Віталій Алещенко

Науковий керівник: канд. пед. наук, доцент Кононенко С.І.

Кіровоградський державний педагогічний університет

імені Володимира Винниченка

 

Анотація. У статті запропоновано вдосконалити методику вивчення випрямлячів змінного струму в курсі електротехніки. Спираючись на сучасні особливості використання випрямлячів враховані особливості їх роботи і способи захисту від різноманітних завад, що зумовлені роботою великої кількості приладів, які їх створюють.

Ключові слова: випрямляч, завада, варистор, дросель, фільтр.

Постановка проблеми. Стрімкий розвиток науки й техніки вказує, що наше сьогодення постійно наповнюється великим розмаїттям різноманітних електронних пристроїв, які полегшують наше життя, поліпшують виробничі процеси в народному господарстві, зменшують споживання електроенергії тощо. Проте, поряд з позитивними якостями сучасних гаджетів, виникають побічні явища, які негативно впливають на інші електронні пристрої. Зокрема, використання імпульсних джерел струму призводить до виникнення високочастотних завад, які в свою чергу негативно впливають на традиційні джерела струму. Тому постає проблема побудови таких джерел струму, які мали б певні кола захисту від різних завад. Зрозуміло, що ця проблема не нова, і в електротехніці існує багато способів її вирішення, проте вона не знаходить належного відображення в методичній літературі при викладанні питань вивчення випрямлячів змінного струму в курсі електротехніки.

Аналіз актуальних досліджень. Результати нашого дослідження вказують, що проблемі вдосконалення методики вивчення випрямлячів змінного струму в курсі електротехніки присвячено недостатньо уваги щодо впровадження сучасних систем захисту випрямлячів від високовольтних і високочастотних завад.

Мета статті. Розробити вдосконалену методику вивчення випрямлячів змінного струму в курсі електротехніки.

Методи дослідження. При проведені нашого дослідження ми використовувалися такі методи: аналіз наукової, науково-методичної літератури та інформаційних джерел, присвячених питанням удосконалення методики вивчення випрямлячів змінного струму в курсі електротехніки.

Виклад основного матеріалу. В традиційній електротехніці випрямлячі змінного струму представлені різними прикладами, але для вивчення їх студентами пропонується розгляд роботи лінійного випрямляча. За структурою він представлений наступним чином:

МЕРЕЖА → ТРАНСФОРМАТОР → ВИПРЯМЛЯЧ → ФІЛЬТР → СТАБІЛІЗАТОР → НАВАНТАЖЕННЯ

Зрозуміло, що в такому випадку випрямляч не захищений від високовольтних і високочастотних завад, що надходять з мережі змінного струму. Тому для усунення вказаного недоліку пропонують використовувати так звані «Мережеві фільтри». Мережевий фільтр послаблює завади, що надходять з мережі до блоку живлення. Ці завади можуть бути як високовольтні (до 3 кВ ), так і високочастотні (50 кГц – 5 МГц). Короткі імпульси високої напруги можуть мати широкий частотний спектр. Тобто можна стверджувати, що завади мають високу напругу та високу частоту.

Найефективніший спосіб позбавлення високовольтних завад полягає у використанні напівпровідникового приладу – варистора.

Варистор – це напівпровідниковий прилад, через який при низькій напрузі електричний струм не проходить; у такому випадку він є практично ізолятором. Якщо напруга на ньому перевищує певну величину, то опір варистора різко падає майже до десятків Ом. У такому випадку електричний струм проходить через нього. Варистор вибирають таким чином, щоб він відкривався при напрузі, вищій за 310 В. Якщо у мережі з’явиться високовольтний імпульс і надійде до джерела живлення, то в першу чергу він пройде через варистор і відповідно на саму електричну схему піде напруга в межах 350 – 400 В на дуже короткий час, це в свою чергу буде абсолютно безпечним для джерела живлення. Зрозуміло, що варистор повинен бути увімкненим самим першим елементом схеми (після запобіжника і вимикача). Пропускаючи через себе імпульс електричного струму, варистор нагрівається і може вийти з ладу. Тому варистори виготовляють різної потужності.

Отже, під час вивчення студентами зазначеного матеріалу доцільно запропонувати їм провести дослідження дії варистора. Для цього до джерела живлення типу ЛАТР через амперметр приєднують варистор. Слід звернути увагу, що його номінальна напруга повинна бути менше 200 В. При проведенні дослідження напругу на ЛАТРі встановлюють спочатку на нуль, а далі, збільшуючи її, спостерігають за показами амперметра. Коли  струм різко зросте, фіксують покази вольтметра, які будуть відповідати величині напруги відкриття варистора.

Слід також зазначити, що високочастотні завади варистор здолати не може. Для цього використовують LC або RC фільтри. Роботу високочастотних фільтрів розглядає В. Вартабедян [1], ми пропонуємо лише провести їх дослідження. Для цього потрібно використати вже готовий LC фільтр, приєднавши його до високочастотного генератора та навантаження. Вимірювання падіння високочастотної напруги здійснюють за допомогою лампового вольтметра. Спочатку на вході фільтра, а потім на виході. Результати вимірювань порівнюють і визначають, у скільки разів фільтр послаблює високочастотну заваду.

Висновки. Запропонована методика вивчення випрямлячів змінного струму знайомить студентів із сучасними засобами та способами захисту електротехнічних пристроїв від високовольтних і високочастотних завад. Студенти не тільки теоретично вивчають запропонований матеріал, а й практично досліджують роботу варистора та високочастотного фільтра.

Список літератури:

1. Вартабедян В.А. Загальна електротехніка [Текст] / В.А. Вартабедян. – К. : Вища школа, 1986. – 396 с.

2. Варистор. Мережевий фільтр. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www. Googl.com.ua.