Exam text content

TTY TEL-1010 Tehoelekironiikan perusteet
Sähköenergiatekniikka
HT 19.5.2012

Tentissä saa käyttää tiedekunnan laskinta!

1. Kuvan piirin IGBT-komponenttia ohjataan jännitteellä vg, jonka pulssisuhde on 0,5. Piirrä allekkain
ohjausjännitteen va, IGBT:n yli vaikuttavan jännitteen vce, kuorman rinnalla olevan diodin yli vaikuttavan
jännitteen sekä virtojen ixuorma, / ja iäisäi käyrämuodot kahden kytkentäjakson ajalta. Merkitse kuvaan
MYÖS fon (= komponentti johtaa) ja f,g (= komponentti ei johda). Kuristimen induktanssi oletetaan sellaisek-
si, että virta ikuorma ehtii vakiintua sekä ajan 10n että ajan fogr aikana. (6p)

 

 

Kuva.

2. Piirrä seuraavien tasasuuntauskytkentöjen päävirtapiirien ja niistä saatavien ulostulojännitteiden peri-
aatteelliset kuvat yhden syöttöjännitejakson ajalta, kun kuorma oletetaan vakiovirtakuormaksi:
a) Yhdellä diodilla toteutettu tasasuuntauskytkentä, (1p)
b) Yksivaiheinen diodisilta, (1p)
c) Kolmivaiheinen diodeilla toteutettu puoliaaltotasasuuntaaja, (1p)
d) Kolmivaiheinen dioditasasuuntaussilta, (1p)
e) Yksivaiheinen tyristorisilta, kun a = 30?
£) Yksivaiheinen tyristorisilta, kun a = 120*

3. Jännitettä laskeva hakkuriteholähde (buck / step-down converter), jossa kuormajännite oletetaan vakioksi
ja kuristimen virta jatkuvaksi.

a) Piirrä laskevan hakkuriteholähteen päävirtapiiri. (1p)

b) Piirrä piirin sijaiskytkennät sen tehokytkimen ollessa ohjattuna johtavaan tai johtamattomaan tilaan.
(2p)

e) Piirin kuormana on vastus (60 &), jonka läpi halutaan kulkevan 0,5 A:n virta. Millä pulssisuhteella ky-
seinen virta saadaan aikaan, kun syöttöjännitteen suuruus on 50 V%1p)

d) Kuinka suuri kuristin hakkurissa tarvitaan, kun kuristimen virran vaihtelu saa olla +5% keskiarvostaan
ja hakkurin kytkentätaajuus on 20 kHz?(2p)

4. — Yksivaiheinen tehofeteillä toteutettu kokosiltavaihtosuuntaaja, jonka syöttöjännite Ud on 200 V.
a) Esitä kytkentä ja nimeä sen komponentit. (1p)
Esitä ohjausperiaate ja piirrä ulostulojännitteen priaatteeliset käyrämuoto käytettäessä suuntaajassa
b) kanttiaalto-ohjausta, (1p)
c) —vaiheleikkausohjausta, (2p)
d) pulssinleveysmodulointia. (2p)

5. Kolmivaiheisen oikosulkumoottorin kilpiarvoista tiedetään: Uni? = 400 V, f, = 50 Hz, 1,=4,8 A, m, = 1430
rpm, Pn = 2,2 kW, cos $=0,81, 7 =0, 81.
a) FEsitäsen periaatteellinen rakenne (1 p) ja
b) yksivaiheinen sijaiskytkentä (1p).
c) Millä jättämällä moottori toimii, kun syöttöjännite ja kuorma ovat nimelliset? (1p)
d) Konetta kuormitetaan momentilla, joka on puolet nimellisestä. Koneen syöttöjännite putoa 350 V:iin.
Mikä on tällöin moottorin pyörimisnopeus? (3p)