi). Bu transformator aslida ikkilamchi o‘ramli drossel hisoblanadi, va oddiy
transformatordan farqli ravishda, o‘zida ko‘p energiyani to‘playdi.
Tranzistor yopiq bo‘lganda (
𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡
vaqt oraliqlarida)
transformator o‘zagidagi magnit oqimi kamayishni boshlaydi, natijada ikkilamchi
o‘ram zanjirida oqayotgan
𝐼
tokni jalb qiladi.
𝐼
tok yuklamadan oqib o‘tadi va
𝐶
115
kondensatorni zaryadlaydi.
Agar ta’minot manbaining yuklamasi kattalashsa (oshsa), u holda
𝑈
ning
doimiy qiymatini saqlab qolish uchun
𝐼
tok nisbatan yuqori qiymatga erishadigan
vaqt oralig‘ini, ya’ni tranzistorning ochiq (ulangan) holati davomiyligini uzaytirish
lozim bo‘ladi. Natijada tranzistor holati yopiq bo‘lgan vaqt davomida ikkilamchi
o‘ramda nisbatan yuqori
𝐼
tok hosil bo‘ladi. Va aksincha, yuklama kamayganda esa
tranzistorning ochiq holati davomiyligini qisqartirish kerak.
Payqash qiyin emaski, ideal sxemada (5.6-rasm) energiya yo‘qotilishi mavjud
emas, chunki kalit tranzistoridan yoyiluvchi quvvatni ifodalaydigan
𝐼 ∙ 𝑈
ko‘paytmaning bitta ko‘paytiruvchisi istalgan vaqt momentida nolga teng bo‘lishi
mumkin.
Real sxema bir qancha yo‘qotishlarga ega bo‘lib, ularning asosiylari: qayta
ulanish yo‘qotishlari,
𝑈
kuchlanishining nolga teng bo‘lmasligi hisobiga to‘yinish
rejimda
tranzistordan
ajraluvchi
(sochiluvchi)
quvvat
yo‘qotishlari,
transformatordagi, dioddagi va kondensatordagi yo‘qotishlar.
5.8-rasmda to‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbaining soddalashgan
sxemasi keltirilgan. Teskari o‘tishli TMdan farqli ravishda to‘g‘ri o‘tishli
o‘zgartirgich energiyani transformatorda emas, balki
𝐿
induktivlikning (drossel)
chiqish g‘altakida to‘playdi. Kalit tranzistor ochiq bo‘lganda ikkilamchi o‘ramdagi
tok VD
5
diod, drossel,
𝐶
kondensator orqali o‘tadi va yuklamaga uzatiladi. Bunda,
VD
6
diod yopiq holatda bo‘ladi (uning katodida musbat potensial bo‘ladi). Kalit
tranzistor yopiq bo‘lganda drossel toki
𝐶
kondensator orqali uni zaryadlagan holda
o‘tadi va VD
6
diod orqali qaytadi.
5.8-rasm. To‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbi
116
Shunday qilib, teskari o‘tishli sxemadan farqli ravishda energiyani to‘plovchi
reaktiv elementning toki tranzistor o‘tish davri (sikli)ning ikkala qismidagi vaqt
davomida ham oqib o‘tadi. Shuning uchun to‘g‘ri o‘tishli o‘zgartirgich bir xil
chiqish parametrlarida ham teskari o‘tishli TMga qaraganda nisbatan kichik (past)
chiqish pulslanish kuchlanishiga ega bo‘ladi.
5.4. Bir nechta chiqishli impulsli ta’minot manbai
Ko‘pchilik impulsli TM bittadan ko‘p chiqishlarga ega bo‘ladi. Masalan,
raqamli qurilmalar ta’minot manbaida +5 V kuchlanishga qo‘shimcha holda +12,
–12, +24 va –5 V kuchlanishlardagi chiqishlarga ham ega bo‘lishi mumkin. Ushbu
chiqishlar turli qurilmalar: kontrollerlar, qattiq va egiluvchan (gibkiy) magnit
disklarining jamlagichlari, printerlar, interfeyslar (RS-232) va turli analog
sxemalarning ta’minotida qo‘llaniladi. 5.9-rasmda bir nechta chiqishli impulsli
TMning sxemasi keltirilgan.
Sxemadan ko‘rinadiki, teskari aloqa ta’minot kuchlanishi faqat bitta
chiqishdan (odatda +5 V) olinadi va KIM-modulyatorga beriladi. Shunday qilib
barcha kuchlanishni stabillash amalga oshiriladi. Ravshanki, qo‘shimcha chiqishlar
asosiy chiqish +5 V kabi meyorda stabillashtirilmaydi. Shuning uchun ta’minot
kuchlanishiga qo‘yiladigan yuklama kritik (maksimal) bo‘lgan holda mos
chiqishlarga qo‘shimcha chiziqli integral stabilizatorlar (IS) o‘rnatiladi. Ko‘rib
chiqilayotgan sxema uchun (5.9-rasm) chiziqli IS yordamida
𝑈
kuchlanish
stabillanadi.
117
5.9-rasm. Uchta chiqish kuchlanishili impulsli ta’minot manbai
5.5. O‘zgarmas tok impulsli kuchlanish stabilizatorlari
Avvalgi bo‘limda keltirilgan, impulsli TMining ishlash tamoyilidan
ko‘rinadiki, ular mohiyati jihatidan bir doimiy kuchlanishni boshqa bir doimiy
kuchlanishga (yoki bir nechta boshqa kuchlanishlarga) o‘zgartirgich (konvertor)
hisoblanadi. Aslida har qanday impulsli TMining kirishidagi o‘zgaruvchan
kuchlanish to‘g‘rilanadi, uning pulsatsiyasi filtr kondensatori yordamida tekislanadi
va faqat shundan so‘ng impulsli sxema yordamida ushbu o‘zgarmas kuchlanishni
o‘zgartirish amalga oshiriladi. Shu munosabat bilan DC-DC turidagi impulsli
o‘zgartirgichni ko‘rib chiqamiz.
Pasaytiruvchi stabilizator.
Pasaytiruvchi impulsli stabilizatorlarning
namunaviy sxemasi 5.10-rasmda keltirilgan. Rostlovchi tranzistorning kirishiga
boshqarish sxemasidan impulsli signal beriladi. Boshqaruvchi impulslarning
kovakligini (impulslar takrorlanish davrining impuls davomiyligiga nisbati)
o‘zgartirish avtomatik tarzda shunday amalga oshiriladiki, bunda chiqish
kuchlanishi ruxsat etilgan aniqlik bilan belgilangan (o‘rnatilgan) sathda bo‘lishi
lozim.
𝐿
drossel va
𝐶
kondensator rostlovchi tranzistor kollektoridan kelayotgan
o‘zgaruvchan kovaklikli bir qutbli impulslarni o‘zgarmas tok kuchlanishiga
118
aylantiradi. VD diod rostlovchi tranzistor yopiq holatda bo‘lgan vaqtda drosselda
tok oqishini ta’minlaydi. Stabilizatorning ishlashini tushuntirishga oid vaqt
diagrammalar 5.11-rasmda keltirilgan.
5.10-rasm. Pasaytiruvchi impulsli stabilizator sxemasi
5.11-rasm. Stabilizatorning ishlashini tushuntirishga oid vaqt diagrammalar
Rostlovchi tranzistor ochiq bo‘lgan vaqt oraliqlarida (
𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡
) LC
turidagi filtr kirishiga ta’minot kuchlanishi beriladi, bunda VD diod yopiq bo‘ladi.
Ushbu vaqt oraliqlarida drosseldagi tok
𝐼
chiziqli qonun bo‘yicha oshib boradi, va
o‘zining maksimal qiymatiga tranzistorning yopilish momentida erishidi. Rostlovchi
tranzistor yopiq bo‘lgan vaqt oraliqlarida (
𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡 , 𝑡 – 𝑡
) filtr elementlarida
yig‘ilgan energiya yuklamaga uzatiladi.
𝐼
drossel toki VD ochiq diod orqali o‘tadi.
Chiqish kuchlanishining pulslanish sathi asosan drossel induktivligi va filtr
kondensatorining sig‘imi orqali aniqlanadi. Filtr drosselining induktivligi
kamayganda unda tok pulsatsiyasi kattalashadi. Stabilizator sxemasidagi
𝐿
119
induktivlikning juda kichik qiymatida filtr drosselida uzuk-uzuk tok rejimi yuzaga
kelishi mumkin, bu esa stabilizatorning yuklama xarakteristikasi yomonlashishiga
olib keladi.
Oshiruvchi stabilizator.
Yuklamaga parallel ulangan rostlovchi tranzistorli
impulsli stabilizatorning sxemasini ko‘rib chiqamiz (5.12-rasm). Ko‘rilayotgan
stabilizatorda rostlovchi tranzistor yuklamadan diod orqali ajratilgan. Tranzistor
ochilishi bilan chiziqli qonun bo‘yicha oshib boradigan VT kollektor toki drossel
orqali oqib o‘tadi, va o‘zining maksimal qiymatiga tranzistorning yopilish
momentida erishadi. Bunda drossel elektromagnit energiyani zahiralaydi, VD diod
yopiq bo‘ladi (uning katodida musbat potensial bo‘ladi).
5.12-rasm. Oshiruvchi stabilizator sxemasi
Rostlovchi tranzistor yopilgandan so‘ng drosselda avvalgi vaqt oralig‘ida
yig‘ilgan elektromagnit energiya ochiladigan (ochiq) diod orqali yuklamaga
uzatiladi va qisman kondensatorga ta’sir qiladi. 5.10-rasmdagi ko‘rilgan sxema bilan
taqqoslaganda parallel stabilizatorda chiqish kuchlanishi kirish kuchlanishidan
oshishi mumkin. Chiqish kuchlanishining rostlovchi tranzistor ochiq holatining
nisbiy davomiyligiga bog‘liqligi 5.13-rasmda keltirilgan.
Ushbu rasmda uchta chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishiga nisbati
𝑈 /𝑈
ning boshqaruvchi impulslarning to‘ldirish koeffitsiyenti
𝛾 = 𝑡 /𝑇
ga
bog‘liqligi mustaqil parametr
𝑝 = 𝑟 /(𝑟 + 𝑅 )
ning turli qiymatlari uchun
keltirilgan, bunda
𝑟
– filtr drosselining qarshiligi,
𝑅
– yuklama qarshiligi.
120
5.13-rasm. 5.12-rasmdagi sxema bo‘yicha amalga oshirilgan stabilizatorning
rostlaydigan xarakteristikasi
Invertorlovchi
stabilizator.
5.14-rasmda
kirish
kuchlanishining
qutblanganligini o‘zgartiruvchi stabilizatorning sxemasi keltirilgan. Bunda 5.12-
rasmda keltirilgan sxemadagi kabi chiqish kuchlanishi qiymat bo‘yicha
stabilizatorning kirish kuchlanishidan oshishi mumkin.
Rostlovchi tranzistorning ochiq holatida drossel elektromagnit energiyani
yig‘adi. Bunda VD diod yopiq, yuklama filtr kondensatori bilan birgalikda ta’minot
manbaidan uzilgan bo‘ladi. Rostlovchi tranzistorning yopiq holatga o‘tishi VD diod
ochilishi va drosselda yig‘ilgan energiyaning filtr kondensatori
𝐶
ga va yuklamaga
o‘tishi bilan kuzatiladi. Bu holda chiqish kuchlanishining qutblanishi kirish
kuchlanishi qutblanishining qarama-qarshi ko‘rinishida bo‘ladi.
5.14-rasm. Invertorlovchi stabilizator sxemasi
121
5.6. Impulsli stabilizatorlarni chiqishidagi o‘ta kuchlanishdan himoyalash
Salt yurish (
𝑅
= ∞
) rejimida yoki kichik yuklamada ishlaganda impulsli
stabilizatorning chiqishidagi kuchlanish (5.10-rasm) kirish kuchlanishi
𝑈
ga teng
bo‘lgani holda, oshiruvchi (5.12-rasm) va invertorlovchi (5.14-rasm) stabilizatorlar
uchun chiqish kuchlanishi meyoriy qiymatdan ancha oshishi mumkin.
Stabilizatorlarni chiqishdagi o‘ta kuchlanishdan himoyalash usullaridan biri
5.15-rasmda keltirilgan. 5.15-rasmdan ko‘rinadiki, diodga parallel ravishda ushbu
diod tokiga qarama-qarshi yo‘nalishda tok o‘tishini ta’minlovchi qo‘shimcha VT2
tranzistor ulangan. Qo‘shimcha tranzistor rostlovchi tranzistor VT1 bilan qarama-
qarshi fazada boshqariladi va filtr drosselida qarama-qarshi yo‘nalishda tok oqishiga
imkon yaratadi.
Chiqish kuchlanishining pulsatsiyasi.
5.10-rasmdagi stabilizatorda chiqish
kuchlanishining pulsatsiyasi filtr drosselining induktivligi va kondensatorining
sig‘imi ko‘paytmasiga teskari proporsional. Ushbu pulsatsiyani
𝐿
va(yoki)
𝐶
ni
oshirish hisobiga kamaytirish mumkin.
5.15-rasm. Chiqishida o‘ta kuchlanishdan himoyalaydigan impulsiv
stabilizator: a) oshiruvchi stabilizator; b) invertorlovchi stabilizator.
5.12- va 5.14-rasmdagi stabilizatorlar uchun chiqish kuchlanishining
122
pulsatsiyasi yuklama tokiga proporsional va filtr induktivligiga bog‘liq emas, va
faqat filtr kondensatorining sig‘imini oshirish hisobiga kamaytirish mumkin
𝑈 =
𝐼
∙ 𝛾
𝐶 ∙ 𝑓
,
bunda,
𝑈
– stabilizator chiqishidagi kuchlanish pulsatsiyasi;
𝑓
– o‘zgartirish
chastotasi.
Chiqish kuchlanishi pulsatsiyasining bir xil darajasiga erishi uchun 5.10-
rasmdagi stabilizator filtrida 5.12- va 5.14-rasmdagi stabilizatorga qaraganda ancha
kichik sig‘imli kondensator talab etiladi.
Qisman modulyatsiyali stabilizator.
Yuqorida ko‘rib chiqilgan impulsiv
stabilizatorlardan tashqari qisman modulyasiyali stabilizatorlar ham qo‘llaniladi
(5.16-rasm).
5.16-rasm. Silliqlovchi filtr kirishida kuchlanish impulslarini qisman
modulyatsiyalovchi impulsli stabilizator sxemasi
Stabilizatorda silliqlovchi filtr kirishidagi kuchlanish
𝑈
impulslarining
qisman modulyasiya rejimi amalga oshiriladi (5.17-rasm).
123
5.17-rasm. 5.16-rasmdagi sxema ishlashining vaqt diagrammalari
Rostlovchi tranzistorning yopiq holatida
𝑈
kuchlanish
𝑈
ga teng, ochilishi
bilan uning qiymati
𝑈
+ 𝑈
gacha oshadi. 5.16-rasmdagi stabilizator 5.10-
rasmdagi stabilizatorga nisbatan silliqlovchi filtrdan sezilarli darajada yaxshi
foydalanishi bilan xarakterlanadi. Ushbu stabilizator uchun talab etiladigan LC
ko‘paytmaning qiymati quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
𝐿𝐶 ≈
𝑈
∙ 𝛾 ∙ (1 − 𝛾)
8 ∙ 𝑓 𝑈
.
5.7. Impulsli ta’minot manbalari uchun IMSlarni qo‘llash
Chet el ishlab chiqaruvchilari impulsli TMlarini qurish uchun mo‘ljallangan
integral mikrosxema (IMS)larning ko‘p sonli nominal turini taklif etadi. Avval qayd
qilinganidek, IMSni qo‘llash radioelektron apparatura ta’minot manbalarini qurish
masalasini ancha soddalashtiradi. Masalan, pasaytiruvchi impulsli stabilizator
Maxim firmasining MAX638 mikrosxemasida etarlicha sodda amalga oshirilishi
mumkin (5.18-rasm).
124
5.18-rasm. MAX638 IMS asosidagi pasaytiruvchi stabilizator sxemasi
MAX638 mikrosxema chiqish kuchlanishining +5 V doimiy sathini qo‘llab
quvvatlaydi (tashqi kuchlanish bo‘lgichisiz). Tashqi rezistiv bo‘lgich ulanganda
musbat kuchlanishi rostlanadigan etarlicha sodda impulsli stabilizator hosil bo‘ladi.
MAX638 65 kHz doimiy chastotada ishlaydigan o‘rnatilgan generatorga ega.
Bunda differensial moslashmaslik kuchaytirgichi chiqish kuchlanishiga muvofiq
MOP-tranzistorining zatvorini boshqarish impulslarini yoki ulaydi yoki ajratadi.
Sxemaning FIK taxminan 85% ga teng va kirish kuchlanishiga deyarli bog‘liq emas.
Stabilizator (5.18-rasm) masalan, avtomobil akkumulyator batareyasining
(+10 dan +15 V gacha) kuchlanishini +5 V kuchlanishga o‘zgartirish uchun, turli
kichik quvvatli qurilmalarning ta’minoti (maksimal chiqish toki 100 mA) uchun
qo‘llanilishi mumkin.
5.19-rasmda oshiruvchi (MAX633) va invertorlovchi (MAX637) impulsli
integral stabilizatorlardan yig‘ilgan, ikki qutbli impulsli ta’minot manbaining
sxemasi keltirilgan.
Bunday ta’minot manbai masalan, ko‘pchiligi ikki qutbli kuchlanish
±15 𝑉
bilan ta’minlanadigan operatsion kuchaytirgichli sxemalarning ta’minoti uchun
qo‘llaniladi.
125
5.19-rasm. Impulsli integral stabilizatorlar asosidagi ikkiqutbli ta’minot
manbai
Qayta ulanuvchi kondensatorlar asosidagi kuchlanish o‘zgartirgichlari.
Qayta ulanuvchi kondenstaorlar asosidagi o‘zgartirgichning ishlash prinsipi 5.20-
rasmda keltirilgan ikkita tashqi
𝐶
va
𝐶
kondenstaorlar bilan Intersil firmasining
ICL7662 IMSning sodda sxemasi asosida tushuntiriladi. ICL7662 ichki generator va
MOP-tranzistordagi bir nechta kalitlarga ega. Kirish va chiqish kalitlar juftligi
qarama-qarshi fazada boshqariladi.
Agar kirish kalitlar juftligi ulangan bo‘lsa (tranzistorlar o‘tkazish holatida)
𝐶
kondensator
𝑈
kuchlanishigacha zaryadlanadi. Keyin boshqaruvchi to‘rtburchakli
impulslar o‘tishining ikkinchi yarim davrida
𝐶
kondensator kirishdan uziladi
(ajratiladi) va chiqishga faqat qarama-qarshi qutb bilan ulanadi. Bunda
𝐶
kondensator zaryadlanadi va erga nisbatan manfiy potensialga ega bo‘ladi.
126
5.20-rasm. Qayta ulanuvchi kondensatorlarli IMS asosidagi kuchlanishni
invertorlovchi o‘zgartirgich
Kalitlar qayta ulanishining boshqacha bir nechta tartibi asosida kirish
kuchlanishiga nisbatan chiqish kuchlanishini oshirishni amalga oshirish mumkin.
Qayta ulanadigan kondensatorlar asosidagi o‘zgartirgichlarning afzalligi
tashqi elementlarning kam sonli bo‘lishi va induktivlikning bo‘lmasligidadir.
Kamchiliklari sifatida quyidagilarni keltirish mumkin:
1)
sxemaning chiqishi nostabil (
𝑈
yuklama tokiga kuchli bog‘liq);
2)
chiqish kuchlanishini bir tekis rostlash mumkin emas (
𝑈
har doim
𝑈
ga karrali);
3)
KMOP kalitli ko‘pchilik mikrosxemalar kuchlanish ta’minotining
cheklangan diapazoniga ega, masalan, ICL7662 uchun
𝑈
+4,5 V dan
+20 V gacha.
Keltirilgan kamchiliklarga qaramasdan, qayta ulanuvchi kondensatorli
o‘zgartirgichlar bir qator hollarda o‘ziga jalb etadigan hisoblanadi, masalan, bir
qutbli (+5 V) ta’minotga ega, platadagi operatsion kuchaytirgichni ta’minlash uchun
juda muhim hisoblanadi.
Maxim firmasining MAX680 IMS +5 V kuchlanishni ikki qutbli ±10 V ga
o‘zgartiradi (5.21-rasm).
127
5.21-rasm. MAX680 IMS asosidagi +5 V kuchlanishni ikki qutbli ±10 V ga
o‘zgartirgich
AC-DC konvertorlar.
AC-DC konvertorlar mohiyati jihatidan tayyor
impulsli ta’minot manbai hisoblanadi. To‘liq (mukammal) ta’minot manbaini hosil
qilish uchun IMSga uncha ko‘p bo‘lmagan sondagi tashqi elementlarni ulash
(qo‘shish) talab etiladi. Chiqish kuchlanishi doimiy bo‘lishi, shuningdek
rostlanuvchi (bir tekis yoki diskret rostlanuvchi) bo‘lishi ham mumkin.
5.22-rasmda KP1182EM3 AC-DC konvertor asosidagi sodda impulsli
ta’minot manbaining sxemasi keltirilgan. Mikrosxemaning kirishiga 80-276 V
o‘zgaruvchan kuchlanish (ta’sir etuvchi qiymat) berilishi mumkin.
5.22-rasm. KP1182EM3 AC-DC konvertor asosidagi impulsli ta’minot
manbai
Chiqish kuchlanishi stabilitronning stabillash kuchlanishi orqali aniqlanadi.
To‘plovchi kondensatorning sig‘imi 2000 mkF bo‘lishi lozim. 5.22-rasmdagi sxema
chiqish tokining maksimal qiymati 1,5–1,7 A ga teng.
128
KIM-kontrolleri.
Impulsli ta’minot manbaini qurish uchun KIM-kontrollerli
bir taktli va ikki taktli IMSlar etarlicha keng ishlatiladi. Bunday funksional vazifali
mikrosxemalar teskari o‘tishli va to‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbaining kalit
(rostlovchi) tranzistorli boshqarish sxemasi hisoblanadi, ayrim mikrosxemalar
masalan, Power integration’s inc firmasining PWR-SMP210 mikrosxemasi o‘zining
tarkibida kalit (rostlovchi) tranzistorga ega.
5.23-rasmda KIM-kontrollerni qo‘llash tushuntirilgan. Ushbu rasmda ikkita
chiqish kuchlanishili TMning sxemasi keltirilgan. Stabillash ikkinchi kanal (
𝑈
)
bo‘yicha amalga oshiriladi. 5.23-rasmda teskari aloqa signalini bevosita ikkinchi
chiqishdan olish varianti keltirilgan. Bunday signalni olishning boshqa bir varianti
transformatorning qo‘shimcha o‘ramidan foydalanish va uni teskari aloqa sxemasi
orqali KIM-kontrollerga ulashdir.
5.23-rasm. KIM-kontroller mikrosxemasi asosidagi impulsli ta’minot
manbai
5.8. Impulsli ta’minot manbalarining umumiy ahamiyati
1. Impulsli ta’minot manbalari kichik tashqi o‘lcham va og‘irlikka ega, FIK
ahamiyatga molik. Aynan yuqori FIK tufayli impulsli integral DC-DC
o‘zgartirgichlar kimyoviy tok manbaidan ta’minlanadigan mobil jihozlar uchun
129
nisbatan foydali hisoblanadi. Masalan, 9 voltli batareyada kuchlanish 9,5 V dan
(razryad sikli boshida) taxminan 6 V gacha (hayotiylik siklining oxirida) o‘zgaradi.
Bunday holatda pasaytiruvchi integral DC-DC konvertor +5 V da ham samarali
ishlashi mumkin.
2. Impulsli ta’minot manbaining chiqish kuchlanishi doimiy tashkil
etuvchidan tashqari o‘nlab millivolt o‘zgarish pulsatsiyasiga ega. Ushbu
pulsatsiyalar bilan kurashish uchun yoki PCHFdan yoki kuchlanishlar farqi kichik
bo‘lgan chiziqli stabilizatordan foydalanish mumkin. Bir qator impulsli ta’minot
manbalari o‘zining tarkibida shunday vositalarga ega bo‘ladi va ularning chiqishlari
yuqori “soflik” (aniqlik, benuqsonlik) bilan ajralib turadi. Kommutatsiya
chastotasida tarqaluvchi xalaqitlar va intuktivlik hamda o‘tkazgichdagi impulsli tok
hisobiga xalaqitlarning garmonikalaridagi nurlanishlari qo‘shimcha noxush faktor
hisoblanishi mumkin. Bunday holatlar sababli kichik sathli signallar (100 mkA
gacha) dan foydalaniladigan qurilmalarning ta’minoti uchun impulsli ta’minot
manbaini qo‘llash muammo bo‘lishi mumkin.
3. Ko‘p kanalli impulsli ta’minot manbaida (3 ta va undan ko‘p chiqish
kuchlanishili) teskari aloqa signali qoidaga ko‘ra tok qiymati eng katta bo‘lgan
chiqishdan (+5 V) olinadi. Shuning uchun qolgan chiqishlar ancha yomon
stabillanadi. Shundan kelib chiqib, ta’minot manbaining pasportida stabillanayotgan
chiqishda to‘liq yuklamaning 70% dan 50% yoki 100% gacha (tipik qiymat 50%)
o‘zgarishida qolgan chiqish kuchlanishlarining qanchalik o‘zgarishi ko‘rsatilgan
bo‘ladi.
4. Ayrim impulsli ta’minot manbalari yuklama tokiga kritik (keskin). Agar
ishlash jarayonida yuklama toki minimal ruxsat etilgan sathdan kichiklashsa, u holda
qo‘shimcha rezistiv yuklama talab etiladi. Masalan, Power-One firmasining
SPL130-100S modelidagi impulsli ta’minot manbai (5 V, 26 A) normal ishlaydi agar
yuklama toki 1,3 A dan kamayib ketmasa.
5. Impulsli ta’minot manbaini tarmoqqa ulash tok sakrashi bilan kuzatiladi
(SPL130-100S modeli uchun 17 A, aynan shunday F5-25 chiziqli manba uchun 1,6
A). Bunday o‘zgarishlarni bartaraf etish uchun “yumshoq ishga tushish”ni
ta’minlovchi sxemotexnik usullardan yoki kuchlanish o‘zgartirgichidan
130
foydalaniladi, va bu to‘g‘risida TM xujjatida keltirilgan bo‘ladi.
6. Impulsli ta’minot manbalari ta’minlayotgan tarmoq uchun sinusoidal
yuklama hisoblanmaydi. Ular asosiy tokni ta’minlayotgan tarmoqdan faqat tarmoq
kuchlanishi o‘zgarishining har bir yarim davri o‘rtasidagina oladi. Impulsli TMni
deyarli sinusoidal yuklamaga aylantirish uchun quvvat koeffitsiyentini
korreksiyalash sxemasi qo‘llaniladi, bunda ta’minlayotgan tarmoqdan olinadigan
tok sinusoidal va tarmoqning sinusoidal kuchlanishi bilan bir fazada olinish rejimini
ta’minlaydi.
7. Ko‘pgina impulsli integral kuchlanish o‘zgartirgichlari ishlab
chiquvchilarga o‘zining asosiy funksiyalari bilan bir qatorda bir yoki bir nechta
quyidagi imkoniyatlarni taqdim etadi:
- masofadan yoqish yoki o‘chirish;
- kirish kuchlanishini blokirovkalash bilan va (yoki) kirishdagi kuchlanish
qiymati nomeyoriy bo‘lganda signal (belgi) berish bilan nazorat qilish;
- chiqish kuchlanishi sathini masofadan o‘zgartirish;
- kirish va chiqish toklarini meyoriy qiymatlaridan chetga chiqishida nazorat
qilish;
- chiqish kuchlanishini talab etiladigan sath bilan ta’minlash imkoniyati
bo‘lmaganda ta’minlanayotgan sxemani zahira TM bilan ulash.
Nazorat savollari
1.
Impulsli ta’minot manbalarining afzaliklari nimada?
2.
Kenglik impuls modulyatsiyali impulsli ta’minot manbaining sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
3.
Kenglik impuls modulyatsiyasining ishlash jarayonini vaqt diagrammalar
asosida tushuntiring.
4.
Teskari o‘tishli impulsli ta’minot manbaining sxemasini chizing va ishlash
prinsipini tushuntiring.
5.
To‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbaining soddalashgan sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
131
6.
Uchta chiqish kuchlanishili impulsli ta’minot manbaining sxemasini
chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
7.
Pasaytiruvchi impulsli stabilizator sxemasini chizing va ishlash prinsipini
tushuntiring.
8.
Oshiruvchi stabilizatorning sxemasini chizing va ishlash prinsipini
tushuntiring.
9.
Invertorlovchi stabilizatorning sxemasini chizing va ishlash prinsipini
tushuntiring.
10.
Chiqishida o‘ta kuchlanishdan himoyalaydigan impulsiv oshiruvchi
stabilizatorning sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
11.
Chiqishida o‘ta kuchlanishdan himoyalaydigan impulsiv invertorlovchi
stabilizatorning sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
12.
MAX638 IMS asosidagi pasaytiruvchi stabilizator sxemasini chizing va
ishlash prinsipini tushuntiring.
13.
Impulsli integral stabilizatorlar asosidagi ikkiqutbli ta’minot manbaining
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
14.
MAX680 IMS asosidagi +5 V kuchlanishni ikki qutbli ±10 V ga
o‘zgartirgich sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
15.
KP1182EM3 AC-DC konvertor asosidagi impulsli ta’minot manbai
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
16.
KIM-kontroller mikrosxemasi asosidagi impulsli ta’minot manbai
sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
17.
Impulsli ta’minot manbalarining umumiy ahamiyatlari nimalardan iborat?
132
6. KUCHLANISH O‘ZGARTIRGICHLARI - INVERTORLAR
6.1. O‘zgartirgichlarning turlari
Ko‘chma radioelektronika, telekommunikatsiya apparaturalarini elektr
energiyasi bilan ta’minlashda birlamchi elektr energiyasi sifatida kichik kuchlanishli
o‘zgarmas tok manbalari (galvanik elementlar, akkumulyatorlar, termogeneratorlar,
quyosh va atom batereyalari) ishlatiladi. Turli xildagi telekommunikatsiya
apparaturalarining elektr ta’minoti uchun esa turli nominaldagi o‘zgarmas va
o‘zgaruvchan kuchlanishlar zarur bo‘ladi. Shuning uchun bir nominaldagi
o‘zgaruvchan yoki o‘zgarmas kuchlanishni ikkinchi nominaldagi o‘zgaruvchan yoki
o‘zgarmas kuchlanishga o‘zgartirish talab qilinadi. Bu vazifani o‘zgartirgichlar
bajaradi.
O‘zgartirgichlar
elektr ta’minot manbai kuchlanishini apparaturalar
alohida qismlarini elektr ta’minoti uchun talab qilingan turdagi va nominaldagi
kuchlanishlarga o‘zgartirib berish uchun xizmat qiladi
1
.
O‘zgartirgichlar ikki turga bo‘linadi. O‘zgarmas tok energiyasini
o‘zgaruvchan tok energiyasiga o‘zgartirib beruvchi o‘zgartirgichlar
invertorlar
deyiladi va o‘zgartirish jarayoni invertorlashdan iborat bo‘ladi.
Agar o‘zgartirgich chiqishida o‘zgarmas kuchlanish olinishi talab qilinsa, u
holda invertordan keyin to‘g‘rilagich va filtr qo‘yiladi. Bunday bir kuchlanishli
o‘zgarmas tok energiyasini boshqa kuchlanishli o‘zgarmas tok energiyasiga
o‘zgartiruvchi o‘zgartirgich
konvertor
deyiladi va o‘zgartirish jarayoni
konvertorlashdan iborat bo‘ladi.
Invertor har qanday o‘zgartirgichning asosiy qismi hisoblanadi. Invertorlar
quyidagi belgilariga qarab sinflarga bo‘linadi:
2
o‘zgartiriluvchi kattalik turiga qarab:
tok invertorlari va kuchlanish
invertorlari
;
ish taktiga qarab:
bir taktli va ikki taktli invertorlar
;
1
Сапаев М.С., Алиев У.Е., Қодиров Ф.М. Алоқа қурилмаларининг электр таъминоти. Ўқув қўлланма:−Фан ва
технология, Тошкент 2011, 248 бет.
2
Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. Учебное пособие. -
М.:СОЛОН-ПРЕСС, 2008.-448 с.
133
kalit elementlari turiga qarab:
tranzistorli va tiristorli invertorlar
;
qo‘zg‘atish usuliga qarab:
mustaqil va o‘z-o‘zidan qo‘zg‘atishli invertorlar
;
Tranzistorli invertorlar quyidagi turkumlarga bo‘linadi:
tranzistorlarning ulanish sxemalariga qarab:
umumiy emitterli va umumiy
kollektorli invertorlar
;
teskari aloqa turiga qarab:
kuchlanish bo‘yicha teskari aloqali, tok bo‘yicha
teskari aloqali, tok va kuchlanish bo‘yicha teskari aloqali invertorlar
;
Tiristorli invertorlar quyidagicha turlanadi:
tiristorlar kommutatsiyasiga qarab:
tarmoq orqali va avtonom
;
yuklamaga nisbatan kommutatsiyalovchi sig‘imning ulanishiga qarab:
ketma-ket, ketma-ket parallel va parallel
.
Yarim o‘tkazgichli o‘zgartirgichlarning afzalliklari ishonchlilik, yuqori FIK,
kichik hajm va ishlatish muddatining uzoqligidir.
6.2. Bir taktli o‘zgartirgichlar
Tranzistorli o‘z-o‘zidan qo‘zg‘atishli o‘zgartirgichlarning (avtogeneratorlar)
o‘zgarmas kuchlanishni o‘zgartirish jarayonini 6.1-rasmda keltirilgan tuzilish
sxemasidan foydalangan holda tushuntirish mumkin. O‘zgarmas tok manbai
akkumulyator batareyasi (AB) hisoblanib, undan uncha katta bo‘lmagan
𝑈
kuchlanish Tr transformatorga beriladi. Tr transformator o‘zgaruvchan
kuchlanishning shakllanishi va uning qiymatini o‘zgartirish uchun xizmat qiladi.
Akkumulyator kuchlanishi o‘zgarmas bo‘lganligi uchun akkumulyator va
transformator orasiga o‘zgarmas tok zanjirini davriy ravishda uzish va ulash
maqsadida 350...400 Hz li tok uzgichi qo‘yish zarur. O‘zgarmas tok uzgichi sifatida
tranzistorli G generator xizmat qiladi.
Transformator birlamchi cho‘lg‘amidagi tokning uzilishi magnit o‘tkazgichda
vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchan
𝐹(𝑡)
magnit oqimini vujudga keltiradi. Natijada
cho‘lg‘amlarda magnit oqimi o‘zgarish tezligiga va cho‘lg‘am o‘ramlar soniga
proporsional bo‘lgan EYuK induksiyalanadi. Shunday qilib o‘zgarmas
kuchlanishdan to‘g‘ri burchakli impulslar shaklidagi o‘zgaruvchan kuchlanish
134
olinadi, ya’ni invertorlash amalga oshiriladi. To‘g‘ri burchakli impulslar
transformator yordamida amplituda bo‘yicha o‘zgartiriladi va keyin F siliqlovchi
filtrli T to‘g‘rilagichga beriladi. To‘g‘rilagich chiqishidan kirish kuchlanishidan
talab qilingan qiymatga farqlanuvchi o‘zgarmas kuchlanish olinadi.
6.1-rasm. O‘z-o‘zidan qo‘zg‘atishli bir taktli o‘zgartirgich
(avtogenerator)ning tuzilish sxemasi
O‘z-o‘zidan qo‘zg‘atishli tranzistorli bir taktli o‘zgartirgichning (6.2-rasm)
prinsipial sxemasi
𝑈
o‘zgarmas kuchlanish manbai, avtogenerator sxemasi
bo‘yicha kalit rejimda ishlovchi VT tranzistorda yig‘ilgan tok uzgichi, magnit
o‘tkazgichi to‘g‘ri burchakli gizterezis halqali impulsli Tr1 transformator, T bir
yarim davrli to‘g‘rilagich, F filtr va yuklamadan tashkil topgan.
O‘zgartirgichning ishlash prinsipi impuls transformatori birlamchi
cho‘lg‘amida kalit ravishda ishlovchi VT1 tranzistor yordamida o‘zgarmas tokni
uzishga asoslangan. Kollektor zanjiriga
𝑈
o‘zgarmas kuchlanish qo‘yilganda
transformatorning W
k
birlamchi cho‘lg‘amidan tok oqib o‘ta boshlaydi. Ulanish
momentidan boshlab tok oniy ravishda emas, ma’lum qonun bo‘yicha ortadi.
SHuning uchun tok impuls transformatori magnit o‘tkazgichida o‘suvchi magnit
oqimini vujudga keltiradi. Bu o‘zgaruvchan magnit oqimi W
b
teskari aloqa
cho‘lg‘amida o‘zinduksion EYuKni vujudga keltiradi. W
b
teskari aloqa
cho‘lg‘amining uchlari baza-emitter oraliqqa shunday ulanganki, kollektor toki
ortganda bazaga ochuvchi potensial keladi. Tranzistor ochila borib, bundan keyingi
kollektor tokining ortishiga imkoniyat yaratadi, ya’ni sxemada musbat teskari aloqa
amalga oshiriladi.
-
+
-
+
А
G
Тr
Т
F
U
chiq
135
6.2-rasm. O‘z-o‘zidan qo‘zg‘atishli tranzistorli bir taktli o‘zgartirgichning
prinsipial sxemasi
Kollektor va baza toklarining bunday ko‘chkisimon ravishda tez ortishi
magnit oqimi to‘yinguncha davom etadi. Keyin bu toklarning ortishi to‘xtaydi va
o‘zgarmas tokda transformator cho‘lg‘amlarida EYuK induksiyalanmaydi. Natijada
tranzistor bazasiga ochuvchi potensial kelmaydi va u yopila boshlaydi.
