ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХІКИ І ЕЛЕКТРОНІКИ 30.09.2015 08:08
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХІКИ І ЕЛЕКТРОНІКИ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
для студентів напряму підготовки:
6.010104 «Професійна освіта. Комп’ютерні технології в управлінні та навчанні»
денної форми навчання
Луцьк 2015
УДК 621.3. 621.38
Е 50
До друку ___________Голова Навчально-методичної ради Луцького НТУ
(підпис)
Електронна копія друкованого видання передана для внесення в репозитарій Луцького НТУ_______________директор бібліотеки.
(підпис)
Затверджено Навчально-методичною радою Луцького НТУ, протокол № ___ від _______ 2015 р.
Рекомендовано до видання Навчально-методичною радою ФЕПЕС Луцького НТУ, протокол № __ від _______2015 р.
______________Голова Навчально-методичної ради ФЕПЕС
(підпис)
Розглянуто і схвалено на засіданні кафедри фізики і електротехніки Луцького НТУ, протокол №___ від ______2015 р.
Укладачі: /___________/ М.М. Євсюк, к.т.н, доцент Луцького НТУ
/___________/ П.Ф. Баховський, к.т.н, доцент Луцького НТУ
Рецензент: /__________/ М.В. Хвищун, к.ф-.н, доцент Луцького НТУ
Відповідальний
за випуск: /__________/ Л.В. Ящинський, к.ф-м.н, доцентЛуцького НТУ.
Е50
Основи електротехніки і електроніки [текст]: методичні вказівки до практичних занять для студентів напряму підготовки 6.010104 «Професійна освіта. Комп’ютерні технології в управлінні та навчанні» денної форми навчання / М.М. Євсюк, П.Ф. Баховський,– Луцьк: Луцький НТУ, 2015. – 79с.
Видання містить методичні вказівки, рекомендації, приклади розрахунку та додатки до виконання практичних робіт. Призначене для студентів напряму підготовки 6.010104 «Професійна освіта. Комп’ютерні технології в управлінні та навчанні» денної форми навчання.
© М.М. Євсюк, П.Ф. Баховський, 2015
ЗМІСТ
Передмова …………………………………………………...… 5
Мета та завдання навчальної дисципліни….…….…….….…. 6
1. Практичне заняття №1. Розрахунок кіл постійного струму
з одним джерелом живлення ….…….…….…….…….…….…….
7
2. Практичне заняття №2. Розрахунок кіл постійного струму
з багатьма джерелами живлення. ….…….…….…….…….…....
9
3. Практичне заняття №3. Розрахунок кола з послідовним з’єднанням віток, що містять R, L, C - елементи в колі
змінного струму ….…….…….…….…….…….…….…….….….
14
4. Практичне заняття №4. Розрахунок кола з паралельним з’єднанням віток, що містять R, L, C - елементи в колі
змінного струму ….…….…….…….…….…….…….…….…….
17
5. Практичне заняття №5. Розрахунок трифазних електричних кіл при з’єднанні споживачів зіркою ….…….…….…….……..
20
6. Практичне заняття №6. Розрахунок трифазних електричних кіл при з’єднанні споживачів трикутником ….…….…….…….
24
7. Практичне заняття №7. Розрахунок магнітних кіл постійного струму ….…….…….…….…….…….…….…….…..
26
8. Практичне заняття №8. Розрахунок параметрів заступної схеми однофазного трансформатора ….…….…….…….…….…
29
9. Практичне заняття №9. Розрахунок механічної характеристики асинхронного двигуна ….…….…….…….……
32
10. Практичне заняття №10. Розрахунок параметрів машини постійного струму ….…….…….…….…….…….…….…….…..
37
11. Практичне заняття №11 Розрахунок параметрів напівпровідникових діодів, стабілітронів ………...……………..
41
12. Практичне заняття №12. Розрахунок і вибір багатошарових напівпровідникових структур транзисторів.….…….…….…….
45
13. Практичне заняття №13. Розрахунок і вибір багатошарових напівпровідникових структур - тиристорів. ….…….…….……..
46
14. Практичне заняття №14. Розрахунок однокаскадних підсилювачів. ………………………………………………..…....
50
15. Практичне заняття №15 Розрахунок багатокаскадних підсилювачів ….…….…….…….…….…….…….…….…….…..
53
16. Практичне заняття №16 Розрахунок підсилюючих
пристроїв на операційних підсилювачах (ОП) ….…….…….…
57
17. Практичне заняття №17. Розрахунок схем логічних величин ….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…..
62
18. Практичне заняття №18. Розрахунок однофазного випрямляча малої потужності. …………………………...….…..
68
Література ……………………………….…….…….…….…… 70
Додатки ………………………………………………………… 71
ПЕРЕДМОВА
Пропонований збірник методичних вказівок для практичних занять може бути використаний студентами спеціальностей, що вивчають курси „Основи електротехніки та електроніки” для отримання базових знань. У збірнику є 18 тем, які охоплюють питання розрахунку електричних кіл постійного струму з одним і більше джерелами живлення, кіл змінного струму одно- і трифазних, розрахунку магнітних кіл, розрахунку параметрів заступних схем однофазного трансформатора і електричних машин, проектування пристроїв як на основі найпростіших напівпровідникових елементів, так і пристроїв цифрової електроніки, що дає можливість набути навички проектування різноманітної електронної апаратури, розрахунку однофазних елементарних випрямлячів.
Для полегшення роботи в збірнику подано приклади конкретного розрахунку електричних кіл, пристроїв та перетворювачів і даються рекомендації щодо схемних рішень.
Знання і навички, набуті у процесі виконання пропонованих робіт будуть корисні і необхідні майбутнім спеціалістам.
МЕТА ТА ЗАВДАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Мета дисципліни: дати теоретичні знання методів розрахунку електричних кіл, розрахунку та вибору трансформаторів і електричних машин. Засвоїти методи розрахунку електричних кіл постійного та змінного струму, особливості та переваги трифазного змінного струму, методи розрахунку магнітних кіл постійного та змінного струму, однофазних трансформаторів, розрахунку механічних (швидкісних) характеристик двигунів постійного струму, асинхронних двигунів, набути практичних навиків вмикання в електричне коло вимірювальних приладів, електричних машин і апаратів, розрахунку та вибору напівпровідникових приладів, приладів промислової електроніки.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен знати:
- умовні позначення елементів електричних схем (віток, контурів);
- особливості будови, принцип роботи елементів, джерел електричної енергії, електричних машин, трансформаторів, електричних апаратів;
- визначення номінальних та паспортних параметрів елементів електричних схем;
- методи розрахунку електричних схем та їх перевірки;
вміти:
- оцінювати, вибирати та використовувати методи розрахунку електричних та магнітних кіл відповідно до схеми кола та типу джерела живлення;
- розраховувати природні механічні (швидкісні) характеристики двигунів постійного та змінного струмів за їх паспортними даними;
- правильно вмикати та експлуатувати електровимірювальні прилади, електричні машини та апарати;
- прочитати елементарну електричну схему, вибирати та розраховувати параметри напівпровідникових приладів;
- розрахувати параметри схеми однофазного випростувала.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №1
Тема. Розрахунок кіл постійного струму з одним джерелом живлення
Задача 1.1. Для електричного кола, схема якого наведена на рис. 1.1а, визначити струм джерела живлення, якщо відомі: , , , , , . Вихідні дані наведені в табл.1.1.
Таблиця 1.1- Вихідні дані до задачі 1.1
Цифри номера залікової книжки
десятки одиниці 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Е, В 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
R1, Ом 12 8 10 19 8 10 21 16 20 22
R2, Ом 8 7 4 8 10 4 5 6 9 8
R3, Ом 10 6 4 5 8 9 11 12 14 16
R4, Ом 4 10 8 6 4 5 8 9 10 12
R5, Ом 6 7 9 8 11 10 13 12 14 15
R6, Ом 18 21 23 20 24 22 14 15 19 18
Приклад вибору варіанта для номера залікової книжки 1 3 2
(3 десятки, 2 одиниці):
- з колонки 3 таблиці 1 маємо: R2 = 8Ом, R4 = 6Ом, R6 = 20Ом;
- з колонки 2 таблиці 1 маємо: Е = 120В, R1 = 10Ом, R3 = 4Ом,
R5 = 9Ом.
Рис. 1.1 - Схема електричного кола (а) та схеми його послідовного перетворення (б, в, г,).
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 1.1. В електричному колі, схема якого наведена на рис. 1.1, а, визначити струм джерела живлення, якщо: , , , , .
Розв’язування
Оскільки в електричному колі одне джерело живлення, то задачу розв’язуватимемо методом перетворення (рис. 1.1). Для визначення еквівалентного опору відносно затискачів джерела замінимо трикутник опорів еквівалентною зіркою з опорами :
; ;
.
Визначимо опір двох паралельних віток і ( рис.1.1,в)
.
Еквівалентний опір (рис.1.1,г) електричного кола відносно затискачів джерела живлення дорівнює:
Величину струму визначимо за формулою:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №2
Тема. Розрахунок кіл постійного струму з багатьма
джерелами живлення
Задача 2.1. В електричному колі, схема якого зображена на рис. 2.1, відомі ЕРС джерел і опори резисторів. Визначити струми у вітках і режими роботи кожного джерела. Скласти баланс потужностей. Задачу розв’язати трьома методами: методом законів Кірхгофа, методом вузлової напруги та методом контурних струмів. Параметри електричного кола: , , , , , , , наведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Вихідні дані до задачі 2.1
Цифри номера залікової книжки
десятки одиниці 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Е1, В 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
Е2, В 220 200 150 210 180 160 190 230 240 250
Е3, В 140 160 180 200 220 120 150 170 190 210
R1, Ом 2 1 5 4 5 2 1 5 4 2
R2, Ом 1 2 4 2 1 4 3 2 1 5
R3, Ом 4 4 2 1 2 5 4 2 1 2
R4, Ом 5 7 1 5 4 1 5 1 6 4
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 2.1. В електричному колі, схема якого зображена на рис. 2.1, відомі ЕРС джерел: , , , і опори резисторів: , , , . Визначити стуми у вітках і режими роботи кожного джерела. Скласти баланс потужностей. Задачу розв’язати трьома методами: методом законів Кірхгофа, методом вузлової напруги та методом контурних струмів.
Розв’язування
Метод законів Кірхгофа
Задаємося довільним напрямом струмів у вітках так, як зображено на рис. 2.1.
Записуємо рівняння за першим законом Кірхгофа для вузла :
. (2.1)
Число рівнянь за першим законом Кірхгофа дорівнює на одиницю менше від числа вузлів (2-1=1). Тому решту рівнянь запишемо на основі другого закону Кірхгофа:
(2.2)
Рис. 2.1 - До прикладу 2.1
Розв’язуємо спільно системи рівнянь (2.1) і (2.2) відносно невідомих струмів. Для зменшення кількості рівнянь системи з рівняння (2.1) визначимо струм і підставимо його в систему рівнянь (2.2):
(2.3)
.
Підставимо числові значення у систему рівнянь (2.3) і зведемо її до вигляду, зручного для розв’язування:
Рівняння для довільного струму буде мати вигляд:
де - визначник системи.
Визначник отримують із визначника внаслідок заміни опорів -го стовпця на стовпець правих частин:
;
Знак «-» у струмах вказує на те, що дійсний напрям струму буде протилежний до прийнятого на рис. 2.1.
Метод контурних струмів
Задаємося напрямами струмів у вітках і контурних струмів так, як це зображено на рис. 2.1.
На основі загальної форми запису рівнянь методом контурних струмів запишемо систему рівнянь контурних струмів для схеми (рис. 2.1), що має три незалежні контури:
(2.4)
де
(2.5)
Підставимо числові значення (2.5) в систему (2.4) :
(2.6)
Розв’яжемо систему (2.6) відносно невідомих контурних струмів:
Визначаємо дійсні струми у вітках за відомими контурними струмами:
Метод вузлової напруги
Задаємося напрямами струмів і міжвузлової напруги так, як зображено на рис. 2.1.
Запишемо рівняння за другим законом Кірхгофа для контурів так, щоб у кожне рівняння входила напруга і одна вітка електричного кола:
Із кожного рівняння створеної системи визначимо струм:
, де
, де
, де
, де
За першим законом Кірхгофа запишемо рівняння для вузла :
і підставимо в нього значення знайдених струмів:
.
З останнього рівняння визначимо напругу :
За відомою напругою визначаємо струми у вітках:
У результаті розрахунків бачимо, що дійсні напрями струмів у вітках співпадають з напрямками відповідних ЕРС. Отже, всі джерела ЕРС працюють у режимі віддачі енергії (генераторний режим, а для акумуляторів – режим розрядки).
Рівняння балансу потужності має вигляд:
Підставивши числові значення, переконуємося, що рівняння балансу потужностей підтверджується:
Похибка обчислень становить
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №3
Тема. Розрахунок кола з послідовним з’єднанням віток,
що містять R, L, C - елементи в колі змінного струму.
Задача 3.1. У коло синусоїдного струму частотою = 50Гц (рис.3.1) ввімкнено послідовно дві котушки індуктивності та конденсатор. Визначити струм і напругу на елементах кола, резонансну частоту. Скласти баланс активних і реактивних потужностей, якщо прикладена напруга , а параметри елементів дорівнюють: . Побудувати топографічну векторну діаграму напруг. Задачу розв’язати комплексним методом.
Таблиця.1.4 - Вихідні дані до задачі 3.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U, B 50 40 60 30 70 80 90 70 80 100
R1, Ом 4 3 4 5 6 3 5 6 4 5
R2, Ом 5 4 5 3 4 6 3 5 8 9
32 16 20 25 19 96 19 35 38 29
19 32 96 22 26 28 12,7 28 25 39
C, мкФ 320 500 400 400 320 350 450 550 400 500
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 3.1. У коло синусоїдного струму частотою (рис. 2.1) ввімкнено послідовно дві котушки індуктивності та конденсатор. Визначити струм, напругу на елементах кола, резонансну частоту. Скласти баланс активних і реактивних потужностей, якщо прикладена напруга , а параметри елементів дорівнюють: ; . Побудувати топографічну векторну діаграму напруг. Задачу розв’язати комплексним методом.
Розв’язування. Визначаємо реактивні опори елементів:
Повний опір електричного кола дорівнює:
Ом.
Визначаємо струм:
Спади напруг на елементах електричного кола визначимо за формулами:
За даними розрахунків будуємо топографічну векторну діаграму (рис.1.4.2). Для побудови векторної діаграми вибираємо масштаби , .
Комплексна потужність джерела:
Отже, активна потужність джерела і реактивна - дорівнюють: , .
Рис.3.2 - Векторна діаграма схеми, зображеної на рис.3.1
Визначаємо активну і реактивну потужності споживача:
Складаємо баланс активних і реактивних потужностей:
. Похибка обчислень становить 0,008%.
. Похибка обчислень становить 0,008%.
Визначаємо резонансну частоту:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №4
Тема. Розрахунок кола з паралельним з’єднанням віток,
що містять R, L, C - елементи в колі змінного струму.
Задача 4.1. Дві паралельні вітки (рис.4.1) під’єднані до джерела синусоїдної напруги , частотою . Визначити струми у вітках і нерозгалуженій частині кола, якщо параметри елементів кола дорівнюють: ; ; ; Побудувати векторну діаграму струмів. Визначити резонансну частоту. Скласти баланс потужностей.
Розв’язування провести комплексним методом. Вихідні дані наведені в табл.4.1.
Рис. 4.1 - Схема електричного кола до прикладу 4.1
Таблиця 4.1 - Вихідні дані до задачі 4.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
R1,Ом 3 8 9 2 10 7 4 7 5 6
160 120 320 380 100 150 200 250 300 180
R2, Ом 17 18 20 26 19 23 25 21 24 22
C, мкФ 200 800 400 900 300 1000 500 1200 600 700
U, B 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
f, Гц 50 60 70 120 80 200 90 400 100 250
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 4.1. Дві паралельні вітки (рис.4.1) під’єднані до джерела синусоїдної напруги , частотою . Визначити струми у вітках і нерозгалуженій частині кола, якщо параметри елементів кола дорівнюють: ; ; ; Побудувати векторну діаграму струмів. Визначити резонансну частоту. Скласти баланс потужностей.
Розв’язування провести комплексним методом.
Розв’язування. Визначаємо реактивні опори елементів:
Повні опори віток:
Еквівалентний опір електричного кола:
Визначаємо струми у вітках:
Для побудови векторної діаграми вибираємо масштаби ; . Векторна діаграма наведена на рис.4.2.
Комплексна потужність джерела:
Активна потужність джерела дорівнює , а реактивна - .
Рис.4.2 - Векторна діаграма схеми, зображеної на рис. 4.1
Визначаємо активну і реактивну потужності споживача:
Складаємо баланс активних і реактивних потужностей:
Похибка обчислень становить .
Похибка обчислень становить .
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №5
Тема. Розрахунок трифазних електричних кіл при з’єднанні споживачів зіркою
Задача 5.1. Трифазний споживач з нейтральним провідником і несиметричним навантаженням під’єднаний до трифазної мережі з лінійною напругою Навантаження фаз споживача дорівнюють: Нарисувати заступну схему електричного кола. Визначити фазні та лінійні струми, струм у нейтральному провіднику, а також споживану активну потужність. Визначити вказані параметри при обриві нейтрального провідника. Побудувати векторні діаграми напруг і струмів для обох випадків. Вихідні дані наведені в табл.5.1.
Таблиця 5.1 - Вихідні дані до задачі 5.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
22-j7 23-j6 24-j8 25-j9 20-j10 18-j14 27-j10 16-j12 19-j16 24-j6
22 20 18 24 19 21 23 20 18 16
30+j16 32+j18 36+j14 34+j12 38+j28 40+j20 42+j26 48+j32 44+j35 45+j40
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 5.1. Трифазний споживач з нейтральним провідником і несиметричним навантаженням під’єднаний до трифазної мережі з лінійною напругою Навантаження фаз споживача: Нарисувати заступну схему електричного кола. Визначити фазні та лінійні струми, струм у нейтральному провіднику, а також споживану активну потужність. Визначити вказані параметри при обриві нейтрального провідника. Побудувати векторні діаграми напруг і струмів для обох випадків.
Розв’язування. Заступна схема електричного кола наведена на рис.5.1.
Рис.5.1 - Заступна схема електричного кола до прикладу 5.1.
Величини фазних напруг дорівнюють:
або в комплексній формі:
При наявності нейтрального провідника:
Повні опори фаз і кути зсуву фаз між фазними напругами та струмами визначаємо за формулами:
Фазні струми (вони ж і лінійні) визначимо за формулами:
Струм у нейтральному провіднику дорівнює:
На рис.5.2 побудовані векторні діаграми напруг і струмів з прийнятими масштабами: ,
Споживані активні потужності дорівнюють:
При обриві нейтрального провідника величини фазних напруг будуть різними, оскільки навантаження фаз споживача несиметричне.
Рис.5.2 - Векторні діаграми до прикладу 5.1 з нейтральним (а) та без нейтрального (б) провідника
Для визначення фазних напруг необхідно визначити комплексні повні провідності фаз і напругу між нейтральними точками :
Визначимо фазні напруги та струми:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №6
Тема. Розрахунок трифазних електричних кіл при з’єднанні споживачів трикутником
Задача 6.1. До трифазної мережі з лінійною напругою під’єднаний трифазний несиметричний споживач при з’єднанні фаз трикутником. Навантаження фаз: Необхідно накреслити заступну схему електричного кола, визначити фазні та лінійні струми, а також споживану активну потужність. Побудувати векторну діаграму напруг і струмів. Вихідні дані наведені в табл.6.1
Таблиця 6.1 - Вихідні дані до задачі 6.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
22-j7 23-j6 24-j8 25-j9 20-j10 18-j14 27-j10 16-j12 19-j16 24-j6
22 20 18 24 19 21 23 20 18 16
30+j16 32+j18 36+j14 34+j12 38+j28 40+j20 42+j26 48+j32 44+j35 45+j40
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 6.1. До трифазної мережі з лінійною напругою під’єднаний трифазний несиметричний споживач при з’єднанні фаз трикутником. Навантаження фаз таке ж, як і в прикладі 5.1. Необхідно накреслити заступну схему електричного кола, визначити фазні та лінійні струми, а також споживану активну потужність. Побудувати векторну діаграму напруг і струмів.
Розв’язування. Заступна схема кола наведена на рис.6.1.
Комплексні лінійні напруги:
Повні опори фаз і кути зсуву фаз між фазними напругами та фазними струмами такі ж, як і в прикладі 1.6:
Рис.6.1- Заступна схема електричного кола до прикладу 6.1. Рис.6.2 - Векторна діаграма до прикладу 6.1
Визначимо фазні струми:
Лінійні струми дорівнюють:
Векторна діаграма наведена на рис. 6.2. При побудові використані масштаби ,
Споживані активні потужності визначимо за формулами:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №7
Тема. Розрахунок магнітних кіл постійного струму
Задача 7.1. Розрахувати обмотку підковоподібного електромагніту з силою тяги якщо обмотка під’єднана до джерела постійної напруги і допустима густина струму = 2 А/мм2. Сердечник і якір електромагніту виготовлені зі сталі, крива намагнічування якої задана в таблиці 7.1. Розміри магнітопровода зображені на рис.7.1. З метою запобігання прилипання якоря до полюсів електромагніту передбачена прокладка із немагнітного матеріалу, товщиною . Вихідні дані наведені в табл.7.2.
Таблиця 7.1 - Крива намагнічування сталі
В, Тл 0 0,5 0,9 1,1 1,15 1,2 1,4 1,55 1,65 1,7 1,71 1,72
Н, А/м
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10 12
Таблиця 7.2 - Вихідні дані до задачі 7.2
Параметр,
його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
F, H 800 600 700 750 650 900 850 500 550 950
U, B 60 80 100 90 120 110 70 110 120 100
а, см 10 11 12 23 24 25 26 27 28 29
b, см 4 4,5 5 6 7 7,5 8 8,5 9 10
Рис.7.1 - Схема магнітопровода електромагніту до прикладу 7.1
Приклад 7.1. Розрахувати обмотку підковоподібного електромагніту з силою тяги якщо обмотка під’єднана до джерела постійної напруги і допустима густина струму Сердечник і якір електромагніту виготовлені зі сталі, крива намагнічування якої задана в таблиці 7.1. Розміри магнітопровода зображені на рис.7.1, при цьому а=12см, в=5см. З метою запобігання прилипання якоря до полюсів електромагніту передбачена прокладка із немагнітного матеріалу, товщиною .
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Розв’язування. Магнітну індукцію визначаємо за формулою:
де = в • в = 5 • 10-2 • 5 • 10-2 = 25 • 10-4 м2.
За кривою намагнічування (побудову виконати самостійно за таблицею 7.1) визначаємо величину напруженості магнітного поля в сталі
Напруженість магнітного поля в немагнітному проміжку дорівнює:
Визначаємо середню лінію протікання магнітного потоку:
За законом повного струму визначаємо намагнічуючу силу:
За формулою опору довжина провідника дорівнює:
з урахуванням що
Висота котушки приблизно дорівнює висоти вікна електромагніту, тобто
Відстань від сердечника до витків внутрішнього (першого) шару, внаслідок використання каркасу та ізолюючих прокладок, хай дорівнює 4мм. Припустимо також, що товщина котушки разом з каркасом складає також ширини вікна електромагніту тобто
Отже, переріз провідників котушки (односторонній) дорівнює:
Перевіримо чи вкладуться всі провідники котушки в заданій площі.
Діаметр ізольованого провідника в разів більший за діаметр провідника без ізоляції. Для провідника марки ПЕВ – 1 або ПЕВ – 2 (емалеве покриття) .
Припустимо, що в поперечному перерізі котушки кожен виток займає квадрат із стороною , запишемо:
звідси
Представимо намагнічуючу силу у вигляді:
де - величина струму в провіднику.
З останньої формули визначимо необхідну товщину котушки:
Отже, необхідна товщина котушки не перевищує можливої товщини котушки
Довжина середнього витка котушки дорівнює:
де
Число витків визначаємо за формулою:
Струм в обмотці:
Площа поперечного перерізу провідника дорівнює:
Із довідника вибираємо провідник відповідного діаметру так, щоб його площа була найближчою до площі
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №8
Тема. Розрахунок параметрів заступної схеми однофазного трансформатора
Задача 8.1. Однофазний трансформатор має такі номінальні параметри: потужності втрат при неробочому ході , а при короткому замиканні напруга короткого замикання , струм неробочого ходу .Визначити: коефіцієнт трансформації; параметри заступної схеми трансформатора; вторинну напругу та струм при під’єднанні споживача з параметрами: Вихідні дані наведені в табл.8.1.
Таблиця 8.1- Вихідні дані до задачі 8.1
Параметр,
його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Sн, кВА 75 100 180 240 320 420 63 63 160 160
6 10 10 10 35 10 6 6 6 10
230 525 525 525 10500 525 230 400 400 230
0,59 0,73 1,2 1,6 2,3 2,1 0,26 0,26 0,54 0,54
1,87 2,4 4,1 5,1 6,2 7,0 1,28 1,28 2,65 3,1
5 4,5 5 4,8 5 5 4,7 4,7 4,5 4,5
Іо, % 7,5 7,5 7,0 7,0 7,5 6,5 2,6 2,6 2,4 2,4
Zн, Ом 0,5 0,54 0,55 0,51 0,53 0,52 0,49 0,48 0,5 0,5
0,8 0,8 0,82 0,76 0,75 0,78 0,77 0,8 0,81 0,79
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 8.1. Однофазний трансформатор має такі номінальні параметри: потужності втрат при неробочому ході , а при короткому замиканні напруга короткого замикання , струм неробочого ходу Визначити: коефіцієнт трансформації; параметри заступної схеми трансформатора; вторинну напругу та струм при під’єднанні споживача з параметрами:
Розв’язування: Визначаємо коефіцієнт трансформації:
Номінальний струм первинної обмотки дорівнює:
Струм неробочого ходу визначаємо за формулою:
Визначаємо параметри заступної схеми:
Для визначення вторинної напруги і струму при навантаженні визначимо наперед коефіцієнт завантаження де
струм первинної обмотки при навантаженні
де
Зміна вторинної напруги:
де
Визначаємо вторинні напругу та струм:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №9
Тема. Розрахунок механічної характеристики асинхронного двигуна
Задача 9.1. Трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором живиться від мережі з лінійною напругою і частотою Гц. Номінальні дані двигуна: ; ; ; кількість полюсів статора
Визначити активну потужність, що споживається двигуном із мережі; номінальний і максимальний моменти; номінальний і пусковий струми; номінальне та критичне ковзання; залежність обертового моменту від ковзання Вихідні дані наведені в табл.9.1.
Таблиця 9.1 - Вихідні дані до задачі 9.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1,1 1,5 2,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11 15 18,5
n2, об/хв 1420 1415 1425 1435 1430 1445 1445 1460 1465 1465
75 77 80 82 84 85,5 87,5 87,5 88,5 89,5
0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,88
Км 2,2 2,2 2,4 2,4 2,4 2,2 3 3 2,3 2,3
Кпм 2 2 2 2.1 2 2 2,2 2,2 1,4 1,4
КІ 5 5 6 6 6 7 7,5 7,5 7 7
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 9.1. Трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором живиться від мережі з лінійною напругою 220В і частотою = 50Гц. Номінальні дані двигуна: = 220В; ; кількість полюсів статора
Визначити активну потужність, що споживається двигуном із мережі; номінальний і максимальний моменти; номінальний і пусковий струми; номінальне та критичне ковзання; залежність обертового моменту від ковзання
Розв’язування. Активна потужність, що споживається двигуном із мережі
Номінальний і максимальний моменти:
Номінальний і пусковий струми:
Номінальне та критичне ковзання:
де
Для визначення залежності скористаємося формулою Клосса
Формулу Клосса можна використати для розрахунку механічної характеристики асинхронного двигуна. Для цього необхідно задатись значеннями від (щоб не було невизначеності, то близьким до нуля) до і визначити відповідні значення . Для розрахунку потрібно скласти таблицю і за розрахунковими даними графічно побудувати залежність .
Слід відмітити, що формула Клосса дає задовільний результат тільки в робочій частині механічної характеристики, тобто для від до . Пускова частина механічної характеристики визначається за цією формулою з великою похибкою.
Задача 9.2. Визначити розрахункову потужність та вибрати за каталогом (табл. 9.1) трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором для приводу механізму, що працює у повторно-короткочасному режимі з графіком зміни навантажуваль-ного моменту на валу зображеним на рис.9.1. Швидкість обертання вала механізму дорівнюєь Перевірити двигун на перевантажувальну здатність. Вихідні дані наведені в табл. 9.2.
Рис. 9.1 - Графік зміни навантажувального моменту на валу двигуна до прикладу 9.2
Таблиця 9.1 - Технічні дані асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором закритого виконання
Тип двигуна ,
кВт , об/хв
Синхронна швидкість обертання 1000, об/хв
4А80В6У3 1,1 920 74.0 0,74 2,2 2,0 4,0
4А90L6У3 1,5 935 75,0 0,74 2,2 2,0 4,5
4А100L6У3 2,2 950 81,0 0,73 2,2 2,0 5,0
4А112МА6У3 3,0 955 81,0 0,76 2,5 2,0 6,0
4А112МВ6У3 4,0 950 82,0 0,81 2,5 2,0 6,0
4А132S6У3 5,5 965 85,0 0,80 2,5 2,0 6,5
4А132М6У3 7,5 970 85,5 0,81 2,5 2,0 6,5
4А160S6У3 11,0 975 86,0 0,86 2,0 1,2 6,0
4А160М6У3 15,0 975 87,5 0,87 2,0 1,2 6,0
4А180М6У3 18,5 975 88,0 0,87 2,0 1,2 5,0
4А200М6У3 22,0 975 90,0 0,90 2,4 1,3 6,5
4А200L6У3 30,0 980 90,5 0,90 2,4 1,3 6,5
4А225М6У3 37,0 980 91,0 0,89 2,3 1,2 6,5
4А250S6У3 45,0 985 91,5 0,89 2,1 1,2 6,5
4А250М6У3 55,0 985 91,5 0,89 2,1 1,2 6,5
4А280S6У3 75,0 985 92,0 0,89 2,2 1,4 5,5
4А280М6У3 90,0 985 92,5 0,89 2,2 1,4 5,5
Таблиця 9.2 - Вихідні дані до задачі 9.2
Параметр,
його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
М1, Нм 40 45 50 65 75 60 70 30 35 80
М2, Нм 80 90 95 85 100 105 120 115 110 130
М3, Нм 60 70 80 75 90 85 100 105 105 110
t1, хв 5 10 15 20 30 25 45 35 50 40
t2, хв 10 15 20 30 40 30 50 60 55 50
t3, хв 15 20 30 40 45 35 55 50 45 40
t0, хв 30 35 40 45 25 20 15 30 25 20
n2, об/хв 950 965 970 975 975 975 975 980 980 985
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 9.2. Визначити розрахункову потужність та вибрати за каталогом трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором для приводу механізму, що працює у повторно-короткочасному режимі з графіком зміни навантажувального моменту на валу зображеним на рис. 9.2. Швидкість обертання вала механізму дорівнює 930 об/хв. Перевірити двигун на перевантажувальну здатність.
хв.
Рис.9.2 - Графік зміни навантажувального моменту
на валу двигуна до прикладу 9.2
Розв’язування. Еквівалентний момент на валу дорівнює:
Тривалість вмикання:
Еквівалентна потужність дорівнює:
Розрахункова потужність для стандартного :
Для за [табл.9.1] вибираємо двигун 4АС132S6У3 з технічними даними:
Максимальний момент двигуна дорівнює:
де ;
= 1000(1 - 0,064) = 936 об/хв.
Отже, перевантажувальна здатність двигуна достатня, оскільки де коефіцієнт враховує зниження напруги на 10%.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №10
Тема. Розрахунок параметрів машини постійного струму
Задача 10.1. Генератор постійного струму паралельного збудження має такі дані: Опір обмотки збудження дорівнює Втрати потужності у колі обмотки якоря складають 5%, а потужність механічних, магнітних і додаткових втрат – 6% від номінальної потужності. Визначити: номінальний струм генератора, струми якоря і обмотки збудження, ЕРС якоря і ККД при
номінальному режимі; електромагнітний момент і потужність первинного двигуна. Вихідні дані наведені в табл. 10.1.
Таблиця 10.1 - Вихідні дані до задачі 10.1
Параметр, його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 11 11 13,5 13,5 16 16 20 24 27
Uн, В 115 230 115 115 230 230 115 230 230 230
nн, об\хв 1000 970 1000 1150 2250 1150 1500 1050 2200 1150
R3, Ом 32 85 24 18 73 60 15 52 45 35
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 10.1. Генератор постійного струму паралельного збудження має такі дані:
Опір обмотки збудження дорівнює Втрати потужності у колі обмотки якоря складають 5%, а потужність механічних, магнітних і додаткових втрат – 6% від номінальної потужності. Визначити: номінальний струм генератора, струми якоря і обмотки збудження, ЕРС якоря і ККД при номінальному режимі; електромагнітний момент і потужність первинного двигуна.
Розв’язування. Номінальний струм генератора:
Струм обмотки збудження:
Струм якоря при номінальному режимі:
ЕРС в обмотці якоря:
де
Електромагнітна потужність:
Електромагнітний момент:
де
Потужність механічних, магнітних і додаткових втрат:
Потужність електричних втрат у колі якоря:
Потужність електричних втрат у колі обмотки збудження:
Потужність сумарних втрат в генераторі:
Потужність первинного двигуна:
ККД генератора:
Задача 10.2. Двигун паралельного збудження має такі номінальні дані: Опір якірного кола обмотки збудження Визначити номінальний струм двигуна і опір пускового реостата, при якому кратність пускового струму дорівнює 2, пусковий момент, швидкість обертання та струм у режимі неробочого ходу.
Вихідні дані наведені в табл. 10.2.
Таблиця 10.2 - Вихідні дані до задачі 10.2
Параметр,
його умовне позначення, розмірність Номер варіанта (остання цифра залікової книжки)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 1,5 2,2 3,2 4,5 6 8 11 14 19
Uн, В 110 110 110 110 110 220 220 220 220 220
nн, об\хв 3000 3000 3000 1500 1500 3000 3000 1500 1500 1500
77 76 80 78,5 80 82,5 83,5 84 86,5 84,5
Rя, Ом 1,2 0,8 0,48 0,34 0,23 0,62 0,44 0,31 0,29 0,16
Rз, Ом 220 160 110 80 70 220 170 185 135 110
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 10.2. Двигун паралельного збудження має такі номінальні дані: Опір якірного кола обмотки збудження Визначити номінальний струм двигуна і опір пускового реостата, при якому кратність пускового струму дорівнює 2, пусковий момент, швидкість обертання та струм у режимі неробочого ходу.
Розв’язування. Потужність, що споживає двигун з мережі при номінальному навантаженні:
Номінальний струм двигуна:
Струм збудження:
Номінальний струм обмотки якоря:
Пусковий струм при заданій кратності :
.
Пусковий струм обмотки якоря:
Опір якірного кола в момент пуску:
Опір пускового реостата:
Номінальна кутова швидкість обертання:
ЕРС якоря при номінальному навантаженні:
Постійна при незмінному магнітному потоці:
Електромагнітний пусковий момент:
Електромагнітний момент у номінальному режимі:
Момент на валу:
Момент неробочого ходу:
Струм якоря в режимі неробочого ходу:
Струм неробочого ходу двигуна:
Кутова швидкість обертання ротора при неробочому ході та номінальній напрузі:
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №11
Тема: Розрахунок параметрів напівпровідникових діодів, стабілітронів.
Задача 11.1. Для заданої схеми випрямлення (табл.11.1) розрахувати параметри напівпровідникового діода і вибрати його за довідниковими даними (табл. Д8) за відомими значенями опору навантаження RН та змінної фазної напруги U2ф .
Для розрахунку прийняти: RН = (10 ∙ № за списком) Ом;
U2ф = (10 + 4 ∙ № за списком) В.
Рис. 11.1 – Схема 1-фазна однопівперіодна:
а) без трансформатора, б) з трансформатором.
Таблиця 11.1 – Параметрів схем випростувачів при роботі на активне навантаження для ідеальних вентилів
№ схеми Схема
випрямлення Параметри для вибору діода
Kiд=
1 1-фазна однопівперіодна 0,45 1 1,14 3,14
2 1-фазна з середньою точкою тр-ра 0,9 0,5 0,707 3,14
3 1-фазна мостова 0,9 0,5 0,707 1,57
4 Трифазна нульова 1,17 1/3 0,577 2,01
5 Трифазна мостова 2,34 1/3 0,577 1,045
Методичні рекомендації до розв’язування задач
Приклад 11.1. Дано: Rн = 8Ом; U2ф = 12В; схема випрямлення 1-фазна однопівперіодна (рис. 11.1, а)).
Розв’язування. Для заданої схеми випрямлення за табл. 11.1 визначаємо розрахункові коефіцієнти для вибору випрямних діодів.
Схема
випрямлення Параметри для вибору діода
KІд=
1-фазна однопівперіодна 0,45 1 1,14 3,14
Середнє значення напруги на навантаженні визначаємо із співвідношення:
В.
Визначаємо струм навантаження:
А.
Визначаємо граничний прямий струм діода Iпр:
А.
Аналогічно визначаємо максимально допустимий прямий струм діода:
А.
Максимально допустима зворотна напруга діода рівна:
В.
Вибираємо тип діодів за табл. Д8. При цьому необхід¬но забезпечити виконання умов (11.1-11.3):
Uзв. тах. доп. > U зв. тах.; (11.1)
Іпр. доп > Іпр ; (11.2)
Іпр.mах.доп = πІпр..доп > Іпр. mах (11.3)
За табл. Д8 вибираємо випрямний кремнієвий діод типу КД202Б, що ма¬є наступні параметри:
Uзв. тах. доп. = 50В > 17В;
Іпр. доп =1А > 0,68А;
Іа тах = πІпр. доп = π ˖ 1= 3,14А > 0,78А;
Uпр = 1В.
Задача 11.2. Розрахувати параметри і вибрати тип елементів у схемі, див. рисунок 11.2, що забезпечує напругу стабілізації Uвих, при зміні струму навантаження від Івих.min до Івих.max. Напруга джерела живлення Uдж задана.
Прийняти: Uвих ≈ (2 + № за списком) В; Uдж = 1,5Uвих ± 10%, В;
Івих min = 5мА, Івих max = (20 + 2∙ № ост. цифра за списком) мА.
Приклад 11.2. Дано: Uвих = 12В,
Івих min = 25мА,
Івих max = 100мА,
Uдж = 17В ± 20%.
Розв’язування. Струм через стабілітрон повинен змінюватись у межах: > > .
Попередньо за табл. Д9 вибираємо стабілітрон Д815Д, Uст = 12В, Іст. mах = 300мА.
Номінальний струм через стабілітрон:
Іс ном = Іс mах • = 300 • 10-3 • = 178,6мА.
Перевіримо умову виконання нерівності:
= Іс mах • > Іс mіп,
300• 10-3 • = 57,1мА > 25мА.
Резистор Rб розраховуємо за формулою:
Rб = = = = 28Ом.
За табл. Д1 приймаємо стандартне значення опору баластного резистора – 30Ом.
Потужність, що виділяється на опорі Rб:
= • Rб = (178,6 • 10-3)2 • 30 = 0,93Вт.
За значенням Rб = 30Ом за табл. Д4 вибираємо резистор Rб типу С2-23, потужністю 1Вт.
Максимально-допустиме значення струму навантаження, що може пройти через вибраний стабілітрон:
Ін. mах = Іс ном – = 178,6 – 57,1 = 121,5мА,
що більше Івих. mах = 100мА.
Максимальна потужність на виході схеми:
Рвих = Uвих• Ін. mах = 12 • 121,5 • 10-3 = 1,458Вт,
що менше від Рст. = (Uст.• Іст. mах) = 12 • 300 • 10-3 = 3,6Вт.
За розрахунковим величинах остаточно вибираємо за табл. Д9 стабілітрон типу Д815Д з параметрами:
Uст = 12В; Іст.mіп = 25мА; Іст.mах = 300мА; та опір Rб типу С2-33, 30Ом Рн = 1Вт.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №12
Тема. Розрахунок і вибір багатошарових напівпровідникових
структур транзисторів.
Задача 12.1. Здійснити аналітичний розрахунок параметрів і вибір біполярного транзистора.
Вихідними даними для розрахунку є (табл.12.1):
РВИХ, Вт - потужність на виході (на навантаженні) каскаду;
RН, Ом - опір навантаження;
fВ, Гц - верхня межа діапазону частот сигналу, що підсилюється;
М - допустиме значення коефіцієнта частотних викривлень.
Примітка. Вибір варіанту задачі 12.1 здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки студента.
Таблиця 12.1- Вихідні дані для розрахунку задачі 12.1
Цифри номера залікової книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
десятки одиниці
Рвих, Вт 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Rн, Ом 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0
М 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
fв, кГц 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Приклад вибору варіанта для номера залікової книжки 132:
з колонки 3 маємо: М = 1,9; fв = 250кГц;
з колонки 2 маємо: Рвих= 1,5Вт; Rн = 20,0Ом.
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 12.1. Дано: РВИХ.= 3,5Вт; RН = 30Ом; fВ = 20кГц; М = 2,0.
Розв’язування. Відомо, що транзистори вибирають за виконання умов
(12.1)
Визначаємо напругу джерела живлення за формулою:
(12.2)
де - напруга насичення транзистора, = 0,5В.
Приймаємо ЕК = 30В.
Максимальну потужність, що розсіюється на колекторі знаходять за формулою:
(12.3)
Максимальний струм колектора визначають за формулою:
(12.4)
Визначаємо граничну частоту роботи транзистора:
(12.5)
За отриманими значеннями: за табл. Д11 вибираємо транзистор КТ 814А з параметрами:
Всі умови перевірки виконуються.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №13
Тема. Розрахунок і вибір багатошарових напівпровідникових
структур - тиристорів.
Задача 13.1. Здійснити аналітичний розрахунок параметрів і вибір одно-операційного тиристора. Прийняти для розрахунку температуру робочого середовища Тс = 25°С.
Вихідними даними для розрахунку є (табл.13.1):
1) , В - діюче значення напруги мережі живлення;
2) , Гц - частота мережі живлення;
3) , Ом - опір навантаження;
4) , в градусах електричних - кут керування тиристорів;
5) , В - напруга джерела живлення системи керування тиристорами.
Примітка. Вибір варіанту задачі 13.1 здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки студента.
Таблиця 13.1- Вихідні дані для розрахунку задачі 13.1
Цифри номера залікової книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
десятки одиниці
, Ом
6,3 10 18 30 3,3 5,1 9,1 15 4,7 8,2
, В
9 12 15 17 9 10 12 17 9 12
, В
127 220 380 660 127 220 380 660 220 380
ел. гр.
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Приклад вибору варіанта для номера залікової книжки 132:
з колонки 3 маємо - = 30Ом; =17В;
з колонки 2 - = 380В; = 20 ел. град.,
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 13.1. Дано: = 7,5Ом; = 12В; = 380В; = 45º.
Розв’язування. Знайдемо необхідні значення параметрів тиристорів. Амплітуда зворотної напруги на тиристорі:
Uзв m = КЗ = • 380 • 1,25 = 669,75В,
(13.1)
де КЗ - коефіцієнт запасу, що враховує можливі перенапруги (зазвичай приймають КЗ = 1,25).
Знайдемо значення середнього та амплітудного струмів, що проходять через тиристор. Для будь-якої величини кута керування величину середнього стру¬му можна знайти за формулою (13.2). При цьому максимальне зна¬чення струму, на яке повинен бути розрахований тиристор Іа0, відпові¬дає куту керування = 0. Тоді:
(13.2)
Амплітудне значення:
(13.3)
Вибираємо тиристор, що відповідає вимогам:
Uзв.д > Uзв.т ; (13.4)
Іг0 > Іа0 (13.5)
де - допустима зворотна напруга на тиристорі, (амплітудне значення); Іг0 - середнє значення допустимого граничного струму тиристора з типовим охолоджувачем в умовах природного повітряного охоло¬дження.
За табл. Д12, ви¬бираємо тиристор Т10-80, що має наступні параметри:
- = 700В > 669,75В;
- Іг0 = 25А > 22,75А.
Інші параметри вибраного тиристора:
- вмикаючий струм керування ІК = 0,15А;
- вмикаюча напруга керування UК = 4В;
- порогова напруга U0 = 1,02В;
- динамічний опір у відкритому стані RД = 1,7 •10-3 Ом;
- встановлений тепловий опір RT = 3,4° С/Вт;
- максимально-допустима температура нагріву кристалу вентиля Тmax доп = 140°С.
Знаходимо середнє значення струму через тиристор при заданому значенні кута керування:
А.
Знаходимо втрати потужності на тиристорі при заданому куті керування.
= Uo Ia + RД
(13.6)
Отже, для = 45° отримаємо:
= 1,02 • 19,42 + 1,7 • 10-3 • 34,122 = 21,78 Вт.
(13.7)
При цьому втратами потужності в колах керування нехтуємо.
Знаходимо перегрів тиристора при заданому = 45°:
= RT = 3,4 • 21,78 = 74,05 °С.
(13.8)
Тоді найбільша температура напівпровідникової структури тиристо¬ра складе:
Тmax = Тс + = 25 + 74,05 = 99,05 °С < Тmax доп = 140°С, (13.9)
Знаходимо величину опору додаткового резистора у колі керування тиристора:
Ом.
(13.10)
За табл. Д1 вибираємо найближче стандартне значення - 56Ом. Потужність, що розсіюється на цьому резисторі:
Вт.
За табл. Д3 вибираємо резистор типу С2-33 потужністю 2Вт.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №14
Тема. Розрахунок однокаскадних підсилювачів.
Задача 14.1. Виконайте аналітичний розрахунок підсилювача низької частоти на транзисторі зображеного на рис.14.1 за такими вихідними даними: h – параметри транзистора; параметри робочої точки транзистора у стані спокою; опір навантаження підсилювача RН; опір резистора у колі колектора RК; найменша (нижня) гранична частота підсилення fН; падіння напруги на резисторі RЕ, яке вибирається відповідно до вимог температурної стабільності підсилювача.
Розрахувати: параметри інших елементів схеми, напругу на цих елементах і струми, що проходять через них, коефіцієнти підсилення за напругою, струмом і потужністю.
Вихідні дані підсилювача наведені у табл.14.1.
Примітка. Вибір варіанту задачі 14.1 здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки студента.
Таблиця 14.1- Вихідні дані для розрахунку задачі 14.1
Цифри номера залікової книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
десятки одиниці
RК, кОм 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7
U0Е, В 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8
UКЕ, В 5 6 7 8 9 10 5 6 7 8
І0К, мА 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
h11Е, Ом 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950
h21Е,- 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
fН, Гц 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
RН, кОм 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3
h12Е, ×10-3 4 4,5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9
U0Б, В 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29
h22Е,×10-6
Ом-1 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Розв’язування. Визначаємо падіння напруги на колекторному резисторі у стані спокою: .
Рис. 14.1 – Підсилюючий каскад зі спільним емітером.
Схема електрична принципова
Розраховуємо струм бази транзистора у стані спокою: .
Струм дільника, що проходить у резисторах R1, R2 приймаємо рівним: .
Розраховуємо напругу живлення схеми як суму трьох напруг:
Визначаємо падіння напруги на резисторі R2 дільника як суму двох напруг: .
Визначаємо падіння напруги на резисторі R1: .
Розраховуємо опір резистора R2: .
При розрахунку опору резистора R1 потрібно врахувати, що через нього протікає сума струмів: .
Знаходимо вхідний опір підсилювача RВХ як еквівалентний опір трьох паралельно ввімкнених опорів: R1, R2, h11Е.
Розраховуємо опір резистора RЕ: .
Із табл. Д1 приймаємо стандартні значення опорів RЕ, R1, R2.
Розраховуємо потужність, що розсіюється на прийнятих резисторах.
Із табл. Д3 вибираємо тип резисторів за опором і потужністю.
Визначаємо ємність шунтуючого конденсатора СЕ в емітерному колі за наближеною формулою: де .
Визначаємо ємність роздільного конденсатора на вході схеми за наближеною формулою: .
Ємність роздільного конденсатора колекторного кола визначаємо за формулою: .
Визначаємо робочу напругу на конденсаторах за формулою:
З табл. Д10 за обчисленою ємністю та робочою напругою вибираємо тип конденсаторів СЕ, СБ, СК.
Визначаємо коефіцієнти підсилення:
за напругою: ,
за струмом: ,
за потужністю: .
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №15
Тема. Розрахунок багатокаскадних підсилювачів.
Задача 15.1. Здійснити розрахунок параметрів багатокаскадного підсилювача низької частоти: - коефіцієнт підсилення за потужністю; тип схеми вихідного (вхідного) сигналу; кількість каскадів підсилення; тип і номінали елементів схеми ПНЧ.
Вихідними даними для розрахунку є:
1) – потужність на виході підсилювача, Вт;
2) – опір навантаження, Ом ;
3) – напруга вхідного сигналу, мВ;
4) – внутрішній опір джерела сигналу;
5) , – нижня та верхня частота, що підсилюється.
Примітка. Вибір варіанту задачі 15.1 здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки студента.
Таблиця 15.1- Вихідні дані для розрахунку задачі 15.1
Цифри номера залікової книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
десятки одиниці
RН, Ом 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47
UВХ, мВ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
RДЖ,кОм 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7
РВИХ, Вт 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
fН, Гц 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
fВ, кГц 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Розв’язування. Потужність вхідного сигналу:
, (15.1)
де - для вхідного каскаду.
Коефіцієнт підсилення за потужністю:
, (15.2)
де = 0,7 ÷ 0,8; = 0,75 ÷ 0,85; = 0,3 ÷ 0,5.
Коефіцієнт підсилення за потужністю в децибелах (дБ):
ДБ = 10lg . (15.3)
За розрахункової потужності вихідного каскаду до 50мВт доцільно використовувати однотактну схему з малопотужним транзистором у режимі класу А.
За потужності, що перевищує 50мВт, треба застосовувати двотакт¬ну схему, режим якої (клас АВ або В), потужність транзисторів (мала, середня чи велика) визначаються, виходячи з певного значення .
Тип транзистора вихідного каскаду вибираємо за величиною макси¬мально-допустимої потужності, що розсіюється на його колекторі. Для цього знаходимо потужність, яку транзистор повинен віддати у наван¬таження: , а потім знаходимо потужність, що споживається колекторним колом від джерела живлення:
1) для однотактного каскаду в режимі класу А:
, (15.4)
2) для двотактного каскаду в режимі класу АВ або В:
, (15.5)
де - коефіцієнт завантаження транзистора (приймається рівним 0,8); - к.к.д. вихідного каскаду (для однотактного каскаду приймається приблизно 0,4, а для двотактних від 0,6 до 0,7).
За знайденим значенням вибираємо попередньо тип транзистора вихідного каскаду з табл. Д11 (додатки). При цьому необхідно виконання умови:
, (15.6)
де - максимально допустима потужність, що розсіюється на колек¬торі вибраного транзистора; - гранична частота коефіцієнта передачі струму для вибраного типу транзистора для схеми з СЕ.
Знаходимо орієнтовну кількість каскадів т та складаємо
структурну схему ПНЧ.
За певних умов можна вважати, що кожний каскад підсилювача за схемою з СЕ забезпечує підсилення потужності приблизно на 20дБ. Тоді:
. (15.7)
Отримане значення т округляємо до найближчого більшого цілого числа. Структурна схема ПНЧ наведена на рис.15.1, де цифра¬ми 1 – 3 позначено каскади попереднього підсилення, а цифрою 4 – вихід¬ний (кінцевий) каскад.
Рис. 15.1 – ПНЧ. Схема структурна
На основі структурної схеми, з урахуванням вище наведених міркувань складається орієнтовна принципова схема ПНЧ, що наведена на рис. 15.2.
У цій схемі каскади попереднього підсилення виконано на транзис¬торах VT1-VT3, а кінцевий - на транзисторах VT4, VT5. Резистор R9 є регулятором рівня вихідного сигналу. Конденсатор С10 - фільтр напру¬ги живлення ПНЧ, а RС - фільтр R14C7 забезпечує додаткову фільтрацію напруги живлення каскадів попереднього підсилення (забезпечує ви¬конання умов електромагнітної сумісності). Величина опору резистора R14 зазвичай складає декілька десятків Ом.
Якщо для вихідного каскаду обрати безтрансформаторну схе-му (рис. 15.3), то з формули (15.2) треба вилучити величини і .
Оскільки безтрансформаторні кінцеві каскади найчастіше будуються на основі каскадів з СК, що не мають підсилення за напругою, то мож¬на вважати величину їхнього підсилення за потужністю рівною 10дБ.
Орієнтовну електричну принципову схему безтрансформаторного ПНЧ наведено на рис. 15.3. Тут, для забезпечення живлення кінцево¬го каскаду від однополярного джерела, його підмикання до передкінцевого каскаду і до навантаження здійснюється через конденсатори C8, С10 (ємність C10 за великої потужності навантаження складає ти¬сячі мікрофарад).
Транзистор VT5 повинен мати такі ж параметри, як і VT4, але бути протилежного типу провідності: комплементарного типу.
Кінцевий каскад працює в режимі класу АВ, що визначається подачею у режимі спокою на базу транзистора VT4 напруги зміщення (-UR16 /2), а на базу транзистора VT5 напруги зміщення (+UR16 /2).
Ве¬личина опору резистора R16 набагато менша за опір резисторів R15 і R17 (падіння напруги на ньому становить близько 1,5В), тому напруга зміщення ±UR16/2 визначається струмом дільника I ≈ EK / (R15 + R17) та її можна вважати рівною IR16 / 2.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №16
Тема. Розрахунок підсилюючих пристроїв на операційних підсилювачах (ОП)
Теоретичні відомості
Для розрахунку параметрів схеми неінвертуючого ОП використовують такі основні формули (рис. 7.2): за , вхідний струм , тому що .
Оскільки U0 = 0, то , а .
З іншого боку .
Отже, , звідки (16.1)
Тоді коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача
. (16.2)
Для розрахунку параметрів схеми інвертуючого ОП використовують такі основні формули (рис. 16.3):
за першим законом Кірхгофа для вузла а маємо:
І1 = І33 (16.3)
тобто,
. (16.4)
ОП, забезпечуючи рівність U0 = 0, створює на виході таку напругу, щоб відвести струм І1 через резистор R33.
Тоді
. (16.5)
Отже, КUзз залежить лише від співвідношення опорів резисторів дільника НЗЗ. Знак «–» вказує на інверсію вхідного сигналу. Вхідний опір схеми дорівнює величині R1.
Задача 16.1. За заданими величинами (табл.16.1) виконати розрахунок невідомих параметрів розрахункової схеми на основі ОП.
Вихідними даними для розрахунку є: тип та схема підсилюючого каскаду - у даному разі це інверту¬ючий підсилювач чи двовходовий суматор, розрахункова схема якого наведена на рис. 16.1, або неінвертуючий підсилювач за схемою з рис.16.2; величини опорів деяких резисторів схеми каскаду; напрямки протікання струмів у вітках каскаду та величини де¬яких з них; величини деяких напруг на входах і виході каскаду або його коефіцієнта підсилення за напругою ; тип ОП та типова схема його вмикання - пропонується будувати каскади на ІМС ОП типу 140УД7, вважаючи його за типовий, з напругою живлення ±12В, за схемою вмикання, рис. 16.4.
Необхідно визначити:
- величини параметрів, що позначені у табл.16.1 знаком «х»;
- вказати, чи правильно позначені на рис.16.1 та рис. 16.2 на-прямки протікання струмів;
- тип та потужність резисторів пристрою.
Також необхідно навести електричну принципову схему каскаду з вказанням заданих та отриманих за результатами розрахунку номі¬нальних значень опорів, величин напруг і струмів, напрямків протікання останніх.
Таблиця 16.1- Вихідні дані для розрахунку задачі 16.1
Цифри номера залікової книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
десятки одиниці
Для розрахунку інвертуючого суматора або підсилювача на ОП
R1, кОм 1 х х 1,1 - - х - 2 1,1
R2, кОм 1,5 3 - - 1,2 х - 1 - 1,5
R3, кОм х 30 75 33 х х 240 х х 33
R4, кОм 2 1 6,2 2,2 х 2,4 х х х 2,2
U1, В 1,5 0,15 х х - - х - -0,05 х
U2, В -2,5 -0,25 - - х 0,01 - х - 0
U3, В 2,5 х х х -5 х 1,2 -2,2 х х
І1, мА х х х 0,2 - - 0,05 - х 0,2
І2, мА х х - - х х - х - -
І3, мА х х х х х 0,05 х 0,02 х х
І4, мА х 0,25 2 х 2,5 х 1 0,01 0,55 х
КUзз - - -50 х -100 -120 х х -110 х
Для розрахунку неінвертуючого підсилювача на ОП
R1, кОм 18 х 220 х 75 х 24 15 х 36
R2, кОм х 1,2 х 3 х 1 х х 2,4 х
R3, кОм 10 6,2 3,9 х 2 2 х х 10 х
U1, В -0,3 х 0,04 х 0,15 х 0,3 х х х
U2, В х 0,6 х 0,1 х х х х 0,2 0,25
U3, В -4,8 -9,6 х 5,1 х -1,25 х 9 3,2 х
І1, мА х х х х х х х х х х
І2, мА х х 0,02 х 0,15 х 0,3 0,5 х х
І3, мА х х х 1 х х 3,7 3,7 х 2
КUзз х х х х 51 25 х 6 х 16
Примітка. Вибір варіанту задачі 16.1 здійснюється за останнью цифрою залікової книжки студента.
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Приклад 16.1. Розрахунок інвертуючого підсилювача на ОП.
Вихідні дані: = 1кОм; - відсутнє; = 2кОм; = 0,15В; = -3B.
З аналізу вихідних даних видно, що маємо справу з інвертуючим підсилювачем, розрахункова схема якого наведена на рис. 16.3.
Необхідно визначити:
опір резистора ;
величини струмів , , ;
коефіцієнт підсилення ;
вірність позначених на рис. 16.3 напрямків протікання струмів;
тип та потужність резисторів каскаду.
Розв’язування. За формулою (16.5) маємо:
Тоді = кОм (що є стандартним значенням, в іншому випадку вибираємо за табл. Д1).
Оскільки потенціал інвертуючого входу ОП для схеми
інвертуючого підсилювача дорівнює нулю, маємо:
= мА,
напрямок його протікання на рис. 16.3 вказано вірно.
За першим законом Кірхгофа: = = 0,15мА, напрямок його протікання також вказано вірно.
Очевидно, що
мА,
оскільки = -1,5мА, то напрямок йогох протікання є зворотнім до вказаного.
Електрична принципова схема інвертуючого підсилювача з параметрами, отриманими за даними розрахунку і побудованого на ОП 140УД7, наведена на рис. 16.4.
Рис. 16.4 – Інвертуючий підсилювач на ОП. Схема електрична
Потужність, що виділяється в резисторах підсилювача:
= 1 • 103 (0,15 • 10-3)2 = 2,25 • 10-5 Вт;
= 20 • 103 (0,15 • 10-3)2 = 4,5 • 10-4 Вт;
= 2 • 103 (1,5 • 10-3)2 = 4,5 • 10-3 Вт.
Вибираємо за табл..Д3 резистори типу С2-33 з номінальною потужністю 0,125Вт. Розрахунок інших пристроїв (підсилювача струму, випрямляча, інтегратора) проводиться аналогічно, використовуючи І і ІІ закони Кірхгофа.
Технічні дані широковикористовуваних ОП наведені в табл. Д13.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №17
Тема роботи. Розрахунок схем логічних величин
Теоретичні відомості
Потрібно попередньо вивчити характеристику логічних елементів.
Логічні елементи разом із запам’ятовуючими елементами складають основу приладів цифрової (дискретної) обробки інформації – обчислювальних машин, цифрових вимірювальних приладів і пристроїв автоматики. На схемах використовується двобуквене позначення DD.
Логічні елементи виконують найпростіші логічні операції над цифровою інформацією, а запам’ятовуючі елементи служать для її зберігання.
Логічна операція перетворює за певними правилами вхідну інформацію у вихідну. Логічні елементи найчастіше будуються на базі електронних пристроїв, які працюють у ключовому режимі. Тому цифрову інформацію, звичайно, представляють у двійковій формі, в якій сигнали приймають тільки два значення: “0” (логічний нуль) і “1” (логічна одиниця), що відповідають двом станам ключа.
Логічні перетворення двійкових сигналів включають три елементарні операції:
1. Логічне додавання (диз’юнкція) або операція "АБО", яку позначають знаками “+” або V: F = x1 + x2 + x3 + … + xn .
2. Логічне множення (кон’юнкція) або операція "І", яку позначають знаками “•” або Λ або написанням змінних поряд без знаків розділення: F = x1 • x2 • x3 • … • xn .
3. Логічне заперечення (інверсія) або операція "НЕ", яку позначають рискою над змінною:
Правила виконання логічних операцій над двійковими змінними для випадку двох змінних наведені нижче.
“АБО” “І” “НЕ”
0 + 0 = 0 0 • 0 = 0
0 + 1 = 1 0 • 1 = 0
1 + 0 = 1 1 • 0 = 0
1 + 1 = 1 1 • 1 = 1
Логічні елементи, які реалізують функцію „АБО”, називають елементами „АБО”, і позначають, як показано на функціональній схемі рис. 8.1. Вихідний сигнал F елемента „АБО” дорівнює одиниці, якщо хоча би на один із n входів подано сигнал “1”.
х1 хn F
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1
б)
Рис. 17.1 – Умовне позначення логічного елемента АБО а)
і таблиця істинності б).
Логічні елементи, які реалізують операцію „І”, називають елементами „І” або схемами співпадання (рис. 17.2). Вихідний сигнал F елемента „І” дорівнює одиниці, якщо одночасно на всі n входів подано сигнал “1”.
х1 хn F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
б)
Рис. 17.2 – Умовне позначення логічного елемента І а)
та таблиця істинності б).
Операція „НЕ” реалізується логічним елементом „НЕ” або інвертором.
х F
0 1
1 0
б)
Рис. 17.3. – Умовне позначення логічного елемента НЕ а)
і таблиця істинності б).
Крім розглянутих логічних елементів на практиці широко застосовують комбіновані елементи, які реалізують дві і більше логічних операцій (рис. 17.4). Наприклад елементи:
„АБО-НЕ”:
"І-НЕ":
х1 хn F
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
х1 хn F
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
б)
Рис. 17.4 – Умовне позначення логічного елемента АБО-НЕ, І-НЕ а)
і таблиця істинності б).
Самостійне значення має логічна операція „Виключне АБО”, рис. 17.5. Вихідний сигнал F елемента „Виключне АБО” дорівнює нулю за однакової комбінації вхідних сигналів, за інших комбінацій логічній одиниці.
х1 хn F
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0
б)
Рис. 17.5. – Умовне позначення логічного елемента Виключне АБО а)
і таблиця істинності б).
Логічна операція „Виключне АБО” символічно записується у вигляді: .
Самостійне значення має і логічна операція „ЗАБОРОНА”, яка символічно записується у вигляді: .
Логічний елемент заперечення „ЗАБОРОНА” має в простішому випадку лише два входи: дозволяючий (вхід х1) і забороняючий (вхід х2). Вхідний сигнал повторює сигнал на дозволяючому вході х1, якщо х2 = 0 при х2 = 1 на виході виникає “0” незалежно від значення х1. Стандартне умовне позначення елементу „ЗАБОРОНА” наведене на рис 17.6.
х1 х2 F
0 0 0
1 0 1
0 1 0
1 1 0
б)
Рис. 17.6 – Умовне позначення логічного елемента ЗАБОРОНА а)
і таблиця істинності б).
Логічні елементи виконують на інтегральних мікросхемах (див. табл. Д14). Залежно від виду використовуваних сигналів логічні елементи поділяють на потенціальні та імпульсні. В потенціальних елементах логічні “0” і “1” представлені двома різними рівнями елементного потенціалу, а в імпульсних елементах – наявністю чи відсутністю перепаду напруги від низького рівня до високого чи навпаки. Найбільше поширення отримали потенціальні елементи.
Задача 17.1. Для схеми наведеної на рисунку 17.7 визначити логічні величини на виходах, записати вихідні рівняння розрахунку. Значення вхідних величин і параметри функціональних елементів схеми задані у таблиці 17.1.
Вибір варіанта здійснюється за двома останніми цифрами залікової книжки.
Таблиця 17.1 – Вихідні дані для розрахунку
Цифри зал. книжки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
дес. один.
Х1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0
Х2 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1
Х3 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0
Х4 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0
Х5 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
Х6 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0
Х7 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1
Х8 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1
DD1 А-Н З ВА І НