WWW.METODICHKA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Методические указания, пособия
 
Загрузка...

«Электроника ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ на контрольную работу №1 для студентов заочной формы обучения в сокращенные сроки на базе СПО Саранск 2014 УДК 621.3 Рецензенты: Кузьмичёв Н. ...»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Электроника

ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

на контрольную работу №1

для студентов заочной формы обучения

в сокращенные сроки на базе СПО

Саранск 2014

УДК 621.3



Рецензенты:

Кузьмичёв Н. Д., доктор физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой общенаучных дисциплин Рузаевского института машиностроения Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарёва;

Корнилова Т.В., к.т.н., доцент, зав. кафедрой общеобразовательных и профессиональных дисциплин филиала Самарского государственного университета путей сообщения Коленченко А.М. Электроника: задания и методические указания на контрольную работу №1 для студентов заочной формы обучения в сокращенные сроки на базе СПО / А.М. Коленченко, Е.Н. Коленченко; Мордовский государственный университет. – Саранск, 2014.

Излагаются краткие теоретические сведения по расчету простейших схем выпрямления однофазного переменного тока. Приведены требования к оформлению контрольной работы и варианты заданий. Методические указания рассчитаны на использование студентами инженерных неэлектротехнических специальностей.

ВВЕДЕНИЕ

Инженеру-механику, получающему неэлектротехническую специальность, в сокращенные сроки обучения на базе среднего профессионального образования в условиях снижения нагрузки по дисциплине «Электроника» и возникающего в связи с этим дефицита времени, отводимого на изучение данной дисциплины, сложно выполнять не одну, а несколько контрольных работ, охватывающих основные разделы электроники. Очевидно, при этом, что инженер в любой области знаний должен владеть теорией р-n перехода, знать принцип работы полупроводниковых диодов, транзисторов и других электронных элементов и устройств на них. В связи с этим в данной контрольной работе студентам предлагается выполнить расчет основных параметров работы однофазного выпрямительного устройства, реализованного на полупроводниковых диодах.

Рассчитываются однофазная однополупериодная и двухполупериодные схемы выпрямления (с выводом средней точки и мостовая схемы).

В целях экономии времени в работе присутствует библиографический список литературы по данной тематике, приводятся краткие теоретические положения по расчету выпрямительных устройств, задание на контрольную работу, состоящее из тридцати вариантов, краткие методические указания и пример расчета однофазного двухполупериодного выпрямителя, реализованного по мостовой схеме. В конце работы приводятся вопросы к собеседованию при защите данной контрольной работы и Приложение, содержащее основные параметры работы некоторых полупроводниковых выпрямительных диодов.

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Контрольная работа выполняется в ученической тетради, на первой странице которой следует указать номер варианта.

Текст решаемых задач приводится в полном объеме.

В контрольной работе должны быть выполнены все пункты задания, сформулированные в задаче.

Решение задач должно сопровождаться подробным пояснительным текстом; электрические параметры в формулах должны быть пояснены и указаны их размерности.

Пояснительный текст должен быть четким, аккуратным и легко читаемым.

Электрические схемы выполняются аккуратно с помощью чертежных инструментов, либо с помощью ПЭВМ в любом графическом редакторе, пользуясь при этом стандартными графическими обозначениями элементов схем и стандартными буквенными обозначениями их параметров, и вклеиваются.

В работе следует указать учебники и учебные пособия, которые использовались при выполнении контрольной работы.

В конце работы нужно поставить дату ее выполнения и подпись.

Несоблюдение этих требований служит основанием для возвращения контрольной работы на доработку.

Если контрольная работа не зачтена, то необходимые исправления должны быть сделаны в этой же тетради в разделе «Работа над ошибками», после чего она может быть сдана на повторное рецензирование.

Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера зачетнойкнижки.

Основные теоретические положения Для питания разнообразной электронной аппаратуры, электродвигателей постоянного тока и других электрических цепей постоянного тока возникает необходимость в выпрямлении переменного тока в постоянный.





Под выпрямлением понимается процесс преобразования переменного тока в постоянный с помощью элементов, обладающих односторонней проводимостью (электрических вентилей).

Выпрямительные устройства обычно состоят из трех основных элементов: трансформатора, электрического вентиля* и сглаживающего фильтра. С помощью трансформатора изменяется значение переменного напряжения, получаемого от источника питания, с целью приведения его в соответствие со значением требуемого выпрямленного напряжения.

Выпрямление переменного тока осуществляется электрическим вентилем. Электрические вентили по своим вольт-амперным характеристикам делятся на две группы. К первой относятся вакуумные электронные и полупроводниковые диоды, вольт-амперные характеристики которых для проводящего направления могут быть приближенно представлены наклонными прямыми, проходящими через начало координат (рис.1, а).

VD

–  –  –

Рис. 1,а Рис.1,б Рис.2 Ко второй относят газоразрядные (ионные) приборы, у которых зависимость тока от напряжения для проводящего направления может быть представлена вертикальной прямой (рис.1, б).

Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсации выпрямленного тока и напряжения на выходе выпрямительных устройств.

При выпрямлении переменного тока в зависимости от числа фаз сети, питающей выпрямительное устройство и характера нагрузки, а также требований, предъявляемых к выпрямленным току и напряжению, электрические вентили могут быть включены по различным схемам.

При выпрямлении однофазного переменного тока простейшими схемами являются одно- и двухполупериодная однотактные однофазные схемы выпрямления.

В однотактных выпрямительных устройствах ток во вторичной обмотке трансформатора в процессе выпрямления протекает только в одном направлении, а в двухтактных выпрямительных устройствах — в обоих направлениях.

* Аппараты, в которых достигается односторонняя проводимость с помощью движущихся частей (коллекторов, вибрирующих контактов и т.д.), электрическими вентилями не называются.

Схема однотактного однофазного однополупериодного выпрямления представлена на рис. 2. В качестве электрического вентиля в этой схеме используется полупроводниковый диод VД.

При подаче переменного синусоидального напряжения на первичную обмотку согласующего трансформатора напряжение на зажимах его вторичной обмотки будет также переменным синусоидальным, т. е.

u2 U 2 m sin t.

Диод проводит электрический ток только в том случае, когда его анод относительно катода имеет более положительный потенциал. Поэтому ток в цепи вторичной обмотки трансформатора, через диод и нагрузку в течение одной половины периода переменного напряжения протекает только в одном направлении. В результате этого ток в цепи нагрузки оказывается пульсирующим (неизменным по направлению, но изменяющимся по значению от нуля до амплитудного значения). При этом амплитудное значение тока если пренебречь относительно небольшим сопротивлением диода в прямом направлении равно U 2m, Im RH где RH — сопротивление нагрузки.

Кривая получаемого в процессе однополупериодного выпрямления пульсирующего тока может быть разложена в гармонический ряд Фурье:

–  –  –

форматора проводящим становится диод VД2, а диод VД1 пропускать ток не будет, так как его анод по отношению к катоду при этом имеет отрицательный потенциал. Таким образом, диоды в схеме будут находиться в проводящем состоянии в различные полупериоды напряжения на обмотках трансформатора. В результате диаграммы выпрямленных тока и напряжения на выходе выпрямительного устройства рис.4 будут иметь вид, представленный на рис. 5.

–  –  –

Таким образом, рассматриваемая схема является схемой двухполупериодного выпрямления. Значения среднего выпрямленного напряжения на нагрузке и коэффициента пульсации для выпрямителя (рис.6) определяются так же, как и для однотактного двухполупериодного выпрямителя.

Данная схема выпрямления позволяет получить заданное выпрямленное напряжение при числе витков вторичной обмотки трансформатора, вдвое меньшем, чем в однотактной двухполупериодной схеме выпрямления (см.

рис.4) при прочих равных условиях.

Так как во вторичной обмотке трансформатора в рассматриваемой схеме протекает не пульсирующий, а синусоидальный переменный ток, это позволяет уменьшить габариты трансформатора по сравнению с трансформатором, необходимым для питания однотактного двухполупериодного выпрямителя, рассчитанного на ту же мощность, приблизительно в 1,5 раза.

Значение максимального обратного напряжения при одинаковом выпрямленном напряжении Ud для мостовой схемы (рис.6) также оказывается в два раза меньше, чем для однотактной двухполупериодной схемы выпрямления (рис.4).

Мостовые схемы позволяют осуществлять выпрямление переменного тока в постоянный без использования согласующего трансформатора при непосредственном подведении сетевого переменного напряжения к вентильному мосту, когда напряжение питающей сети находится в соответствии с выпрямляемым напряжением.

Рассмотренные схемы выпрямления имеют относительно большие значения коэффициента пульсаций. Между тем для питания большей части электронной аппаратуры требуется выпрямленное напряжение с коэффициентом пульсации, не превышающим значений q = 0,002 - 0,02.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения можно значительно снизить, если на выходе выпрямителя включить сглаживающий электрический фильтр. Простейшими сглаживающими фильтрами являются конденсатор, включаемый параллельно слаботочной нагрузке (рис.7), и дроссель, включаемый последовательно с сильноточной нагрузкой (рис.8).

Другие фильтры (комбинированные), представляющие собой сочетания из емкостных и индуктивных элементов, позволяют получить достаточно малые значения коэффициента пульсации.

+ + LФ

–  –  –

При использовании простейшего емкостного фильтра сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора фильтра Сф (когда напряжение на выходе трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки.

Конденсатор, как известно, не пропускает постоянной составляющей тока и обладает тем меньшим сопротивлением для переменных составляющих, чем выше их частота. Емкостные фильтры применяются предпочтительно в схемах выпрямления с малыми значениями выпрямленного тока, так как при этом возрастает эффективность сглаживания.

Простейший индуктивный сглаживающий фильтр состоит из индуктивной катушки — дросселя, включаемого последовательно с нагрузкой. В результате пульсаций выпрямленного тока в катушке индуктивности возникает элекdi тродвижущая сила самоиндукции eL L, которая в соответствии с законом dt электромагнитной индукции стремится сгладить изменения (пульсации) тока в цепи нагрузки, а значит, и пульсации напряжения на ней. Индуктивные фильтры обычно применяют в схемах выпрямления с большими значениями выпрямленного тока, так как в этом случае увеличивается эффективность сглаживания.

В тех случаях, когда необходимо применение выпрямительного устройства с регулируемым значением выпрямленного напряжения, используют управляемые выпрямители с тиристорами, являющимися управляемыми полупроводниковыми приборами, имеющими три р-n-перехода (рис.9, а, б). Под действием прямого приложенного напряжения два крайних из них открыты, а средний — закрыт. Под действием управляющего тока средний р-n-переход открывается и тиристор в прямом направлении проводит электрический ток как обычный полупроводниковый диод. При смене полярности приложенного к тиристору напряжения первоначальное (закрытое) состояние среднего р-nперехода восстанавливается и протекание тока в цепи тиристора прекращается.

Изменяя управляющий ток, можно менять момент открывания тиристора во времени, а, следовательно, изменять выпрямленный ток и напряжение на нагрузке.

–  –  –

Требуется:

1. Начертить принципиальную схему выпрямительного устройства.

2. Выбрать вентили.

3. Определить проектные параметры трансформатора.

4. Построить линейные временные диаграммы.

для первичной и вторичной обмоток трансформатора;

для цепи нагрузки.

Методические указания.

Вентили выпрямителя выбирают так, чтобы среднее Ia и максимальное Ia max значения тока через вентиль, а также обратное напряжение на нем Ub max не превышало допустимого значения.

–  –  –

Соотношения, приведенные в таблице 3 используют в упрощенном расчете выпрямителей с идеальными вентилями и идеальным трансформатором при работе на активную нагрузку.

В случаях, когда расчетное обратное напряжение выпрямителя превышает Ubmах одного вентиля, применяют последовательное соединение вентилей (рис.

10).

–  –  –

При этом каждый из вентилей необходимо шунтировать сопротивлением R, на порядок меньшим обратного сопротивления (сотни кОм) для того, чтобы обратное напряжение распределилось между вентилями равномерно.

Для пропускания больших прямых токов вентили соединяются параллельно (рис. 11). При этом для равномерного распределения прямого тока необходимо включать небольшие (доли Ом ) сопротивления r.

Далее приближенно определяют основные проектные параметры трансформатора (без учета в нем потерь). К проектным параметрам трансформатора относятся I2, U2, I1, U1, ST. Соотношения между этими величинами и выпрямленным током Id и напряжением Ud приведены в таблице 3.

Линейной, или временной диаграммой называется график изменения напряжений и токов в различных частях одной схемы по времени. Диаграммы строятся в едином масштабе времени, откладываются на оси абсцисс, одна под другой, так, чтобы в любом вертикальном сечении графика значения всех величин соответствовали одному и тому же моменту времени. Токи и напряжения откладываются на оси ординат в произвольном масштабе. Для большей наглядности ось времени линейной диаграммы должна содержать не менее полутора периодов выпрямляемого напряжения. Для частоты сети f = 50 Гц период 0,02c.

T f На принципиальной схеме следует указать: питающий трансформатор, комплект вентилей с шунтирующими или добавочными сопротивлениями (если они есть), нагрузку в виде активного сопротивления.

Пример: рассчитать однофазный двухполупериодный выпрямитель, работающий на активную нагрузку с идеальным трансформатором и идеальными вентилями.

Исходные данные: действующее напряжение сети U1 = 220 В; среднее значение выпрямленного напряжения Ud = 50 В; ток в нагрузке Id = 5 А.

.

–  –  –

Вопросы к собеседованию по контрольной работе

1. Поясните назначение выпрямительных устройств.

2. Укажите, какие требования предъявляются к диодам, используемым в выпрямительных устройствах

3. Назовите основные типы однофазных выпрямительных схем.

4. Объясните отличие однотактной схемы выпрямителя от двухтактной схемы.

5. Поясните принцип действия одно- и двухполупериодной схем выпрямления.

6. Изобразите временные диаграммы напряжений и токов нагрузки одно- и двухполупериодной схем выпрямления без сглаживающего фильтра.

7. Назовите основные виды сглаживающих фильтров.

8. Поясните, в каких случаях целесообразно использовать индуктивные, а в каких - емкостные фильтры или их сочетания.

9. Каково значение коэффициента пульсаций напряжения или тока исследуемых выпрямительных схем

10. Поясните назначение согласующего трансформатора в выпрямительных схемах.

Библиографический список

1. Г.Г. Рекус, В.Н. Чесноков. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. – М.: Высшая школа,1989, 2001.

2. Кузовкин В.А. Электроника : Учебник. – М.: Логос, 2005. – 328 с.: ил.

3. Миловзоров О.В. Электроника: Учебник для вузов / О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. – М.: Высш. шк., 2004. – 288с.: ил.

4. Задания на контрольные работы с методическими указаниями по дисциплинам: “Электротехника и электрические измерения”, “Электротехника”, “Электротехника и электроснабжение строительства и путевого хозяйства”. Часть 2. / составители: А.В. Леонов, В.В. Жданов, Д.А. Леонов. – Самара: СамИИТ, 1998., 2009.

5. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред.

проф. В.С. Пантюшина. – М.: Высшая школа, 1979. – 253с.

6. Жеребцов И.П. Основы электроники. –Л.: Энергоатомиздат, 1989. – 352 с.: ил.

7. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / Под ред. Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.: ил.

8. Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. – М.:

Высш. шк., 1986. – 336с.: ил.

9. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники: Учеб.

пособие для неэлектротехн. спец. Вузов / П.В. Ермуратский и др. : Под ред. А.В. Нетушила. – М.: Высш. шк., 1986. – 248 с.: ил.

–  –  –



 
Похожие работы:

«Б А К А Л А В Р И А Т Д.Н. Гаркунов Э.Л. Мельников В.С. Гаврилюк ТРИБОТЕХНИКА Допущено УМО вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки «Автоматизированные технологии и производства», «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» Второе издание, стереотипное КНОРУС • МОСКВА • 2015 УДК 620.179.112(075.8) ББК 34.41я73 Г20 Рецензенты: В.Ф. Пичугин, заведующий...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ» Кафедра материаловедения и технологии машиностроения ПРОРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ И АНАЛИЗ ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ Методические указания к курсовой работе по технологии машиностроения Санкт-Петербург УДК 621.8.(07) Проработка чертежа детали и анализ её...»

«Новые книги поступившие в библиотеку Университета машиностроения в январе-марте 2015 г. (ул. Б. Семеновская) 1 Общий отдел 1 03 Большая Российская энциклопедия [Текст] : в 30Б 799 ти т. Т. 26 : Перу Полуприцеп / пред. науч.ред. совета Ю. С. Осипов. М. : Большая Росcийская энциклопедия, 2014. 766 с. : ил. ISBN 978-5-85270экз. 2 004 Информационные системы и дистанционные И 741 технологии [Текст] : сборник научных трудов Московского государственного машиностроительного университета. Вып. 2 /...»

«ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ А. Н. КОВШОВ, Ю. Ф. НАЗАРОВ, И. М. ИБРАГИМОВ ОСНОВЫ НАНОТЕХНОЛОГИИ В ТЕХНИКЕ Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и «Автоматизированные технологии и производства» 2-е издание,...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)» (Университет машиностроения) «Утверждаю» Ректор А.В. Николаенко « » 2014 г. ПОЛОЖЕНИЕ об организации образовательного процесса в Университете машиностроения и его филиалах Москва 2014 г. СОДЕРЖАНИЕ 1 Общие положения.. 4 2 Документы, регламентирующие учебную работу. Организация разработки и реализации образовательных программ....»

«В. И. БРЕЗГИН МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ С ALLFUSION PROCESS MODELER 4.1 Часть 2 Лабораторный практикум Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина В. И. Брезгин Моделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler 4.1 Часть 2 Лабораторный практикум Рекомендовано методическим советом УрФУ для студентов, обучающихся по программе бакалавриата (магистратуры) по направлению подготовки 141100 —...»

«Высшее профессиональное образование бакалаВриат системы, технологии и организация услуг В аВтомобильном серВисе учебник Под ред. д-ра пед. наук, проф. а. н. ременцоВа, канд. техн. наук, проф. Ю. н. ФролоВа Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1 Основная профессиональная образовательная программа высшего образования (ОПОП ВО) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 150700 «Машиностроение» и профилю подготовки «Машины и технология литейного производства»1.2 Нормативные документы для разработки ОПОП бакалавриата по направлению подготовки 150700 «Машиностроение» 1.3 Общая характеристика вузовской ОПОП ВО бакалавриата 1.4 Требования к абитуриенту 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ...»

«ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ. МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН ПО НАПРАВЛЕНИЮ 151900.62 «КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ» ПРОФИЛЬ «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ» Саранск – Москва 2014 г МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Учебно-методическое объединение по ФГБОУ ВПО образованию в области «Мордовский государственный автоматизированного машиностроения университет имени Н.П. Огарева» (УМО АМ) «Утверждаю» «Согласовано»...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» ПРОГРАММА вступительного испытания при поступлении в магистратуру по направлению подготовки 15.04.04 «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ» по магистерским программам «Системы автоматизированного управления в металлургии» «Системы автоматизированного управления в...»





Загрузка...




 
2016 www.metodichka.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Методички, методические указания, пособия»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.