Tranzistor yopilishidagi kollektor tokining kamayishi qarama-qarshi
yo‘nalishdagi EYuKni hosil qiladi va bazaga tranzistorni yopuvchi kuchlanish
beriladi. Birlamchi cho‘lg‘am toki uziladi. Shunday qilib tranzistor, impuls
transformatori va ta’minot manbai kuchlanish bo‘yicha transformatorli teskari
aloqali relaksion generatorni tashkil qiladi. U o‘zgarmas tokning uzilishini
ta’minlaydi. Transformatorning ikkinchi cho‘lg‘amidan o‘sha chastota va qutbdagi,
lekin amplitudasi ortgan shakldagi impulslar olinadi. Bu impulslar VD1 diodda
yig‘ilgan to‘g‘rilagichga beriladi. To‘g‘rilagichdan keyin R
YU
yuklamada talab
qilingan qiymatdagi o‘zgarmas kuchlanish shakllanadi.
Bir taktli o‘zgartirgichning afzalligi uning sxemasining soddaligi va
ishonchliligidir. Kamchiligi esa magnit o‘tkazgichning doimiy magnitlanish
natijasida kollektor cho‘lg‘amidan tok faqat bir yo‘nalishda oqib o‘tadi.
6.3. Ikki taktli o‘zgartirgichlar
Eng sodda tuzilgan ikki taktli o‘zgartirgich sxemasida Tr1 kuch
transformatorining ikki birlamchi cho‘lg‘ami VT1 va VT2 tranzistorlarning bazalari
R
yu
W
k
W
b
W
ch
C
1
R
VT1
U
chiq
Тr1
U
kir
VD1
136
bilan ulangan, birlamchi ta’minot manbai
𝑈
esa tranzistorlar emitterlari va Tr2
transformator birlamchi yarim cho‘lg‘amlari o‘rta nuqtasi orasiga qo‘yilgan (6.3-
rasm).
6.3-rasm. Mustaqil qo‘zg‘atishli ikki taktli o‘zgartirgichning prinsipial
sxemasi
Agar kuch tranzistorlarini nolli uzilishsiz to‘g‘ri burchakli kuchlanish
impulslari bilan qo‘zg‘atilsa (6.4e-rasm), u holda bazadagi asosiy bo‘lmagan
tashuvchilarning zaryad so‘rish vaqtiga teng bo‘lgan vaqtda har ikkala tranzistor
ochiq bo‘ladi, bu esa kuch transformatori birlamchi cho‘lg‘amining qisqa vaqtli
tutashuviga tengdir. Bunday har bir yarim davr oxiridagi qisqa vaqtli tutashuvlarning
salbiy oqibatlarini bartaraf qilish uchun invertor sxemasiga qo‘shimcha elementlar
kiritish lozim bo‘ladi.
Invertor aktiv-induktiv xarakteridagi yuklamada ishlaganida yuklama toki
qutblarining o‘zgarishi momentlari chiqish kuchlanish qutblari o‘zgarishi
momentlariga, shuningdek, kuch tranzistorlarini qayta ulanish momentlariga
nisbatan kechga qoladi. Bu har bir yarim davrning boshlang‘ich qismida kuch
tranzistori orqali teskari yo‘nalishda tok o‘tishiga, ya’ni teskari tokni vujudga
kelishiga olib keladi.
C1
VD3
U
2
Tr2
Tr1
VT1
VT2
VD2
VD1
R2
R1
U
kir
U
chiq
137
6.4-rasm. Mustaqil qo‘zg‘atishli ikki taktli o‘zgartirgichning vaqt
diagrammalari
Tranzistor orqali oqib o‘tadigan teskari tok impulsi o‘z yo‘nalishini
o‘zgartirmagan yuklama toki transformatorning boshqa birlamchi cho‘lg‘amiga va
kuch tranzistoriga transformatsiyalanadi. Invers rejimda ishlayotgan tranzistorning
tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsenti kichik bo‘ladi. Bunday kollektor tokida
tranzistor to‘yinish rejimidan chiqib ketishi kuch zanjiridagi qo‘shimcha quvvat
isroflariga va tranzistorning kuyishiga olib kelishi mumkin.
Kuch tranzistori orqali oqib o‘tadigan teskari tokni kamaytirish uchun invertor
sxemasida kuch tranzistorlariga parallel ravishda shuntlovchi VD1 va VD2 diodlar
ulanadi. Bunday diodlar agar invertor salt ishlaganida ishlay olsa ham, yuklama
ravishda qo‘yilishi mumkin. Bunda induktiv tok hisoblangan Tr1 transformatorning
magnitlash toki yarim davrining bir qismi davomida teskari yo‘nalishda oqib o‘tadi.
Ba’zida shuntlovchi diodlarning yo‘qligida bunday magnitlovchi tok kuch
tranzistorlarini ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin.
Tranzistorlarning
kommutatsiyalanishini
osonlashtirish
maqsadida
to‘g‘rilagich tarkibiga qo‘shimcha zaryadsizlash diodi kiritiladi (6.3-rasm). Avval
ochiq bo‘lgan diodning yopilishidan so‘ng chiqishdagi kuchlanish sakrash orqali o‘z
b)
Т
п
U
0
U
2
U
U
b2
U
b1
U
k
t
t
t
t
t
t
а)
c)
d)
e)
f)
138
kutbini o‘zgartiradi va bu qutb o‘zgarishiga so‘nuvchi yuqori chastotali tebranishlar
sabab bo‘ladi (6.5-rasm).
Bu tebranishlar transformator induktiv tarqalishining qayta zaryadlanishi,
o‘ramlararo sig‘im va montaj sig‘imlari oqibatida vujudga keladi. Katta quvvatli
o‘zgartirgichlarda ular radiohalaqitlarning intensiv manbai hisoblanadi. SHuning
uchun ba’zida yuklamasi induktiv elementdan boshlanuvchi o‘zgartirgichlardan
foydalanmaslikka majbur qiladi.
Mustaqil qo‘zg‘atishli invertorlar tranzistorlarining kollektor toklarining
keskin ortib ketishi ham yuqori chastotali halaqitlarni keltirib chiqaradi. Bundan
tashqari ular tranzistorlarning ortiqcha yuklanishiga sabab bo‘ladi. Bunday
kamchiliklardan qutulishning faqat yagona usuli, birinchi tranzistor ochilishini
ikkinchi tranzistorning yopilishigacha kechiktirish usulidir. Bu shart invertor
tranzistorlarini nosimmetrik impulslar yoki nolli uzilish impulslar bilan
boshqarilganda bajariladi. Bu har ikkala usul qo‘zg‘atkich sxemasini qurishda
o‘zaro bog‘liq bo‘lgan qiyinchiliklarga ega va to‘g‘rilagich yuklamasi o‘zgaruvchan
bo‘lganda yaxshi natijalarni bermaydi. Tranzistorning uzilish vaqti kollektor tokiga
bog‘liq, shuning uchun ulanishni kechiktirish invertor yuklamasining o‘zgarishiga
mos almashishi kerak.
6.5-rasm. So‘nuvchi yuqori chastotali tebranishlarning paydo bo‘lishi
Qaytar toklardan tuzatish sxemasi bilan bog‘langan invertor sxemasi bu
kamchiliklardan holidir (6.6-rasm). Undagi invertor transformatorining qo‘shimcha
W
2
cho‘lg‘amlaridan olinadigan kuchlanish tranzistorlar ochilishini kechiktirish
uchun xizmat qiladi. U chiqish kuchlanishini qutbi o‘zgarmaguncha yopiq bo‘lgan
tranzistorni ochilishini ushlab turishga imkon beradi. Shuning uchun faqat bir elka
tranzistori yopilgandan keyingina, ikkinchi elka tranzistori bazasiga ochuvchi
kuchlanish keladi. Tranzistor uzilganda baza zanjiridagi diod yopiladi va W
2
t
T
1
T
1
U
139
qo‘shimcha cho‘lg‘amlardan olinadigan yopuvchi kuchlanish bazaga kelmaydi.
Bunday invertor sxemasida kollektor toki impulslarida keskin ortish bo‘lmaydi,
chiqish kuchlanishi esa nolli uzilishlarsiz bo‘ladi. Kommutatsion jarayonlar ularda
deyarli bo‘lmaydi.
6.6-rasm. Qaytar toklardan tuzatish sxemasi bilan bog‘langan invertorli
o‘zgartirgichning sxemasi
6.6-rasmda keltirilgan invertor kuch zanjiri Tr1 transformatordan VT1 va VT2
tranzistorlardan, VD1 va VD2 diodlardan iborat. Invertorning yuklamasi
transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amidagi L1 induktiv element va R
YU
rezistor
hisoblanadi. Tranzistorlar biri pauzalarsiz to‘g‘ri burchakli impulslar orqali
kommutatsiyalanadi. Bu impulslar qo‘zg‘atgichdan tranzistor bazalariga R1 va R2
rezistorlar orqali beriladi. Shuningdek, bu rezistorlar to‘yingan tranzistorlar baza
toklarini cheklaydi.
Avval aytib o‘tilganidek, bunday qo‘zg‘atish kuch zanjirida qisqa vaqtli qisqa
tutashuvlarni vujudga keltiradi. Bu vaqtlarda har ikkala tranzistorlar ochiq bo‘ladi
va ularda transformatorning birlamchi cho‘lg‘amlarida kommutatsion toklar keskin
ortadi. VT1 va VT2 tranzistorlar kommutatsion toklari transformatorning birlamchi
cho‘lg‘amlari o‘rta nuqtasidan
𝑈
ta’minot manbaining minus qutbiga oqib o‘tadi,
Tr2
Tr1
C1
L1
VD3
VT2
VT1
VD2
VD1
R2
R1
U
qo’z
U
2
U
kir
U
chiq
VD4
140
ya’ni transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amiga transformatsiyalanmaydi va
shuning uchun bu toklar qaytar toklar deyiladi.
Kommutatsiya jarayonini yaxshilash maqsadida invertor sxemasiga
qo‘shimcha ravishda qaytar toklardan qutulish sxemasi (QTQS) kiritiladi (6.7-
rasm). U ikkita kirishga (11 va 21) va ikkita chiqishga (12 va 22) ega. VT1
tranzistorning yopiq holatiga mos keladigan invers chiqish kuchlanishining qutbiga
sxemaning 12 ochiq va VT1 tranzistorning emitter-baza o‘tishini shuntlaydi va
qo‘zg‘atish zanjirini VT1 tranzistorni ochishiga VT2 tranzistor yopilmaguncha va
chiqish kuchlanishining qutbi o‘zgarmaguncha, ya’ni sxemaning 21 kirishida
musbat potensial bo‘lmaguncha yo‘l qo‘yilmaydi.
6.7-rasm. Kommutatsion xususiyatlari yaxshilangan invertorli o‘zgartirgich
sxemasi
6.8-rasmda tasvirlangan o‘zgartirgich invertorining qaytar toklardan qutilish
sxemasida uchta DD1, DD2 va DD3 mantiqiy elementlardan foydalanilgan.
DD1 mikrosxema trigger bo‘lib, chiqishda (1 va 2 chiqishlar) o‘zaro faza
bo‘yicha 180
º
ga surilgan musbat impulslar ketma-ketligini shakllantiradi. Bu
impulslar ketma-ketligi VT1 va VT2 tranzistorlarni ochilishi uchun zarur bo‘ladigan
impulslarni shakllantirish uchun xizmat qiladi. Bunda DD2 va DD3 mikrosxemalar
(moslashtirish sxemasi) ham ishtirok etadi. Ularning birinchi kirishlariga berilgan
impulslar, ikkinchi kirishlarida musbat potensial bo‘lmaguncha, ularning
chiqishlariga o‘tmaydi (musbat potensial avval ochiq bo‘lgan tranzistor yopilgandan
L1
R
yu
U
2
22
21
12
11
Тr1
VD2
VD1
VT2
VT1
R2
R1
U
kir
QTQS
141
keyingina paydo bo‘ladi). Shu tarzda R7 va R8 rezistorlar orqali qarama-qarshi
elkaning kuch tranzistori kollektori bilan ikkinchi kirishlarning aloqasi ta’minlanadi.
6.8-rasm. Boshqarish sxemasida mantiqiy elementlardan foydalanilgan
kommutatsion xususiyatlari yaxshilangan invertorli o‘zgartirgich sxemasi
6.4. O‘zgartirgich invertorlarining boshqarish zanjirlari sxemalari
Invertorlarni boshqarishda katta darajali integratsiyali mikrosxemalar amalda
keng qo‘llanilmoqda. Bunday mikrosxemalar tarkibiga analog signalni KIMli
impulslar ketma-ketligiga o‘zgartirishdan tashqari qator yordamchi qismlar kiradi.
Invertorli boshqarishda katta integral mikrosxema qo‘llanilishi mumkin. Bu
integral mikrosxemaning 1 va 2 chiqishlari KIMli katta taktli o‘zgartirgich kuch
tranzistorlarini boshqarish uchun, 3 va 4 chiqishlari esa invertor tranzistorlarini
kommutatsiyalash uchun xizmat qiladi (6.9-rasm).
VT4
VT3
VT2
VT1
Тr1
U
kir
R8
R7
R3
R2
R1
DD3
DD2
DD1
U
qo’z
1
С
Т
1
U
qo’s
R4
R5
R6
U
2
142
6.9-rasm. Bitta kristalda katta mikrosxema tarzida yig‘ilgan boshqarish
zanjiri
1 va 2 chiqishlarda KIM-signalning shakllanishi avval ko‘rib chiqilgan.
Shuning uchun 3 va 4 chiqishlarda o‘zgartirgich tranzistorlarini boshqarish
signallarini shakllantirishni ko‘rib chiqamiz.
A2 trigger kirishiga beriladigan takt davri 2T, hajmi 0,5 bo‘lgan impulslari
uning chiqishlarida U
T1
va U
T2
impulslar ketma-ketligini vujudga kelishiga olib
keladi (6.10a,b-rasmlar).
Bundan tashqari takt impulslari A7 himoya impulslari generatoriga ham
beriladi. Uning chiqishida impulslar orasidagi uzunligi T
3
ga teng bo‘lgan pauzali
U
3
kuchlanish olinadi. Bu pauza o‘zgartirgich invertori kuch qismida qaytar toklarni
paydo bo‘lishini yo‘qotish uchun zarur bo‘ladi. Himoya impulslari A5 va A6
moslashtirish sxemalarining birinchi kirishlariga beriladi. Ularning ikkinchi
kirishlariga U
T1
va U
T2
impulslar ketma-ketligi beriladi.
Moslashtirish sxemalari chiqishlarida 6.10e,f-rasmlarda ko‘rsatilgan uzunligi
T-T
3
va takrorlanish davri 2T bo‘lgan impulslar ketma-ketligi shakllanadi.
7
6
5
4
3
2
1
U
T1
U
т
U
p
U
u
U
0
VD2
VD1
U
T2
A9
TKM
&
A3
СТ
&
A5
&
A6
&
А4
A8
A1
A7
A7
A6
A5
А2
143
6.10-rasm. Boshqarish zanjirining vaqt diagrammalari
Boshqarish qurilmalarida K1114EУ1 integral mikrosxemaning qo‘llanilishi
o‘zgartirgich ko‘rsatgichlarining yaxshilanishini ta’minlaydi (6.11-rasm).
6.11-rasm. K111EУ1 integral mikrosxemaning tuzilish sxemasi
d)
3T
2T
T
t
t
t
t
U
ch4
U
ch3
U
З
U
Т2
U
Т1
Uт
t
t
a)
b)
c)
e)
f)
5
V
22
2
23
24
3
5 6 7 13
8 9
20
11
14
19
21
18
16
15
12
4
R2
R1
С
1
А1
А3
А4
А2
А11
А8
Т
&
А6
A6
&
А7
A7
А9
А10
144
Bu mikrosxema tarkibida o‘zgartirgichni boshqarish, himoyalash va yoqish
uchun zarur bo‘lgan barcha qismlar bor. A1 zveno tayanch kuchlanishi va
yordamchi stabil +15 V kuchlanish manbai hisoblanadi. Xatolik signali
kuchaytirgichi (A2 zveno), komparator (A3 zveno) va arrasimon kuchlanish
generatori A4 KIM zanjirini tashkil qiladi. O‘zgartirgichning himoya tizimiga 144
kirish kuchlanishini kamayishini nazorat qilish uchun A8 zveno, 144kirish
kuchlanishi ortishini nazorat qilish uchun esa A9 zveno kiradi, shuningdek A10
zveno tok bo‘yicha himoya qismi hisoblanadi. Yuqorida aytib o‘tilganlardan
tashqari mikrosxema tarkibiga VT1 va VT2 tranzistorlarni kommutatsiyalovchi
chiqish boshqarish impulslarini shakllantiruvchi qismlari ham kiradi. Bu
tranzistorlar esa kichik quvvatli o‘zgartirgichlarda kuch tranzistorlari sifatida o‘rta
va yuqori quvvatli o‘zgartirgichlarda esa dastlabki quvvat kuchaytirgichi sifatida
ishlatiladi.
Taqqoslash zanjiri bo‘lgichidan teskari aloqa signali A2 kuchaytirgich
kirishlaridan biriga beriladi. Kuchaytirgichning boshqa ikkinchi kirishiga A1 zveno
chiqishidan tayanch kuchlanishi beriladi. Teskari aloqa kuchaytirgichi chiqishidan
kuchaytirilgan xatolik signali olinadi va KIM komparatori (A3 zveno) kirishiga
beriladi. Arrasimon kuchlanish generatori (A4 zveno) kuchlanishi KIM
komparatorining ikkinchi kirishiga beriladi. Komparator chiqishidan KIMli impuls
kuchlanish A6 va A7 impuls selektorlariga beriladi. Bu mikrosxemalari kirishiga
yana A5 trigger chiqishidan impulslar beriladi, bunda A6 zveno kirishiga triggerning
noinverslovchi chiqish impulslari (6.10b-rasmga o‘xshash), A7 zveno kirishiga esa
triggerning inverslovchi chiqish impulslari beriladi (6.10v-rasmga o‘xshash).
Shunga ko‘ra A5-A7 zveno fazalar aralashtirgichi sifatida ishlaydi. A7 zveno
chiqishidagi impulslar A6 zveno chiqishidagi impulslarga nisbatan faza bo‘yicha
180
º
ga surilgan bo‘ladi.
VT1 va VT2 kichik quvvatli tranzistorlar kuchaytirgichlar hisoblanadi va
KIMli impulslarni ikki taktli o‘zgartirgichning kuch tranzistor-kalitlariga uzatish
imkonini beradi. Tashqi C1 kondensator va R1 rezistor impulslarning takrorlanish
chastotasini o‘rnatish va rostlash uchun xizmat qiladi. R2 rezistorining qarshiligi
impulslar orasidagi himoya pauzasining uzunligini aniqlaydi.
145
6.5. Tiristorli o‘zgartirgichlar
Yuqori quvvatli o‘zgartirish qurilmalarida yuqori voltli kuchlanishni
o‘zgartirish uchun ikki barqaror holatga ega bo‘lgan tiristorlar qo‘llaniladi.
Tiristorlar bir necha kilovoltlargacha kuchlanishlarga va bir necha amper
toklarga mo‘ljallanib ishlab chiqariladi. Shuning uchun tiristorli o‘zgartirgichlar
yuqori foydali ish koeffitsiyentli katta quvvatni ta’minlaydi.
Kommutatsiya maxsus qurilmalar orqali amalga oshiriladigan va yuklamasi
boshqa o‘zgaruvchan tok energiyasi manbalariga ega bo‘lmagan tiristorli
o‘zgartirgichlar avtonom o‘zgartirgichlar deyiladi. Avtonom invertorning
kommutatsiya chastotasi tiristorlarning boshqarish tizimi ish chastotasi orqali
aniqlanadi. Ular tok va kuchlanish invertorlariga bo‘linadi. Tok invertorlarida tokni
o‘zgartirish amalga oshiriladi, kuchlanish shakli yuklamaga bog‘liq. Manbadan
iste’mol qilinadigan tokning doimiyligini ushlab turish uchun ular o‘zgarmas
kuchlanish manbaiga katta induktivlikli L drossel orqali ulanadi.
Kuchlanish invertorlari o‘zgarmas kuchlanish manbaiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri
ulanadi. Bunda invertor chiqishida manbaga parallel ravishda C kondensator
ulanadi. Tiristorli invertorlarda tok kommutatsiyasini reaktiv elementlar-
kondensatorlar va drossellar bajaradi.
Invertorlarda tiristorlar kalit rejimida ishlaydi. Ularning ulanishi boshqarish
qurilmasi orqali amalga oshiriladi. Boshqarish qurilmalari sifatida impuls
generatorlari-avtogenerator, multivibrator va bloking-generatorlar ishlatiladi.
Boshqaruvchi impulslar tiristorlar boshqarish elektrodlariga qarama-qarshi fazada
beriladi. Tiristorni ochilishi uchun anod tokini eng kichik ushlab turuvchi tok
qiymatigacha kamaytirish kerak. Anod va katod oralig‘iga esa tiristor
boshqarilishini qayta tiklanishi uchun etarli bo‘lgan vaqtgacha manfiy teskari
kuchlanish qo‘yiladi. Bu invertorda kommutatsiyalovchi kondensator qo‘llanilishi
orqali amalga oshiriladi. Bunda kondensator tiristor anodiga katodiga nisbatan
manfiy kuchlanish berilishini ta’minlaydi.
Yuklamada
𝐶
kommutatsiyalovchi kondensator ulanishiga qarab tiristorli
invertor sxemalari paralell-ketma-ket va ketma-ket-parallel sxemalarga bo‘linadi.
146
6.12-rasmda tasvirlangan ikki taktli parallel invertor VS1 va VS2 tiristorlardan, BS
boshqarish sxemasidan,
𝐶
kommutatsiyalovchi kondensatordan, VD1 va VD2
diodlardan va L drosseldan iborat. Transformatorning birlamchi cho‘lg‘ami 0 o‘rta
nuqtaga va VD1, VD2 diodlar ulanadigan ikki 1 va 2 nuqtalarga ega.
Birinchi yarim davrda boshqaruvchi impuls ta’sirida VS1 tiristor ochiq va
VS2 tiristor yopiq bo‘ladi. Bunda tok ta’minot manbaidan transformatorning yuqori
yarim cho‘lg‘ami VS1 tiristor va L drossel orqali oqib o‘tadi. Bu tok pastki elkada
yuqori elkadagi EYuKka teng bo‘lgan, lekin qarama-qarshi fazadagi EYuKni
induksiyalaydi, ya’ni minus cho‘lg‘amning o‘rta nuqtasida, plyus esa bu
cho‘lg‘amning pastki oxirgi nuqtasida bo‘ladi. SHuning uchun
𝐶
kondensatorga
ketma-ket ulangan kuchlanishlar qo‘yiladi: ta’minot manbaidan
𝑈
va
transformatorning birlamchi pastki cho‘lg‘amidan taxminan
𝑈
ga teng bo‘lgan
kuchlanish. Natijada
𝐶
kondensator ikkilangan ta’minot manbai kuchlanishigacha,
ya’ni
𝑈 = 2𝑈
gacha zaryadlanadi. Bunday kuchlanish VD2 tiristor anodida ham
bo‘ladi.
Ikkinchi yarim davr vaqtida boshqaruvchi impuls VS2 tiristorni ochadi. VS1
tiristor tok o‘tkazishni davom ettiradi. Lekin ochilgan VS2 tiristor orqali
𝐶
kommutatsiyalovchi kondensator VS1 tiristorga parallel ulanadi.
𝐶
kondensatordan
VS1 tiristorga
2𝑈
ga teng bo‘lgan teskari kuchlanish qo‘yiladi va
𝐶
kondensatorning razryadlanish toki orqali VS1 tiristor yopiladi. Ochilgan VS2
tiristor orqali
𝐶
kondensatorning i
ck
qayta zaryadlanish toki va transformatorning
birlamchi W
1
′′
cho‘lg‘ami toklarining yig‘indisidan iborat bo‘lgan i
T
tok oqib o‘tadi.
𝐶
kondensator teskari kutbli
2𝑈
kuchlanishgacha zaryadlanadi.
𝑈
o‘zgartirilgan
kuchlanish W
1
′′
birlamchi cho‘lg‘amga qo‘yiladi va bu cho‘lg‘amdagi tok avvalgi
ochuvchi impuls vaqtidagi W
1
' cho‘lg‘amdagi tokka qarama-qarshi yo‘nalishga ega
bo‘ladi. Bunda W
2
ikkilamchi cho‘lg‘amda kuchlanishning ikkinchi (manfiy) yarim
to‘lqini shakllanadi.
147
6.12-rasm. Ikki taktli tiristorli o‘zgartirgichning sxemasi
VS1 tiristorga navbatdagi ochuvchi impuls berilganda sxema dastlabki
holatiga qaytadi va yuqoridagi jarayon takrorlanadi.
Tiristorlarning navbatma-navbat ochilishi natijasida transformatorning
birlamchi yarim cho‘lg‘amlarida toklar davriy ravishda o‘zgaradi va ikkilamchi
cho‘lg‘amda o‘zgaruvchan tok vujudga keladi. Bu tok chiqish to‘g‘rilagich orqali
to‘g‘rilanadi va filtr orqali yuklamaga uzatiladi.
Shunday qilib, o‘zgartirgich chiqishida talab qilingan nominaldagi o‘zgarmas
kuchlanish shakllanadi. L1 drossel ta’minot manbai tokini har ikkala tiristorlar ochiq
bo‘ladigan qisqa vaqt oralig‘ida ta’minot manbai tokini cheklab turadi.
Kommutatsiya momentida, tiristorlardan biri ochiq, ikkinchisi esa
induktivlikning razryadlanish toki o‘tkazayotgan vaqtda yuklama induktivligida va
reaktiv kommutatsion elementlarda yig‘ilgan reaktiv quvvatni VD1 va VD2 diodlar
𝑈
ta’minot manbai tomoniga o‘tkazib yuborish uchun xizmat qiladi.
Ikki taktli ko‘priksimon o‘zgartirgich sxemasi 6.13-rasmda keltirilgan.
W
1
"
W
1
'
С
k
VD1
U
kir
BS
Tr1
VD3
VD2
VS2
VS1
L1
U
chiq
С
148
6.13-rasm. Ikki taktli ko‘priksimon o‘zgartirgichning prinsipial sxemasi
Birinchi yarim davrda boshqaruvchi kuchlanish musbat impulslari bir
vaqtning o‘zida VS1 va VS4 tiristorlarga beriladi. Tiristorlar ochiladi va ular orqali
TV1 transformatorning birlamchi cho‘lg‘amiga tok oqib o‘tadi. Bu vaqtda C1
kondensator ta’minot manbaining U
K
kuchlanishigacha zaryadlanadi.
Boshqaruvchi kuchlanishning ikkinchi yarim davrida impulslar VS2 va VS3
tiristorlarga beriladi va ular ochiladi. Ammo bu vaqtda C1
kondensatordan musbat
potensial VS1 tiristor katodiga beriladi va u yopiladi. VS4 tiristor anodiga esa S1
kondensatordan manfiy potensial beriladi va u ham yopiladi. So‘ng tiristorlar juftligi
navbatma-navbat ochiladi. Bunda Tr1 transformatorning birlamchi cho‘lg‘amidan
qarama-qarshi yo‘nalishdagi tok impulslari oqib o‘tadi. Bu tok impulslari ikkilamchi
cho‘lg‘amda o‘zgaruvchan tokni induksiyalaydi. Keyinchalik bu o‘zgaruvchan tok
to‘g‘rilagichda to‘g‘rilanadi va filtrda silliqlanib yuklamaga uzatiladi.
6.6. Kuchlanish o‘zgartirgichlari asosidagi impulsli elektr ta’minoti
manbalari
Telekommunikatsion apparaturalar elektr ta’minoti manbalarining hajmi va
massasi tarmoq transformatori, past chastotali filtr parametrlari va chiziqli
stabilizatorning rostlovchi elementidagi issiqliq ajralishlari orqali aniqlanadi.
С1
L1
VD1
U
kir
Tr1
VS1
VS3
VS4
VS2
L2
U
chiq
С2
BS
149
Oshirilgan chastotada ishlaydigan va impulsli rejimli o‘zgarmas kuchlanishni
rostlagichli elektr ta’minoti manbalarining hajmi va massasi sezilarli kichik. Lekin,
telekommunikatsion apparaturalar uchun kichik hajmli elektr ta’minoti manbalarini
integral mikrosxemalarda yig‘ish uchun bu manbalarning parametrlari talablarni
qoniqtirmaydi.
Transformatorsiz kirishli elektr ta’minoti manbalari yaxshi ko‘rsatkichlaga
ega. Ularda tarmoq kuchlanishi dastlab kirish to‘g‘rilagichida to‘g‘rilanadi, keyin
to‘g‘rilangan kuchlanishning pulsatsiyasi sig‘im filtr orqali silliqlanadi, undan keyin
o‘zgarmas kuchlanish invertorda yuqori chastotali to‘g‘ri burchakli shakldagi
o‘zgaruvchan kuchlanishga o‘zgartiriladi. Bu kuchlanish kuch transformatorining
ikkilamchi cho‘lg‘amiga talab qilinadigan qiymatga transformatsiyalanadi, yana
to‘g‘rilanadi, silliqlanadi va yuklamaga uzatiladi.
Transformatorsiz kirishli elektr ta’minoti manbalarining tuzilish sxemalari
6.14- va 6.15-rasmlarda keltirilgan. Bunday sxemalarda elektr ta’minoti manbai
chiqish zanjirini kirish ta’minot tarmog‘idan ajratish invertor transformatori orqali
amalga oshiriladi.
6.14
rasm. Invertordan oldin stabilizator qo‘yilishi bilan stabillash amalga
oshiriladigan transformatorsiz kirishli elektr ta’minoti manbaining tuzilish sxemasi
6.15-rasm. Invertorda kenglik-impulsli modulyasiya uslubi bilan stabillash
amalga oshiriladigan transformatorsiz kirishli elektr ta’minoti manbaining tuzilish
sxemasi
Т1 F1 IS Invertor Т2 F2 Yuklama
Z
yu
Т1 F1 Invertor Т2 F2 Yuklama
Z
yu
150
Chiqish kuchlanishini stabillash invertorda kenglik-impulsli modulyasiya
uslubi bilan, shuningdek, invertordan oldin yoki undan keyin stabilizator qo‘yish
orqali amalga oshiriladi.
Yarim ko‘priksimon rostlanadigan invertor asosidagi transformatorsiz kirishli
elektr ta’minoti manbaining prinsipial sxemasi 6.16-rasmda keltirilgan. Tarmoq
kuchlanishi bevosita ko‘priksimon to‘g‘rilagichga beriladi va uning chiqishidagi
o‘zgarmas kuchlanish invertorga beriladi. Invertorning tranzistorlari kenglik
impulsli modulyasiyalangan signal ta’sirida navbatma
navbat ochiladi. Invertor
chiqishida oshirilgan chastotali (20 kHz atrofida) ikki qutbli kenglik-impulsli
modulyasiyalangan kuchlanish olinadi. Keyin bu kuchlanish to‘g‘rilanadi va LC-
filtr yordamida silliqlanadi.
6.16-rasm. Yarim ko‘priksimon rostlanadigan invertor asosidagi
transformatorsiz kirishli elektr ta’minoti manbaining prinsipial sxemasi
Kichik hajmli elektr ta’minoti manbalarini qurish uchun kuch tranzistorlari
yuqori voltli bo‘lishi (
𝑈
.
> 350 … 400
V),
𝐼 = 5 … 10
A kollektor
toklarini o‘tkazishi, kichik
𝑈
= 1 … 2
V to‘yinish kuchlanishlariga ega
bo‘lishi, invertorning 50…100 kGs va undan yuqori chastotalarda ishlay olishini
ta’minlashi kerak. To‘g‘rilash diodlari yuqori chastotali (
𝑓 > 50 … 100
kHz) va
kichik vaqtli qayta ulanishga ega bo‘lishi kerak.
Radioelektron apparaturalarning normal ishlashi uchun stabil toklar va
С1
VT2
Тr1
VT1
VD1
U
kir
C3
C2
L1
U
chiq
C4
151
kuchlanishlar zarur. Elektr ta’minoti manbalari o‘zgartirgichlari chiqishidagi
kuchlanish esa kirish ta’minot kuchlanishi o‘zgarganida o‘zgaradi. Bu bilan elektr
ta’minoti manbalari o‘zgartirgichlarida stabilizatorlarning qo‘llanilishi zarurati
yuzaga keladi.
Stabillovchi o‘zgartirgichlar deb kirish ta’minot kuchlanishi va chiqish zanjiri
yuklama toki o‘zgarganida chiqishida berilgan aniqlikdagi
𝑈
o‘zgarmas
kuchlanishni ta’minlaydigan qurilmaga aytiladi.
O‘zgartirgichlarda kuchlanishni stabillash turli uslublarda amalga oshiriladi.
Stabillovchi kuchlanish o‘zgartirgichlarining tuzilish sxemalari 6.17-rasmda
keltirilgan. Odatda, bitta o‘zgartirgich o‘z chiqishida bir necha kuchlanishlarni,
ya’ni bir necha ta’minot kanallarini shakllantiradi (6.17a-rasm).
6.17-rasm. Stabillovchi kuchlanish o‘zgartirgichlarining tuzilish sxemalari
U
kir
Kuchlanish
o‘zgartirgichi
Kirish kuchlanish
stabilizatori
U
chiq1
U
chiq2
U
ЧИҚ3
U
kir
Kuchlanish
o‘zgartirgichi
U
chiq1
U
chiq2
U
ЧИҚ3
Kirish kuchlanish
stabilizatori
U
kir
Rostlanadigan
kuchlanish
o‘zgartirgichi
U
chiq1
U
chiq2
U
ЧИҚ3
U
kir
Kuchlanish
stabilizatori
U
chiq
Kuchlanish
o‘zgartirgichi
a)
b)
c)
d)
152
Markazlashtirilgan volt qo‘shishli stabilizatorli o‘zgartirgichlar (6.17a-rasm)
chiqishida 100 Vt atrofidagi quvvatni ta’minlaydi. Rostlanadigan o‘zgartirgich
yordamida bir necha chiqish kanallarini markazlashtirilgan stabillashli
o‘zgartirgichlar tejamliroq hisoblanadi (6.17c-rasm). Bu o‘zgartirgichda o‘zgartirish
va stabillash umumlashtirilgan bo‘lib, buning hisobiga foydali ish koeffitsienti
ortadi. U kenglik-impulsli modulyasiya rejimida ishlaydi.
Markazlashtirilmagan stabillash uslubida kirish kuchlanishi to‘g‘ridan-to‘g‘ri
o‘zgartirgichga beriladi, chiqishda esa har bir kanalga alohida chiziqli yoki impulsli
stabilizator qo‘yiladi (6.17d-rasm). Chiqish kuchlanishi bu sxemada yuqori
stabillikka, foydali ish koeffitsienti past qiymatga ega bo‘ladi.
Stabillangan o‘zgarmas kuchlanish o‘zgartirgichga beriladi va uning
chiqishidagi kuchlanish stabil ushlab turiladi. Stabillashning bu uslubi ko‘p kanalli
elektr ta’minoti manbalarida o‘zgartirgichdan bir necha bir stabillangan (3…5 %)
chiqish kuchlanishlarini olish zarurati bulganida qo‘llaniladi. Bu sxemada stabillash
uzluksiz va impulsli rejimlarda amalga oshirilishi mumkin. Birinchi uslub bo‘yicha
qurilgan sxemalar kichik foydali ish koeffitsientiga ega bo‘lgani uchun 2 Vt gacha
quvvatdagi elektr ta’minoti manbalarida qo‘llaniladi.
Markazlashtirilgan impulsli o‘zgartirgichlar tejamliroq hisoblanadi. Bunday
o‘zgartirgichlar o‘nlab vattlargacha chiqish quvvatili ko‘p kanalli elektr ta’minoti
manbalarida qo‘llaniladi. Chiqish kuchlanishini impulsli uslubda stabillanadigan
o‘zgartirgichlar eng tejamli hisoblanadi. Bunda kuch tranzistorlarining impulsli
ishlash rejimi foydali ish koeffitsiyenti oshiradi, chastotaning 300 k Hz gacha
oshirilishi esa uning hajmini va massasini kamaytiradi.
Impulsli stabilizatorli kirishli o‘zgartirgichning prinsipial sxemasi 6.18-
rasmda keltirilgan.
153
6.18-rasm. Impulsli stabilizatorli kirishli o‘zgartirgichning prinsipial
sxemasi
U 6.17a-rasmda keltirilgan tuzilish sxemasi bo‘yicha yig‘ilgan va VT1
tranzistordagi impulsli stabilizatordan, VD diod, L drossel va C kondensatordan
iborat demodulyasiyalovchi filtrdan, VT1 rostlovchi tranzistor va VT2 hamda VT3
tranzistorlardagi ikki taktli kuchaytirgichni qayta ulanish rejimlarini boshqaradigan
BS boshqarish sxemasidan tashkil topgan.
Sxemaning ishlash prinsipi quyidagicha. O‘zgarmas
𝑈
kirish kuchlanishi
VT1 tranzistordagi impulsli stabilizator kirishiga beriladi va uning chiqishidan LC
qiltr orqali mustaqil qo‘zg‘atishli kuchlanish o‘zgartirgichi vazifasini bajaradigan
VT2 va VT3 tranzistorlardagi quvvat kuchaytirgichi kirishiga beriladi.
Unda o‘zgarmas kuchlanish nolli pauzasiz to‘g‘ri burchakli o‘zgaruvchan
kuchlanishga o‘zgartiriladi. Tr1 transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amidagi
transformatsiyalangan kuchlanish VD2 va VD3 diodlardagi ikki taktli
to‘g‘rilagichga beriladi, to‘g‘rilanadi va
𝐶
sig‘im filtrda sillliqlanadi.
Rostlanadigan ikki taktli o‘zgartirgichning prinsipial sxemasi 6.19-rasmda
keltirilgan. U 6.17c-rasmda keltirilgan tuzilish sxemasi bo‘yicha yig‘ilgan.
O‘zgarmas
𝑈
kirish kuchlanishi dastlab VT1 va VT2 tranzistorlardagi
o‘zgartirgichga beriladi.
Tr1
-
+
R
y
С
yu
VD3
VD2
U
yu
C
VD1
VT2
VT1
L
BS
U
kir
VT3
154
6.19-rasm. Rostlanadigan ikki taktli o‘zgartirgichning prinsipial sxemasi
O‘zgartirgich ishini boshqarish boshqarish sxemasidan kenglik bo‘yicha
modulyasiyalangan impulslarni berilishi orqali amalga oshiriladi. Bu impulslar
𝑅
yuklamadagi chiqish kuchlanishini nazorat qiladi va impulslar kengligini
shunday o‘zgartiriladiki,
𝑈
kirish kuchlanishi yoki yuklama toki o‘zgarganida
chiqish kuchlanishining o‘rtacha qiymati berilgan aniqlikda o‘zgarmas ushlab
turiladi.
Integral mikrosxemalar rostlanadigan o‘zgartirichda boshqarish sxemalari
sifatida qo‘llanilishi mumkin. Lekin, integral mikrosxemalarning chiqish toklari
quvvatli kuch tranzistorlarini boshqarish uchun etarli bo‘lmaydi. SHuning uchun,
boshqarish sxemasidan keyin signal qo‘shimcha kuchaytirgichda kuchaytiriladi va
kuchaytirilgan farq signali quvvatli kuch tranzistorlarining kirishlariga beriladi.
O‘zgartirgichda quvvatli kuch tranzistorlarini tok bo‘yicha ortiqcha yuklanishdan
yoki qisqa tutashuvdan himoyalash boshqarish sxemasidan
𝑅
himoya
rezistoridan ortiqcha yuklanish haqida signal olinishi orqali amalga oshiriladi.
Nazorat savollari
1. Invertor deb qanday qurilmaga aytiladi?
2. Konvertor deb qanday qurilmaga aytiladi?
3. Invertorlarda qanday jarayon amalga oshiriladi?
4. Invertorlarda kalit elementi sifatida qanday elementlar ishlatiladi?
5. O‘zgartirgich transformatori qaysi chastotalarda ishlaydi?
C
L
VD2
VD1
Тr
VT2
VT1
-
+
U
kir
R
yu
R
hi
BS
155
6. Bir taktli o‘zgartirgichning ishlash prinsipini tushuntiring.
7. Ikki taktli o‘zgartirgichning ishlash prinsipini tushuntiring.
8. Ikki taktli o‘zgartirgichlarda teskari ulangan diodlar qanday vazifani
bajaradi?
9. Invertorlar boshqarish zanjirlari integral mikrosxemalarda yig‘ilganida
nimalarga erishiladi?
10. Tiristorli o‘zgartirgichning ishlash prinsipini tushuntiring.
156
7. KIMYOVIY ELEKTR TOKI MANBALARI
7.1. Umumiy ma’lumotlar
Ko‘pincha quyoshli, shamolli yoki mikrogidroelektr uskunalar tomonidan
ishlab chiqarilgan energiyani to‘g‘ridan-to‘g‘ri qo‘llash muayyan qiyinchiliklar
tug‘diradi. Shuning uchun elektr quvvati odatda keyingi qo‘llash uchun maxsus
akkumulyator batareya (AB) larida saqlanadi.
Akkumulyator batareyalarning xavfsiz qo‘llanilishi uchun quyidagi
qoidalarga amal qilish lozim:
- batareya klemmalari orasida qisqa tutashish zanjirini yuzaga kelmirmaslik,
chunki bunda zaryadlangan batareyadagi qisqa tutashishning sezilarli miqdordagi
toki klemmalar kontaktlarini eritib yuborishi va termik kuyishga olib kelishi
mumkin;
- akkumulyator batareyalarini razryadlangan holda saqlamaslik lozim. Bu
holda elektrodlar sulfatatsiyasi ro‘y beradi va batareyalar o‘zining sig‘imini sezilarli
darajada yo‘qotadi;
- akkumulyator batareyani faqatgina qutblilik bilan mos ravishda qurilmaga
ulash kerak. Zaryadlangan batareya sezilarli miqdordagi energiyaga ega bo‘ladi va
noto‘g‘ri ulanganda qurilmani ishdan chiqarishi mumkin;
- batareya korpusini ochmaslik lozim. Uning ichidagi gelsimon elektrolit
terining kimyoviy kuyishini kelitrib chiqarishi mumkin;
- o‘z xizmat muddatini o‘tab b o‘lgan batareyalarni tarkibida og‘ir metallar
bo‘lgan mahsulotlarni utilizatsiya qilish qoidalariga muvofiq utilizatsiya qilish
kerak.
Akkumulyator batareyalarining xarakteristikalari
Akkumulyator batareyasining eng muhim ko‘rsatkichlari quyidagilar
hisoblanadi: sig‘im, kuchlanish, o‘lchamlar, og‘irlik, qiymati, yo‘l qo‘yilgan razryad
chuqurligi, xizmat qilish muddati, FIK, ishchi haroratlar diapazoni, yo‘l qo‘yilgan
zaryad va razryad toki. Shuningdek ishlab chiqaruvchi barcha xarakteristikalarni
muayyan harorat uchun – odatda 20 yoki 25 °C uchun ko‘rsatilishini esda tutish
157
lozim. Bu meyordan chetga chiqilganda xarakteristikalar o‘zgaradi va odatda yomon
tomonga o‘zgaradi.
Kuchlanish va sig‘im qiymatlari odatda batareya modeli tarkibiga kiradi.
Masalan: RA12200DG – kuchlanishi 12 volt va sig‘imi 200 amper·soat bo‘lgan
batareya, gelli, chuqur razryadli. Bu shuni anglatadiki, batareya sig‘imidan 1/10
ulush bilan 10 soatli razryad davomida 12 x 200, ya’ni 2400 Vt*soatli yuklamani
yuzaga keltirish mumkin. Katta tok va tez razryad sharoitida batareya sig‘imi
pasayib ketadi.
Tok razryadi 0,1 s bo‘lganda ishlash vaqti 10 soatni tashkil etadi va batareya
to‘liqligicha akkumulyasiya qilingan energiyani yuklaydi. Tok razryadi 2 s
bo‘lganda ( 20 baravar ko‘proq) ishlash vaqti taxminan 15 daqiqa (1/4 soat) bo‘ladi
va bunda batareya akkumulyasiya qilingan energiyaning faqatgina yarmini yuklay
oladi. Razryadning katta toklarida bu qiymat yana ham kamroq bo‘ladi. Ko‘pincha
uzluksiz quvvat manbalaridagi akkumulyator batareyalari yanada og‘irroq
rejimlarda ishlaydilar va bu sharoitda razryad toklari 4 s gacha etadi. Bunda razryad
vaqti 5 daqiqa atrofida bo‘ladi va batareya energiyaning 40% idan kam bo‘lgan
yuklamani beradi.
Batareya sig‘imi
Batareyada saqlanishi mumkin bo‘lgan energiya miqdori uning sig‘imi
deyiladi. U amper-soatlarda o‘lchanadi. Sig‘imi 100 As bo‘lgan bitta AB 100 soat
davomida 1 A kuchlanishli tokni yoki 25 soat davomida kuchlanishi 4 A bo‘lgan
tokni etkazib berishi mumkin va hokazo, biroq razryad toki oshganda batareya
sig‘imi pasayib ketadi.
Qo‘rg‘oshin-kislotali ABning xizmat muddatini oshirish maqsadida qaytadan
zaryadlash uchun uning sig‘imining faqat kichik qismini qo‘llash tavsiya etiladi. Har
bir razryad-zaryad jarayoni
zaryad sikli
deyiladi, vaholanki bunda akkumulyatorni
to‘liqligicha razryadka qilish shart emas. Masalan, agar siz akkumulyatorni 5 yoki
10% ga razryadka qilsangiz va so‘ngra yana zaryadka qilsangiz – bu ham bitta sikl
hisoblanadi. Albatta mumkin bo‘lgan sikllar soni turlicha razryad chuqurligida
turlicha bo‘ladi. Agar zaryadlashgacha AB da mavjud bo‘lgan energiyaning 50% ini
qo‘llash mumkin bo‘lsa, bunday batareya “chuqur razryadli” batareya deyiladi.
158
Kuchlanish
Akkumulyatordagi kuchlanish ko‘pincha akkumulyatorning holati va
zaryadlanganlik darajasi to‘g‘risida xabar qiluvchi asosiy parametr hisoblanadi.
Ayniqsa bu gap elektrolit zichligini o‘lchab bo‘lmaydigan germetik
akkumulyatorlarga tegishlidir.
Zaryad, razryad vaqtida va tok yo‘q bo‘lganda kuchlanish juda farqlanadi.
Akkumulyatorning zaryadlanganlik darajasini aniqlash uchun ham zaryadli, ham
razryadli tok yo‘q bo‘lgan paytda uning klemmalaridagi kuchlanishni kamida 3-4
soat davomida o‘lchash lozim bo‘ladi. Bu vaqt ichida kuchlanish odatda
stabillashadi.
Zaryadlanganlik darajasi
Zaryadlanganlik darajasi juda ko‘p omillarga bog‘liq, va uni faqatgina
xotiraga va mikroprotsessorga ega bo‘lgan maxsus zaryadli qurilmalarda aniqlash
mumkin, bunda muayyan akkumulyatorning ham zaryadi, ham razryadi bir necha
sikl davomida kuzatiladi. Bu usul eng aniq hisoblanadi, biroq eng qimmat ham
bo‘ladi. Biroq u akkumulyatorlarga xizmat ko‘rsatganda va ularni almashtirganda
mablag‘ni tejab qolishi mumkin. Akkumulyatorlarning zaryadlanganlik darajasiga
qarab ularning ishlashini nazorat qiladigan maxsus qurilmalarni qo‘llash
qo‘rg‘oshin-kislotali akkumulyatorlarning xizmat qilish muddatini juda kuchli
ravishda oshirishga imkon beradi. Bir qator taklif etiladigan quyoshli
batareyalarning kontrollerlari akkumulyatorning zaryadlanganlik darajasini aniqlab
beradigan ichki qurilmalarga ega bo‘ladi va ular zaryadni uning kattaligiga qarab
tartibga soladi.
Zaryadlanganlik darajasini aniqlash uchun quyidagi 2 ta soddalashgan
usuldan foydalanish mumkin.
Akkumulyatordagi kuchlanish.
Bu usul aniqligi eng kam hisoblanadi, biroq u
faqatgina voltning o‘nlik va yuzlik foizlarini o‘lchaydigan raqamli voltmetrning
bo‘lishini talab etadi xolos. O‘lchashdan oldin akkumulyatorni barcha
iste’molchilardan va zaryadlovchi qurilmalardan uzib qo‘yish hamda kamida 2 soat
kutish lozim bo‘ladi. So‘ngra akkumulyator terminalllaridagi kuchlanishni o‘lchash
mumkin bo‘ladi. Quyida jadvalda suyuq elektrolitli akkumulyatorlar uchun
159
kuchlanishlar keltirilgan. Qarigan sari akkumulyatorlar uchun bu kuchlanish
kamayadi.
7.1-jadval
Zaryadlanganlik
darajasi
Batareya 12V Batareya 24 V
Elektrolit
zichligi
100
12.70
25.40
1.265
95
12.64
25.25
1.257
90
12.58
25.16
1.249
85
12.52
25.04
1.241
80
12.46
24.92
1.233
75
12.40
24.80
1.225
70
12.36
24.72
1.218
65
12.32
24.64
1.211
60
12.28
24.56
1.204
55
12.24
24.48
1.197
50
12.20
24.40
1.190
40
12.12
24.24
1.176
30
12.04
24.08
1.162
20
11.98
23.96
1.148
10
11.94
23.88
1.134
Zaryadlanganlik darajasini topishning ikkinchi usuli –
elektrolit zichligini
aniqlash.
Bu usul faqatgina suyuq elektrolitli akkumulyatorlar uchun to‘g‘ri keladi.
Shuningdek bu erda ham o‘lchashdan oldin 2 soat kutish lozim bo‘ladi. O‘lchash
uchun areometr qo‘llaniladi. Albatta rezina qo‘lqop va himoyalovchi ko‘zoynak
kiyish lozim! Teriga tekkanda jarohatlanishning oldini olish uchun yoningizda doim
osh sodasi va suv bo‘lishi kerak.
Akkumulyatorlarning xizmat qilish muddati
Akkumulyatorning xizmat qilish muddatini yillar yoki oylar bilan o‘lchash
noto‘g‘ri hisoblanadi. Batareyaning xizmat qilish muddati zaryad-razryadlar
sikllarining soni bilan o‘lchanadi va uni ekspluatatsiya qilish sharoitlariga ko‘p
jihatdan bog‘liq bo‘ladi. Batareya qanchalik chuqurroq razryadlansa, u qanchalik
razryadlangan holatda bo‘lsa, mumkin bo‘lgan ishlash sikllari soni shunchalik kam
bo‘ladi.
Akkumulyatorning “zaryad-razryad ishchi sikllari soni” tushunchasining o‘zi
160
nisbiydir, chunki turli omillarga bog‘liq bo‘ladi. Bundan tashqari Ishchi sikllarining
soni misol uchun bir turdagi akkumulyator uchun universal tushuncha
hisoblanmaydi, chunki har bitta ishlab chiqaruvchida bo‘ladigan texnologiyaga
bog‘liq bo‘ladi. Akkumulyatorlarning xizmat qilish muddati sikllarda o‘lchanadi,
shuning uchun ishlash muddatini yillarda o‘lchash – taxminiy bo‘ladi va tipik ishlash
sharoitlari uchun mo‘ljallangan bo‘ladi. Shuning uchun masalan reklamada
akkumulyator xizmat qilish muddati 12 yil deb ko‘rsatilgan bo‘lsa, bu holat ishlab
chiqaruvchi buferli rejim uchun o‘rtacha zaryad-razryadlar sikllari soni oyiga 8 ta
bo‘lishini ko‘rsatgan bo‘ladi.
Maksimal zaryadlanish va razryadlanish toklari
Har qanday akkumulyatorli batareyaning zaryadlanish va razryadlanish
toklari uning sig‘imiga nisbatan o‘lchanadi. Odatda akkkumulyatorlar uchun
maksimal zaryadlanish toki 0,2-0,3 s dan oshmasligi lozim. Zaryadlanish tokining
oshib ketishi akkumulyator xizmat muddatining kamayishiga olib keladi. Biz
maksimal zaryadlanish tokini 0,15-0,2 s dan oshirmaslikni tavsiya etamiz. Maksimal
zaryadlanish va razryadlanish toklarini aniqlash uchun akkumulyatorlarning
muayyan modellariga qarang.
O‘z-o‘zini razryadlash.
3
O‘z-o‘zini razryadlash u yoki bu ma’noda barcha turdagi akkumulyatorlar
uchun xarakterli bo‘lib ular to‘liqligicha zaryadlanganidan keyin tashqi tok
iste’molchisi yo‘q bo‘lgan sharoitda ular tomonidan o‘z sig‘imining yo‘qotilishini
ifoda etadi.
O‘z-o‘zini razryadlashni miqdoriy baholash uchun ular tomonidan muayyan
vaqt davomida zaryadlanishdan keyin darhol olingan qiymatning foizida o‘lchangan
sig‘imini qo‘llash qulay bo‘ladi. Vaqt oralig‘ida odatda bir kun va bir oyga teng
bo‘lgan vaqt intervali olinadi. Misol uchun soz bo‘lgan NiCD akkumulyatorlari
uchun zaryad tugaganidan keyin birinchi 24 soat davomida 10% gacha bo‘lgan o‘z-
o‘zini razryadlashga yo‘l qo‘yiladi , NiMH lar uchun – biroz ko‘proq, Li-ION lar
uchun esa hisobga olmaydigan darajada kam bo‘ladi va bir oy uchun baholanadi.
3
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor
Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847
161
Germetik qo‘rg‘oshinli-kislotali akkumulyatorlardagi o‘z-o‘zini razryadlash
sezilarli darajada kamaytirilgan va bir yilda 20 °C haroratda 40%ni, 5 °C haroratda
esa – 15% ni tashkil etadi. Yanada kattaroq saqlash haroratlarida o‘z-o‘zini
razryadlash oshadi: 40 °C da batareyalar 4-5 oy ichida sig‘imining 40 % ini
yo‘qotadi.
Shuni ta’kidlash lozimki, akkumulyatorlar uchun o‘z-o‘zini razryadlash
aynan zaryaddan keyingi birinchi 24 soatda maksimal bo‘ladi, keyinchalik sezilarli
darajada kamayib ketadi. Uni chuqur razryadlash va so‘ngra zaryadlash o‘z-o‘zini
razryadlash tokini kuchaytiradi.
Akkumulyatorlarning o‘z-o‘zidan razryadlanishi asosan kislorodning musbat
elektrodda ajralib chiqishiga bog‘liq bo‘ladi. Bu jarayon yuqori haroratlarda yanada
kuchayadi. Masalan, atrofdagi harorat xona haroratiga nisbatan 10 gradusga oshsa
o‘z-o‘zini razryadlash ikki baravar oshishi mumkin.
Qaysidir ma’noda o‘z-o‘zini razryadlash qo‘llanilgan materiallar sifatiga,
ishlab chiqarishning texnologik jaraniga, akkumulyatorning turi va konstruksiyasiga
bog‘liq bo‘ladi. Sig‘imning yo‘qotilishi separatorning shikastlanishiga bog‘liq
bo‘lishi mumkin va bunda yopishib qolgan kristallarning hosil bo‘lgan birlashmalari
uni teshib o‘tadi. Separator deb odatda musbat va manfiy elektrodlarni ajratib
turadigan yupqa plastinaga aytiladi. Bu odatda akkumulyatorga noto‘g‘ri xizmat
ko‘rsatish, umuman xizmat ko‘rsatmaslik yoki sifatsiz zaryadlovchi qurilmalar
oqibatida yuzaga kelishi mumkin. Haddan tashqari ishlatilgan akkumulyatorda
elektrodlarning plastinkalari shishib ketadi, bir-biriga yopishadi va bu holat o‘z-
o‘zini razryadlash tokining oshib ketishiga olib keladi, bunda shikastlangan
separatorni zaryadlash/razryadlash sikllarini takroran amalga oshirish orqali tiklab
bo‘lmaydi.
Doimiy tok bilan quvvatlovchi tizimni hisoblash tamoyillari
UPS qo‘llaniladigan hisoblash markazlariga quvvat berishning qabul qilingan
sxemalari doimiy tok tizimlari uchun qo‘llaniladigan tamoyillardan farq qiladi.
Doimiy tok tizimlari boshqacha tuzilmaga, komponovkaga va zavoddagi
tayyorgarlik darajasiga ega bo‘ladi. Tamoyillarga va ularning konfiguratsiyalari
bo‘yicha tavsiyanomalarga qat’iy rioya qilish ishonchlilikning zarur bo‘lgan
162
darajasini va butun tizimning uzluksiz ishlashini ta’minlaydi.
Telekommunikatsion tarmoqlarning rivojlanishi, ma’lumotlarni va ovozni
uzatish tarmoqlarining konvergensiyasi elektr quvvati bilan ta’minlashning
ishonchli bo‘lishini talab etadi. Elektr energiyasini uzatishdagi qisqa muddatli
uzilish, cho‘kib qolish yoki birdan ko‘tarilib ketish ko‘p milliardli yo‘qotishlarga,
muhim axborotning yo‘qotilishiga, ma’lumotlarning buzilishiga va tiklab
bo‘lmaydigan ma’naviy harajatlarga olib kelishi mumkin. SHuning uchun quvvat
berishning uzilib qolishlariga kritik bo‘lgan aloqa uzellari kamida “oltita
to‘qqiztalik”li ishonchlilikni talab etadi. Bunday ishonchlilik doimiy tokning
tizimlarini shunchaki qo‘llashni emas, balki ularni hisoblashning muayyan
tamoyillariga amal qilishni talab etadi.
Umumiy ko‘rinishda bu protsedura muayyan sondagi to‘g‘rilagichlar,
akkumulyatorli batareyalar sig‘imini, batareyali kabellarning kesimi va turini,
batareyaning himoyalanish tizimi ajratuvchisi nominal tokini, taqsimlovchi
avtomatlar yoki saqlagichlar turini va nominallarini tanlashni, shuningdek
yuklashning quvvat berish kabelining kesimini talab etadi. Qo‘shimcha ravishda
tizimlarni hisob-kitob qilishda tizimni konstruktiv joylashtirish borasidagi talablar
(avtonom ravishda shkafda yoki mavjud bo‘lgan shtativga o‘rnatish), polga nisbatan
maksimal yuklatish borasidagi talablarni hisobga olgan holda batareyali stellaj
konfiguratsiyasining nuqtali yoki taqsimlangan bo‘lishini, shuningdek mahalliy yoki
masofadan turib boshqarish imkoniyatiga bo‘lgan talablarni inobatga olish lozim
bo‘ladi.
7.2. Kimyoviy tok manbalari: aniqlanishi, tuzilishi va tasnifi
O‘zida mavjud aktiv moddalardagi elektr kimyoviy reaksiyalarning borishi
natijasida hosil bo‘lgan kimyoviy energiyani bevosita elektr energiyaga o‘zgartirib
beradigan qurilma
kimyoviy tok manbai
deb ataladi.
Galvanik element
– bitta idishda joylashgan elektrodlar va elektrolitdan iborat
bo‘lib, bir yoki ko‘p karra foydalanishga mo‘ljallangan kimyoviy tok manbai
hisoblanadi. Galvanik elementning tok o‘tkazadigan qismi bo‘lib, elektrolit bilan
163
bevosita aloqada bo‘lgan va u bilan fazoviy chegara hosil qiluvchi
elektrodlar
xizmat qiladi.
Elektrolit
– elektrodlar bilan fazoviy chegarada elektr kimyoviy
reaksiyalarni o‘tishini va ionli o‘tkazuvchanlikni ta’minlovchi xarakatdagi ionlarga
ega bo‘lgan suyuq yoki qattiq moddadir. Faol massa, elementning faol moddasi va
uning berilgan fizik-kimyoviy xossalarini ta’minlaydigan moddalar aralashmasidan
iborat bo‘ladi. Faol moddalar va elektrolit asosida yaratilgan element kimyoviy tok
manbaining
elektr kimyoviy tizimi
deb ataladi.
Barcha kimyoviy tok manbalari
birlamchi va ikkilamchiga
ajratiladi.
Birlamchi
kimyoviy tok manbai bir martalik uzluksiz va uzlukli zaryadsizlanish
uchun,
ikkilamchisi
esa – zaryadlash jarayonida faol moddalarning kimyoviy
energiyasining tiklanishi hisobiga ko‘p marta foydalanishga mo‘ljallangan.
7.3. Birlamchi kimyoviy tok manbalari – galvanik elementlar: ishlash prinsipi
va turlari
Birlamchi kimyoviy tok manbaining ishlash prinsipini Yakobi-Danielning
galvanik elementi misolida ko‘rib chiqamiz (7.1-rasm). Bu element mis kuporosi
CuSO
4
aralashmasiga tushirilgan mis elektrod 3 dan va rux kuporosi ZnSO
4
aralashmasiga tushirilgan rux elektrod 1 dan iborat. Shisha idishga quyiladigan
elektrolitlar bir-biriga tegib turadi, lekin aralashib ketmaydi, chunki ular g‘ovak
to‘siq 2 bilan ajratilgan.
7.1-rasm. Galvanik element: 1-rux elektrod; 2-g‘ovak to‘siq; 3-mis elektrod.
164
Rux elektrod elektrolit aralashmasiga tushirilganda, metallning musbat ionlari
elektrod oldi fazosiga suriladi, elektrolitning musbat ionlari esa elektrod yuzasiga
o‘tiradi. Rux elektrodning elektrod oldi fazosiga bergan musbat ionlari soni, uning
yuzasiga elektrolitdan kelib tushgan musbat ionlari sonidan ortiqdir. Elektrodda
erkin elektronlar hosil bo‘lib, u manfiy zaryadlanadi. Natijada
elektrod potensali
φ
-
deb nomlanadigan ma’lum bir potensiallar ayirmasiga ega bo‘lgan zaryadlangan
qatlam hosil bo‘ladi. Agar elektrolit aralashmasiga mis elektrodi tushirilsa, unda
xam shunga o‘xshash jarayon kechadi. Lekin mis o‘zining elektrod oldi fazosiga,
elektrolitdan yuzaga cho‘kkan musbat ionlardan kam bo‘lgan musbat ionlarni
beradi. Elektrod musbat zaryadlanib,
φ
+
elektrod potensialini
xosil qiladi.
Tashqi zanjir ulanganda, ozod elektronlar manfiy elektroddan musbat
elektrodga tomon harakatlanadi. Ruxni musbat ionlari elektrod oldi fazosidan chiqib
ketadi, ularning o‘rniga esa yangi elektronlar suriladi. Ular musbat elektrodga kelib,
misning musbat ionlarining bir qismini neytrallashtiradi va misning neytral
molekulalarini hosil qiladi. Kislota qoldig‘ining bo‘shagan manfiy ionlari, elektrod
oldi fazosidan chiqib, manfiy elektrodga yo‘naladi. Musbat elektrod yuzasida,
neytrallangan ionlar o‘rniga elektrolitdan misning yangi ionlari o‘tiradi.
Musbat elektroddan kelib tushgan kislota qoldig‘ining manfiy ionlari manfiy
elektrod oldida bo‘shagan rux ionlarini neytrallaydi. Elektr kimyoviy jarayonlar
natijasida rux kuporosining ko‘shimcha molekulalari xosil bo‘ladi va mis
kuporosining molekulalari soni kamayadi. Manfiy elektrod oldidagi elektrolit
zichligi ko‘payadi, musbatining oldida esa kamayadi. Manfiy elektrod massasi
kamayadi, musbatiniki esa ortadi. Massani kamayishi bilan kechadigan manfiy
elektroddagi reaksiyalar
oksidlanish jarayoni
, musbat elektroddagi massani ortishi
bilan kechadigan reaksiyalar esa
tiklanish jarayoni
deb ataladi.
Elektroliti quyuqlashgan holatda (pasta ko‘rinishida) bo‘lgan birlamchi
elementlar
quruq elementlar
deyiladi. Quruq elementlarning ko‘p turlari mavjud,
bulardan marganets-ruxli, havo marganets-ruxli turlari keng qo‘llanishga ega.
Marganets-ruxli kimyoviy tok manbalari batareyasi va elementlarini
belgilashda uning elektr kimyoviy tizimi, elektrolit turi, tuzulmasi, gabarit
165
o‘lchamlari va batareyadagi elementlarning ulanish tartibini aniqlaydigan son –
harfli belgilanish qabul qilingan, masalan:
Agar element tuzli elektrolitli bo‘lsa, u holda markalashda harf qo‘yilmaydi
(birinchisi). Elementning turli harorat rejimlarida ishlay olish qobiliyatiga bog‘liq
holda, sonli belgilashdan keyin quyidagilarni bildiradigan harflar quyiladi: U –
universal, X – sovuqqa chidamli (xladostoykaya), L – yozgi (letnyaya) yoki T –
tropik bajarilgan. Bundan tashqari marganets-ruxli tizimdagi batareyalar va
elementlarga quyidagi nomlar berilgan: Planeta, Orion, Mars, Yupiter, Uran, Krona
VS, Rubin va x.k. Marganets-ruxli tizim elementlarining boshlang‘ich kuchlanishi
1,4 …1,55 V bo‘lib, zaryadsizlanish vaqtida bu kuchlanish 0,85…1,0 V gacha
tushadi. Elementning ichki qarshiligi 1,0…20,0 Om ga teng.
Kimyoviy tok manbalarining simob-ruxli tizimi marganets ruxli elementlarga
nisbatan, o‘zining quyidagi asosiy elektr tavsiflariga ko‘ra afzalliklarga ega: ancha
yuqori solishtirma elektr sig‘imi; e.yu.k.ning mu’tadilligi; bir oyda 3…5% ga teng
bo‘lgan o‘z-o‘zidan zaryadsizlanishi; mexanik jihatdan mustahkamligi.
Simob-ruxli (SR) elementlar turli nominal sig‘im va zaryadsizlanish toklari
bo‘yicha ishlab chiqariladi. Masalan SR 53 elementi uchun nominal sig‘im
C
n
0,25
A·soat, zaryadsizlanish toki
I
r
0,125 A, SR 93 element uchun
C
n
13 A·soat,
I
r
0,3 A. Simob-ruxli elementlarning boshlang‘ich zaryadsizlanish kuchlanishi
U
r.b
1,0 V, oxiridagi kuchlanish esa
U
r.o
1,0 V ga teng bo‘ladi. Simob-ruxli tizimidagi
batareya va elementlar marganets-ruxli tizim elementlariga o‘xshash belgilanadi:
Belgilanishdagi qo‘shimcha harflar quyidagilarni bildiradi: S
– uzoq muddat
166
saqlanadigan; N – magnit bo‘lmagan (немагнитный); F – oshirilgan quvvatli, u
tezkor (форсированный) zaryadsizlanishni ta’minlaydi; V – barcha iqlim
(всеклиматический) lar uchun bajarilgan.
Barcha birlamchi elementlarning afzalliklari bo‘lib, ularning kichik
xajmliligi, ishlatilishining soddaligi, foydalanishga doyimo tayyorligi xisoblanadi.
Bu elementlarning bir qator kamchiliklari bor, ular: qayta zaryadlana olmasligi;
yuqori ichki qarshilikka va nisbatan kichik saqlashning muddatiga ega ekanligidadir.
Temir yo‘lda, ular asosan ko‘chma radiostansiyalar, kichik o‘lchamli apparatlar,
masofaviy boshkarish tizi-midagi telefon apparatlari va o‘lchov asboblarini elektr
ta’minoti uchun ishlatiladi.
7.4. Ikkilamchi kimyoviy tok manbalari – akummulyatorlar: aniqlanishi,
ko‘rinishlari va tuzilishi
Telekommunikatsiyadagi avtomatika, telemexanika va aloqa qurilmalarida
uzoq muddat mobaynida ko‘p martali foydalanish mumkin bo‘lgan
ikkilamchi
kimyoviy tok manbalari –
akkumulyatorlar
keng tarqalgan. Ular kichik ichki
qarshilikka ega bo‘lib, katta zaryadsizlanish toklarini o‘tkazishga mo‘ljallangan.
Akkumulyator
deb elektr tokining zaryadi yordamida, uning sig‘imini
tiklanishi hisobiga ko‘p marta zaryadsizlanish uchun mo‘ljallangan galvanik
elementga aytiladi. Zaryadlanish paytida akkumulyator iste’mol qiladigan elektr
energiya kimyoviy energiyaga aylanadi. Zaryadsizlanishda sarf bo‘lgan faol
moddalar akkumulyatorning navbatdagi zaryadlanishi davomida yangidan tiklanadi.
Elektrolit tarkibiga ko‘ra akkumulyatorlar kislotali yoki ishqorli bo‘ladi.
Avtomatika va aloqaning elektr ta’minoti qurilmalarida С turidagi statsionar kislota-
qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar keng qo‘llaniladi (7.2-rasm).
Plastinkaning qovurg‘asimonligi faol modda yuzasini oshirish imkonini
beradi va shu sababli, plastinkalarning va butun akkumulyatorning elektr sig‘imi
ortadi.
Sрakllantirish
deb nom olgan maxsus ishlov berish natijasida plastinkalar
faol moddalar (qo‘rg‘oshin sulfat RbSO
4
) рosil bo‘ladi.
167
7.2-rasm. Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyator
Bu akkumulyator quyidagi qismlardan iborat: ichki tomoni qo‘rg‘oshin listi
bilan qoplangan shisha yoki ebonit idish 2, yuza tuzulmali musbat plastinkalar bloki
4, quticha ko‘rinishdagi tuzulmaga ega manfiy plastinkalar bloki 3, va elektrolit
(sulfat kislotaning suv bilan aralashmasi).
Yopiq turdagi qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarda qo‘rg‘oshin qotishmali
panjaradan iborat surkalgan yoki pastalangan plastinkalar qo‘llaniladi.
Surkalgan plastinkalar akkumulyatorda ham musbat va ham manfiy
plastinkalar sifatida ishlatiladi. Plastinkalar faqat faol massalari bilan farqlanadi.
Musbat plastinkalarning faol massasi, surik qo‘shilgan qo‘rg‘oshin kukunidan iborat
bo‘ladi. Manfiy plastinkalarda kimyoviy jihatdan toza bo‘lgan sulfat kislota va bariy
sulfat aralashmali pasta qo‘llaniladi.
Turli qutbli plastinalarning bir-biriga tegishini oldini olish uchun, ular orasiga
separator
deb nomlanadigan izolyasiyalovchi qatlam (prokladka) o‘rnatiladi.
Separator kislotaga chidamli juda mayda govakli materiallardan tayyorlanadi.
Akkumulyatorlarning belgilanishi
MDX davlatlarida akkumulyatorlar sobiq ittifoqda tasdiqlangan GOST 959-
91 asosida ishlab chiqariladi. 2003 yil iyul oyidan Rossiyada yangi standart GOST
959-2002 kiritilib, bu me’yoriy xujjatga ko‘ra akkumulyatorlar quyidagicha
belgilanadi:
-
6СТ-55АМЗ необслуживаемая
-
birinchi raqam (6 yoki 3) batareyada ketma-ket ulangan akkumulyatorlar
sonini yoki uni nominal kuchlanishini (12 yoki 6 V) tavsiflaydi;
168
-
keyingi ikkita harf (ST) batareyani vazifasini tavsiflaydi (ST- avtomobil
startyorni tok bilan ta’minlash uchun);
-
uchinchi raqam (55) batareyaning
amper-soat
dagi nominal sig‘imini
ko‘rsatadi;
-
keyingi harf yoki raqamlar batareyani tuzilishi, unda ishlatilgan materiallar
haqida qo‘shimcha ma’lumot beradi. Masalan: A- umumiy qopqoqli, З- elektrolit
quyilgan va to‘la zaryadlangan, Э (T)- yaxlit qobiq ebonitdan (yoki termoplastdan)
tayyorlangan, M(Р) - separator materiali miplast (yoki mipor), П- polietilendan
tayyorlangan
separator-konvert,
«neobslujivaemaya»
so‘zi
–
«xizmat
ko‘rsatilmaydigan» batareya.
Bundan tashqari batareyaning belgisi quyidagi ma’lumotlarni ham ko‘rsatishi
kerak:
-
ishlab chiqargan korxonaning tovar belgisi;
-
«+» va «−» qutblarining belgisi;
-
tayyorlangan sanasi (ikkita raqam – oy, ikkita raqam – yil);
-
batareyaning og‘irligi (agar og‘irligi
10 kg
va undan ortiq bo‘lsa);
-
nominal sig‘imi,
amper-soat
da;
-
nominal kuchlanishi,
V
da;
-
sovuq aylantirish toki,
A
da.
Evropada ishlab chiqarilgan akkumulyator batareyalari besh raqamli (DIN
bo‘yicha) yoki to‘qqiz raqamli (ETN bo‘yicha) kodlar bilan belgilanadi. DIN va
ETN bo‘yicha birinchi uchta raqam batareyaning kuchlanishi va sig‘imi haqida
ma’lumot beradi.
6 V li batareyalar uchun birinchi uchta raqam (001 dan 499 gacha) akkumu-
lyator batareyasini 20 soatlik razryadlanishidagi nominal sig‘imiga mos keladi. 12
V li batareyalarda esa sig‘imini aniqlash uchun birinchi uchta raqamdan (501 dan
799 gacha) 500 sonini ayirish kerak.
Masalan “55565” (DIN) yoki “555065042” (ETN) belgisiga ega bo‘lgan
batareyaning sig‘imi 55
amper-soat
ni tashkil qiladi. Agar 68032 yoki 68032100
bo‘lsa, mos ravishda batareyaning nominal sig‘imi 180
amper-soat
bo‘ladi va
169
xakoza.
DIN bo‘yicha oxirgi koddagi ikkita raqam, ETN bo‘yicha esa ikkinchi uchta
raqam batareyani yasalish varianti chiqish qisqichlarining holati, mahkamlovchi
elementlar yoki qopqoq tuzilishiga oid ma’lumotlarni beradi.
ETN bo‘yicha to‘qqiz raqamli kod bilan belgilangan oxirgi uch raqam sovuq
aylantirish tokining 0,1 qiymatini ko‘rsatadi. Masalan, yuqorida keltirilgan to‘qqiz
raqamli kodga ega bo‘lgan batareyalarda (555 065 042, 680 032 100) sovuq
aylantirish toki mos ravishda
420 A
va
1000A
ni tashkil qiladi. “562 103 064” kodi
bilan belgilangan batareyaning nominal sig‘imi 62
amper-soat
, sovuq aylantirish
toki esa
640A
ni tashkil qiladi.
Amerika batareya ishlab chiqaruvchilar o‘zlarining mahsulotlarini SAE
standarti talablari asosida belgilaydilar. Belgi batareyaning tur va o‘lchamlar guruhi
va –18
0
С dagi sovuq aylantirish tokini ifodalaydi. Masalan: A27500: 27- guruh
(306x173x225 mm), tok
500 A
.
Akkumulyator batareyalarning konstruktiv turlari va tuzilishi
Har bir akkumulyator bir-biridan ajratilgan va mustahkam, kislota ta’siriga
chidamli idishdagi elektrolit eritmasiga botirilgan turli ishorali elektrodlardan
(plastinalar) tashkil topgan.
Tuzilishi bo‘yicha batareyalarning quyidagi turlari mavjud:
-
odatdagi konstruksiyaga ega bo‘lgan batareyalarda yaxlit qobiqga
joylashtirilgan uch yoki olti ketma-ket ulangan akkumulyatorlardan tashkil topgan
bo‘lib, ularning usti alohida qopqoqlar bilan yopilgan. Elementlar aro ulagichlar esa
qopqoqning ustidan o‘tgan;
-
umumiy qopqoqga ega bo‘lgan yaxlit qobiqli va elementlar aro ulagichlar
qopqoq ostidan o‘tkazilgan batareyalar;
-
«Xizmat ko‘rsatilmaydigan» batareyalar. Bu akkumulyator batareyasi ham
umumiy qopqoqga ega bo‘lib, unda suyuqlik quyish teshiklari yo‘q va ularni
ishlatish jarayonida distillangan suv quyish talab qilinmaydi;
-
mutlaqo xizmat ko‘rsatilmaydigan, zichlashtirilgan akkumulyator
batareyalari. Bu akkumulyatorlar «DRYFIT» texnologiyasi bo‘yicha yaratilgan.
170
Ularda elektrolit quyuqlashtirilgan holatda bo‘lib, bu akkumulyatorlarni yuqori
ishonchli va xavfsiz ishlatilishini kafolatlaydi.
7.5. Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar
1859 yilda fransuz shifokori Gaston Plante tomonidan ixtiro qilingan kislota-
qo‘rg‘oshinli akkumulyator tijorat maqsadlarida foydalanish uchun mo‘ljallangan
birinchi energiyani saqlash qurilmasi bo‘ldi. Bugungi kunda suyuq elektrolit
quyiladigan kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar katta quvvatlarni talab qiladigan
avtomobillarda va qurilmalarda ishlatiladi. 1970 yillarning o‘rtalarida kislota-
qo‘rg‘oshinli batareyalar ishlab chiqilgan va keng sotuvda bo‘lgan, ularda suyuq
elektrolit geliyli to‘ldirmaga yoki kislota bilan yumshatilgan separatorlarga
almashtirilgan. Korpus germetik bajarilgan va batareyalar istalgan holatda bo‘lishida
ishlay olgan (zaryadlash va razryadlash mobaynida hosil bo‘ladigan gazlarni
haydash uchun maxsus klapanlar qo‘llaniladi). Shunday qilib, elektrolitning turi
bo‘yicha kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar xizmat ko‘rsatilmaydigan germetik
va xizmat ko‘rsatiladigan suyuq elektrolitli batareyalarga bo‘linadi, ularning sathini
qo‘lda rostlashga to‘g‘ri keladi. Germetik batareyalar mos ravishda ikki turga
bo‘linadi:
geliyli - SLA (Sealed Lead Acid), shuningdek Gelcell firma beligisi orqali
belgilanadigan batareyalar;
rastalanadigan klapanli VRLA (Valve Regulated Lead Acid) batareyalar.
Texnik jihatdan har ikkala batareyalar bir xil (farq faqat gazlarni haydash
uchun klapanlarda), bunda qat’iy aytganda, ularning germetik deyilishi haqiqatga
to‘g‘ri kelmaydi.
Bugungi kunda geliyli kislota-qo‘rg‘oshinli batareyalar avtomobillarda,
avtokarlarda va kafolatlangan energiya ta’minotida zahira ta’minoti manbalari
sifatida ishlatiladi. Lekin haligacha statsionar asboblar uchun va aloqa tizimlarida,
ayniqsa sezilarli haroratning o‘zgarishlarida katta sig‘im va yuqori ishonchli ishlash
talab qilinadigan joylarda keng ishlatilsada (binobarin, ko‘chma batareyalar sifatida
faqat SLA-turdagi elementlar ishlatiladi), mobil apparaturalarda ular qo‘llanilmaydi.
171
7.3-rasm. Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyator
Suyuq elektrolitli kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatordan farqli geliyli
batareyalar pastroq zaryad potensialiga ega va suvning tugashi va akkumulyatorning
ishdan chiqishiga olib keladigan zaryadlash/razryadlash jarayonida gaz
pufakchalarining paydo bo‘lishini oldini olish uchun yuklamalar bo‘yicha sezilarli
zahira bilan ishlab chiqariladi. Shu sababga ko‘ra, SLA- va VRLA-akkumulyatorlar
hech qachon to‘liq zaryadlanmasligi kerak (yakunlash bosqichidagi intensiv
zaryadlash gazlar bilan to‘yinishni va suvni tugashini keltirib chiqaradi). Lekin ular
(boshqa istalgan kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar kabi) batareyani qayta
zaryadlash qiyin, keyin esa mumkin bo‘lmay qolishiga olib keladigan oshirilgan
sulfatlashishning oldini olish uchun doimo zaryadlangan holda bo‘lishi kerak.
Shunday qilib, barcha zaryadlanadigan akkumulyatordan SLA eng kam
energiya sig‘imiga ega, bu ularni ixcham mobil qurilmalar uchun yaroqsiz qiladi.
Fahmlaymizki, yuqoriroq xavfsizlik darajasida geliyli eletrolitli germetik
batareyalar hatto kislota-qo‘rg‘oshinli batareyalar ichida bu parametr bo‘yicha eng
yomon xarakteristikalarga ega, ishonchlilik bo‘yicha esa suyuq eletrolitli
akkumulyatorlarga yutqazadi.
Shunga qaramay, bugungi kunda bunday akkumulyatorlar bu vazn va
o‘lchamlar ikkinchi darajali ahamiyatga ega bo‘lgan katta va quvvatli ta’minot
manbalari uchun tejamli va xavfsiz tanlov hisoblanadi. Kislota-qo‘rg‘oshinli
batareyalar tibbiyot jihozlarida qo‘llaniladi, yong‘in yoritishi uchun xizmat qiladi va
172
uzluksiz ta’minot manbalarida (UPS) ishlatiladi. Statsionar qo‘llash uchun katta
SLA-akkumulyatorlar 50 dan 200 A•soat sig‘imga ega bo‘ladi.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarning barcha turlari past haroratlarda
taxminan bir xil ishlash xarakteristikalariga ega. 0 °C da ular xona xaroratidagi o‘z
sig‘imining taxminan 95 % ni saqlaydi, harorat –20 °C gacha kamayganida sig‘im
kamayadi, lekin uncha katta bo‘lmagan yuklamada xona xaroratidagi o‘z
sig‘imining taxminan 70 % ni, katta yuklama toklarida esa 50 % ni saqlaydi.
Unutmaslik zarurki, akkumulyator past haroratlarda ishlasada, bu umuman bu
sharoitlarda u zaryadlanishi mumkinligini bildirmaydi. Ko‘plab akkumulyatorlarda
past haroratlarda zaryadlashga ta’sirchanlik favqulodda cheklangan bu hollarda
zaryadlash toki nominalning o‘ndan bir qismiga kamaytirilishi kerak.
Kislota-qo‘rg‘oshinli batareyalar (ham SLA, ham VRLA) uchun optimal
operatsion harorat taxminan 25 °C. Haroratning har 8 °C ga ortishi batareyaning
xizmat muddatini yarmiga kamaytiradi. 25 °C haroratda 10 yil mobaynida ishlagan
akkumulyator 33 °C haroratda faqat 5 yil ishlaydi. Va bu batareyaning o‘zi 42 °C
haroratda bir yil ham ishlamaydi.
So‘nggi yillarda bozorda AGM (Absorption Glass Mat) sifatida
belgilanadigan qo‘rg‘oshinli batareyalarning yangi modifikatsiyalari ko‘proq
uchramoqda. Bu batareyalarda juda yupqa shisha tolali shishasimon materialdan
to‘ldiruvchi suyuq elektrod bilan shimdirilgan. Xarakteristikalari bo‘yicha AGM
geliyli batareyalar va suyuq eletrolitli batareyalar orasidagi holatni egallaydi, ular
geliyli batareyalarga qaraganda xavfsiz va geliyli batareyalarning eng salbiy
kamchiliklaridan biri elektrolitni qayd etish uchun ishlatiladigan gelda gaz
pufakchalari tufayli uzilishlar hosil bo‘ladigan ehtiyotsiz ishlatilgandagi
batareyaning ichki qarshiligini qaytmas ortishidan xoli.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarning boshqa turlardagi batareyalarga
qaraganda eng past solishtirma energetik zichlikka ega bo‘lishiga qaramasdan, shuni
hisobga olish kerakki, ularda to‘plangan energiyaning 40 foizini o‘z-o‘zidan
razryadlanishi taxminan 1 yilda bo‘lib o‘tadi, NiCd-batareyalarda bu uch oydan
keyin (NiMH-batareyalarda 1 oyda) bo‘lib o‘tadi. SHunday ekan bu parmetr
bo‘yicha SLA-akkumulyatorlar juda o‘ziga tortadigan bo‘lib qoladi. Bundan
173
tashqari SLA-batareyalar nisbatan arzon, ularga xizmat ko‘rsatish harajatlar yuqori
emas. Lekin kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar (ayniqsa, geliyli) tez
zaryadlanishga yo‘l qo‘ymaydi, ular uchun namunaviy zaryadlash vaqti 8 dan 16
soatlarni tashkil etadi.
Buning ustiga boshqa batareyalar turlariga qaraganda kislota-qo‘rg‘oshinli
akkumulyatorlar tez-tez zaryadlash/razryadlash chuqur sikllarini yoqtirmaydi va har
bir bunday sikl batareya sig‘imining qismini qaytmas yo‘qotadi.
Razryadlanish chuqurligiga va ishlatish haroratiga bog‘liq ravishda SLA-
batareyalar 200 dan 300 gacha zaryadlash/razryadlash chuqur sikllariga chidaydi.
Bu batareyalar uchun sikllar sonini kamligini sababai qo‘rg‘oshin karkasning
korroziyasi va aktiv materialning tugashi/parchalanishi hisoblanadi. Bunday turdagi
qaytmas o‘zgarishlar oshirilgan haroratlarda ishlatishga eng xarakerli hisoblanadi.
Haroratlarning kskin o‘zgarishlari ham vaziyatni yaxshilamaydi.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarning
afzalliklariga
quyidagilar kiradi:
yuklama tokining katta impulslarini ko‘tara olishi;
arzonligi (V/soat narx atamalarida) va ishlatishdagi oddiyligi;
SLA-batareyalar eng ko‘p ruxsat etilgan va ishlatishda xavfsiz;
yaxshi ishlab chiqilgan, puxta, ishonchli va keng ommaga ma’lum
texnologiya, to‘g‘ri ishlatilishida SLA-batareyalar juda uzoq vaqt ishlaydi;
ishlatishning past narxi;
keng mumkin bo‘lgan qayta zaryadlanadigan akkumulyatorlar orasida eng
kuchsiz o‘z-o‘zidan razryadlanish (zaryadning eng yaxshi saqlanishi, NiMH-
akkumulyatorga qaraganda 10-15 martta kam o‘z-o‘zidan razryadlanadi);
xotira samarasiga uchramaydi;
to‘g‘ri
xizmat
ko‘rsatilganda
yuzaki
(chuqur
bo‘lmagan)
zaryadlash/razryadlash sikllarining ko‘p sonini ko‘taradi;
akkumulyatorni zaryadlash qurilmasida sekin zaryadlashda hech qanday
zararsiz uzoq vaqtga qoldirishga ruxsat etiladi.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarning
kamchiliklariga
quyidagilar
kiradi:
174
boshqa texnologiyalarga qaraganda vazn va hajm birligiga eng past
energetik zichlik;
tez zaryadlash rejimi qo‘llanib bo‘lmaydi (odatdagi vaqt 8 dan 16 soatlar).
Bunda bunga qarshi, SLA-akkumulyatorlar navbatlashadigan razryadlanish
impulslari bilan juda yaxshi zaryadlanadi;
boshqa texnologiyalarga qaraganda zaryadlash/razryadlash sikllarining eng
kam sonini ko‘taradi (zamonaviy akkumulyatorlar uchun o‘rtacha 200 dan 500
sikllargacha). Binobarin, chuqur razryadlanish emas, yuzaki zaryadlash afzalroq,
xizmat muddati razryadlanish chuqurligiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘liq;
razryadlangan holatda saqlana olmasligi (to‘liq razryadlanish sulfatlarning
hosil bo‘lishiga va undan keyin batareyalar qayta tiklanmaydigan sig‘imning
yo‘qotilishiga olib keladi);
faqat chuqur razryadlanish tasodifiy hodisa hisoblanadigan joylarda
qo‘llanilishi mumkin;
yuqori bo‘lmagan past harorat ko‘rsatkichlariga ega. Binobarin, pat
haroratlarda katta toklarni bera olishi qobiliyati sezilarli kamayadi;
kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyator 30 °C dan ortiq haroratda eng yuqori
sig‘imga ega bo‘lsada, lekin bunday sharoitlarda uzoq vaqt ishlatish
akkumulyatorning xizmat muddatini qisqartiradi;
elektrolit va qo‘rg‘oshin plastinalar atrof-muhitga zarar (lekin NiCdga
qaraganda kam) etkazadi;
zaryadlashda ehtiyotkorlikka rioya qilish kerak, nazorat qilishdan o‘z-
o‘zidan chiqib ketish bo‘lishi mumkin (xavfli qaynab ketish kislotaning qaynab
ketishini keltirib chiqaradi, bu kuyishlarga va gazlar bilan zaharlanishga olib keladi).
7.6. Nikel-kadmiyli akkumulyatorlar
Nikel asosida akkumulyatorlarni tayyorlash texnologiyasi 1899 yildayoq
taklif etilgan, lekin u vaqtlarda zarur materiallar juda qimmat bo‘lgan, shuning
uchun ularning qo‘llanilishi faqat maxsus texnika bilan cheklangan. 1932 yilda
g‘ovak plastina nikel elektrodining ichiga aktiv materiallar kiritilgan, 1947 yildan
175
esa germetik NiCd-akkumulyatorlarni tadqiq qilish boshlandi, ularda zaryadlash
vaqtida ajraladigan gazni oldingi variantlardagi kabi tashqarida emas, balki
ichkarida rekombinatsiyalandi. Bu takomillashtirish NiCd-akkumulyatorni germetik
va xavfsiz qildi va aynan shunday ko‘rinishda u bugungi kunda ham ishlatilmoqda.
Keng bozorda paydo bo‘lgan nikel-kadmiyli ta’minot elementlari (NiCd,
yoki Nicad) birdaniga o‘ta ommaviylashdi va radioqabullagichlar/uzatkichlar,
biomeditsina jihozlari, professional videokameralar va elektr simli turli uskunalar
kabi ko‘p sohalarda keng qo‘llanila boshlandi. Ular haligacha etarlicha arzon,
ishlatishda qulay va qator afzalliklarga ega. Haqiqatda NiCd bu etarlicha qat’iy
sharoitlarda ishlay oladigan va sezilarli yuklamalarni ko‘taradigan yagona batareya
turi hisoblanadi. Zamonaviy elektr kimyoviy akkumulyatorlarning paydo bo‘lishi
NiCd-batareyalar ishlatilishining kamayishiga olib kelgan bo‘lsada, lekin ularning
to‘liq surib chiqarilishiga olib kelmadi, yangi akkumulyatorlar turlarining
aniqlangan kamchiliklari esa yana NiCd-texnologiyalarga qaytishga majburlaydi.
7.4-rasm. Nikel-kadmiyli akkumulyatorlar
Lekin bu akkumulyatorlar jiddiy kamchiliklarga ham ega. Ulardan biri o‘sha
bir formatdagi an’anaviy bir martallik ishqorli batareyalarga qaraganda kam
sig‘imga egaligi (taxminan 20%ga) hisoblanadi. Ammo NiCd-batareyalarning
asosiy kamchiligi, albatta, xotira samarasi hisoblanadi. Bunday akkumulyator uning
to‘liq razryadlanishidan oldin zaryadlay boshlansa, u to‘liq zaryadlanishni ola
olmaydi. Natijada nikel asosidagi batareya sikldan-siklga “charchaydi”, ularning
176
sig‘imi oxirigacha kamayadi.
Bu hodisaning sababi shundan iboratki, ishlatish jarayonida har bir yangi
zaryadlanish/razryadlanish sikli bilan NiCd- va NiMH-akkumulyatorlarning
ichidagi ishchi modda asta-sekin o‘z tuzilmasini o‘zgartiradi, ishchi sirtning yuzasi
kamayadi, bu tabiiyki, real sig‘imning kamayishiga olib keladi. Bu barcha nikel
asosidagi akkumulyatorlar uchun xosdir, lekin u kuchliroq aynan nikel-kadmiyli
akkumulyatorlarda nomoyon bo‘ladi. To‘liqsiz razryadlanishli qisqa sikllar
natijasida 3-6 oydan keyin (akkumulyatorning sifati, sikllar soni, razryadlanish
chuqurligi va boshqa ishlatish sharoitlariga bog‘liq ravishda) akkumulyatorning real
sig‘imi sezilarli kamayadi. “Rivojlanayotgan” kasallikning bilvosita ko‘rsatkichi
batareyaning zaryadlanish vaqtining qisqarishi va ichki qarshiligining ortishi
hisoblanadi.
Nikel-gidridli akkumulyatorlar, aksincha, xotira samarasiga kam
uchraydigandek ko‘rinadi (ayrim NiMH-batareyalar ishglab chiqaruvchilari esa
hatto ularning mahsulotlari umuman xotira sarasiga ega emasligini tasdiqlashadi).
Lekin odatda nikel-kadmiyli akkumulyatorlarning funksiyalarini qayta tiklash
uchun to‘liq razryadlash/zaryadlash sikllarini bir necha martta takrorlash bilan ularni
“mashq qildirish” mumkin, nikel-gidridli batareyalarni “davolash” sezilarli qiyin.
Lekin har qanday holda keyin uning oqibatlarini tuzatishdan ko‘ra xotira
samarasining paydo bo‘lishini oldini olish oson. Uning oldini olish uchun esa to‘liq
zaryadlash va keyingi elementga 1 V kuchlanishgacha razryadlash sikllarini davriy
o‘tkazish (3-4 marta) zarur bo‘ladi. Bu jarayonni razryadlash funksiyasiga ega
bo‘lgan stol zaryadlash qurilmalarida yoki “charchagan” akkumulyatorlarni
maksimal bo‘lishi mumkin darajagacha avtomatik qayta tiklash funksiyasiga ega
bo‘lgan maxsus analizatorlarda bajarsa bo‘ladi. Nikel-kadmiyli akkumulyatorlar
uchun bunday jarayonning davriyligi oyiga bir marta, nikel-gidridli batareyalar
uchun esa 2-3 oyda bir marta bo‘ladi. Agar bu tez-tez bajarilsa, u holda sezilarsiz
foydali samarada ortiqcha “mashq qildirish” akkumulyatorning to‘zishiga olib
keladi.
Yaroqli NiCd-batareyalar etarlicha kichik ichki qarshilikka, o‘rtacha o‘z-
o‘zidan razryadlanishga ega bo‘ladi va 20 °C gacha haroratda ishlash uchun
177
mo‘ljallansada, past haroratlarda etarlicha odatiy xarakteristikalarni beradi. Uncha
katta bo‘lmagan yuklama ostida bu 1,2-voltli elementlar 0 °C da o‘z nominal
sig‘imining taxminan 95 % ni beradi, yuklama ortganida esa sig‘im 90% gacha
kamayadi. Harorat 20 °C gacha kamayganida kichik toklarda batareya 80% gacha
sig‘imni bera olsada, katta yuklamada 60% sig‘im bo‘lishi mumkin. –40 °C
haroratda 40% sig‘imni kutish mumkin, lekin batareya deyarli katta tokni bera
olmaydi.
SHunday qilib, NiCd-akkumulyatorlarni hisobdan chiqarishga hali erta, axir
ular eng qisqa zaryadlanish vaqtiga ega, eng yuqori yuklama tokini ta’minlaydi, bitta
siklning eng past narxiga ega, istalgan noxush sharoitlarda o‘z funksiyalarini uzoq
vaqt va yaroqli bajaradi va oson qayta tiklanadi.
Nikel-kadmiyli akkumulyatorlarning
afzalliklariga
quyidagilar kiradi:
hatto uzoq vaqt saqlanganidan keyin tez va oddiy zaryadlanadi,
zaryadlash toki nominaldan 2-3 marta ortiq bo‘lishi mumkin. Impulsli (reversiv)
zaryadlash usuli afzalroq, akkumulyator kam qiziydi va standart o‘zgarmas tok
bilan zaryadlash usuliga qaraganda samaraliroq zaryadlanadi. Reversiv
zaryadlashdan foydalanishda hal etiladigan boshqa muhim muammo bu
akkumulyator elementlaridagi kristalli tuzilmalarning kamayishi hisoblanadi, bu
samaradorlikni oshiradi va uning ishlatilish muddatini uzaytiradi (taxminan 15-
20%ga);
ko‘p sonli zaryadlash/razryadlash sikllarini ko‘taradi (to‘g‘ri xizmat
ko‘rsatishda 1000 ta sikllardan ortiq);
uzoq saqlanish muddatlariga chidaydi (ishlatish shartlariga rioya
qilinganida va davriy xizmat ko‘rsatilganda);
ishlatishda xavfsiz va qayta zaryadlashdagi xatoliklarni kechiradi;
hatto agar ular noto‘g‘ri ishlatilsada, sig‘imning kamayishiga qayta tiklash
oson (yaroqsiz tan olingan akkumulyatorlarning 60 dan 70% ni to‘laqonli ishlatish
uchun qayta tiklash mumkin). Akkumulyatorlarni qayta tiklash “mashq qildirish”
sikllari yoki professional zaryadlash qurilmalari – akkumulyator analizatorlarida
maxsus algoritm bo‘yicha bo‘lib o‘tadi. Mashq qildirish sikllari yordam
bermaganida qayta tiklash sikli o‘tkaziladi;
178
–40 °C gacha ma’qul past haroratli ko‘rsatkichlarga ega (shu jumladan
ularni past haroratlarda zaryadlash imkoniyatini beradi);
tejamkor, ishlash sikliga eng past narxga ega;
bozorda o‘lchamlar, parametrlar va ishlatish ko‘rsatkichlarining keng
diapazoni bo‘lishi mumkin, ko‘plab zamonaviy NiCd-akkumulyatorlar silindirik
shaklga ega (AA, AAA va boshqalar).
Nikel-kadmiyli akkumulyatorlarning
kamchiliklariga
quyidagilar kiradi:
boshqa texnologiyalarga qaraganda nisbatan past solishtirma energiya
sig‘imi boshqa turlardagi akuumulyatorlarga qaraganda (o‘sha bir sig‘imdagi katta
o‘lchamlar va vazn);
xotira samarasini yo‘qotish uchun davriy xizmat ko‘rsatish zarurati,
funksiyalarini qayta tiklash uchun nikel-kadmiyli akkumulyatorlarni to‘liq
razryadlanishga etkazish bilan davriy “mashq qildirish kerak. Haqiqatda NiCd-
akkumulyatorlar bu agar davriy ravishda to‘liq razryadlansa, o‘z funksiyalarini eng
yaxshi bajaradigan yagona akkumulyator turi hisoblanadi;
NiCd-akkumulyatorlar uchun zaryadlash qurilmasida bir necha kun turishi
zararli;
zaharli metallarga ega (ayniqsa, kadmiy), xisobdan chiqarish murakkab
(bu tufayli ayrim davlatlar NiCd-akkumulyatorlarning ishlatilishini cheklagan);
nisbatan yuqori o‘z-o‘zidan razryadlanishga ega (zaryadlanganidan keyin
birinchi 24 soat mobaynida 10% soat va birinchi oyda 20% gacha).
7.7. Nikel-gidridli akkumulyatorlar
Nikel-gidridli tizimlar sohasidagi tadqiqotlar 1970-nchi yillardayoq kosmik
sun’iy yo‘ldoshlarda qo‘llaniladigan batareyalar uchun vodorodli birikmalarni
saqlash vositalarini ishlab chiqishdan boshlangan. Tabiiyki, bu sohadagi ishlanmalar
nikel-kadmiyli akkumulyatorlarning kamchiliklarini engib o‘tish maqsadlarida ham
amalga oshirilgan. Lekin oldingi eksperimental batareyalarda gidridli birikmalar
nobarqaror bo‘lgan va portativ akkumulyatorlarning zarur xarakteristikalarini
ta’minlay olmagan. Natijada NiMH texnologiyalarning rivojlanishi sekinlashdi.
179
Yangi va etarlicha barqaror gidridli birikmalar 1980-nchi yillarda yaratilgan va
shundan buyon NiMH batareyalar doimo yaxshilanmoqda.
Bugungi kunda nikel-gidridli akkumulyatorlar ko‘plab qurilmalar uchun
“narx/sig‘im” nisbatida optimal va etarlicha ishonchli energiya manbai hisoblanadi.
Aosiy qo‘llanilish sohalari mobil telefonlar va portativ kompyuterlar hisoblanadi.
7.5-rasm. Nikel-gidridli akkumulyator
NiMH asosidagi zamonaviy batareyalar NiCdga qaraganda yuqoriroq
energiya zichligini (40 da 60% gacha) bermoqda, katta quvvatlardagi portativ
qurilmalarda ishlatilishi mumkin va NiCdga xarakterli bo‘lgan ayrim salbiy
sifatlarga ega emas, ularda zararli komponentlar mavjud emas va ular xotira
samarasiga kam uchraydi. Zamonaviy NiMH-akkumulyatorlarni ishlab
chiqaradigan qator firmalar, hatto ularning akkumulyatorlari bu marradan to‘la xoli
ekanligini uqtirishmoqda, lekin “boshqalar” tasdiqlashadiki, nikel-gidridli
akkumulyatorlarda xotira samarasi ularning kichik ishlatish muddati tufayli
nomoyon bo‘lishga oddiy ulgurmaydi. Afsuski NiMH-akkumulyatorlarning
ishlatilish muddati NiCd asosidagi elementlardagiga qaraganda kam bo‘ladi. YUqori
maksimal yuklamalar, qat’iy harorat bo‘yicha ishlatish va saqlash rejimlari esa
ularning energiya sig‘imini va xizmat muddatini sezilarli kamaytiradi. Bundan
tashqari, NiMH-akkumulyatorlar NiCd-batareyalarga qaraganda sezilarli katta
bo‘lgan yuqori o‘z-o‘zidan razryadlanishga ega. Birinchi NiMH-elementlar faqat
200-300 ta zaryadlash sikllarini ta’minlay olgan va faqat yillar o‘tib 500 dan 1000
martagacha qayta zaryadlash mumkin bo‘lgan akkumulyatorlar paydo bo‘ldi (lekin
ayrim cheklashlar hali ham saqlanmoqda). Bir so‘z bilan aytganda zamonaviy nikel-
gidridli batareyalarning parametrlari takomillashtirilishidan hali yiroqda, lekin agar
180
reklamaga ishonilsa, doimo yaxshilanmoqda.
Nikel-gidridli akkumulyatorlar -20 °C gacha haroratlarda ishlay oladigan
akkumulyatorlar hisoblanadi, kichik yuklamalarda ular o‘z nominal sig‘imining
90% gacha ta’minlay oladi, lekin katta yuklama ostidan bunday past haroratda to‘liq
sig‘imning faqat 40% ni beradi. 0 °C atrofidagi haroratlarda va kichik razryadlanish
toklarida bu akkumulyatorlar xona haroratidagi o‘z sig‘imining 95% ni va katta
toklarda to‘liq sig‘imning 90% ni ta’minlay oladi.
Past haroratlarda katta yuklamalar ostida sig‘imning sezilarli kamayishiga
qaramasdan, uncha yuqori bo‘lmagan elektr energiyasi iste’molida bu
akkumulyatorlar qahratonda juda samarali hisoblanadi.
NiMH akkumulyatorlar yanada keng ommaviylashmoqda (ayniksa, eng keng
tarqalgan “barmoqsimon” AAA va AA batareyalar formatlarida), yildan-yilga
ularning sig‘imi ortmoqda. Agar AA formatdagi birinchi akkumulyatorlarning
sig‘imi 700-800 mA·soatlardan ortmagan bo‘lsa, endi bunday parametrlarga kichik
AAA akkumulyatorlari ega, eng ommaviy AA formati uchun esa 1600-1800
mA·soatlardan kam sig‘imga ega bo‘lgan elementlarni sotib olish ma’noga ega
bo‘lmaydi.
Lekin bu batareyalarning asosiy kamchiligi yetarlicha kuchli o‘z-o‘zidan
razryadlanishning qolishini davom etishi hisoblanadi va siz bir marta zaryadlangan
NiMH-akkumulyatorni zahiraga olib qo‘ysangiz, u holda sizni noxushlik kutadi, ular
30-60 kunlarda (saqlanishi sharoitlariga bog‘liq ravishda) to‘liq razryadlanishga ega.
Nikel-gidridli akkumulyatorlarning
afzalliklariga
quyidagilar kiradi:
NiCd akkumulyatorlarga qaraganda solishtirma energiya sig‘imida 40-50
foizlik ustunlikni ta’minlaydi;
energetik zichlikni oshirish uchun sezilarli potensialga ega;
xotira samarasiga kam uchraydi, qayta zaryadlash sikllari qisqa bo‘lishi
mumkin, to‘liq razryadlash esa tez-tez talab qilinmaydi;
atrof-muhitga do‘stona munosabat, faqat ikkilamchi qayta ishlash uchun
mumkin bo‘lgan o‘rtacha toksinlarga ega;
qimmat emas;
181
o‘lchamlar, parametrlar va ishlatish ko‘rsatkichlarining keng dipazonida
mumkin.
Nikel-gidridli akkumulyatorlarning
kamchiliklariga
quyidagildar kiradi:
boshqa texnologiyalarga qaraganda kam sonli zaryadlanish/razryadlanish
sikllarini ko‘taradi (zamonaviy akkumulyatorlar uchun o‘rtacha 500 tadan sal ortiq
sikllar). Binobarin, chuqur razryadlash emas, yuzaki razryadlash avzalroq, xizmat
muddati esa to‘g‘ridan-to‘g‘ri razryadlanish chuqurligiga bog‘liq;
maksimal yuklamalarga yomon chidaydi, yuklamadagi optimal rejimi
nominalning bir qismidan yarmigachani tashkil etadi;
cheklangan xizmat muddati, agar ishlash sikllari mobaynida bir necha
marta yuqori maksimal yuklamalar takrorlansa, u holda ishlatish ko‘rsatkichlari 200-
300 ta sikllardan keyin yomonlasha boshlaydi va to‘liq razryadlanishgacha ishlash
vaqti asta-sekin kamayadi;
bu batareyalar yuqori haroratlarda saqlansa ishlatish ko‘rsatkichlari kuchli
yomonlashadi. 0 °C ga yaqin haroratlarda yarmidan ko‘proq zaryadni saqlash
mumkin;
zaryadlashning murakkabroq algoritmi, bu akkumulyatorlar katta toklar
bilan zaryadlash jarayonida kuchli qiziydi, shuning uchun kuchlanishni sinchiklab
rostlash va NiCd-akkumulyatorlarga qaraganda uzoqroq zaryadlash vaqti talab
qilinadi;
NiMH-akkumulyatorlar NiCd-akkumulyatorlar kabi tez zaryadlana
olmaydi. Zaryadlanish vaqti odatda NiCd-akkumulyatorlarga qaraganda 2-3 marta
katta bo‘ladi. Tavsiya etiladigan razryadlash toki nominal sig‘imning birdan
yarmigacha qiymatni tashkil etadi;
juda yuqori o‘z-o‘zidan razryadlanishga ega (oiga 30% atrofida),
saqlashdan keyin tez-tez qayta zaryadlash zarur;
bir xil sig‘imda NiCd-akkumulyatorlarga qaraganda taxminan 20-30% ga
qimmat.
182
7.8. Litiy-ionli va litiy-polimerli akkumulyatorlar
Barcha metallar ichida litiy juda engil hisoblanib, eng katta elektrkimyoviy
salohiyatga ega. Og‘irligiga xos ravishda eng katta solishtirma energiya bilan
ta’minlaydi. Anodi (manfiy elektrodlar) litiy metalidan iborat bo‘lgan akkumulyator
batareyalari juda yuqori energiya zichligiga ega. Litiy-metal akkumulyatorlarga
qaraganda litiy-ion (Li-ion) akkumulyator batareyalar xavfsizroq, lekin shunga
qaramasdan ularni saqlash va qadoqlash davomida xavfsizlik qoidalarga rioya qilish
zarur. Ayni paytda litiy-metal batareyalarini xavfsizligi bo‘yicha tadqiqod olib
borilmoqda va rivojlanishi davom etmoqda. 1991 yilda birinchi bo‘lib Sony
kompaniyasi litiy-ion (Li-ion) akkumulyator batareyalarini ishlab chiqara boshladi.
Hozirda bunday akkumulyator batareyalari istiqbolli hisoblanadi.
Li-ion batareyalari turlari
2009 yilda barcha batareyalar daromadining taxminan 38 foizi Li-ion
batareyalari tashkil qiladi. Li-ion batareyalariga kam xizmat qo‘rsatiladigan
batareyalar hisoblanadi. Nominal kuchlanishi 3.6 V. Mobil telefonlarda va raqamli
kameralarda keng qo‘llaniladi. Li-ion batareya tashqi ko‘rinishi 7.6-rasmda va
turlari 7.2 - jadvalda keltirilgan.
7.6-rasm. Li-ion batareyalar tashqi ko‘rinishi
183
Li-ion batareyalari uchun mos yozuvlar nomlari
7.2-jadval
Kimyoviy nomi
Material
Qisqart-
masi
Qisqa
shaklda
nomlanishi
Izoh
Lithium Cobalt
Oxide
1
(yana Lithium
Cobalate yoki
lithium-ion-cobalt
deb nomlanishi
mumkin)
LiCoO
2
(60% Co)
LCO
Li-cobalt
Imkoniyati
yuqori. Mobil
telefon,
noutbuk, foto
va video
kamera
Lithium
Manganese Oxide
1
(yana Lithium
Manganate yoki
lithium-ion-
manganese deb
nomlanishi
mumkin)
LiMn
2
O
4
LMO
Li-
manganese,
yoki spinel
Xavfsiz. Li-
cobalt ga
nisbatan
solishtirma
quvvati yuqori
va xizmat
ko‘rsatish
vaqti uzoq.
Elektr
asboblarda:
radiotexnika,
tibbiyot
asboblarida, va
x.k.
Lithium Iron
Phosphate
1
LiFePO
4
LFP
Li-phosphate
Lithium Nickel
Manganese Cobalt
Oxide
1
,
(yana
lithium-manganese-
cobalt-oxide deb
nomlanishi
mumkin)
LiNiMnCoO
2
(10–20% Co)
NMC
NMC
Lithium Nickel
Cobalt Aluminum
Oxide
1
LiNiCoAlO
2
9% Co)
NCA
NCA
Elektr kuch
agregatlarida
Lithium Titanate
2
Li
4
Ti
5
O
12
LTO
Li-titanate
1
Katod materiali
2
Anod materiali
184
7.7-rasm. Li-ion batareyasining tuzilish
Li-ion batareyalari katodi musbat elektrod, anodi manfiy elektrod va
elektrolitlar o‘tkazgich sifatida foydalaniladi. Katod metal oksididan, and esa
g‘ovakli ugleroddan iborat.
7.8-rasm. Li-ion akkumulyator batareyasining razryadlanish jarayonini
tushuntiruvchi chizma
4
Razryadlanish jarayonida ionlar oqimi anoddan katod tomon elektrolit va
separator tomon oqib o‘tadi (7.8-rasm).
Zaryadlanish va razryadlanish jarayonida ionlar katod (musbat elektrod) va
anod (manfiy elektrod) o‘rtasida almashadi.
Litiy-ionli batareyalar zaryadlanish jarayonida sodir bo‘ladigan jarayonlar:
4
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847
185
Musbat plastinada -
LiCoO
2
->Li
1-x
CoO
2
+ xLi
+
+ xe
-
;
Manfiy plastinada -
S + xLi
+
+ xe' ->CLi
x
.
7.9-rasm. Li-ion akkumulyator batareyasida elektronlar oqimi
1. Qizishning boshlanishi.
2. Saqlovchi qatlam parchalanishi.
3. Elektrolitlar yonuvchan gazlar ichida parchalanishi.
4. Eritish separatori, qisqa tutashuv.
5. Katod parchalanib kislorod hosil qiladi.
7.10-rasm. Li-ion akkumulyator batareyalarida issiqlik ajralishi
Nazariyadan bizga ma’lumki, barcha bataraeyalardagi materiallar solishtirma
enegetik harakteristikalarga ega. Umumiy katod materiali litiy-oksid kobalt, (yoki
186
litiy-kobalt), litiy-marganets oksidi (yoki litiy manganat), litiy-fosfat, litiy-nikel
marganets kobalt (yoki NMS) va litiy-nikel Kobalt oksid alyuminiy (yoki NCA).
7.3- jadvalda Li-ion batareyalrining xarakteristikalari keltirilgan.
7.3 - jadval
Eng ko‘p ishlatiladigan Li-ion batareyalarining xarakteristikalari
5
Texnik
xususiyatlari
Li-cobalt
Li-manganese
Li-
phosphate
NMC
1
Kuchlanishi
3.60V
3.70V
3.30V
3.60/3.70V
Zaryadlash
chegarasi
4.20V
4.20V
3.60V
4.20V
Hayot davri
500
500–1,000
1,000–2,000
1,000–2,000
Ishchi harorat
O‘rtacha
O‘rtacha
Yaxshi
Yaxshi
Solishtirma
energiya
150–
190Wh/kg
100–
135Wh/kg
90–
120Wh/kg
140Wh/kg
Solishtirma
quvvat
1C
10C, 40C puls 35C uzluksiz
10C
Xavfsizlik
O‘rtacha
Juda yaxshi
YAxshi
Issiqlik
ajralishi
150°C
(302°F)
250°C
(482°F)
270°C
(518°F)
210°C
(410°F)
Qiymati
Yuqori
xom ashyo
Kobaltga
nisbatan 30%
kam
Yuqori
Yuqori
Foydalanish
davri (dan
hozirgacha)
1994
2002
1999
2003
Tadqiqodchilar
va ishlab
chiqaruvchilar
Sony,
Sanyo,
FDK, Saft
NEC,
Samsung,
Hitachi
UT, QH, MIT
A123,
Valence
Sony, Sanyo,
Nissan Motor
Eslatmalar
O‘ziga xos
juda yuqori
energiya,
cheklangan
energiya
miqdori,
mobil
telefonlar
va
noutbuklar
uchun
Yuqori quvvat,
yuqori
solishtirma
energiya,
elektr asboblar,
tibbiyot
asboblari va
elektromobillar
uchun
Yuqori
quvvat,
o‘rtacha
solishtirma
energiya,
boshqa litiy-
ion
batareyalariga
nisbatan o‘z
o‘zidan
razryadlanishi
yuqori
Juda yuqori
quvvat, yuqori
solishtirma
energiya,
elektr asboblar,
tibbiyot
asboblari va
elektromobillar
uchun
5
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847.
187
Solishtirma energiyasi energiyani saqlash bilan bog‘liq. Solishtirma quvvat
yuklama xarakteriga bog‘liq.
1
NMC, NCM, CMN, UNM, MNC va MCN lar bir xil. Stexiometrii, kak
pravilo, Li [Ni (1/3) So (1/3) Mn (1/3)] O2 standard bo‘qicha stexiometriya.
Poryadok Ni, Mn va Co ketma ketligi uncha katta axamiyatga ega emas.
Yuqori quvvatli Li-ion batareyalari
Ko‘pchilik ko‘chma ilovalar uchun ishlatiladigan litiy-ion batareyalari kobalt
elementi asosida tashkil topgan. Tizim kobalt oksidi musbat elektrod (katod) va
manfiy elektrod (anod) uglegrafitdan iborat. Kobalt asosidagi elementdan tashkil
topgan batareyalarning asosiy afzalliklaridan biri uning yuqori energiya zichligi
hisoblanadi. Uning uzoq ishlash vaqti mobil telefonlar, noutbuklar, raqamli
fotoapparatlar va videokameralar uchun asosiy manba hisoblanadi.
Keng qo‘llaniladigan kobalt asosidagi litiy-ion batareyalari asosiy kamchiligi
razryad tokining kichikligi hisoblanadi. Yuqori yuklanganlik asosiy blokni qizib
ketishiga olib kelib, xavfsizlikni ta’minlamaydi. Kobalt asosidagi elementdan
tashkil topgan batareyalarning xavfsizlik chizig‘i zaryad bilan cheklangan bo‘lib
razryadlanish tezligi 1 sekund atrofida. Bu shundan dalolat beradiki, 2400 mAsoat
da 18650 ta batareya panjaralari 2,4 A tok bilan zaryadlanadi va razryadlanadi. Yana
bir kamchiligi uning ichki qarshilig ortib ketishidir. 2-3 yil foydalanilgandan so‘ng
akkumulyator batareyasining ichki qarshiligi sabab yuklama ulangan vaqtida
kuchlanishning pasayishi kuzatiladi.
7.11-rasmda kobalt oksidining kristal tuzilishi, litiy ionlari bilan kobalt oksidi
bog‘liqligi ko‘rsatilgan.
7.11-rasm. Litiy-kobalt oksidi katod kristalining tuzilishi
188
Kobalt asosidagi litiy-ion batareyalarining razryadlanish vaqtida litiy ionlari
katoddan anodga qarab oqib o‘tadi.
1996 yilda olimlar litiy va marganets oksidi yordamida katod materialini
yaratishga muvaffaq bo‘lishdi. Bu modda elektrodlar orasida uch o‘lchovli struktura
tuzilishini hosil qilib ionlar oqimini yaxshilaydi. Ionlarning yuqori oqimi ichki
qarshilikni kamaytiradi va yuklanish qobiliyatini oshiradi. Ichki qobiqning kichik
qarshiligi yuqori tezlik uchun asos hisoblanadi. Bu foydali xususiyati tez zaryadlash
imkonini beradi.
7.12-rasmda litiy-marganets oksidi katod kristali, ya’ni litiy-ionlari bilan
marganets oksidi bog‘liqligining uch o‘lchovli tuzilishi keltirilgan.
7.12-rasm. Litiy-marganets oksidi katod kristalining tuzilishi
Litiy-marganets oksidi yuqori o‘tkazuvchanlikka ega, lekin energiya zichligi
past. Bu akkumulyator batareyaning kamchiligi ham bor. Eng muhim nuqsonlaridan
biri kobalt akkumulyator batareyalariga nisbatan kam imkoniyatga ega. Kobalt
akkumulyator batareyalari 2400 mAsoat kuchlanish bersa, Litiy-marganets
akkumulyator batareyalari 1200 mAsoat kuchlanish beradi.
7.13-rasmda an’anaviy kimyoviy batareyalarining energiya zichligi
keltirilgan. 7.14-rasmda esa Li-ion batareyalarinig zaryadlanish va razryadlanish
xarakteristikalari tasvirlangan.
189
7.13-rasm. An’anaviy kimyoviy batareyalarining energiya zichligi
7.14-rasm. Li-ion batareyalarinig zaryadlanish va razryadlanish
xarakteristikalari
Qo‘yidagi ko‘rsatmalarda batareyaning xizmat qilish vaqtini uzaytirish
yo‘llari taklif qilingan:
- asosan yuqori haroratlarda yuqori kuchlanishning uzoq muddatli bo‘lishi
batareyani chirishiga (korroziya)olib keladi, batareya yuqori kuchlanishga sezgirligi
kam;
- 3.92 V kobalt asosidagi litiy-ion batareya uchun eng maqbul yuqori
kuchlanish sathi hisoblanadi. Shu sathgacha zaryadlash uning ishlash vaqtini
uzaytiradi.
190
- Li-ion batareyasining zaryad toki mo‘tadil bo‘lishi kerak (kobalt asosidagi
litiy ion batareyalari uchun 0.5 s).
- tez tez zaryadlab turish;
- litiy-ion batareyalarini berilgan sathdan, ya’ni muzlash haroratidan past
haroratda zaryadlash mumkin emas.
Razryad jarayonida teskari reaksiyalar sodir bo‘ladi. Ekologik havfsizlik
haqida aytsak qo‘rg‘oshin va kadmiy asosidagi akkumulyator batareyalarga
qaraganda litiy ionli akkumulyator batareyalari havfsizroqdir. Litiy ionli batareyalar
ichida esa marganets ishlatilgan qurilmalar havfsizroq.
Barcha afzalliklariga qaramay bunday batareyalar kamchiliklarga ega. Ular
nozik bo‘lganligi uchun havfsiz ishlashi uchun maxsus himoya sxemalari zarur.
Himoya sxemasi - batareya korpusiga qo‘shilgan holda bo‘ladi, u zaryadlanish
vaqtida har bir elementdagi kuchlanish ortib ketishinini oldini oladi va kuchlanish
meyordan kamayib ketsa ogohlantiradi va cheklaydi. Bundan tashqari bu sxema
zaryadlanish va zaryadsizlanish toklarini meyorlaydi, batareya meyordan ortiq
qizib ketishini oldini olish uchun temperaturasini nazorat qilishni taminlaydi.
Meyor saqlagichlari qayta zaryadlash vaqtida metal litiyni paydo bo‘lishi, portlash
yoki olov otilishili ventilatsiya jarayoni sodir bo‘lishi haqida ogohlantiradi.
Ko‘pchilik litiy ionli batareyalar eskirish (qarish) kabi hususiyatlarga egadir,
lekin bizga nomalum sabablarga ko‘ra ishlab chiqaruvchilar buni sir saqlashadi.
Bazida texnik malumotlarida batareyani sig‘imining 1 yildan so‘ng kamayishi
haqida yoziladi (batareya ishlatilgan yoki ishlatilmaganidan qatiy nazar). Ikki uch
yildan so‘ng esa odatta ular ishdan chiqadi. Batareya ishdan chiqishiningning
asosiy sababi batareya tarkibidagi elementlarda qaytarib bo‘lmas kimyoviy
jarayonlar sodir bo‘lishidadir.
Litiy ionli va boshqa turddagi batareyalarni salqin joyda saqlsh uning eskirish
(qarish) jarayonini nisbatan sekinlashtiradi. Ishlab chiqaruvchilar batareyalarni 15
°C temperaturada saqlashni maslahat berishadi, bunda batareyalar zaryadlangan
bo‘lishi lozim.
Litiy ionli batareyalarni uzoq muddat saqlash maslahat berilmaydi. litiy ionli
batareyalar saqlanishida karroziyaga uchraydi.
191
Batareya sotib olgan foydalanuvchi ishlab chiqaruvchi tomonidan uning
almashtirilishi kerak bo‘lgan vaqt haqida malumot olishi lozim. Afsuski
maxsulotning ishlab chiqarilgan sana va seriya raqami ichida yoki alohida
kodlangan bo‘ladi, shuning uchun foydalanuvchi ishlab chiqarish sanasi haqida
malumot olish uchun maxsus adabiyotlardan foydalanishi kerak bo‘ladi.
Ishlab chiqaruvchilar doimiy ravishda litiy ionli akkumulyator
batareyalarining sifatini yaxshilash ustida ishlashadi. Taxminan har yarim yilda ular
yangi yoki yaxshilangan kimyoviy tarkiblar ishlatiladi. Bunday o‘zgarishlarda
ishlatish va saqlanish muddati haqidagi malumotlarni ko‘rib ulgurish qiyin.
Silindrik litiy ionli akkumulyator batareyalari narx/sig‘im nisbatida eng
yaxshisi xhsoblanadi. Odatda ular mobil kompyuterlarda ishlatiladi. 18 mm dan
yupqa korpus uchun esa prizmaviy litiy ionli batareyalar eng yaxshi echim
hisoblanadi. Lekin ular silindrik tuzilgan batareyalardan ikki martta qimmat. O‘ta
yupqa korpus uchun (4 mm dan yupqa) litiy polimerli tizimlar mos keladi.
Litiy ionli akkumulyator batareyalarning
afzalliklari
:
- katta energetik zichligi;
- o‘z o‘idan quvvatsizlanishi past;
- «hotira effekti» mavjud emas;
- hizmat ko‘rsatishning soddaligi.
Litiy ionli akkumulyator batareyalarning
kamchiliklari
:
- tok va kuchlanish bo‘yicha havfsizlik sxemasi mavjud bo‘lishi kerak;
- nisbatan tezroq eskirish (qarish). Batareyani salqin joyda saqlash eskirish
jarayonini taxminan 40% ga kamaytiradi;
- razryad tokining belgilanganligi;
- katta partiyadagi batareyalarni tashish muamolari – oldindan kelishib olish
talab etiladi;
- tannarxining yuqoririoqligi (nikel kadmiyli batareyalar bilan solishtirganda
40 % yuqoriroq);
- konstruksiya mukammal emasligi.
Litiy ionli batareyalarni ishlatishda havfsizlik meyorlari muhimdir. Ularni
chiqishlarini qisqa tutashtirish, keragidan ortiqcha zaryadlash, uni bo‘laklarga
192
ajratish, kuchlanishni teskari qutbga o‘tkazish, qizdirish mumkin emas.
Faqatgina himoya sxemasiga ega bo‘lgan litiy ionli batareyalarni ishlatish
kerak. Bunday batareyalar elektroliti engil yonuvchan bo‘ladi.
Litiy ionli akkumulyator batareyalarining korpus turlari chegaralangan.
Ulardan en mashxurlari 18650 (18 diametr millimetrda, 650 uzunlik mm*0.1)
Bunday tipdagi elementlar sig‘imi 1800 dan 2000 mA*soat . kattaroq tipdagi
elementlar sig‘imi 26 mm 3200 mA 26650 diametrli.
Litiy-polimer akkumulyator batareyalari
2000 yillar boshida litiy polimer akkumulyator batareyalari ishlab chiqarilib
va ulardan keng foydalanish amalga oshirildi. Elektrolitni ishlatilish turiga qarab
litiy-polimer
akkumulyator
batareyalari
boshqa turdagi
akkumulyator
batareyalaridan farq qiladi. 1970 yillarda polimerlar qattiq (quruq) elektrolitlardan
(plastik pliyonkaga o‘xshash) iborat bo‘lgan. Izolyator ionlarni almashinuvini
ta’minlaydi (elektrik zaryadlangan atomlar) va eletrlit bilan to‘ydirilgan an’anaviy
g‘ovakli ajratuvchi (separator) o‘rnini egallaydi. Qattiq polimer xona haroratida
o‘tkazuvchanligi juda past bo‘ladi. Buning uchun batareya 50-60 °C (122-140 °F)
ga qizdirilishi kerak. Ancha kutilgan “plastik batareya”lar 2000 yillarda o‘zini
oqlamadi. O‘tkazuvchanligi atrof-muhit haroratiga bog‘liq bo‘lib qoldi.
Kiyinchalik, zamonaviy litiy-polimer akkumulyator batareyalarinig xona
haroratida o‘tkazuvchanligini oshirish uchun geleyli elektrolit qo‘shildi. Bugungi
kunda barcha Li-ion polimer panjaralari nam mikro g‘ovakli ajratuvchilardan
(separator) tashkil topgan. "Litiy-ion polimer" iborasi adabiyotlarda Li-ion polimer
yoki qisqacha Li-polimer deb keltiriladi (7.15-rasm). Ko‘plab tizimlarda litiy-
polimer batareyalari litiy-kobalt, litiy-fosfat i litiy-marganey asosida tuzilgan.
Shuning uchun litiy-polimer akkumulyator batareyalari noyob kimyoviy
batareyalari hisoblanmaydi. Ko‘plab litiy-polimer paketlari iste’mol bozori uchun
litiy-kobalt asos hisoblanadi.
Litiy-polimer akkumulyator batareyalarining asosiy xarakteristikalari 7.4-
jadvalda keltirilgan. Li-ion polimer batareyalari uchun texnik ma’lumotlar esa 7.5-
jadvalda keltirilgan.
193
7.15-rasm. Litiy-polimer akkumulyator batareyalari
7.4-jadval
Litiy-polimer akkumulyator batareyalarining asosiy xarakteristikalari
Asosiy
xarakteristikalari
Barcha shakli va xajmi amaliyot bilan bog‘langan, berilgan
o‘lchamlardan 100% foydalanish;
Ekologik toza, kadmiy, simob va boshqa og‘ir metallar yo‘q;
Yuqori energiya zichligi - 175 – 210 Wh/Kg;
Yuqori toklarga erishish mumkin: 1.5-70C;
~300 davri.
Ishlash balandligi
-
Qo‘shimcha: Yuqori energiya zichligi - 275 Wh/Kg;
-
Qo‘shimcha: 30C max yuqori zaryad oqimlari (70C
cho‘qqisi);
-
Qo‘shimcha: >800 davri.
Zichlikni hisoblash:
𝑆𝑖𝑔
′
𝑖𝑚𝑖
𝑂𝑔
′
𝑟𝑙𝑖𝑔𝑖
⋅ 𝑘𝑢𝑐ℎ𝑘𝑎𝑛𝑖𝑠ℎ =
13,000 𝑚
А
⋅ 𝑠𝑜𝑎𝑡
213.3 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑚
⋅ 3.7𝑉𝑜𝑙𝑡 = 225.5𝑉𝑡 ⋅ 𝑠𝑜𝑎𝑡/𝑘𝑔
Texnik xususiyatlari:
- Sezilarli energiya zichligi uchun hajm va og‘irlik birligi 220-230 Vtsoat/kg;
- o‘z-o‘zidan razryadlanishi kichik, 1 oyda 5 %ni tashkil qiladi;
- boshqa batareyalarga nisbatan engil va nozik;
- foydalanish uchun xavfsiz.
194
7.5-jadval
Li-ion polimer batareyalari uchun texnik ma’lumotlar
Mezon
Texnik ma’lumotlari
Sig‘imi
30-22000 mAsoat
Kuchlanishi
3.7V
Maksimal zaryadlash toki
1 C
Energiya qabul qilishi
>kg/200 Vt soat
Hayot davri 1C
>300 davr
Maksimal zaryadlash kuchlanishi
4.2 V
Oxirgi razryadlanish kuchlanishi
2.75 V
Maksimal uzluksiz razryadlanish toki
2 C
O‘z-o‘zidan razryadlanishi
<5% oyiga
Ishlash temperaturasi
-20 °C/60 °C
7.6-jadval
Li-ion polimer batareyalari/akkumulyatorlarining standartlari
P.N. elementi
Kuchla
-nishi
Sig‘imi
[mAs]
Gabarit
o‘lchovlari
[mm]
C - darajasi /
razryadlanish
Og‘irligi
[gramm]
Zichligi
[Wh/kg]
T
W
L
Maks
Cho‘q
qi
ABLP7380145
3.7
12,400 <7.9 80 145
2C
3C
200
225
ABLP8570170
3.7
12,600 8.5 70 170
2C
3C
215
217
ABLP1055275
3.7
21,000 10.5 55 272
2C
3C
360
216
ABLP8043125
HGE
3.7
5,800
8.2 43 125 1.5C 2C
84
260
ABLP5274170
HG
3.7
8,900
5.2 70 170 1.5C 2C
138
238
195
ABLP7374170
HG
3.7
12,600 7.3 70 170 1.5C 2C
194
240
ABLP8474170
HG
3.7
14,400 8.4 70 170 1.5C 2C
222
240
ABLP10655275
HG
3.7
23,880 10.6 55 272 1.5C 2C
364
243
Litiy polimerli akkumulyator batareyalarini o‘ziga xos xususiyatlari
6
Litiy polimerli akkumulyator batareyalari ishlatiladigan elektrolit turlari bilan
litiy ionli batareyalardan farqlanadi. 1970-yilda ishlab chiqilgan bu batareyalar faqat
qattiq quruq polimerdan tayorlangan elektrolit ishlatiladi. Ular plastic plyonkaga
o‘xshash bo‘ladi. Ular tok o‘tkazmaydi, lekin ion almashishni taminlaydi.
Polimer elektrolit odatiy teshikli separatorni o‘rnini bosadi, ularni suyuq
elektrolit o‘zida singdiradi. Quruq polimer ishlab chiqarishni engillashtiradi,
havfsizlikni yaxshilaydi va uni yupqa profilli geometriyasini taminlaydi. Bunda
batareyaning yonish havfi yuqoladi, chunki ularda suyuq yoki gel ko‘rinishidagi
elektrolit ishlatilmaydi.
Qalinligi 1mm li litiy polimerli elementlar yaratilishi bilan yangi elektron
uskunalarni yaratuvchilar oldida keng imkoniyatlar yaraldi. Bu o‘z navbatida
radioelekton qurilmalarni kichiklashtirishga bo‘lgan cheklovlarni echilishiga olib
keldi. Yangi mikroelement manbalari tijorat uchun bir necha yil oldin paydo bo‘ldi.
Litiy polimerli batareyalarning kamchiliklari ularning o‘tkazuvchanligini
yomonligi. Litiy polimerli batareyalarning ichki qarshiligi yuqori bo‘lgani uchun u
zamonaviy aloqa vositalari va portativ kampyuterlarning qattiq disklari ishlashi
uchun etarli tokni taminlab bera olmaydi. Bunday batareyalarni 60°S va undan
yuqori haroratga qizdirish uning ichki qarshiligini kamaytirsada bu usul tijorat
uskunalari uchun to‘g‘ri kelmaydi.
Hona haroratiga yaqin bo‘lgan haroratlarda litiy polimerli batareyalarni
ishlash xarakteristikalarini yaxshilash sohasida izlanishlar olib borilmoqda. 2005
6
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847.
196
yilga kelib hozirgi litiy ionli batareyalarga qaraganda tijorat uchun 1000 sikl
quvatlanish\quvatsizlanish da ham ishchi holatini saqlab qoluvchi batareyalar paydo
bo‘ladi. Shu vaqtning o‘zida litiy polimer akkumulyator batareyalari hozirgi paytda
issiq iqlimli mamlakatlarda zaxira quvvat manbalarida muvaffaqiyatli qo‘llaniladi.
Ular ko‘p hollarda qo‘rg‘oshin kislotali batareyalarni almashtiradi.
Litiy ionli akkumulyator tuzilishi silindrik korpusda, prizmatik korpusda
bo‘ladi, litiy polimerli batareyalar elementlar prizmatik bo‘lgani uchun ularning
o‘lchamlarini belgilovchi standartlar yo‘q. Prizmatik elementlarni odatda 340648 va
340848 tipidagi o‘lchamlarga bog‘lashadi bunda birinchi ikkta raqam kenglikni
qolgan ikkitasi qalinlikni ifodalaydi. Bazi ishlab chiqaruvchilar bu standartlardan
chetlanishadi. Misol uchun Panasonic firmasi 34 x 50 mm va qalinligi 6,5 mm
bo‘lgan batareyalar ishlab chiqarishadi. Bu batareya sig‘imini oshirish maqsadida
qilinadi. Bundan tashqari Panasonic firmasini litiy ionli batareyalari markirovkasida
raqamlar ketma ketligi bilan farqlanadi. Misol uchun SGA103450 birinchi ikki
raqam qalinlikni keyingi iktasi kengligini oxirgi iktasi balandligini ifodalaydi.
Silindrik elementlarga qaraganda prizmatik elementlarning kamchiligi ularda
energetik zichlikning pastligidir. Bundan tashqari prizmatik elementlarni ishlab
chiqarish qimmatroq, ular silindrik elementlar kabi yuqori mexanik baquvatlikni
taminlay olmaydi. Korpus ichidagi gazlar bosimi tufayli shishishini oldini olish
uchun prizmatik elementlarni baqquvat metallardan tayorlashga to‘g‘ri keladi.
Kichik o‘lchamlarda prizmatik elementlar 400 dan 2000 mAsoat va undan
yuqori sig‘imga ega. Mobil telefonlar ishlab chiqaruvchilar uchun har bir qurilma
uchun belgilangan o‘lchamdagi batareya talab etiladi akkumulyator batareya ishlab
chiqaruvchilar buni taminlay oladilar.
Bunday batareyalar ventilyasiya tizimiga ega emas va ular shishishi mumkin.
Lekin ularni ishlatish qoidalariga amal qilinsa bu hodisa sodir bo‘lmaydi.
1995 - yilda birinchi marotaba paket ko‘rinishidagi akkumulyator batareyalari
ishlab chiqarila boshlagan. Qimmat metal silindrlardagi oyna – metal o‘tishlarga
ega bo‘lgan plastinalar o‘rniga paket ko‘rinishidagi akkumulyatorlarda qarama
qarshi qutbli elementlar orasi yupqa issiqlikga chidamli falga bilan o‘raglan bo‘ladi.
Bunday element chiqishlariga elektrodlar kavsharlangan bo‘ladi ular paket
197
materialidan ajratilgan bo‘ladi.
O‘z tuzilishi tufayli paketli element zarur bo‘lgan element o‘lchamlariga
aniq bog‘lanish imkonini beradi. Bu korpusni ichki muhitidan 90..95%
foydalanish imkonini beradi. Bu esa barcha turdagi akkumulyatorlar ichidagi eng
yuqori koeffitsiyent hisoblanadi. Metal korpusi yo‘qligi tufayli paketli element
kichik vaznga ega.
Ishlash prinsipiga ko‘ra paketli elementlar litiy ionli yoki litiy polimerli
akkumulyatorlarga mansub. Hozirgi vaqtda ular keng miqyosda ishlab chiqarish
uchun qimmat, bundan tashqari etarlicha ishonchli emas, ularning energetik
zichligi, razryad toki oddiy tuzilishli akkumulyatorlardan past va ishlash muddati
kamroq.
Zaryad va razryad vaqtida paketli elementlarni gazlar tufayli shishishi
mumkinligi yoqimsiz xolat. Ishlab chiqaruvchilar litiy polimerli va litiy ionli
elementlarni foydalanish qoidalariga qatiy rioya etilsa ulardan gaz ajralmasligini
takidlashadi:
Zaryad jarayonida faqat belgilangan tok qiymatida, va yo‘l qo‘yilishi mumkin
bo‘lgan zaryad kuchlanishida bo‘lishi lozim. Paketli elementlarni ximoya
qoplamasini ishlab chiqarishda zaxira hajm bo‘lishi kerak, bunda uning shishishini
inobatga olish kerak. Bir nechta elementdan batareya sifatida foydalanishda uni
pachka ko‘rinishida emas aksincha ketma ket joylashtirish maqsadga muvofiq.
Paketli elementlar nuqtali bosimga va buralishlarga juda sezgir. Shuning
uchun himoya qoplamasi uni bu turdagi tasirlardan va mexanik zarblardan saqlashi
kerak.
Turli xil raqamli apparaturalarda va kompyuter texnikasida mustaqil energiya
taminoti uchun tabletkasimon litiy ionli akkumulyatorlardan foydalaniladi. Bunday
akkumulyator tuzilishi 7.16-rasmda keltirilgan.
198
7.16-rasm. Tabletkasimon litiy ionli akkumulyatorlar tuzilishi
Litiy-ionli batareya zaryadi
Litiy ionli batareyalarning zaryad qurilmalari ishlash prinsipiga ko‘ra
kislota-qo‘rg‘oshinli batareyalar zaryad qurilmalarinikiga o‘xshash, bu qurilma
zaryad kuchlanishi chekloviga ega. Ularning farqi shundaki, litiy-ionli
batareyalarni element kuchlanishi yuqoriroq, zaryad kuchlanishida og‘ishlar kamroq
va ular zaryad butkul to‘lganda kampensatsiyalovchi zaryadga muxtoj emas.
Kislota-qo‘rg‘oshinli
batareyani
zaryad
jarayonida
kuchlanish
egiluvchanligiga yo‘l qo‘yiladi. Litiy-ionli batareyalarga qat’iy talablar qo‘yiladi:
u qat’iy belgilangan qiymatga ega bo‘lishi kerak.
Boshlang‘ich davrda grafit tizimi ishlatilgan litiy-ionli batereyalar endi
ishlab chiqilganda ulardan bitta elementga 4,1 V kuchlanish talab etilgan. Garchi,
nisbatan katta kuchlanish ishlatish energetik zichlikni oshirsada, ammo bunday
tipdagi elementlarda 4,1 V chegarasidan oshgan kuchlanishdagi okislanish jarayoni
ishlash muddatini qisqarishiga olib kelgan. Vaqt o‘tishi bilan bu kamchilikni
199
kimyoviy qo‘shimchalar yordamida yo‘q qilishdi va hozirgi vaqtda litiy-ionli
elementlarni 4.20 V kuchlanishda quvvatlash mumkin. Yo‘l qo‘yiladigan kuchlanish
chetlashishi bor yo‘g‘i +0.05 V ni tashkil etadi.
Sanoat va harbiy sohaga mo‘lljallangan litiy-ionli batareyalar tijorat
batareyalariga nisbatan ko‘proq ishlash muddatiga ega bo‘lishi kerak. SHuning
uchun ularda elementning oxirgi quvvat chegaraviy kuchlanishi 3.90 V ni tashkil
etadi. Garchi, bu batareyalarda energetik zichlik kichik bo‘lsada, ishlash muddati
biroz uzaytirilgan va boshqa tipdagi batareyalarga qaraganda energetik zichlik litiy-
ion batareyalarini raqobatdan holi qiladi.
Litiy-ion batareyalarini 1 C tok bilan quvvatlaganda, quvvatlanish 2-3 soatni
tashkil qiladi. Quvvatlanish jarayonida ular qizimaydi. Batareya undagi kuchlanish
unga berilayotgan kuchlanishga teng bo‘lganda to‘liq quvvatlangan holatga keladi,
tok esa bu vaqtda ancha kamayadi va boshlangich zaryad tokining 3 % ni tashkil
etadi. Undan tashqari, oqimli zaryadlagich akkumulyatorning ishini
nobarqarorlshishiga olib keluvchi omil – litiyda mettalizatsiyani keltirib chiqarishi
mumkin. Aksincha, doimiy tok bilan qisqa quvvatlash batareyani biroz o‘z-o‘zidan
quvvatsizlanishga olib keladi. Quvvatlash uskunasining tipi va quvvatsizlanish
darajasidan kelib chiqib bunday quvvatlash har 500 soat yoki har 20 kunda amalga
oshirilishi mumkin. Odatda bunday quvvatlashni neytral kuchlanish 4.05
V/elementga kamayganda amalga oshiriladi va u 4.20 V/element ga etganda
to‘xtatiladi.
Litiy-ion batareyasi tasodifan o‘ta quvvatlanib ketsa nima sodir bo‘lishi
mumkin? Bunday tipdagi batareya faqat normal kuchlanish quvvatida xavfsiz
ishlashi mumkin. Agar u normaldan yuqori bo‘lsa, batareya nobarqaror ishlashi va
ishdan chiqishi mumkin. Bu kuchlanish quvvati 4.30V/elementdan oshganda
anodning litiy bilan metallizatsiyasi yuz beradi, katodda esa aktiv kislorod ajralib
chiqa boshlaydi va batareya temperaturasi oshishi sababli bu holat sodir bo‘ladi.
Litiy-ion batareyalarini xavfsiz ishlashi uchun jiddiy vaqt ajratilishi kerak. Tijoratga
mo‘ljallangan batareyalarda belgilangan kuchlanish ko‘rsatkichidan oshganlik
to‘g‘risida habar beruvchi maxsus himoya vosiyalari mavjud. Qo‘shimcha himoya
elementi agar batareya temperaturasi 90 ℃ ga etsa quvvatlashni to‘xtatishni
200
ta’minlaydi. Konstruksiya bo‘yicha anchagina mukammal batareyalarda yana bir
himoya elementi mavjud - qobiqning ichki bosimi oshib ketganda ishga tushuvchi
mexanik o‘chirgich mavjud. O‘rnatilgan kuchlanish nazorat tizimi ikki kuchlanishga
sozlangan - yuqori va quyi (pastki) chegara uchun.
Himoya qurilmasi mavjud bo‘lmagan litiy-ion batareyalari ham mavjud. Bu
tarkibiga marganetsli batareyalardir. Tarkibida uning borligi sababli, quvvatlanib
ketishda metallizatsiya jarayoni va katoddan kislorod ajralib chiqishi shunchalar
sekin bo‘ladiki, batareyalarda himoya qurilmasini ishlamasligiga olib keladi. Litiy-
ionli batareyalar yuqori haroratda ham, past haroratda ham juda yaxshi quvvat
xarakteristikalariga ega. Ularning ba’zilarini 1C tok bilan 0 dan 45 ℃ gacha
haroratda quvvatlash mumkin. Ko‘pchilik litiy-ionli batareyalar 5 ℃ va undan past
haroratda kam tok quvvatni ma’qul ko‘radilar. Shunda ham muzlab qolish haroratida
quvvatlashdan ehtiyot bo‘lish kerak, chunki metalli litiyning cho‘kishi sodir bo‘ladi.
Litiy-ionli akkumulyatorlarni yoyish qat’iyan man qilinadi. Agar elektrolit
oqishi sodir bo‘lsa va uni inson terisining ochiq joylariga yoki ko‘zga tushsa zudlik
(15 daqiqa ichida) bilan unni toza suv bilan yuvib tashlash zarur. SHundan so‘ng
vrachga murojat qilish zarur.
Litiy-polimerli batareyalarni quvvatlash
Litiy-polimer batareyalarini quvvatlash jarayoni litiy-ion batareyalarinikiga
o‘xshash. Litiy-polimer batareyalarida quruq elektrolit ishlatiladi. Ularning
quvvatlanish vaqti 3…5 sekundni tashkil qiladi. Gelli elektrolitli litiy-polimer
batareyalari ularni odatda litiy-ionnli batareyalarga sinfiga keritishadi va ularning
quvvatlanishi bir xil. Ko‘pgina quvvatlash uskunalari litiy-ionlia va litiy-polimerli
batareyalarini zaryadlashga mo‘ljallangan bo‘ladi. SHuning uchun istemolchi qaysi
batareyani ishlatayotganini o‘ylab o‘tirishi shart emas.
Hozirgi kunda ko‘pgina litiy-ionli batareyalar aslida gelli elektrolitli litiy-
polimerli batareyalar hisoblanadi va bir necha yillardan so‘ng ular qimmat
bo‘lmagan quruq elektrolitli litiy-polimer batareyalarini siqib chiqaradi.
201
Litiy-ionli batareyalarni himoya qilish vositalari7
Tijoratga moslashgan litiy-ionli batareyalar barcha tipdagi batareyalardan
ancha mukammal himoyaga ega. Bu himoya darajasi qandaydir elektron qurilmaga
ulangan litiy-ion batareyasi doimiy tarzda odam qo‘lida turgani uchun ishlab
chiqilgan. Odatda litiy-ion batareya sxemasida maydon tranzistorida batareya
elementida kuchlanish 4.30V ga etganida ochiladigan va shu bilan quvvatlash
jarayonini to‘xtatadigan kalit ishlatiladi. Undan tashqari termal himoyani
ta’minlovchi, batareya 90 ℃ qiziganda kuchlanish zanjirini o‘chiradigan
termoo‘chirgich ham bor. Har bir element o‘chirgichga ega, u korpus ichida 1034
kPa (10,5kg/m
2
) maksimal bosimga etganda ishga tushadi va kuchlanish zanjirini
uzadi. Chuqur razryaddan himoya sxemasi ham mavjud, u sxema batareya
kuchlanishi 2.5 V dan kamaysa kuchlanish zanjirini uzadi.
Yoqilgan holatda mobil telefon akkumulyator batareyasini ichki qarshiligi
50... 100 mOm (0,05...0,1 Om) ni tashkil etadi. Konstruksiyasi jihatdan u ketma ket
ulangan ikkta kalitdan tuzilgan. Ulardan biri batareya kuchlanishi maksimal
darajaga etganda, ikkinchisi past kuchlanishga etganda ishga tushadi. Bu
kalitlarning umumiy qarshiligi ichki qarshilikni ikki marta oshishini taminlaydi,
ayniqsa u faqatgina bitta elementdan tuzilgan bo‘lsa, mobil telefonlarning
akkumulyator batareyalari yuqori kuchlanish tokini taminlashi kerak, buni esa
batareyaning past ichki qarshilikda amalga oshirish mumkin. Shu tarzda himoya
sxemasi o‘zidan ishchi kuchni cheklovchi to‘siq vazifasini bajaradi.
Litiy-ionli batareyalarni ba’zi tiplarini kimyoviy tarkibida 1-2 elementdan
tashkil topgan va tarkibida marganets ishlatiladigan batareyalarda himoya sxemasi
ishlatilmaydi. Buning o‘rniga ularda faqatgina bitta saqlagich ishlatiladi. Bunday
batareyalar kichik sig‘imi va kichik o‘lchamlari tufayli havfsiz hisoblanadi.
Bundan tashqari marganets batareyadan foydalanish qoidalari buzilishiga
chidamli. Himoya sxemasini yo‘qligi litiy-ionli batareya narxini pasaytiradi lekin
boshqa muammolarni keltirib chiqaradi.
Xususan, mobil telefon foydalanuvchilari quvvatlash uchun zaryadlash
7
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847.
202
qurilmalaridan foydalanishlari mumkin. Bunday zaryadlash qurilmasi bilan ular
himoya sxemasi borligi sabab quvvat to‘lib bolishi bilan jarayon to‘xtatilishiga
ishonch hosil qilishlari mumkin. Agarda himoya sxemasi mavjud bo‘lmasa,
batareya meyoridan ortiqcha quvvatlanadi va bu uni ishdan chiqishiga olib keladi.
Bu jarayon odatda qizish oshishi va batareya korpusi shishishi bilan namoyon
bo‘ladi. Albatta bunday holatlarga yo‘l qo‘ymaslik kerak. Navbatdan tashqari
quvvatlash qurilmasidan foydalanishdagi buzilishlar tufayli u almashtirish
kafolatiga ega bolmaydi.
Misol uchun kobalt elektrodli litiy-ionli batareyalar to‘liq himoyani talab
etadi. Statik elektr zaryadi va zaryadlash qurilmasining nosozligi batareyaning
himoya sxemasini ishdan chiqishiga olib keladi. Bu himoya sxemasini qattiq kaliti
doim yoqilgan holda bo‘lishini anglatadi, foydalanuvchi esa bu haqida bilmaydi.
Bunda akkumulyator batareyasi normal ishlashi mumkin, lekin havfsizlik talablariga
javob bermaydi. Buning oqibatida zaryadlash jarayonida qizish, korpusning
shishishi va ba’zi hollarda gazlarni otilishi, olov chiqish (olovli ventilyasiya)
sodir bo‘ladi. Chiqishlarni qisqa tutashuvi ham huddi shunday havfli.
Litiy-ionli batareyalar ishlab chiqaruvchilar texnik harakteristikalarda ularni
portlashga moyilligi haqida aytmaslikka harakat qilishadi. Buning o‘rniga ular
(olovli ventilyasiya ) terminini ishlatishadi. Garchi bu jarayon sekin sodir bo‘lsada,
lekin u batareyani ishdan chiqishiga olib keladi.
Ko‘pchilik litiy-ion batareayalr ishlab chiqaruvchilar ularni akkumulyator
batareyasi elementi sifatida alohida sotishmaydi. Uning o‘rniga ular o‘rnatilgan
himoya sxemasili batareyalar ishlab chiqarishadi, chunki ular foydalanuvchilarni
qurilmadan noto‘g‘ri foydalanishdagi kelib chiqadigan muammolarni inobatga
olishadi. SHu maqsadda kompaniya o‘z maxsulotlarining qattiq sertifikatsiyalash
orqali bozorda yangi tipdagi litiy-ion batareyalarini paydo bo‘lishiga xizmat qiladi.
To‘liq quvvatsizlangan litiy-ionli batareyalarini quvvatlash
Litiy-ionli akkumulyator batareyasini quvvatsizlanish oxiridagi
kuchlanishi 3V ni tashkil etadi, yuqorida keltirilgan 2,5 V esa quvvatsizlanish
jarayonini uzilishi ro‘y beradi. Lekin amaliyotda bunday akkumulyatorlar
203
elementga 2,5 V kuchlanishdan kam miqdorda to‘liq quvvatsizlangan bo‘ladi.
Odatda bu holat uzoq muddatda quvvatsizlantirishsiz saqlanganda sodir bo‘ladi. Bu
holda litiy-ionli batareyalar ishlab chiqaruvchilar batareyani ishchi holatiga
o‘tkazish uchun uch bosqichli quvvatlash usulini taklif qilishadi.
Hamma quvvatlash uskunalari ham element quvvati 2,5 V va undan past
kuchlanishdagi litiy-ionli batareyalarni quvvatlay olmaydi. Bundan oldin batareya
kuchlanishini quvvatlash qurilmasi ishini boshlay oladigan darajadagi kuchlanishga
ko‘tarish kerak. SHundan so‘ng uning sig‘imini tiklash uchun kichik tok bilan
quvvatlash kerak. Butkul quvvatsizlangan uzoq muddat foydalanimay turgan litiy-
ionli batareyani qayta tiklashda o‘ta ehtiyotkor bolish lozim.
Misol sifatida butkul quvvatsizlangan Siemens 45 (S45, ME45) seriyali
mobil telefonlarda ishlatiladigan litiy-ionli batareyani quvvatlash. Bu telefonlarda
840 mA/soat sig‘imli litiy-ionli batareyalar ishlatiladi. Unda datchik rolini t°= 25
°C haroratda 22 kOm qarshilikka ega termorezistor bajaradi. Umuman olganda
mobil telefon taminotini boshqarish uchun maxsus (ASIS) mikosxema qo‘llaniladi.
Siemens kompaniyasi shuni aniqladiki, batareyaning quvvatsizlanish chegarasini
pastki nuqtasi 3,2 V ni tashkil etadi. Nega yuqorida ko‘rsatilganidek 2,5 V emas?
CHunki faqatgina 3,2 V kuchlanishda mobil telefonni ishlashi kafolatlanadi. To‘liq
quvvatlangan batareyaning kuchlanishi 4,2 V ni tashkil qiladi.
7.9. Ishqorli elementlar va ionistorlar
Ishqorli akkumulyatorlardan ko‘chib yuruvchi (olib yuriladigan)
apparaturalarda va xarakatdagi ob’ektlarda foydalaniladi. Faol massa tarkibiga
ko‘ra, ishqorli akkumulyatorlar nikel-temirli (NT), nikel-kadmiyli (NK) va kumush-
ruxli (SS) bo‘ladi. NT va NK faol massali akkumulyatorlar eng ko‘p qo‘llaniladi.
Tuzilish jixatidan, ular deyarli farqlanmaydilar. Nikellangan po‘lat idishda
separatorlar bilan ajratilgan musbat va manfiy plastinkalar bloki joylashgan.
Plastinkalar bir xil tuzulmaga ega bo‘lib, faqat faol massalar bilan farqlanadi.
U ichiga teshikchalar bo‘lgan nikellangan po‘lat lentali paket (lamel) lar
joylashtirilgan po‘lat xalqalardan iborat bo‘ladi. Paketlar-ga faol massa presslangan
204
bo‘ladi. Manfiy plastinkalar uchun Fe – temir kukuni, musbat uchun – yaxshi elektr
o‘tkazuvchanlikni ta’minlash maqsadi-da, grafit bilan aralashtirilgan nikelning
gidrat oksidi Ni(ON)
3
qo‘l-laniladi. Akkumulyatorlar zaryadlanganda va
zaryadsizlanganda kechadigan kimyoviy reaksiyalarning tenglamasi quyidagicha
bo‘ladi:
Fe + 2Ni(OH)
3
↔ Fe(OH)
2
+ 2Ni(OH)
2
.
NT akkumulyatorlardagi manfiy plastinkalar soni musbat plastinkalar soniga
qaraganda bitta ortiq bo‘ladi. Chekka (manfiy) plastinkalar korpusga tegib turadi va
akkumulyatorning manfiy qutbiga bog‘langan bo‘-ladi. Elektrolit sifatida kaliy
ishqori (edkiy) – KON yoki natriy ishqori –NaOH larning suvdagi aralashmasi
qo‘llanilib, ularning zichligi 1,21 g/sm³ bo‘ladi va bunda litiy ishqori LiOH ham
qo‘shiladi. Bunday turdagi akkumulyatorlar quyidagicha belgilanadi: NT-45, bu
erda NT – elektr kimyoviy tizimni bildirsa, 45 – akkumulyator tizimining sig‘imi
(A·soat) ni bildiradi.
Nikel-kadmiyli akkumulyatorlarda manfiy plastinkalarning faol massasi
g‘ovakli kadmiydan iborat. Ulardagi musbat plastinkalar NT akkumulyatordagi
plastinkalar bilan bir xil bo‘ladi. NK akkumulyatorlarda chetki plastinkalar musbat
bo‘lib, ular korpusga va u orqali musbat qutbga tegib turadi. NK
akkumulyatorlarning belgilanishi nikel-temir (NT) akkumulyatorlari kabi bo‘ladi.
Kam energiya iste’mol qiladigan, ko‘chib yuradigan apparatlarda kichik
o‘lchamli germetik nikel-kadmiy akkumulyatorlardan keng foydalaniladi. Ular
quyidagi uchta tuzulmaviy variantda ishlab chiqariladi: diskli, silindrli, to‘g‘ri
burchakli. Bu akkumulyatorlar kichik sig‘im (
S
= 0.06 …1.5 A·soat) ga ega. Bunday
akkumulyatorlarning o‘ziga xos xususiyatlardan biri, ularni zaryadlanish paytida
elektrodlarning faol massalari ajratayotgan gazlarni yutishidir. Lekin gazlarni yutish
tezligi kichik bo‘lganligi uchun akkumulyatorlardagi bosim ko‘payib,
deformatsiyaga, ba’zi hollarda esa bu korpusni yorilib ketishiga ham sabab bo‘lishi
mumkin. Bunda zaryadlash toki
I
z
< 0.1
C
n
bo‘ladi. Germetik akkumulyatorlar
quyida-gicha markalanadi: 7D 0,1 – bu erda 7 – ketma-ket ulangan akkumulyatorlar
soni; D – tuzulma turi (diskli); 0,1 – sig‘im, A·soat;
205
Elektr tavsifi
Zaryadlangan nikel-temir (NT) akkumulyatorlarning elektr yurituvchi kuchi
(e.yu.k) 1,5 V, zaryadsizlangan akkumulyatorlarniki 1,3 V, NK turdagi
akkumulyatorlarda esa mos ravishda 1,4 V va 1,27 V. Zaryadlash oxiridagi
kuchlanish
U
z
= 1,8 V ga teng. Normal zaryadsizlangan-da kuchlanish
U
r.o
= 1,0 V
gacha pasayadi, qisqa vaqtli rejimda kuchlanish
U
r.o
= 0,5 V gacha tushadi.
Zaryadsizlanishni o‘rtacha kuchlanishi
U
r
= 1,27 V.
Akkumulyatorlarning sig‘imi plastinkalar soni va o‘lchamiga bog‘liq bo‘lib,
elektrolit harorati va zaryadlash tokiga deyarli bog‘liq emas. Ishqorli
akkumulyatorlar uchun sig‘im bo‘yicha berish η
s
= 0.65, energiya bo‘yicha berish
esa η
w
= 0.5 ga teng.
Zaryadlangan akkumulyatorlarning ichki qarshiligi
r
ich
= 0.35/
C
n
, zaryad-
sizlanganniki esa
r
ich
= (1.5…2) · 0,35/
C
n
ga teng. Ishqorli akkumulyator-lar
t
= 20
ºC haroratda 30 kun mobaynida saqlanganda, o‘z-o‘zidan zaryadsiz-lanishi nominal
sig‘imning 30…50 % ni tashkil etadi. Ishqorli akkumu-lyatorlar asosiy elektr
tasniflari bo‘yicha, kislota-qo‘rg‘oshinli akkumu-lyatorlardan past, lekin katta
zaryadsizlanish tokiga va qisqa tutatish-larga bardoshli va katta mexanik
mustahkamlikka ega bo‘ladi.
Ionistorlar
Ionistor (yoki superkondensator) – energiya saqlovchi kondensator
hisoblanib, zaryadlar ikki muhit chegarasida, ya’ni elektrod va elektrolit da
saqlanadi. Ionistordagi energiya statik zaryad shaklida bo‘ladi. Uning
elektrordlariga potensiallar farqi (DC kuchlanish) ta’sir qilsa zaryad to‘planish
amalga oshadi. Ionistor tushunchasi yaqinda paydo bo‘ldi va o‘zini qo‘lanilish
sohalarini tanlab oldi. Ionistorlar kimyoviy tok manbalarini o‘rnini bosishi mumkin.
Masalan, zaxira elektr manaba sifatida (xotira mikrosxemasida) yoki boshlang‘ich
zaryadlovchi batareya quvvat manbai sifatida qo‘llash mumkin.
206
7.17-rasm. Superkondensator (EDLC) tarkibi
Odatda superkondensatorlar elektrod va elektrolitlar (shu jumladan, elektrolit
tuz) va separatordan (manfiy va mumdat elektrodlar orasidagi aloqani oldini olish
uchun) tashkil topgan.elektrodlar elektr kollektorlarida joylashtirilgan va faol
uglerod kukunlari bilan qoplangan. Superkondensatorlarni zaryadlash vaqtida
manfiy ionlar musbat ionlar o‘rnini va mubat ionlar manfiy ionlar o‘rnini egallaydi.
Ionlarni bunday holatda o‘z o‘rnini almashtirishi “ikki elektr qatlam” ham deb
yuritiladi.
7.18-rasm. Zaryadlanish va razryadlanish jarayoni
Superkondensatorlarning asosiy shakillari va turlari 7.19-rasmda keltirilgan.
Bu superkondensatorlar laminat turi hisoblanadi.
207
7.19-rasm. Superkondensatorlarning asosiy shakillari
Superkondensatorning asosiy xususiyatlari:
- Kichik va yupqa paketli (LWT boshlab: 14.0mm × 21.0mm × 3.2mm);
- Quvvat va sig‘imi yuqori (masalan, DMF tipidagi: 45mΩ, 5 5V, 470mF)
- Zamonaviyligi, an’anaviy superkondensatorlarga nichbatan kirish va chiqish
elektr xarakteristikalari yuqori;
- Zaryadlar va razryadlash davomiyligi yaxshi;
- Ishonchliyligi yuqori.
7.20-rasm. Superkondensatorni kondensator va batareykalar bilan solishtirish
208
7.21-rasm. Quvvat va energiya zichliklarini solishtirish
7.22-rasm. Turli tipdagi superkondensatorlar razryadlanishini solishtirish
Simsiz texnologiya ko‘lami kiyingi yillarda keng rivojlanib ularning
o‘lchamlari xam kichiklashib bormoqda. Ular, sanoat korxonalari va muassasalarini
nazorat qilish va undagi jarayonlarni boshqarish, xavfsizlik tizimlari va radio
chastotalarini aniqlash qurilmalarining holatini nazorat qilish uchun ishlatiladi.
Superkondensatorlarin bunday qurilmalarda ishlatilishi iqtisodiy jihatdan samarali
hisoblanadi. Ortiqcha sim yoki akkumulyator batareyalari qo‘llanilmaydi.
Atof-muhit tugalmas xar hil energiya manbalariga ega: pezoelektr, issiqlik,
fotogalvanik, titrash va x.k.
209
7.23-rasm. Silindrik va paketli superkondensatorlarni solishtirish
Ionistorning sig‘imini aniqlash
Odatda ionistorlarning ishchi kuchlanish diapazoni 2,3 V dan 2,8 V gacha
bo‘ladi. Ionistordagi energiyadan samarali va minimal energiya isrofi bo‘lishi uchun
ionistorni zaryadlash sathidan pastroq darajada zaryadlash eng qulay strategiya
sanaladi (7.24-rasm).
7.24-rasm. Ideal ionistorning modeli: C kondensator va
ESR rezistorlari bilan
ketma-ket ulangan.
Ionistorning kerakli sig‘imini aniqlash qo‘yidagi ifoda orqali hisoblanadi:
1
2
𝐶(𝑉
− 𝑉
)
Bunda: C – ionistor sig‘imi (faradlarda o‘lchanadi),
V
INITIAL
– ionistordagi kuchlanish (iste’mol qilish boshlangan davrdagi),
210
V
FINAL
– ionistordagi kuchlanish (iste’mo qilish tugagan davrdagi).
Lekin bu ifoda yo‘qotishlarni hisobga olmaydi. Ionistordagi prarzit ichki
qarshilik ESR (equivalent series resistance) yuklamadagi kuchlanishini kamaytiradi:
𝑉
− 𝐸𝑆𝑅 ⋅ 𝐼
bunda, I
LOAD
– yuklama toki.
7.25-rasm. Zaryad va razryadlanish jarayonini tushuntiruvchi chizma
Yuklamadagi kuchlanish kamayishi bilan, hisoblangan quvvat darajasini
saqlab qolish uchun yuklama toki ortadi.
Ionistordagi razryad tokini (7.24-rasmga e’tibor bering) qo‘yidagi ifoda orqali
ifoda etish mumkin:
𝑉
= 𝑉
− 𝐼
× 𝐸𝑆𝑅
𝑃
= 𝑉
× 𝐼
= (𝑉
− 𝐼
× 𝐸𝑆𝑅) × 𝐼
=
= 𝑉
× 𝐼
− 𝐼
× 𝐸𝑆𝑅
bunda, V
SCAP
– ionistordagi kuchlanish.
Keltirigan ifodadan yuklama tokini ifodasini topishimiz mumkin:
𝐼
× 𝐸𝑆𝑅 − 𝑉
× 𝐼
+ 𝑃 = 0
Kiyin ionistorni qo‘yida keltirilgan ifodalar orqali Excel dasturida
modellashtirishimiz mumkin:
211
𝐼
(𝑡) =
𝑉
(𝑡) − 𝑉
(𝑡) − 4 × 𝐸𝑆𝑅 × 𝑃
2 ⋅ 𝐸𝑆𝑅
𝐼
(𝑡) = 𝑉
(𝑡) − 𝐼
(𝑡)𝐸𝑆𝑅
va
𝑉
(𝑡 + 𝑑𝑡) = 𝑉
(𝑡) −
𝑑𝑡 𝐼
𝐶
Yana shuni e’tiborga olish kerak: vaqt o‘tishi (ishlash muddati eskirishi) bilan
ionistorning sig‘imi va qarshiligi o‘zgaradi. Sig‘im kamayadi, ichki qarshilik esa
oshadi. Ishlash muddatining eskirish tezligi elementning kuchlanishiga va atrof-
muhit haroratiga bog‘liq
Ionistorlarni zaryadlash
Energiya manbai uchun razryadlangan ionistor qisqa tutashtirilgan yuklamani
aks ettiradi. Baxtga qarshi ko‘pgina energiya yig‘ish qurilmalari, masalan,
fotogalvanik elementlar va mikrogeneratorlar nolinchi qarshiliklarda ham ishlaydi.
Bundan kelib chiqib ionistorlarni noldan boshlab zaryadlashimiz mumkin.
Agar
enregiya manbai sifatida pezo- va termoelektrli o‘zgartirgichlar xizmat qilsa
chiqishdagi qisqa tutashuvga chidash uchun manba va ionistor o‘rtasida
smikrosxema qo‘llanilishi kerak.
Maksimal va samarali energiyani yig‘ib olishni ta’minlashda xizmat qiladigan
ko‘pgina kontrollerlar MPPT (Maximum Power Point Tracking – maksimal quvvat
no‘qtasini kuzatish) ishlab chiqarilmoqda. Lekin ularning hamaasi xam maxsus
DC/DC o‘zgartirgichlari bilan akkumulyatorlarni doimiy kuchlanish bilan
zardlashda ishlatilmaydi.
7.26-rasm.
Oddiy va samarali zaryadlash sxemasi
212
7.26-rasmda keltirilgan zaryadlash sxemasini quyosh batareyalarining salt
ishlashdagi kuchlanishi ionistordagi ruxsat etilgan kuchlanishidan oshmagan
hollarda qo‘llanilishi mumkin.
7.27-rasmda oddiy va samarali zaryadlash sxemasi keltirilgan. Bu sxema
quyosh batareyasining salt ishlashdagi kuchlanishi ionistor uchun ruxsat etilgan
chegaradan chiqmagan xollarda ishlatiladi. Sutkaning qorong‘u vaqtlarida diod
ionistorni quyosh batareyasidan razryadlanishini saqlaydi. Agar energiya
manbaining salt ishlash kuchlanishi ionistorning ishchi kuchlanishidan oshib ketsa,
uni himoyalash uchun parallel ulangan kuchlanish sozlagichi kerak bo‘ladi (7.27-
rasm).
7.27-rasm. Oddiy va samarali zaryadlash sxemasi
Parallel ulangan kuchlanish sozlagichi – eng oddiy va arzon hisoblanib,
ionistorni tok bo‘yicha yuklanganligini himoya qilish usuli hisoblanadi. Ionistor
zaryadlangandan so‘ng, energiya manbai kerak bo‘lmay oladi va sozlagich issiqlik
sifatida uni tarqatadi.
Harorat xarakteristikalari
Ionistorlarning asosiy afzalliklari uning energiya yig‘ishdagi ishchi harorati
diapazoni keng hisoblanadi. Masalan ionistorlarni vibroo‘zgartirgichlarda minus
harorat bo‘lganda yoki qish kunlarida quyosh panellarida qo‘llanilishi mumkin.
213
Oddiy hollarda ESR ionistorlari – 30 ºC da 2-3 martagacha xona haroratiga
nisbatan oshib ketadi. Taqqoslash uchun, bunday haroratda akkumulyator
batareyalarining qarshiligi bir necha kiloomgacha etishi mumkin.
Nazorat savollari
1.
Kimyoviy tok manbalari: aniqlanishi, tuzilishi va tasnifini ta’riflang.
2.
Birlamchi kimyoviy tok manbalarining ishlash prinsipini tushuntiring.
3.
Ikkilamchi kimyoviy tok manbalari – akummulyatorlarning aniqlanishi,
ko‘rinishlari va tuzilishi to‘g‘risida gapirib bering.
4.
Kimyoviy tok manbalaridagi tok, kuchlanish va sig‘im tavsiflarini
tushuntiring.
5.
Kimyoviy tok manbalarining asosiy xarakteristikalarini keltiring.
6.
Akkumulyator batareyalarning xarakteristikalarini sanab bering.
7.
Maksimal zaryadlanish va razryadlanish toklari deganda nimani
tushunasiz?
8.
O‘z-o‘zini razryadlash deganda nimani tushunasiz?
9.
Akkumulyatorlarda xizmat ko‘rmatish muddati nimalarga bog‘liq?
10.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarni ishlatilish sohalarini sanab
bering?
11.
Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlarining afzallik va kamchiliklarini
sanab bering.
12.
Litiy-ion batareyalarining ishlash prinsipini tushuntiring.
13.
Litiy-polimer akkumulyator batareyalari ishlash prinsipini tushuntiring?
14.
Litiy polimerli akkumulyator batareyalarini o‘ziga xos xususiyatlari sanab
bering?
15.
Litiy-polimerli batareyalarni quvvatlash qanday amalga oshiriladi?
16.
Litiy-ionli batareyalarni himoya qilish vositalari nimalardan iborat?
17.
Ionistrolar qanday element? Ionistorlarning asosiy afzalliklari nimalardan
iborat?
214
18.
Ionistorlarni zaryadlanish va razryadlanish jarayonini tushuntiring?
19.
Ionistorlarning elektr xarakteristikalari nimalardan iborat va ularni
tavsiflang?
20.
Superkondensatorlar haqida nimalar bilasiz?
215
8. AKKUMULYATORLARNI ZARYADLASH USULLARI. ZARYADLASH
QURILMALARINING SXEMOTEXNIKASI
8.1. Akkumulyator batareyalarini zaryad qilish usullari
Akkumulyatorlarni zaryad qilish uchun odatda, maxsus o‘zgarmas tok
manbalaridan foydalaniladi. Hozirgi vaqtda zaryadlashning asosan ikki usuli
qo‘llaniladi:
- zaryadlash tokining kiymati o‘zgarmas bo‘lganda;
- zaryadlash kuchlanishi o‘zgarmas bo‘lganda.
8.2. Tok qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash
Bu usulda zaryad qilinganda, akkumulyator batareyalari o‘zgarmas tok
manbaiga ketma-ket ulanadi (8.1a-rasm). Zaryadlash mobaynida, tok o‘zgarmas
holda saqlanadi va uning qiymati quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:
𝐼 =
𝑈 − 𝐸
𝑅
,
bunda
𝑈
– akkumulyator qisqichlaridagi kuchlanish, V;
𝐸
– zaryadlanayotgan
batareyaning EYuK, V;
𝑅
– akkumulyator batareyasining ichki qarshiligi, Om.
Zaryadlash davomida tok qiymatini o‘zgarmas holda saqlash va uni nazorat
qilish uchun, akkumulyatorlarga ketma-ket reostat R va ampermetr ulanadi.
Zaryadlash jarayoni bir yoki ikki bosqichda amalga oshirilishi mumkin. Bir
bosqichli jarayonning boshidan oxirigacha zaryadlash tokining qiymati o‘zgarmaydi
va u
0,05𝐶
ga teng bo‘ladi (
𝐶
– akkumulyatorning nominal sig‘imi). Ikki
bosqichli jarayonda, elektrolitda gaz ajralib chiqish boshlanguncha, akkumulyator
qiymati
0,15𝐶
ga teng tok bilan zaryadlanadi.
(1-bosqich). Bunda akkumulyatorning xar bir bankasidagi kuchlanish 2,4 V
gacha ortadi (8.1b-rasm). Shundan keyin, zaryadlash toki 2-3 marta kamaytiriladi va
jarayon
0,15𝐶
ga teng tok bilan tugallanadi (2-bosqich).
216
a)
b)
8.1-rasm. Akkumulyator batareyalarini tok qiymati o‘zgarmas bo‘lganda
zaryad qilish: a) ulanish sxemasi; b) xarakteristikasi.
8.1a-rasmdagi:
- R3-R7 rezistorlaridagi quvvat sxemada ko‘rsatilgan qiymatdan kam
bo‘lmasligi kerak, ko‘proq bo‘lishi afzal hisoblanadi;
- mikrosxemani sovutish radiatoriga o‘rnatilgan bo‘lishi kerak, u issiqlik
rejimi xarakteristikalarini yaxshilaydi;
- R3 rezistori chiqish kuchlanishini 14-15 V ga rostlashga xizmat qiladi;
- transformatorning ikkinchi cho‘lg‘amidagi kuchlanish 15-16 V ni tashkil
qiladi.
Ikki bosqichli zaryadlash jarayonining afzallik tomoni shundan iboratki,
birinchidan akkumulyatorlarni to‘la zaryadlash uchun ketadigan vaqt tejaladi (1-
bosqichda zaryadlash tokining oshirilishi hisobiga), ikkinchidan zaryadlash oxirida
elektrolit «qattiq» qaynab ketishiga yo‘l qo‘yilmaydi (2-bosqichda zaryadlash tokini
Tr1
Kuchlanis
Tok
Zaryad
Batareyaning
zaryadi, %
Zaryad toki, A
Kuchlanish, V
217
sezilarli darajada kamaytirish hisobiga) va natijada, plastinalardagi aktiv massa
muddatidan oldin emirilishini oldi olinadi.
Kuchlanishi
𝑈
ga teng bo‘lgan o‘zgarmas tok manbaiga ketma-ket ulanishi
mumkin bo‘lgan akkumulyator bankalarining soni (reostat qarshiligi
𝑅 = 0
bo‘lganda) qo‘yidagicha aniqlanadi:
𝑁 =
𝑈
2,7
,
bunda
𝑈
– o‘zgarmas tok manbaining kuchlanishi, V; 2,7 – zaryadlash oxirida
har bir akkumulyator elementiga to‘g‘ri keladigan kuchlanish, V.
Zaryadlashga qo‘yilayotgan akkumulyator batareyalarining sig‘imi bir xil
yoki imkoni boricha bir-biriga yaqin bo‘lishi kerak, aks holda zaryadlash tokining
qiymatini, sig‘imi eng kichik bo‘lgan batareya bo‘yicha belgilashga to‘g‘ri keladi va
sig‘imi katta bo‘lgan batareyalar juda sekin zaryadlanadi.
Tok qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash, hozirgi vaqtda
akkumulyatorlarni zaryad qilishning asosiy usuli hisoblanadi. Bu usul yordamida
akkumulyatorlarni to‘la zaryadlashga erishish mumkin. Bundan tashqari, zaryadlash
tokining qiymatini ma’lum chegarada tanlash, uni rostlab turish va nazorat qilish
imkoniyatlari borligi, yangi akkumulyatorlarni birinchi bor zaryad qilishda,
plastinalari sulfatlanib qolgan akkumulyatorlarni tiklashda juda qo‘l keladi.
Akkumulyatorlarni zaryadlash uchun sarflanadigan vaqtning nisbatan
ko‘pligi, zaryadlash davomida tok qiymatini doimo nazorat qilish va rostlab turish
zarurati – bu usulning asosiy kamchiliklaridir.
8.3. Kuchlanish qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash
Zaryadlashning bu usuli korxona va zaryadlash stansiyalarida kam
qo‘llaniladi va u, asosan, texnikaga o‘rnatilgan akkumulyatorni generator yordamida
qo‘shimcha zaryadlab turishda ishlatiladi. Bu usulda, akkumulyatorlar o‘zgarmas
tok manbaiga parallel ravishda ulanadi (8.2a-rasm).
218
a)
b)
8.2-rasm. Akkumulyator batareyalarini kuchlanish o‘zgarmas bo‘lganda
zaryadlash: a) ulanish sxemasi; b) xarakteristikasi.
8.2a-rasmdagi zaryadlash sxemasi qo‘yidagicha ishlaydi: razdyadlangan
akkumulyatorga nominal tok beriladi, keyin akkumulyator batareyasidagi
kuchlanish ortishni boshlaydi. Kuchlanish o‘rnatilgan sathga etgunga qadar tok
o‘zgarmaydi. Kuchlanish o‘rnatilgan sathga ega bo‘lgandan keyin tok tushishi
boshlanadi. Zaryadlash vaqti tugagan vaqtda zaryad toki o‘z-o‘zidan razryadlanish
tokiga teng bo‘ladi. Bunday vaqtda akkumulyator batareyasi zaryadlash qurilmasida
ancha vaqtgacha turishi mumkin.
Tok manbaining kuchlanishi 12 V li akkumulyator batareyalari (yoki 6
elementli) uchun 14,4 V bo‘lishi, ya’ni har bir elementga 2,4 V to‘g‘ri kelishi kerak.
Kuchlanish maxsus moslamalar (kuchlanish rostlagichi) yordamida rostlab turiladi
Tr1
Sig‘im
Kuchlanish
Vaqt, soat
Tok
Sig‘im
Kuchlanish
Tok
219
va voltmetr orqali nazorat qilinadi.
8
Zaryad zanjiridagi tokning maksimal qiymati generator quvatiga va
akkumulyator batareyalarining razryadlanganlik darajasiga bog‘liq bo‘lib quyidagi
ifoda orqali aniqlanadi:
𝐼 =
𝑈 − 𝐸
𝑅
,
bunda,
𝑈
– generatorning rostlangan kuchlanishi, V;
𝐸
– batareyaning EYuK, V;
𝑅
– batareyaning ichki qarshiligi, Om.
Zaryadlash jarayonining boshlang‘ich davrida generator kuchlanishi –
𝑈
bilan razryadlangan akkumulyatorning EYuKi
𝐸
orasidagi farq katta bo‘lishi
hisobiga, zaryad tokining qiymati nisbatan yuqori qiymatlarga ega bo‘lishi (8.2b-
rasm) va
(1,0– 1,5)𝐶
ga etishi mumkin. Akkumulyator zaryadlana boshlagandan
so‘ng uning EYUKi ortib boradi, natijada zaryadlash toki keskin kamayadi va
zaryadlash oxirida qiymati 0 ga yaqinlashadi. Tokning qiymati zaryadlash
jarayoning boshlang‘ich qismida katta bo‘lganligi sababli, akkumulyator zaryad
vaqtining birinchi 3-4 soatida sig‘imining 80-90 % gacha zaryadlanadi.
Kuchlanish o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlashning asosiy afzalliklari
quyidagilardan iborat:
- zaryadlash tokining qiymati avtomatik ravishda kamayib borganligi sababli,
uni doimo nazorat qilish va rostlab turish zarurati yo‘q;
- zaryadlash jarayonining oxirida tok qiymati juda kichik bo‘lganligidan,
elektrolitdan gaz ajralib chiqishi ham juda sust sodir bo‘ladi va bu plastinalarning
aktiv massasini va panjaralarini emirilishdan saqlaydi;
- zaryadlashga xar hil sig‘imga ega bo‘lgan akkumulyatorlarni qo‘yish
mumkin, zaryadlash tokining qiymati xar bir akkumulyatorning razryadlanganlik
darajasiga ko‘ra avtomatik ravishda qaror topadi.
Yuqorida keltirilgan afzalliklariga qaramasdan, akkumulyatorlarni
zaryadlashning bu usuli – yordamchi usul hisoblanadi. Chunki, uning yordamida
akkumulyatorlarni oxirigacha to‘la zaryadlab bo‘lmaydi. Bundan tashqari, tok
8
“
Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers”
Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847.
220
qiymatini rostlash imkoniyati bo‘lganligi uchun, bu usul bilan plastinalari sulfatlanib
qolgan akkumulyatorlarni tiklab bo‘lmaydi.
8.4. Akkumulyatorlarni zaryadlashning boshqa usullari
Amaliyotda
akkumulyatorlarni
zaryadlashning
boshqa,
masalan,
baravarlashtiruvchi, jadallashtirilgan va impuls usullari xam keng qo‘llaniladi.
Baravarlashtiruvchi zaryadlash, asosan, uzoq muddat davomida ishlatilgan
akkumulyatorlarning alohida bankalarida elektrolit zichligi va razryadlanganlik
darajasi xar hil bo‘lib qolish hollarini bartaraf qilish uchun qo‘llaniladi. Bu usulda
ham zaryadlash tokining qiymati o‘zgarmas bo‘lib, akkumulyator sig‘imining
(0,05– 0,1)𝐶
qismini
tashkil
etadi.
Baravarlashtiruvchi
zaryadlash
akkumulyatorning hamma plastinalaridagi aktiv massani to‘la tiklash va ularda hosil
bo‘lgan sulfatlanish o‘choqlarini bartaraf qilish maqsadida amalga oshiriladi.
Baravarlashtiruvchi zaryadlash hamma akkumulyatolar bankalaridagi elektrolit
zichligi va kuchlanishi 3 soat mobaynida bir xil o‘zgarmas qiymatga ega bo‘lguncha
davom ettiriladi va odatdagi zaryadlash usullaridan ancha ko‘proq vaqt oladi.
Jadallashtirilgan zaryadlash kuchli razrayadlangan akkumulyatorlar qisqa
vaqt davomida ish qobiliyatini tiklashi uchun ishlatiladi. Bu usulda tok qiymati
akkumulyator sig‘imining
0,7𝐶
qismini tashkil kilishi mumkin. Zaryadlash toki
qanchalik katta bo‘lsa, zaryadlash vaqti shunchalik kam bo‘ladi. Masalan, zaryad
tokining qiymati
0,7𝐶
bo‘lganda – 30 min,
0,5𝐶
bo‘lganda – 45 min,
0,3𝐶
bo‘lganda – 90 min. Jadallashtirilgan zaryad davomida doimo elektrolit
temperaturasini nazorat qilib turish zarur va 450º C ga yetganda zaryadlashni darxol
to‘xtatish kerak.
Akkumulyatorlarni impuls usulida zaryad qilish uchun so‘nggi yillar ishlab
chiqilgan turli moslamalar ishlatiladi (8.3-rasm). Impuls usulida akkumulyatorlar
quyidagi tartibda zaryadlanadi, so‘ngra 100 sekund davomida 100 mA tok bilan
razryadlanadi. Bu jarayon avtomatik ravishda amalga oshiriladi. Shunday
«zaryadlash-razryadlash» davrining 80 tasidan keyin zaryadlash moslamasi
batareyadan avtomatik holda uziladi. Mutaxassislarning fikricha, impuls usuli
221
zaryadlash sifatini yaxshilashga, plastinalar sulfatlanib qolish darajasini
kamaytirishga va natijada, akkumulyatorlarning xizmat muddatini ikki baravar
oshirishga yordam beradi.
8.3-rasm. Impulsli zaryadlash qurilmalarining turlari
8.5. Akkumulyatorlarni simsiz zaryadlash
Bluetooth va Wi-Fi texnologiyalari singari hozirda simli zaryadlash
qurilmalarining o‘rnini simsiz zaryadlash qurilmalari egallab kelmoqda. Bu
tushuncha elektromagnit maydon orqali energiyani uzatuvchidan qabul qiluvchiga
uzatishga asoslangan.
Simsiz energiyani uzatish yangilik emas. 1831 yilda Maykl Faradey
elektromagnit maydonni atof-muhitga tarqatib induksiya qonunini yaratdi.
18000 yilning oxiri va 1900 yilning boshlarida Nikola Tesla simsiz aloqani va
elektroenergiyani uzatishni namoyish qildi. Tesla elektr energiyani simsiz uzatish
mumkinligini isbotlashiga moliyaviy sabablar to‘sqinlik qildi.
Simsiz zaryadlash induktivli zaryadlash, radio zaryadlash va rezonans
zaryadlash sifatida tasniflanadi. Ko‘pgina zamonaviy simsiz zaryadlash
qurilmalarida induktivli zaryadlash ishlatiladi.
222
Radio zaryadlash (ishchi diapazoni 10 metr radius atrofida) kam quvvatli
qurilmalarda qo‘llaniladi: soatlarda, eshitish qurilmalarida, tibbiy inplantatlarda va
RFID (
radio frequency identification
– radio chastotasini aniqlash qurilmasi)
chiplarida. Radio zaryadlashda uzatuvchi qurilma kam quvvatli radioto‘lqin
yuboradi, qabul qiluvchi qurilma signalni energiyaga o‘zgartiradi. Radio zaryadlash
ko‘p xollarda radiouzatishni eslatadi, u yuqori moslashuvchanlikka ega, lekin kam
quvvatga ega. Radio zaryadlashni umumiy foydalanishga ruxsat etilmaydi.
Ko‘pincha katta kuchlanishli akkumulyator batareyalari transport vositalarida
ishlatiladi. Ularda rezonans zaryadlash (cho‘lg‘amlari “xalqa” simon) turi
ishlatiladi. Undagi magnit maydoni 1 metr (3 fut) radiusda bo‘ladi. Uzatgich va
qabul qilgich qurilmalarining cho‘lg‘amlari orasidagi masofa to‘lqin uzunligining
to‘rtdan bir qismini tashkil qilish kerak (915 MHz da to‘lqin uzunligi 0.328 m yoki
1 fut).
Simsiz zaryadlashda rezonans zaryadlash yuqori nominal kuchlanishni
cheklamaydi. Ular barcha quvvat sathlarida ishlatiladi. Yuqori quvvatlarda masalan,
3 kVt da FIK 93-95 % ga, 100 Vt da FIK 90 % ga erishilmoqda. Biroq kam
quvvatlida (5 Vt) FIK 75-80% samaradorlikka erishilmoqda. Rezonans zaryadlash
usuli tajriba bosqichida turibdi va keng qo‘llanilgani yo‘q.
Simsiz zaryadlash global standart va simsiz elektr bilan ta’minlash
konsorsiumi (Wireless Power Consortium (WPC)) 2008 yilda Si (Qi norm)
normalariga kiritish orqali amalga oshirildi. Bu zaryadlash qurilmalarini (5 vattli)
ishlab chiqaruvchilar uchun juda qo‘l keldi. Tadqiqotlar natijasida 2012 yilda A4WP
rezonansli zaryadlash qurilmasini e’lon qildi va shundan keyin normalarga
o‘zgartirish kiritildi. 8.1-jadvalda uchta norma keltirilgan.
223
8.1-jadval
Simsiz zaryadlash uchun tan olingan standartlar
9
Simsiz quvvat
konsorsium
(WPC or Qi)
Kuchlanish
masalalari
bo‘yicha ittifoqi
(PMA)
Simsiz zaryadlash
masalalari bo‘yicha
ittifoqi (A4WP)
Belgilangan
2008, Qi birinchi
simsiz zaryadlash
standarti
2012, Procter &
Gamble va
Powermat
2012, Samsung va
Qualcomm
Texnologiya
Induktiv
zaryadlash,
100–205kGs;
CHo‘lg‘amlar
orasidagi masofa
5mm;
Induktiv
zaryadlash,
277–357kGs;
Si (Qi) ga
o‘xshash
Rezonans
zaryadlash, yaxshi
aloqa yo‘q; o‘ta
muxim
muammolarni
keltirib chiqaradi
(atrof-muhitga
tashlanmalari
hisobiga)
Birja
Keng qamrovli,
500 dan ortiq
maxsulotlar va 60
dan ortiq
telefonlar
Qi normasi bilan
juda katta
raqobatga ega
(100,000
Powermats at
Starbucks)
A4WP va PWA
birlashtirildi, lekin
maxsulot mavjud
emas
Iste’molchilar
va
kompaniyalar
Samsung, LG,
HTC, TI,
Panasonic, Sony,
Nokia, Motorola,
Philips, Verizon,
BMW, Audi,
Daimler, VW
Porsche, Toyota,
Jeep
Powermat,
Samsung, LG,
TDK, TI, AT&T,
Duracell,
WiTricity,
Starbucks
Teavana, Huawei,
FCC, Energy
Star, Flextronics
Qualcomm,
TediaTek, Intel, LG,
HTC, Samsung,
Deutsche Telecom.
No commercial
products
Simsiz zaryadlashda zaryadlash qurilmasining tagligi (pristavkasi)
zaryadlanuvchi qurilmaning standartlar protokoli bo‘yicha mosligini tekshiradi.
9
"Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers" Isidor Buchmann.
Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016). ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847. Charge Methods.
224
Zaryadlash vaqtida quvvat sathini rostlash uchun qabul qilish qurilmasi boshqarish
signalini yuboradi. Zaryadlanuvchi qurilma to‘liq zaryadlangandan keyin,
zaryadlash qurilmasi kutish rejimiga o‘tadi.
8.4-rasmda simsiz zaryadlash tizimi keltirilgan.
8.4-rasm. Simsiz zaryadlash tizimi
8.6. Zaryadlash qurilmalarining sxemotexnikasi
XX asr oxiri XXI boshlarida fan-texnika rivojlanishi elektrotexnika
qurilmalarining rivojlanishini katta ulushi elektr ta’minoti manbalariga to‘g‘ri
keladi. Elektr ta’minoti manbalaridan foydalanishini ta’minlash, energiya hosil
qiluvchi quvvatlarni va elektr tarmoqlarini rekonstruksiya qilish, modernizatsiyalash
jarayonlariga investitsiyalar jalb qilish, uzatish va sotish bo‘yicha boshqaruv hamda
xo‘jalik aloqalari tizimiga bozor prinsiplari va mexanizmlarini joriy etish, elektr
energetikasining mutanosib rivojlanishini ta’minlash, elektr energiyasidan
foydalanish, uni sxemotexnik talablariga rioya qilish va foydalanish soha
faoliyatining asosiy yo‘nalishlaridan hisoblanadi.
Ishlab chiqariladigan har bir elektr ta’minoti manbalari o‘zi xos elektr
energiyasini talab qiladi. U talablarni qondirish uchun bevosita elektr energiya bilan
ta’minlash maqsadida ta’minot qurilmalari ishlab chiqarilmoqda. Ishlab chiqarilgan
ta’minot qurilmalari texnik xarakteristikalariga ega.
10
10
Сапаев М.С., Алиев У.Е., Қодиров Ф.М. Алоқа қурилмаларининг электр таъминоти. Ўқув қўлланма:−Фан
ва технология, Тошкент 2011, 248 бет.
225
8.6.1. Zaryadlash qurilmalariga qo‘yilgan talablar
Elektr energiyasidan iste’mol qiladigan barcha ko‘chma elektr qurilmalari
akkumulyator batareyalari bilan ishlaydi. Bu akumulyator batareyalariga asosiy
xizmat ko‘rsatuvchi qurilma bu, zaryadlash qurilmasidir.
Akkumulyator batareyalari turlari va ular uchun mo‘ljallangan zaryadlash
qurilmalari uchun umumiy talabalarni shakillantirish mumkin.
Umumiy talablar:
- zaryadlovchi elektr ta’minoti qurilmasi etarlicha chiqish kuchlanishi va tok
bilan ta’minlashi kerak;
- zaryadlash qurilmalarida zaryadlash kuchlanishi va tokini avtomatik yoki
qo‘l bilan sozlanishi kerak (akkumulyator batareyalarining ayrim turlari uchun
ruxsat etilgan qiymatlari stabillashtirilgan bo‘lishi kerak);
- avtomatik zaryadlash qurilmalarida akkumulyator batareyalari zaryadlanib
bo‘lgandan keyin avtomatik uzishning asosiy va qo‘shimcha himoya sxemasi
bo‘lishi kerak;
- qisqa tutashuv va akkumulyator batareyasini haddan tashqari qizib ketishini
oldini olish uchun qo‘shimcha himoyani ta’minlash kerak.
Zaryadlash qurilmalalirining bir necha zaryadlash usullari ketma-ketiligi
qo‘yida keltirilgan:
- stabillashtirilmagan tok bilan zaryadlash;
- stabillashtirilgan tok bilan zaryadlash;
- stabillashtirilgan kuchlanish bilan zaryadlash;
- stabillashtirilgan kuchlanish va tok bilan zaryadlash;
- assimitrik tok bilan zaryadlash;
- tezlashtirilgan zaryadlash;
- uzoq muddat saqlash davomida akkumulyator batareyasini zaryadlash;
- testlash va sinash davri;
- akkumulyator batareyalarining harorati;
- zaryadlashning usullari bo‘yicha hisoboti.
226
8.5-rasmda eng oddiy zaryadlash qurilmasining sxemasi keltirilgan.
8.5-rasm. Eng oddiy zaryadlash qurilmasining sxemasi
Oddiy zaryadlash sxemasini qurish odatda zaryadlash tamoyillariga bog‘liq:
- zaryad tokini cheklash;
- zaryad kuchlanishini cheklash.
Zaryad tokini cheklash tamoyillari nikel-kadmiy va nikel-metallgidrid
akkumulyatorlarini zaryadlashda qo‘llaniladi. Zaryad kuchlanishini cheklash
tamoyillari qo‘rg‘oshin-kislotali va litiy-ionli akkumulyatorlarini zaryadlashda
qo‘llaniladi.
Ushbu holatda (8.5-rasm) ta’minot manbai stabillashtirilmagan. Qoidaga
asasan bu transformator va to‘g‘rilagich (diod ko‘prigi). R1 Reostat orqali tok
zaryadi to‘rilanadi.
Afzalliklari:
oddiyligi va tannarxining arzonligi.
Kamchiliklari:
- zaryad tokini tarmoq kuchlanishiga va zaryadlangan sathiga bog‘liqligi;
- zaryadlash jarayonini doimiy nazorat qilish va zaryad tokini boshqarish
zarurligi;
- zaryadlash zaryadlanish sathidan oshib va kamayib ketishi mumkinligi;
- reostatda quvvatning yo‘qolishi hisobiga uncha katta bo‘lmagan FIKi.
8.6.2. Stabillashtirilgan tok bilan zaryadlash
8.6-rasmda zaryadlash qurilmasining strukturaviy sxemasi keltirilgan. Bu
zaryadlash qurilmasi qo‘yidagi algoritm bo‘yicha ishlaydi: boshqarish qurilmasi
AB
Ta’minot
manbai
227
akkumulyator klemmalaridagi kuchlanishni o‘lchaydi, agar belgilangan sathdan
kam bo‘lsa kalit qo‘shiladi va qabul qilingan tok bilash zaryadlaydi. Zaryadlash
yuqori sathga etgandan so‘ng boshqarish qurilmasi kalitni uzadi va zaryadlash
jarayoni to‘xtaydi. Kuchlanish kamayishi kuzatilgan hollardagini bu butun jarayon
qaytadan takrorlanadi.
8.6-rasm. Zaryadlash qurilmasining strukturaviy sxemasi
Afzalliklari:
- akkumulyator zaryadlanganlik darajasi va tarmoqdagi kuchlanish
tebranishni zaryad toki kattaliklariga bog‘liq emas;
- FIKning yuqoriligi;
- zaryadlash jarayoni avtomatik tarzda amalga oshiriladi.
Kamchiliklari:
- juda murakkab, o‘z navbatida qimmat qurilma;
- har doim ham akkumulyatorni 100% sig‘imigacha zaryadlab bo‘lmaydi,
ayniqsa zaryad toki katta bo‘lganda;
- qayta zaryadlash istisno qilinmagan.
Oxirgi ikkita kamchiligini aniqroq tushuntiramiz. Katta toklar bilan
zaryadlaganda akkumulyator klemmalaridagi kuchlanish juda tez oshib ketadi va
akkumulyator zaryadlash jarayoni tugaguncha etarlicha sig‘imni to‘play olmaydi.
Kichik toklarda klemmalaridagi kuchlanish juda sekin oshib boradi va sig‘imi 100%
ga etadi. Lekin bu tok o‘chirishning yuqori nuqtasiga etishga kamlik qiladi.
Zaryadlanish jarayoni tugatilmasa (zaryadlagich o‘chirilmasa) akkumulyator
qaynashni boshlaydi.
kalit
AB
Tok
stabilizatori
Ta’minot
manbai
Boshqarish
qurilmasi
228
8.6.3. Stabillashtirilgan kuchlanish bilan zaryadlash
Bunday zaryadlash usuli (8.7-rasm) asosan avtomobil akkumulyatorlarining
zaryadini tez tiklashda ishlatiladi. Kuchlanish stabilizatori diomiy tok generatori
hisoblanadi. Kuchlanish avtomatik tarzda rele-regulyator orqali quvvatlanadi.
8.7-rasm. Zaryadlash qurilmasining strukturaviy sxemasi
Buning uchun ko‘chma tarmoq (bortovoy set) kuchlanishi bitta bankadagi 2,4
V bo‘lishi kerak (yoki 12 voltli batareya uchun 14,4 V). Ta’minot manbaidagi
kuchlanish bilan akkumulyator kuchlanishi orasidagi farq sezilarli bo‘lganligi
sababli zaryadlashni boshlash vaqtida tok katta ko‘rsatgichga ega bo‘ladi.
Akkumulyatorda zaryadlash kuchlanishi oshib boradi va zaryad toki minimal
ko‘rsatgichgacha tushadi.
Afzalliklari:
- zaryadlash vaqtining qisqaligi;
- zaryadlanganlik darajasi oshib borishi bilan avtomatik tarzda zaryad toki
kamayib boradi.
Kamchiliklari:
- zaryadlanish sathidan oshib ketishi yoki zaryadlanmay qolishining olidini
olish uchun kuchlanish manbaida zaryad tokini aniq belgilab qo‘yishni talab qiladi;
- boshlang‘ich zaryad tokining kattaligi.
8.6.4. Ikki bosqichli zaryadlash qurilmasi. I va U usulida zaryadlash
Akkumulyator ikki bosqichda zaryadlanadi. Birinchi bosqich –
stabillashtirilgan tok bilan zaryadlash (I usuli). Ikkinchi bosqich – stabillashtirilgan
Ta’minot
manbai
Kuchlanish
stabilizatori
AB
229
kuchlanish bilan zaryadlash (U usuli). 8.8-rasmda ikki bosqichli zaryadlash
qurilmasining strukturaviy sxemasi keltirilgan.
8.8-rasm. Ikki bosqichli zaryadlash qurilmasining strukturaviy sxemasi
Akkumulyator batareyasida kuchlanish bo‘yicha stabillash bo‘sag‘asi 13,8 V
ni yoki bankada 2,3 V tashkil qiladi. Zaryadlash algoritmi qanchalik qiyin
bo‘lmasin, bu o‘zini oqlaydi. 8.9-rasmda birinchi bosqich va ikkinchi bosqichni
tushuntiruvchi garfik tasvirlangan.
8.9-rasm. Ikki bosqichli zaryadlash grafigi
8.10-rasmda yuqorida keltirilgan zaryadlash usullari qo‘llaniladi.
AB
Ta’minot
manbai
Kuchlanish
stabilizatori
Tok
stabilizatori
Boshqarish
qurilmasi
kalit
O‘rnatilgan tok
Birinchi bosqich (I)
Ikkinchi bosqich (U)
U=2,3 V
U≤2,3 V
I
zar
I
max
O‘z-o‘zidan
razaryadlanish toki
230
8.10-rasm. Zaryadlash qurilmalarining elektr ta’minotini universal tizimlarida
Shamol
generatori
Iste’molchilar
Quyosh paneli
Kontroller / Invertor
Akkumulyatorlar
Quyosh modullari
Yuklama 12 V
Yuklama 220 V
Zaryadlash
kontrolleri
Invertor
Akkumulyator batareyalari
Tarmoq orqali
zaryadlash
b)
a)
231
qo‘llanilishi
Nazorat savollari
1.
Akkumulyator batareyalarini zaryadlash usullarini tushuntiring.
2.
Tok qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash qanday amalga oshiriladi?
3.
Kuchlanish qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash qanday amalga
oshiriladi?
4.
Akkumulyatorning zaryadlashning zamonaviy qanday usullarini bilasiz?
5.
Simsiz zaryadlash usulini tushuntiring?
6.
Akkumulyator batareyasini ichki qarshiligi qanday hisoblanadi?
7.
Akkumulyator batareyalarini zaryadlash vaqtini tushuntiring.
8.
Impulsli, jadallashtirilgan, tenglashtirilgan zaryadlash usullarini
tushuntiring.
9.
Induktiv zaryadlash qanday amalga oshiriladi? Rezonans zaryadlash
qanday amalga oshiriladi?
10.
Zaryadlash qurilmalariga qo‘yilgan talablarni sanab bering.
11.
Stabillashtirilgan tok bilan zaryadlash usulini tushuntirib bering.
12.
Stabillashtirilgan kuchlanish bilan zaryadlash usulini tushuntirib bering.
13.
Ikki bosqichli zaryadlash qurilmasi qanday ishlaydi?
14.
I va U usulida zaryadlashni tushuntirib bering.
15.
Zaryad tokini cheklash deganda nimani tushunasiz?
16.
Zaryad kuchlanishini cheklash deganda nimani tushunasiz?
232
XULOSA
Ta’minot manbai turli radioelektron apparatlarning asosiy ajralmas qismi
hisoblanadi. Radioelektron apparatning turiga qarab ta’minot manbaiga turli talablar
qo‘yilishi mumkin. Ko‘pgina hollarda yuqori stabillikka ega va ishonchli ta’minot
manbai talab etiladi, ularning narxi ba’zan ta’minlanayotgan apparatlar narxiga teng
yoki yuqori bo‘lishi mumkin. Radioelektron apparatni loyihalashtirayotgan ishlab
chiqaruvchi uning elektr ta’minotini tashkil etish masalasini ham echishi kerak.
Bunda uchta variant bo‘lishi mumkin: faqat ikkilamchi yoki faqat birlamchi ta’minot
manbaidan va ushbu ikki turdagi ta’minot energiyasidan birgalikda foydalanishi
mumkin. Bunda asosiy ikkita muqobil variantdan bittasi tanlanishi kerak: bozorda
keng taqdim etilayotgan tayyor modullar va ta’minot blokidan foydalanish yoki aniq
radioelektron apparat uchun ta’minot manbaini ishlab chiqish (yaratish). Albatta,
ayrim holatlarda sotib olingan uzellar asosida o‘zi tomonidan yaratilgan ta’minot
manbaidan foydalanish ham mumkin, agar bu iqtisodiy va texnik tomondan o‘zini
oqlasa.
Radioelektron apparatni ishlab chiqarishda kimyoviy tok manbalarini tanlash
ham muhim ahamiyat kasb etadi. Bunda, qoidaga ko‘ra har xil turdagi elementlar va
batareyalarning bitta yoki bir nechtasini loyihalashtirilayotgan tizimda qo‘llash
mumkin. Shu bilan birga iqtisodiy ko‘rsatkichlarni ham tahlil qilish lozim.
233
GLOSSARIY
Avtotransformator
Ikkilamchi (chiqish) o‘rami birlamchi (kirish) o‘ramining bir
qismi bo‘lgan bir o‘ramli transformator.
Akkumulyator
Zaryadsizlangandan so‘ng yana qayta zaryadlash imkoniyatiga
ega bo‘lgan tok manbai. Qo‘rg‘oshinli (kislotali), kadmiy nikelli,
temir nikelli va kumush-ruxli (ishqorli) akkumulyatorlar mavjud.
Akkumulyator batareyasi
Elektr jixatdan o‘zaro bog‘langan, chiqish uchlari bo‘lgan,
odatda, bir korpusda joylashgan akkumulyatorlar.
Akkumulyator sig‘imi
Amper soatlarda ifodalangan elektr miqdori, uni zaryadlangan
akkumulyatordan
malum
cheklangan
kuchlanishgacha
zaryadsizlanishi orqali olish mumkin.
Aktiv quvvat
Aktiv qarshilikdan, u orqali o‘zgarmas yoki o‘zgaruvchan tok
o‘tganda vaqt birligi ichida issiqlik shaklida ajraladigan
energiya.
Ballast qarshilik
Zanjirga ortiqcha kuchlanishni yutish hamda zanjir ayrim
tarmoqlaridagi kuchlanish yoki tokni rostlash uchun ulanadigan
qarshilik.
Batareya
Bir manbaning tegishli kattaliklaridan oshuvchi kuchlanish va
tokning talab qilinadigan qiymatini olish uchun bir nechta
galvanik tok manbaining (galvanik elementlari) yoki
fotoelementlarning ulanishi. Batareyaga ulanadigan elementlar
bir xil EYuK va ichki qarshilikka ega bo‘lishi kerak.
Bir yarimdavrli
to‘g‘rilagich
To‘g‘rilash uchun o‘zgaruvchan kuchlanishning bitta yarim
davridan foydalaniladigan qurilma.
Boshqariladigan
(boshqarilmaydigan)
ventillar
Ventillar, ular orqali o‘tadigan tok boshqaruvchi elektrod
tomonidan boshqariladi (yo‘naltiriladi). Boshqariladigan
ventillarga bir va ikki operatsiyali tiristorlar, fototiristorlar,
simistorlar,
boshqarilmaydigan
ventillarga
turli
mo‘ljallanishdagi diodlar, dinistorlar, stabilitronlar kiradi.
Bufer batareya
Uzliksiz elektr taminoti uchun o‘zgarmas tok generatori yoki
to‘g‘rilagich bilan paralel ulanadigan akkumulator batareyasi.
Ventilli fotoeffekt
Tarkibida yarimo‘tkazgich-metall yoki elektron-kovak o‘tish
kontakti bo‘lgan zanjirlarda yorug‘lik ta’sirida EYuK yuzaga
kelishi.
Ventil fotoelement
Tushayotgan yorug‘lik ta’sirida EYuK generatsiyalaydigan,
ya’ni yorug‘lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirib
beradigan, berkituvchi qatlami bo‘lgan yarimo‘tkazgichli asbob.
Volt-amper
xarakteristikasi
Elektr zanjiri elementi qisqichlaridagi kuchlanishning undagi
tokka bog‘liqligi.
234
Galvanik element sig‘imi
Zaryadsizlanishda galvanik element bera oladigan elektr
miqdori. Sig‘im miqdori yo‘l qo‘yilishi mumkin bo‘lgan
minimal kuchlanishgacha zaryadsizlanish vaqtida element
beradigan tokning ko‘paytmasiga teng.
Galvanik bog‘lanish
Elektr zanjirlarining elektr maydoni orqali o‘tkazuvchi muxitda
bog‘lanishi.
Galvanik element
Elektr tokining manbai bo‘lib, unda elektrokimyoviy reaksiya
natijasida bevosita elektr energiyasi ajraladi. Suyuq yoki
xamirsimon elektrolit eritmasiga tushirilgan musbat va manfiy
elektrolitlardan iborat. Barcha galvanik elementlarda elektrolitlar
va elektrodlar va elektrolit moddalar kimyoviy reaksiyaga
sarflanadi va emirilish ishdan chiqadi. Uni qayta zaryadlab
bo‘lmaydi.
Garmonikalar
koeffitsienti
Egri o‘zgaruvchan kuchlanish shaklining sinusoidalga
yaqinlashish darajasining ko‘rsatuvchi kattalik bo‘lib, yuqori
garmonikalar bo‘yicha kuchlanishlarning effektiv (ta’siri)
qiymatlari yig‘indisi birinchi garmonikaning effektiv qiymati
nisbatiga teng.
Ikki yarim davrli
to‘g‘rilagich
Tokni to‘g‘rilash uchun o‘zgaruvchan kuchlanishning har ikki
yarim davridan foydalaniladigan qurilma.
Ikkilamchi elektr taminot
bloki
Yaxlit konstruksiya ko‘rinishida yasalgan ikkilamchi elektr
taminot manbai.
Ikkilamchi elektr taminot
manbai
Alohida asboblarni yoki radioapparatura qismlarini ikkilamchi
elektr taminot bilan taminlovchi qurilma. Ikkilamchi elektr
taminot manbai manbaning kirish energiyasini zarur tur va
sifatdagi elektr energiyasiga aylantiradi.
Impulsli diodlar
O‘tish jarayonlarining juda kichik davomiyligiga ega bo‘lgan va
tezkor impulsli sxemalarda ishlash uchun mo‘ljallangan
yarimo‘tkazgichli diodlarning bir turi.
Impulsli transformator
Bir necha ulushdan o‘nlab mikrosekundgacha davomiylikdagi
impulslarni uzatish uchun mo‘ljallangan ferromagnit o‘zakli
transformator.
Invertor
1. O‘zgarmas tok energiyasini o‘zgaruvchan tok energiyasiga
aylantiruvchi o‘zgartirgichlar.
2. Raqamli texnikada “YO‘Q” inkor funksiyasini bajaruvchi
elektron qurilma.
Invertorlash
1.O‘zgarmas tok energiyasini o‘zgaruvchan tok energiyasiga
aylantirish jarayoni.
2. Signal kuchaytirgichlarda kirish signalini 180
0
ga o‘zgartirish
jarayoni.
Induktiv filtr
Induktiv g‘altak yoki induktiv drossel L
f
hamda R
f
aktiv
qarshilikdan tuzilgan elektr zanjiri. U yuklama qarshiligi R
yu
ga
ketma-ket ulanadi.
235
Integral kuchlanish
stabilizatorlari
Konstuktiv
jixatdan
yagona
korpusda
joylashtirilgan
stabilizatorlarning yarimo‘tkazgichli mikrosxemalari.
Ishqorli akkumulyator
Elektrolit sifatida o‘yuvchi kaliy va o‘yuvchi natriyning 20 foizli
eritmasidan iborat ishqor qo‘llaniladigan akkumulator.
Elektrodlar ichida presslangan aktiv massa bo‘lgan yassi
qutichalardan tuzilgan plastinalardan iborat bo‘ladi.
Kadmiy nikelli
akkumulyator
Manfiy plastinalarning aktiv massasi qadimiy va musbat
plastinalarning aktiv massasi nikel oksidining gidrati bo‘lgan
ishqorli akkumulyator.
Kimyoviy tok manbalari
Elektr kimyoviy reaksiyalari vaqtida aktiv moddalarning
energiyasi elektr energiyasiga aylanadigan qurilma.
Konvertor
Lotincha sonversio so‘zidan olingan bo‘lib, aylantirish degan
ma’noni bildiradi. O‘zgartirgichlar texnikasida bu atama bir
kattalikdagi doimiy kuchlanish (tok)ni boshqa kattalikdagi
doimiy kuchlanish (tok)ga o‘zgatiruvchi o‘zgartirgichlarga
berilgan.
Kumush ruxli
akkumulyator
Elektrodlari rux va kumush oksididan, elektrolidi esa zichligi 1,4
bo‘lgan o‘yuvchi kaliy eritmasidan tashkil topgan ishqorli
akkumulyator.
Ko‘priksimon
to‘g‘rilagich
Ikki yarim davrli to‘g‘rilagichning bir turi. Transformatorning
ikkilamchi o‘ramidan foydalanilidigan va ketma-ket ulanadigan
ikkita ikki yarimdavrli to‘g‘rilagichni o‘zida ifodalaydi.
Kuchlanish bo‘lgich
Bir nechta qarshiliklardan tashkil topgan, berilgan kuchlanishni
qismlarga bo‘lish uchun xizmat qiladigan zanjir.
Qisqa tutashuv
Turli potensialli ikkita simning juda kichik qarshiligi orqali
(ko‘pincha o‘tkazgich simlarining o‘z qarshiligi orqali) ulanib
qolishi. Qurilmaning nominal tokidan bir necha o‘nlab va yuzlab
marta ortiq bo‘lgan qisqa tutashuv toki uning ayrim qismlarini
mexanik yoki issiqlik ta’sirida ishdan chiqarishi mumkin.
Quyosh batareyasi
(elementlari)
Alternativ yoki tiklanadigan energiya generatori. Quyosh nurini
elektrga (elektr yorug‘iga) aylantiradi.
Magnit maydon
Doimiy magnit yoki elektromagnit qutblari orasidagi fazo bo‘lib,
harakatlananadigan elektr zaryadlangan zarraga uning zaryadli
va tezligiga proporsional kuch bilan tasir etish orqali tavsiflanadi.
Magnit oqimi
Berilgan yuzadan o‘tuvchi magnit induksiyasi oqimi. Bir jinsli
maydon magnit induksiyasining, shu induksiya vektoriga
perpendikulyar bo‘lgan maydon kattaligi ko‘paytmasiga teng,
F=B
.
S.
236
Mustaqil qo‘zg‘atish
generatori
Qo‘zg‘atish o‘rami o‘zgarmas tok manbaidan taminlanuvchi
generator.
Silliqlovchi filtrning
filrlash koeffitsienti
Filtrdan oldin va filtrdan keyin bo‘lgan kuchlanishlar
o‘zgaruvchan tashkil etuvchisining birinchi garmonikalarining
nisbatiga teng bo‘lgan kattalik.
Stabilizatorning stabillash
koeffitsiyenti
Yuklama toki o‘zgarmagan holda, kirish kuchlanishining nisbiy
o‘zgarishi chiqish kuchlanishining nisbiy o‘zgarishidan necha
marta kattaligini ko‘rsatuvchi koeffitsiyenti.
Suv quyiladigan galvanik
element
Ishga tushirish uchun toza suv quyilishi talab etiladigan galvanik
element. Unga suv quyilganda elektrolit tarkibiga kiruvchi
moddalar eriydi va galvanik elementning ishlashi uchun zarur
bo‘lgan elektrolit xosil bo‘ladi.
Tasir etuvchi qiymat
(tokning, kuchlanishining)
O‘zgaruvchan tok zanjirlarini hisoblashda ishlatiladigan atama.
O‘zgaruvchan tokning tasir etuvchi qiymati bir xil qarshilik
orqali o‘tganda bir davr ichida o‘zgarmas tokning ekvivalent
(teng kuchli) qiymatiga teng miqdorda issiqlik ajratadi.
Tiklanadigan energiya
manbalari
Quyosh, shamol, Yerning issiqlik, suv oqimlari tabiy
harakatining,
shuningdek,
tabiatda
mavjud
bo‘lgan
temperaturalar gradientlarining energiyasi.
Tiristorning ulanishi va
uzilish vaqti
Tiristorning yopiq holatdan ochiq holatga o‘tish va vaqtini
(ulanish vaqti) va berkituvchi xususiyatlarini tiklash vaqtini
(uzilish vaqti) tavsiflovchi dinamik parametrlari. Ulanish va
uzilish vaqtini tiristorning chastota xususiyatlari belgilaydi.
Tranzistorli invertorlar
Asosiy elementlar sifatida tranzistorlardan bir fazali, uch fazali
invertorlar.
Tranzistorning kirish
xarakteristikalari
Tranzistorning chiqish zanjiridagi turli xil qayd qilingan
kuchlanishlarda (yoki toklarda) kirish tokining kirish
kuchlanishiga bog‘liqligini ko‘rsatuvchi grafiklar.
Tranzistorning chiqish
xarakteristikalari
Tranzistor kirish zanjiridagi turli xil qayd qilingan kuchlanishlar
(yoki toklar) chiqish tokining chiqish kuchlanishiga bog‘liqligini
ko‘rsatuvchi grafiklar.
Transformatorning qisqa
tutashuvi
Transformatorning alohida rejimi hisoblanib, uning ikkilamchi
o‘rami qisqa tutashadi va undan qisqa tutashuv toki o‘tadi. Bu
vaziyatda birlamchi o‘ramdagi kuchlanish qisqa tutashuv
kuchlanishi deb ataladi.
Transformatorsiz taminot
Tarkibida transformator bo‘lmagan radioelektronika, avtomatika
va aloqa qurilmalarini elektr energiyasi bilan taminlash.
Transformatsiya
koeffitsienti
Transformator ikkilamchi o‘rami (tok,kuchlanish, quvvat,
o‘ramlar soni) parametrlarining birlamchi o‘ramning shu
parametrga nisbati bilan aniqlaniladigan kattalik.
To‘g‘rilagich
O‘zgaruvchan tokni bir yo‘nalishdagi tokka aylantiruvchi
qurilma.
237
To‘g‘rilagichning ichki
qarshiligi
To‘g‘rilagich sxemasiga tegishli ventillar va transformator
o‘ramlari qarshiliklarining yig‘indisi.
To‘g‘rilagichning tashqi
xarakteristikasi
To‘g‘rilangan kuchlanish bilan to‘g‘rilangan tok o‘rtacha
qiymatlarining bir-biriga bog‘liqligi.
O‘zaro induktivlik
Elektr zanjirining bir elementidagi o‘zaro induksiya oqim
ilashishining boshqa elementdagi shu oqim ilashishiga bog‘liq
bo‘lgan tok nisbatiga teng skalyar kattalik.
O‘zgartirgichning foydali
ish koeffitsiyenti
O‘zgartirgichning yuklamaga beradigan quvvatini tarmoqdan
olingan aktiv quvvatga nisbati.
Uzluksiz elektr taminot
manbai
Tarmoq kuchlanishi yo‘qolganda yoki uning parametrlari
(kuchlanish, chastota) yo‘l qo‘yiladigan chegaradan tashqariga
chiqqanda, akkumulyator batareyalarining energiyasi hisobiga
yuklama taminotini amalga oshiradigan avtomatik qurilma.
Bundan tashqari, tuzilish sxemasiga bog‘liq ravishda, uzluksiz
elektr taminot manbai elektr taminot parametrlarini to‘g‘rilaydi.
Uch fazali to‘g‘rilagich
Uch fazali o‘zgaruvchan kuchlanishni to‘g‘rilash qurilmasi.
Filtrning kirishi (chiqishi)
dagi pulslanish
koeffitsienti
Filtr kirishi (chiqishi) dagi o‘zgaruvchan tashkil etuvchilar
birinchi garmonikasi amplitudasining kirish (chiqish) dagi
kuchlanish o‘rtacha qiymatining nisbatiga teng kattalik.
Filtrning silliqlash
koeffitsiyenti
Filtrdan oldin va filtrdan keyin bo‘lgan pulslanishi
koeffitsientlarining nisbatiga teng kattalik.
Foydali ish koeffitsiyenti
Uzluksiz elektr ta’minot manbai chiqish quvvatining tarmoqdan
iste’mol qilinadigan quvvatga bo‘lgan nisbati.
Chiqish transformatori
Birlamchi o‘rami oxirgi kuchaytirish bosqichi zanjirida bo‘lgan,
ikkilamchi o‘rami yuklamaga ulangan transformator.
Elektr zanjir tarmog‘i
Elektr zanjirining, uning bo‘ylab bir xil tok o‘tadigan qismi.
Elektr energiya manbai
Energiyaning
turli
ko‘rinishlarini
elektr
energiyasiga
o‘zgartiruvchi elektrotexnik buyum (qurilma).
Yarimo‘tkazgichli
o‘zgartirgichning impulsli
boshqarilishi
Yarimo‘tkazgichli
o‘zgartirgichning
ish
rejimini
yarimo‘tkazgichli o‘zgartirgich asosiy elkalari ochiq holati
takrorlanuvchi intervallarining boshi va oxiridagi momentlarni
o‘zgartirish yo‘li bilan boshqarish metodi.
238
ILOVALAR
1-Ilova
Mavjud maydoniy tranzistorlar va ularning xorijiy analoglari
Mavjud
tranzistorlar
Xorijiy
analoglari
Mavjud
tranzistorlar
Xorijiy
analoglari
Mavjud
tranzistorlar
Xorijiy
analoglari
КП150
IRF150
КП724А
MTP6N60
КП745А
IRF530
КП240
IRF240
КП724Б
IRF842
КП745Б
IRF531
КП250
IRF250
КП725А
TPF450
КП745В
IRF532
КП340
IRF340
КП726А
BUZ90A
КП745Г
IRL530
КП350
IRF350
КП727А
BUZ71
КП746А
IRF540
КП365А
BF410C
КП727Б
IRFZ34
КП746Б
IRF541
КП382А
BF960
КП727В
IRLZ34
КП746В
IRF542
КП440
IRF440
КП728А
BUZ80A
КП746Г
IRL540
КП450
IR450
КП730
IRF730
КП747А
IRFP150
КП501А
ZVN2120
КП730А
IRGPH50F
КП748А
IRF610
КП502
BSS124
КП731А
IRF710
КП748Б
IRF611
КП503
BSS129
КП731Б
IRF711
КП748В
IRF612
КП504
BSS88
КП731В
IRF712
КП749А
IRF620
КП505
BSS295
КП737А
IRF630
КП749Б
IRF621
КП510
IRF510
КП737Б
IRF634
КП749В
IRF622
КП520
IRF520
КП737В
IRF635
КП750А
IRF640
КП530
IRF530
КП739А
IRFZ14
КП750Б
IRF641
КП540
IRF540
КП739Б
IRFZ10
КП750В
IRF642
КП610
IRF610
КП740
IRF740
КП750Г
IRL640
КП620
IRF620
КП740А
IRFZ24
КП751А
IRF720
КП630
IRF630
КП740Б
IRFZ20
КП751Б
IRF721
КП640
IRF640
КП740В
IRFZ25
КП751В
IRF722
КП707Б1
BUZ90
КП741А
IRFZ48
КП752А
IRF730
КП710
IRF710
КП741Б
IRFZ46
КП752Б
IRF731
КП717Б
IRF350
КП742А
STH75N06
КП752В
IRF732
КП718А
BUZ45
КП742Б
STH75N05
КП753А
IRF830
КП718Е1
IRF453
КП743А
IRF510
КП753Б
IRF831
КП720
IRF720
КП743Б
IRF511
КП753В
IRF832
КП722А
BUZ36
КП743В
IRF512
КП771А
STP40N10
КП723А
IRFZ44
КП744А
IRF520
КП820
IRF820
КП723Б
IRFZ45
КП744Б
IRF521
КП830
IRF830
КП723В
IRFZ40
КП744В
IRF522
КП840
IRF840
КП723Г
IRLZ44
КП744Г
IRF520
239
2-Ilova
КТ838А; 2Т839А; КТ840А; Б: 2Т841А; 2Т866А tranzistorlarining elektr
parametrlari
Parametr
Nominal qiymat
K
T
83
8A
K
T
83
9A
K
T
84
0A
K
T
8
40
B
K
T
84
1A
K
T
86
6A
1
2
3
4
5
6
7
Kollektor teskari toki, mA dan katta emas
1
1
3
3
3
2,5
Kollektor-emitter to‘yinish kuchlanishi,
V dan katta emas
5
1,5
3
3
1,5
1,5
Baza-emitter to‘yinish kuchlanishi,
V dan katta emas
1,5
1,5
1,6
1,6
1,6
1,6
UE sxemasidagi togkni statik uzatish
koeffitsiyenti,
, dan kichik emas
2,5
5
10
10
12
15
CHegaraviy kuchlanish, V dan kichik emas
700
700
400
350
400
100
Kollektorning ruxsat etiladigan o‘zgarmas toki,
A dan katta emas
5
10
6
6
10
20
Bazaning ruxsat etiladigan o‘zgarmas toki, A dan
katta emas
2
3
2
2
3
5
Emitter-bazaning ruxsat etiladigan o‘zgarmas
teskari kuchlanishi, V dan katta emas
5
5
5
5
5
4
Kollektor-emitter ruxsat etiladigan o‘zgarmas
kuchlanishi, V dan katta emas
400
350
400
350
600
160
Kollektorda tarqaladigan ruxsat etiladigan qiymat
12,5
50
60
60
50
30
3-Ilova
Alyuminiyli oksid-elektrolitik kondensatorlar
Nominal
kuchlanish,
V
K50-20
K50-29
Nominal sig‘im, mkF
Nominal sig‘im, mkF
6,3
10; 20; 50; 100; 500; 1000;
2000; 5000
47; 100; 220; 470; 1000; 2200;4700
16
2; 5; 10; 20; 50; 100; 200;
500; 1000; 2000
22; 47; 100; 220; 470; 1000;
2200; 4700
25
2; 5; 10; 20; 50; 100; 200;
500; 1000;2000
10; 22; 47; 100; 220; 470; 1000; 2200;
50
1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200;2000
63
4; 7; 10; 22; 47; 100;220; 470; 1000
100
1; 5; 10; 20;50; 100; 200
2,2; 4,7; 10; 22; 47; 100;
160
2; 5; 10; 20;50; 100; 200
1;2,2; 4,7; 10; 22; 47
250
20; 50
300
6; 10; 20; 30; 50
4,7; 10; 22
350
2; 6; 10; 20
2,2; 4,7; 10; 22
400
2; 10; 20
2,2; 4,7; 10; 22
240
4-Ilova
Stabilitronlar va stabistorlar parametrlari
Turi
Nominal
stabillash
kuchlanishi, V
Maksimal
stabillash
toki, mA
Minimal
stabillash
toki, mA
Stabillash kuchlanishi
harorat bo‘yicha
koeffitsiyenti, % .
0
C
1
2
3
4
5
Д818А
9
33
3
±0,02
Д818Ж
8,5
33
3
±0,02
2С101А
3,3
30
0,25
-0,1
2С101Б
3,9
26
1
-0,08
2С101В
4,7
21
1
-0,06
2С101Г
5,6
18
1
±0,04
2С101Д
6,8
15
1
±0,06
2С101А-1
3,3
15
1
-0,01
2С101Б-1
3,9
13
1
-0,008
2С101В-1
4,7
11
1
-0,06
2С101Г-1
5,6
9
1
±0,04
2С101Д-1
6,8
7
1
±0,06
2С107А
0,7
120
1
-0,34
2С111А
6,2
22
3
-0,06
2С111Б
6,8
20
3
±0,05
2С111В
7
20
3
±0,01
2С112А
7,5
18
3
±0,04
2С112Б
8,2
17
3
±0,04
2С112В
9,1
15
3
±0,06
2С113А
1,3
100
1
-0,42
2С119А
1,9
100
1
-0,42
2С117А
6,4
12
3
±0,002
2С117Б
6,4
12
3
±0,001
2С117В
6,4
12
3
±0,0005
2С133А
3,3
81
3
-0,11
2С139А
3,9
70
3
-0,1
2С147А
4,7
58
3
+0,01…-0,09
2С156А
5,6
55
3
±0,05
2С168А
6,8
45
3
±0,06
2С133В
3,3
37,5
1
±0,1
2С133Г
3,3
37
1
±0,1
2С147В
4,7
26,5
1
-0,07
2С156В
5,6
22,4
1
+0,05
2С175Ж
7,5
20
0,5
+0,07
2С182Ж
8,2
18
0,5
+0,07
2С191Ж
9,1
16
0,5
+0,8
2С210Ж
10
15
0,5
+0,09
2С211Ж
11
14
0,5
+0,09
2С212Ж
12
13
0,5
+0,092
2С213Ж
13
12
0,5
+0,095
2С215Ж
15
10
0,5
+0,095
2С216Ж
16
9,4
0,5
+0,1
2С218Ж
18
8,3
0,5
+0,1
2С220Ж
20
7,5
0,5
+0,1
241
2С222Ж
22
6,8
0,5
+0,1
2С224Ж
24
6,3
0,5
+0,1
Д816Б
27
180
10
+0,12
Д816В
32
150
10
+0,12
Д816Г
39
130
10
+0,12
Д816Д
47
110
10
+0,12
Д817А
56
96
5
+0,14
Д817Б
68
75
5
+0,14
Д817В
82
60
5
+0,14
Д817Г
100
50
5
+0,14
5-Ilova
Elektr ta’minot manbalarida ishlatiladigan IMSlar
Mikrosxema
turlari
CHiqish
kuchlanishi,
U
st, V
Kirish kuchlanish
diapazonlari
I
st.maks,
A
P
maks,
Vt
Korpus turi
U
kir.min, V
U
kir.maks, V
1
2
3
4
5
6
7
78L05
5
7.2
30
0.1
0.5
TO-92
78L06
6
8.2
30
78L08
8
10.2
30
78L09
9
11.2
30
78L12
12
14.2
30
78L15
15
17.2
30
78L18
18
20.2
30
78L20
20
22.2
30
78L24
24
26.2
30
LM78LxxACZ, ML78LxxA, MC78LxxCP
78M05
5
7.5
35
0.5
7.5
78M06
6
8.5
35
78M08
8
10.5
35
78M09
9
11.5
35
78M12
12
14.5
35
78M15
15
17.5
35
78M18
18
20.5
35
78M20
20
22.5
40
78M24
24
26.5
40
LM78MxxACZ, ML78MxxA, MC78MxxCP
7805
5
7.5
35
1-1.5
10-12
TO-202, TO-220, TO-39
7806
6
8.5
35
7808
8
10.5
35
7809
9
11.5
35
7812
12
14.5
35
7815
15
17.5
35
7818
18
20.5
35
7820
20
22.5
40
7824
24
26.5
40
LM309K
5
7
35
1
TO-3
LM340-05
5
7
35
1.5
10
TO-3, TO-202, TO-220
LM340-06
6
8
35
LM340-08
8
10.5
35
LM340-12
12
15
35
242
LM340-15
15
17.5
35
LM340-18
18
21
40
LM340-24
24
27
40
TO-202 korpuslarda L78xxCV, MC78xxCP, L200xxCV(2A), LM340Txx, STC28xxEC,
TDB78xxT, mA78xxCK ishlab chiqarilgan.TO-3 korpuslarda MC78xxCK, mA78xxCDA,
mA78xxKC,LM340Kxx, SFC28xxRC, TDB78xx ishlab chiqarilgan
78H05
5
7
20
TO-3
78HO5KC
5
8
25
78H12KC
12
15
25
78H15KC
15
88
25
LM323K
5
7
20
TDBO123KM
5
7
20
78PO5
5
8
35
79L05
-5
-7.2
-30
0.1
0.5
TO-92 yoki KT-26
79L06
-6
-8.2
-30
79L08
-8
-10.2
-30
79L09
-9
-11.2
-30
79L12
-12
-14.2
-30
79L15
-15
-17.2
-30
79L18
-18
-20.2
-30
79L20
-20
-22.2
-35
79L24
-24
-26.2
-35
LM79Lxx, ML79Lxx, MC79LxxCP, mA79LxxAWC
79M05
-5
-7.5
-35
0.5
7.5
TO-202 yoki TO-220
79M06
-6
-8.5
-35
79M08
-8
-10.5
-35
79M09
-9
-11.5
-35
79M12
-12
-14.5
-35
79M15
-15
-17.5
-35
79M18
-18
-20.5
-35
79M20
-20
-22.5
-40
79M24
-24
-26.5
-40
LM79MxxACZ, ML79MxxA, MC79MxxCP, mA79LxxAWC
7905
-5
-7.5
-35
1-1.5
10-
12
TO-202, TO-220,
TO-3
7906
-6
-8.5
-35
7908
-8
-10.5
-35
7909
-9
-11.5
-35
7912
-12
-14.5
-35
7915
-15
-17.5
-35
7918
-18
-20.5
-35
7920
-22.5
-40
-20
7924
-24
-26.5
-40
243
6-Ilova
KP142EH turdagi chiqish kuchlanishlar rostlanadigan integral stabilizatorlar parametrlari
Mikrosxemalarning
shartli belgilanishi
Normal iqlim sharoitlaridagi klassifikatsion
parametrlar
Chiqish toki (A)
Korpus temperaturasi
(
0
C) bo‘lganda
Kuchlanish-
ning minimal
pasayishi, V
Kirish kuchlanishi, V
Chiqish kuchlanishi,
V
Nostabillik
Minus 10
dan 70
gacha
Minus 45
dan 85
gacha
Minimal
Maksi-
mal
Kuchlanish
bo‘yicha,
% V
Tok
bo‘yicha,
% A
КР142ЕН1А
3
12
0,3
11,1
0,15
-
2,5
4,5
20 gacha
КР142ЕН1Б
0,1
4,4
КР142ЕН1В
0,5
22,2
КР142ЕН1Г
0,2
4,4
КР142ЕН2А
12
30
0,3
11,1
40 gacha
КР142ЕН2Б
0,1
4,4
КР142ЕН2В
0,5
22,2
КР142ЕН2Г
0,2
4,4
КР142ЕН12А
12…1,3
37
0,01
0,2
1,5
-
3,5
5 dan 45 gacha
КР142ЕН12Б
0,018
4,0
1,0
-
КР142ЕН14
2
37
0,03
0,33
0,15
-
3
9,5 dan 40 gacha
КР142ЕН18А
Minus
1,2
Minus
26,5
0,03
0,33
1,0
-
3,5
Minus 5 dan 30 gacha
КР142ЕН18Б
1,5
-
КР1151ЕН1А
1,24
17,5
0,04
-
10
Rasm.
Minus 3,75 dan 20 gacha
КР1151ЕН1Б
-
5
244
7-Ilova
КР142ЕН turdagi chiqish kuchlanishi qayd etilgan integral stabilizatorlar parametrlari
Mikrosxema-
ning shartli
belgilanishi
Normal iqlim sharoitlaridagi klassifikatsion
parametrlar
Kirish toki, A
Kuchlanish-
ning minimal
pasayishi, V
Kirish
kuchlanishi V
Kirish
kuchlanishi, V
Kuchlanish
bo‘yicha
nostabillik,
% V
Tok bo‘yicha
nostabillik,
% A
Korpus
temperaturasi
-45
0
...
70
0
Korpus
temperaturasi
-10
0
...
70
0
КР142ЕН5А
5±1
0,05
1,3
1,5
-
-
15
КР142ЕН5Б
6±0,12
КР142ЕН5В
5±0,18
1,0
2,0
КР142ЕН5Г
6±0,21
КР142ЕН8А
9±0,27
0,05
0,67
-
1,5
2,5
35
КР142ЕН8Б
12±0,36
КР142ЕН8В
15±0,45
КР142ЕН8Г
9±0,36
0,1
1,5
30
КР142ЕН8Д
12±0,48
КР142ЕН8Е
15±0,6
КР142ЕН9А
20±0,4
0,05
0,67
1,5
0,5
2,5
35
КР142ЕН9Б
24±0,48
КР142ЕН9В
27±0,54
КР142ЕН9Г
20±0,5
0,1
1,5
1,0
30
КР142ЕН9Д
24±0,72
КР142ЕН9Е
27±0,81
КР142ЕН15А
±15±0,5
0,01
4,0
-
0,1
2,5
±30
КР142ЕН15Б
±15±0,18
0,2
8-Ilova
To‘g‘ri toki 10 Adan katta bo‘lmagan to‘g‘rilash diodlarining parametrlari
Diod turi
Ruxsat
etiladigan
maksimal
teskari
kuchlanish, V
Ruxsat
etiladigan
maksimal
o‘rtacha
to‘g‘ri tok, A
dan katta emas
Ruxsat
etiladigan
maksimal
o‘zgarmas
to‘g‘ri tok, A
dan katta emas
Ishchi
chastota,
Hz dan katta
emas
Teskari
tiklanish
vaqti,
mks dan katta
emas
2Д203А
420(600)
10
10(100)
1
--
2Д203В
560(800)
10
10(100)
1
--
2Д203Г
700(1000)
10
10(100)
1
--
2Д203Д
700(1000)
10
10(100)
1
--
2Д204А
400(400)
0,4
(0,8)
50
1,5
2Д204Б
200(200)
0,6
(1,2)
50
1,5
2Д204В
50(50)
1
(2)
50
1,5
2Д206А
400
5
(100)
(1)
10
2Д206Б
500
5
(100)
(1)
10
2Д206В
600
5
(100)
(1)
10
2Д210А
800
10
10(50)
(1)
--
2Д210Б
800
10
10(50)
(1)
--
2Д210В
1000
10
10(50)
(1)
--
2Д210Г
1000
10
10(50)
(1)
--
2Д212А
200(200)
--
1(50)
100
0,3
2Д212Б
100(100)
--
1(50)
100
0,3
2Д213А
200(200)
10
10(100)
100
0,3
2Д213Б
200(200)
10
10(100)
100
0,17
2Д213В
100(100)
10
10(100)
100
0,3
2Д213Г
100(100)
10
10(100)
100
0,17
2Д219А
15(15)
10
(250)
(200)
--
2Д219Б
20(20)
10
(250)
(200)
--
2Д220А
400(400)
3
(60)
(20)
1
2Д220Б
600(600)
3
(60)
(20)
1
2Д220В
800(800)
3
(60)
(20)
1
2Д220Г
1000(1000)
3
(60)
(20)
1
2Д220Д
400(400)
3
(60)
(20)
1
2Д220Е
600(600)
3
(60)
(20)
1
2Д220Ж
800(800)
3
(60)
(20)
1
2Д220И
1000(1000)
3
(60)
(20)
1
2Д222АС
20(20)
3
--
(200)
--
2Д222БС
30(30)
3
--
(200)
--
2Д222ВС
40(40)
3
--
(200)
--
2Д222ГС
20(20)
3
--
(200)
--
2Д222ДС
30(30)
3
--
(200)
--
2Д222ЕС
40(40)
3
--
(200)
--
2Д230А
400(400)
3
3(60)
(50)
0,5
2Д230Б
600(600)
3
3(60)
(50)
0,5
2Д230В
800(800)
3
3(60)
(50)
0,5
2Д230Г
1000(1000)
3
3(60)
(50)
0,5
2Д230Л
200(200)
3
3(60)
(50)
0,5
246
To‘g‘ri toki 10 Adan katta bo‘lgan to‘g‘rilash diodlarining parametrlari
Diod turi
Ruxsat
etiladigan
maksimal
teskari
kuchlanish, V
Ruxsat
etiladigan
maksimal
o‘rtacha
to‘g‘ri tok,
A dan katta
emas
Ruxsat
etiladigan
maksimal
o‘zgarmas
to‘g‘ri tok, A
dan katta
emas
Ishchi
chastota,
Hz dan
katta emas
Teskari
tiklanish
vaqti, mks
dan katta
emas
2Д239А
100(100)
15
20(80)
500
0,05
2Д239Б
150(150)
15
20(80)
500
0,05
2Д239В
200(200)
15
20(80)
500
0,05
2Д2990А
600(600)
20
20(100)
(200)
0,15
2Д2990Б
400(400)
20
20(100)
(200)
0,15
2Д2990В
200(200)
20
20(100)
(200)
0,15
2Д2997Б
100(200)
30
30(100)
(100)
0,2
2Д2997В
50(100)
30
30(100)
(100)
0,2
2Д2999А
80(80)
20
20(100)
(100)
0,2
2Д2999Б
100(100)
20
20(100)
(100)
0,2
2Д2999В
120(120)
20
20(100)
(100)
0,2
2Д252А
50(50)
30
(60)
(10
200)
---
2Д252Б
70(70)
30
(60)
(10
200)
---
2Д252В
100(100)
20
(40)
(10
200)
---
2Д2995А
150(150)
25
(20
200)
0,05
2Д2995Б
200(200)
25
(20
200)
0,05
2Д2995В
100(100)
25
(20
200)
0,05
2Д2995Г
150(150)
25
(20
200)
0,05
2Д2995Д
200(200)
25
(20
200)
0,05
2Д2995Е
15
25
(10
200)
0,1
2Д2995Ж
25
25
(10
200)
0,1
2Д2995И
35
25
(10
200)
0,1
2Д2998А
(20
150)
30
(600)
(200)
----
2Д2998Б
(20,30,40)
30
(600)
(200)
----
9-Ilova
КЦ419 turdagi to‘plamlarning asosiy parametrlari
Diodli to‘plam
turi
Normal iqlim sharoitlaridagi klassifikatsion parametrlar
Teskari impulsli kuchlanish,
Vdan katta emas
O‘rtacha to‘g‘ri,
Adan katta emas
КЦ419А
50
2
КЦ419А1
50
5
КЦ419А2
50
10
КЦ419Б
100
2
КЦ419Б1
100
5
КЦ419Б2
100
10
КЦ419В
200
2
КЦ419В1
200
5
КЦ419В2
200
10
КЦ419Г
300
2
247
10-Ilova
Silliqlovchi filtrlar drossellarining parametrlari
Drossel turi
Cho‘lg‘amlarning paralell ulanishi
Cho‘lg‘amlarning ketma-ket
ulanishi
Induktivligi,
Gn
Magnitlash
toki, A
Induktivligi,
Gn
Magnitlash
toki, A
1
2
3
4
5
Д201
0,15x10
-3
3,2
0,6 x10
-3
1,6
Д202
0,3 x10
-3
2,2
1,2 x10
-3
1,1
Д203
2,5 x10
-3
0,8
10 x10
-3
0,4
Д204
5 x10
-3
0,56
20 x10
-3
0,28
Д205
40 x10
-3
0,2
160 x10
-3
0,1
Д206
80 x10
-3
0,14
300 x10
-3
0,07
Д207
0,15 x10
-3
4,5
0,6 x10
-3
2,2
Д208
0,3 x10
-3
3,2
1,2 x10
-3
1,6
Д209
2,3 x10
-3
1,1
10 x10
-3
0,56
Д210
5 x10
-3
0,8
20 x10
-3
0,4
Д211
40 x10
-3
0,28
160 x10
-3
0,14
Д212
80 x10
-3
0,2
200 x10
-3
0,1
Д213
0,15 x10
-3
6,3
0,6 x10
-3
3,2
Д214
0,3 x10
-3
4,5
1,2 x10
-3
2,2
Д215
2,5 x10
-3
1,6
10 x10
-3
0,8
Д216
5 x10
-3
1,1
20 x10
-3
0,56
Д217
40 x10
-3
0,4
160 x10
-3
0,2
Д218
80 x10
-3
0,28
300 x10
-3
0,14
Д219
0,6
0,1
2,5
0,05
Д220
0,15 x10
-3
9
0,6 x10
-3
4,5
Д221
0,3 x10
-3
6,3
1,2 x10
-3
3,2
Д222
2,5 x10
-3
2,2
10 x10
-3
1,1
Д223
5 x10
-3
1,6
20 x10
-3
0,8
Д224
40 x10
-3
0,56
160 x10
-3
0,28
Д225
80 x10
-3
0,4
300 x10
-3
0,2
Д226
0,6
0,14
2,5
0,07
Д227
1,2
0,1
5
0,05
Д228
0,15 x10
-3
13,5
0,6 x10
-3
6,4
Д229
0,3 x10
-3
9
1,2 x10
-3
4,5
Д230
2,5 x10
-3
3,2
10 x10
-3
1,6
Д231
5x10
-3
2,2
20x10
-3
1,1
Д232
40 x10
-3
0,8
160 x10
-3
0,4
Д233
0,3 x10
-3
0,56
300 x10
-3
0,28
Д234
0,6
0,2
2,5
0,1
Д235
1,2
0,14
5
0,07
Д236
0,15 x10
-3
18
0,6 x10
-3
9
Д237
0,3 x10
-3
12,5
1,2 x10
-3
6,3
Д238
2,5 x10
-3
4,5
10 x10
-3
2,2
Д239
5 x10
-3
3,2
20 x10
-3
1,6
Д240
40 x10
-3
1,1
160 x10
-3
0,56
Д241
80 x10
-3
0,8
300 x10
-3
0,4
248
1
2
3
4
5
Д242
0,6
0,28
2,5
0,14
Д243
1,2
0,2
5
0,1
Д244
0,15 x10
-3
25
0,6 x10
-3
12,5
Д245
0,3x10
-3
18
1,2 x10
-3
9
Д246
2,5 x10
-3
6,3
10 x10
-3
3,2
Д247
4,5 x10
-3
4,5
20 x10
-3
2,2
Д248
40 x10
-3
1,6
160 x10
-3
0,8
Д249
80 x10
-3
1,1
300 x10
-3
0,56
Д250
0,6
0,4
2,5
0,2
Д251
1,2
0,28
5
0,14
Д252
0,15 x10
-3
35
0,6 x10
-3
18
Д253
0,3 x10
-3
25
1,2 x10
-3
12,5
Д254
2,5 x10
-3
9
10 x10
-3
4,5
Д255
5 x10
-3
6,3
20 x10
-3
3,2
Д256
40 x10
-3
2,2
160 x10
-3
1,1
Д257
80 x10
-3
1,6
300 x10
-3
0,8
Д258
0,6
0,58
2,5
0,28
Д259
1,2
0,4
5
0,2
Д260
0,15 x10
-3
50
0,6 x10
-3
25
Д261
0,3 x10
-3
35
1,2 x10
-3
18
Д262
2,5 x10
-3
12,5
10 x10
-3
6,3
Д263
5 x10
-3
9
20 x10
-3
4,5
Д264
40 x10
-3
3,2
160 x10
-3
1,6
Д265
80 x10
-3
2,2
300 x10
-3
1,1
Д266
0,6
0,8
2,5
0,4
Д267
1,2
0,56
5
0,28
Д268
0,3 x10
-3
50
1,2 x10
-3
25
Д269
0,6 x10
-3
35
2,5 x10
-3
18
Д270
5 x10
-3
12,5
20 x10
-3
6,3
Д271
10 x10
-3
9
40 x10
-3
4,5
Д272
80 x10
-3
3,2
300 x10
-3
1,6
Д273
160 x10
-3
2,2
0,6
1,1
Д274
1,2
0,8
5
0,4
11-Ilova
Rezistorlar qarshiliklari nominal qiymatlarining E qatorlari
Qator
Nominal qiymatlar (10 ga karrali bo‘lgan istalgan
songa ko‘paytiriladi)
Nominalga
ruxsat, %
E6
1,0
1,5
2,2
3,3
4,7
6,8
±20
E12
1,0
1,5
2,2
3,3
4,7
6,8
±10
1,2
1,8
2,7
3,9
5,6
8,2
E34
1,0
1,5
2,2
3,3
4,7
6,8
±5
1,1
1,6
2,4
3,6
5,1
7,5
1,2
1,8
2,7
3,9
5,6
8,2
1,3
2,0
3,0
4,2
6,2
9,1
249
ADABIYOTLAR RO‘YXATI
1.
Electrochemical power sources: batteries, fuel cells, and supercapacitors /
Vladimir S. Bagotsky, Alexander M. Skundin, Yurij VM. Volfkovich. ISBN
978-1-118-94251-2 (pdf) Copyright © 2015 by John Wiley & Sons. USA. p-
403.
2.
“Batteries in a Portable World - A Handbook on Rechargeable Batteries for
Non-Engineers” Isidor Buchmann. Cadex Electronics Inc.; 4th edition (2016).
ISBN-10: 0968211844, ISBN-13: 978-0968211847.
3.
ENERGY MANAGEMENT AND EFFICIENCY FOR THE PROCESS
INDUSTRIES. Edited by Alan P. Rossiter, Beth P. Jones.Copyright 2015 by
the American Institute of Chemical Engineers, Inc. Published by John Wiley &
Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. ISBN: 978-1-118-83825-9.
4.
Сапаев М., Алиев У., Қодиров Ф. Алоқа қурилмаларининг электр
таъминоти. Ўқув қўлланма. – Т.: “Фан ва технология”, 2011й. – 248 б.
5.
Махкамджанов Б.М., Алиев У.Т., Сапаев М.С., Худайберганов Ш.К.
Алоқа қурилмаларининг электр таъминоти. Ўқув қўлланма. – Тошкент:
ТАТУ, 2008 й. – 136 б.
6.
Калугин Н.Г. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций:
учебник для студентов учреждений высш. проф. образования/. Н.Г.
Калугин; под ред. Е.Е. Чаплыгина. – М.: «Академия», 2011. – 192 с.
7.
Электропитание устройств и систем телекоммуникаций В.М. Бушуев,
В.А. Деминский и др. – М.: «Горячая Линия – Телеком», 2009. – 383 с.
8.
Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания
радиоэлектронной аппаратуры. – М.: «Три Л», 2000 г. – 400 с.
9.
Ефимов И.П. Источники питания РЭА: Учебное пособие. – 2-е изд., испр.
– Ульяновск: УлГТУ, 2002. – 136 с.
10.
Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования
и руководство по практическому применению / Пер. с англ. – М.:
Издательский дом «Додэка-XXI», 2008 г. – 272 с.
250
11.
Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и
расчет. Учебное пособие. – М.: “СОЛОН-ПРЕСС”, 2008 г. – 448 с.
12.
Бокунаев А.А., Горбачев Б.В., Захаров М.Ф. и др. Электропитание
устройств и
систем телекоммуникаций (конспект лекций). – М.: МТУСИ.
2004. – 129 с.
13.
Костиков В.Г., Никитин И.Е. Источники электропитания высокого
напряжения РЭА. – М.: «Радио и связь», 2006. –200 с.
14.
Электропитание устройств связи: Учебное пособие. / М.Э.Яськова,
У.Т.Алиев; под ред. Х.С.Соатова – Ташкент: ТУИТ. 2005. – 129 с.
15.
Телекоммуникация ускуналари электр таъминотига оид терминларнинг
русча-ўзбекча изоҳли луғати. т.ф.д. М.Мухиддиновнинг тахрири остида.
“Фан” нашриёти, 2009й.
Интернет сайтлари
1.
http://www.batteryuniversity.com
2.
http://www.bb-battery.ru
3.
http:// www.sdisle.com/battery/calc.html
4.
http:// www.sdisle.com/battery/peukert.html
5.
http:// www.electro-tehnik.narod.ru/docs/zariadNiCA.html
6.
http:// www.gpbatarteries.com.hk/cgi-bin/cellular/
7.
http://battery.newlist.ru
8.
http://www.xumuk.ru/
9.
http://www.thetinylife.com/future-of-batteries/
251
MUNDARIJA
QISQARTMALAR ................................................................................................... 3
KIRISH ..................................................................................................................... 4
1. TA’MINOT MANBALARI: UMUMIY MALUMOTLAR ................................ 6
1.1. Birlamchi elektr ta’minot manbalari .................................................................. 6
1.2. Ikkilamchi elektr ta’minot manbalari ................................................................ 9
1.3. Elektr energiya ta’minoti tarmog‘ining parametrlari ....................................... 11
1.4. Ikkilamchi elektr taminot manbaining parametrlari ........................................ 12
1.5. Chiziqli va impulsli ikkilamchi elektr ta’minot manbai .................................. 13
1.6. Qayta tiklanuvchi energiya manbalari ............................................................. 18
1.7. Quyosh elementlari asosidagi elektr ta’minoti manbalari ............................... 22
1.8. Elektr ta’minoti manbalarining rivojlanish istiqbollari ................................... 24
Nazorat savollari ..................................................................................................... 26
2. CHIZIQLI TA’MINOT MANBALARI ............................................................. 27
2.1. Chiziqli ta’minot manbaining umumlashgan strukturaviy sxemasi ................ 27
2.2. Boshqarilmaydigan to‘g‘rilagichlar ................................................................. 33
2.2.1. To‘g‘rilagichning asosiy sxemalari .............................................................. 33
2.2.2. To‘g‘rilagich filtrlari ..................................................................................... 39
2.3. Boshqariladigan to‘g‘rilagichlar ...................................................................... 45
Nazorat savollari ..................................................................................................... 52
3. KUCHLANISH STABILIZATORLARI ........................................................... 53
3.1. Umumiy ma’lumotlar ....................................................................................... 53
3.2. Stabilizatorlarning asosiy parametrlari ............................................................ 54
3.3. Parametrik stabilizatorlar ................................................................................. 56
3.4. Kompensatsion stabilizatorlar .......................................................................... 62
Nazorat savollari ..................................................................................................... 69
4. KUCHLANISH STABILIZATORLARINI HIMOYALASH ........................... 71
4.1. Tranzistorli stabilizatorlarni yuklamadagi qisqa tutashuvdan himoyalash ..... 71
4.2. Stabilizatorlarni chiqishidagi o‘ta kuchlanishdan himoyalash ........................ 77
4.3. Integral mikrosxemalar asosidagi kuchlanish stabilizatorlari ......................... 80
4.4. Tayanch kuchlanish manbalari ...................................................................... 101
Nazorat savollari ................................................................................................... 107
5. IMPULSLI TA’MINOT MANBALARI .......................................................... 109
5.1. Umumiy ma’lumotlar ..................................................................................... 109
5.2. Impulsli ta’minot manbalarida rostlovchi element orqali boshqarish ........... 109
5.3. Teskari o‘tishli va to‘g‘ri o‘tishli impulsli ta’minot manbai ......................... 113
5.4. Bir nechta chiqishli impulsli ta’minot manbai ............................................... 116
5.5. O‘zgarmas tok impulsli kuchlanish stabilizatorlari ....................................... 117
5.6. Impulsli stabilizatorlarni chiqishidagi o‘ta kuchlanishdan himoyalash ........ 121
5.7. Impulsli ta’minot manbalari uchun IMSlarni qo‘llash .................................. 123
5.8. Impulsli ta’minot manbalarining umumiy ahamiyati .................................... 128
Nazorat savollari ................................................................................................... 130
6. KUCHLANISH O‘ZGARTIRGICHLARI - INVERTORLAR ....................... 132
6.1. O‘zgartirgichlarning turlari ............................................................................ 132
252
6.2. Bir taktli o‘zgartirgichlar ............................................................................... 133
6.3. Ikki taktli o‘zgartirgichlar .............................................................................. 135
6.4. O‘zgartirgich invertorlarining boshqarish zanjirlari sxemalari ..................... 141
6.5. Tiristorli o‘zgartirgichlar ............................................................................... 145
6.6. Kuchlanish o‘zgartirgichlari asosidagi impulsli elektr ta’minoti manbalari . 148
Nazorat savollari ................................................................................................... 154
7. KIMYOVIY ELEKTR TOKI MANBALARI .................................................. 156
7.1. Umumiy ma’lumotlar ..................................................................................... 156
7.2. Kimyoviy tok manbalari: aniqlanishi, tuzilishi va tasnifi .............................. 162
7.3. Birlamchi kimyoviy tok manbalari – galvanik elementlar: ishlash prinsipi va
turlari ..................................................................................................................... 163
7.4. Ikkilamchi kimyoviy tok manbalari – akummulyatorlar: aniqlanishi,
ko‘rinishlari va tuzilishi ........................................................................................ 166
7.5. Kislota-qo‘rg‘oshinli akkumulyatorlar .......................................................... 170
7.6. Nikel-kadmiyli akkumulyatorlar .................................................................... 174
7.7. Nikel-gidridli akkumulyatorlar ...................................................................... 178
7.8. Litiy-ionli va litiy-polimerli akkumulyatorlar ............................................... 182
7.9. Ishqorli elementlar va ionistorlar ................................................................... 203
Nazorat savollari ................................................................................................... 213
8. AKKUMULYATORLARNI ZARYADLASH USULLARI. ZARYADLASH
QURILMALARINING SXEMOTEXNIKASI ................................................... 215
8.1. Akkumulyator batareyalarini zaryad qilish usullari ...................................... 215
8.2. Tok qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash ............................................... 215
8.3. Kuchlanish qiymati o‘zgarmas bo‘lganda zaryadlash ................................... 217
8.4. Akkumulyatorlarni zaryadlashning boshqa usullari ...................................... 220
8.5. Akkumulyatorlarni simsiz zaryadlash ........................................................... 221
8.6. Zaryadlash qurilmalarining sxemotexnikasi .................................................. 224
8.6.1. Zaryadlash qurilmalariga qo‘yilgan talablar ............................................... 225
8.6.2. Stabillashtirilgan tok bilan zaryadlash ........................................................ 226
8.6.3. Stabillashtirilgan kuchlanish bilan zaryadlash ............................................ 228
8.6.4. Ikki bosqichli zaryadlash qurilmasi. I va U usulida zaryadlash ................. 228
Nazorat savollari ................................................................................................... 231
XULOSA .............................................................................................................. 232
GLOSSARIY ........................................................................................................ 233
ILOVALAR .......................................................................................................... 238
ADABIYOTLAR RO‘YXATI ............................................................................. 249
253
ОГЛАВЛЕНИЕ
СОКРАЩЕНИЯ…………………………………………………………….
3
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 4
1. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ...................................
6
1.1. Источники первичного электропитания.................................................
6
1.2. Источники вторичного электропитания.................................................
9
1.3. Параметры сети питания электроэнергией............................................. 11
1.4. Параметры источников вторичного электропитания............................
12
1.5. Линейные и импульсные источники вторичного электропитания ….
13
1.6. Восстанавливающие источники энергии……………………………… 18
1.7. Источники электропитания на основе солнечных элементов………..
22
1.8. Тенденция развития источников электропитании…………………….
24
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 26
2. ЛИНЕЙНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ..................................................
27
2.1. Обобщенная структурная схема линейного источника питания ……
27
2.2. Неуправляемые выпрямители………………………………………….
33
2.2.1. Основные схемы выпрямителей …………………………………….
33
2.3.2. Фильтры выпрямителей ……………………………………………...
39
2.3. Управляемые выпрямители…………………………………………….
45
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 52
3. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ…………………………………… 53
3.1. Общие сведения…………………………………………………………
53
3.2. Основные параметры стабилизаторов…………………………………
54
3.3. Параметрические стабилизаторы………………………………………
56
3.4. Компенсационные стабилизаторы……………………………………..
62
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 69
4. ЗАЩИТА СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ …………………….
71
4.1. Защита транзисторных стабилизаторов от короткого замыкания в
нагрузке ……………………………………………………………………..
71
4.2. Защита стабилизаторов от перенапряжения на выходе ……………..
77
4.3. Стабилизаторы напряжения на интегральных микросхемах ……….
80
4.4. Источники опорного напряжения ……………………………………..
101
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 107
5. ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ …………………………… 109
5.1. Общие сведения…………………………………………………………
109
5.2. Управление регулирующим элементом в импульсных ИП …………. 109
5.3. Обратноходовые и прямоходовые импульсные ИП …………………. 113
5.4. Импульсные источники питания с несколькими выходами…………. 116
5.5. Импульсные стабилизаторы напряжения постоянного тока…………
117
5.6. Защита импульсивных стабилизаторов от перенапряжения на выходе 121
5.7. Применение ИМС для импульсных источников питания……………
123
5.8. Общие значения относительно импульсных источников питания…..
128
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 130
254
6. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ – ИНВЕРТОРЫ …………….
132
6.1. Виды преобразователей ………………………………………………..
132
6.2. Однотактные преобразователи ……. …………………………………
133
6.3. Двухтактные преобразователи…………………………………………
135
6.4. Схемы управляющих цепей преобразователя………………………..
141
6.5. Тиристорные преобразователи………………………………………..
145
6.6. Импульсные источники питания на основе преобразователях
напряжений…………………………………………………………………..
148
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 154
7. ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА………………………………….
156
7.1. Общие сведения ………………………………………………………..
156
7.2. Химические источники тока: определение, структура и
классификация ……………………………………………………………….
162
7.3. Первичные химические источники тока – гальванические элементы:
принцип работы и виды ……………………………………………………..
163
7.4. Вторичные химические источники тока – аккумуляторы:
определение, виды и структура……………………………………………..
166
7.5. Угольно-цинковые аккумуляторы……………………………………..
170
7.6. Никель-кадмиевые аккумуляторы……………………………………..
174
7.7. Никель-гидридные аккумуляторы…………………………………….
178
7.8. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы…………………
182
7.9. Щелочные элементы и ионисторы…………………………………….
203
Контрольные вопросы
……………………………………………………….
213
8. МЕТОДЫ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ. СХЕМОТЕХНИКА
ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ………………………………………………….
215
8.1. Методы заряда аккумуляторных батарей…………………...................
215
8.2. Заряд при переменного тока……………………………………………. 215
8.3. Заряд при переменного напряжения…………………………………… 217
8.4. Другие методы заряда аккумуляторов……………………..………….. 220
8.5. Беспроводной заряд аккумуляторов……………………..…………….
221
8.6. Схемотехника зарядных устройств……………………….……………
224
8.6.1. Требование зарядных устройств……………………………………..
225
8.6.2. Заряд стабилизированного тока……………………………………… 226
8.6.3. Заряд стабилизированного напряжения……………………………..
228
8..4. Двухступенчатый зарядное устройства……………………………..
228
Контрольные вопросы
………………………………………………………. 231
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………..
232
ГЛОССАРИЙ ……………………………………………………………….
233
ПРИЛОЖЕНИИ ……………………………………………………………
238
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..
249
255
CONTENT
ABBREVIATIONS…………………………………………………………. . 3
INTRODUCTION............................................................................................. 4
1. POWER SUPPLIES: THE GENERAL CONVERGENCE.......................... 6
1.1. Sources of primary power supplies............................................................. 6
1.2. Sources of secondary power supplies......................................................... 9
1.3. Parameters of a network of a supply by the electric power........................ 11
1.4. Parameters of sources of secondary power supplies.................................. 12
1.5. Linear and pulsed sources of secondary power supplies ……………….. 13
1.6. Recovering energy sources ……………………………… ……………… 18
1.7. Electric power supplies on the basis of solar elements …………………
22
1.8. A tendency of development of sources power supplies …………………. 24
Control questions
……………………………………………………………. 26
2. THE LINEAR POWER SUPPLIES............................................................. 27
2.1. The generalized skeleton diagram of the linear power supply ………….
27
2.2. Uncontrollable rectifiers ………………………………………………… 33
2.2.1. The main circuits of rectifiers ………………………………………… 33
2.3.2. Filters of rectifiers …………………………………………….............
39
2.3. Controlled rectifiers …………………………………………………….
45
Control questions
……………………………………………………………. 52
3. VOLTAGE-STABILIZERS………………………………………………. 53
3.1. The general convergence ………………………………………………… 53
3.2. Key parameters of stabilizers ……………………………………………. 54
3.3. Parametric stabilizers …………………………………………………… 56
3.4. Compensating stabilizers ……………………………………………….. 62
Control questions
……………………………………………………………. 69
4. PROTECTION OF VOLTAGE-STABILIZERS …………………………. 71
4.1. Protection of transistor stabilizers against short circuit in loading ……… 71
4.2. Protection of stabilizers against an overvoltage on an output …………… 77
4.3. Voltage-stabilizing on integral chips ……………………………………. 80
4.4. Comparison voltage sources …………………………………………….. 101
Control questions
……………………………………………………………. 107
5. SWITCH MODE POWER SUPPLIES …………………………………… 109
5.1. The general convergence ………………………………………………… 109
5.2. Control of a regulating element in impulse power supplies …………….. 109
5.3. Obratnoxodoviy and pryamoxodoviy switch mode power supplies ……
113
5.4. Switch mode power supplies with several outputs ……………………… 116
5.5. Impulse voltage-stabilizers of a constant current ……………………….. 117
5.6. Protection of impulsive stabilizers against an overvoltage on an output .. 121
5.7. Application IMS for switch mode power supplies ……………………… 123
5.8. General meanings concerning switch mode power supplies ……………. 128
Control questions
…………………………………………………………….. 130
6. VOLTAGE CONVERTERS - INVERTERS …………………………….. 132
6.1. Aspects of converters ……………………………………………………. 132
256
6.2. Single-ended converters …….…………………………………………… 133
6.3. Two-cycle converters ……………………………………………………. 135
6.4. Circuits of control circuits of the converter ……………………………… 141
6.5. Thyristor converters ……………………………………………………
145
6.6. Switch mode power supplies on a basis converters of voltage………….. 148
Control questions
……………………………………………………………. 154
7. CHEMICAL SOURCES OF THE CURRENT ………………………….
156
7.1. The general convergence ……………………………………………….. 156
7.2. Chemical sources of a current: definition, structure and classification …. 162
7.3. Primary chemical sources of a current - galvanic cells: a principle of
operation and types ……………………………………………………………
163
7.4. Secondary chemical sources of a current - accumulators: definition, types
and structure …………………………………………………………….
166
7.5. Ugolno-zinc accumulators ………………………………………………. 170
7.6. Nickel-cadmium accumulators ………………………………………….. 174
7.7. Nickel-giddied accumulators ……………………………………………. 178
7.8. Lithium-ionic and lithiu-polymeric accumulators ……………………..
182
7.9. Alkaline elements and ionistors …………………………………………. 203
Control questions
…………………………………………………………….
213
8. METHODS OF THE CHARGE OF ACCUMULATORS. CIRCUITRY OF
ACCUMULATOR RECTIFIERS ……………………………………….
215
8.1. Methods of a charge of accumulator plants …………………................... 215
8.2. A charge at an alternating current ………………………………………. 215
8.3. A charge at an alternating voltage ………………………………………. 217
8.4. Other methods of a charge of accumulators ………………..…………… 220
8.5. Wireless charge of accumulators ………………..………………………. 221
8.5. Circuitry of accumulator rectifiers ……………………….……………..
224
8.5.1. The requirement of accumulator rectifiers …………………………….. 225
8.5.2. A charge of the stabilized current ……………………………………… 226
8.5.3. A charge of the stabilized pressure ……………………………………. 228
8.5.4. Two-stage charge devices. ……………………………………………. 228
Control questions
……………………………………………………………. 231
THE INFERENCE……………………………………………………………. 232
GLOSSARY …………………………………………………………………. 233
APPLICATION ……………………………………………………………… 238
LIST OF REFERENCES ……………………………………………………. 249
|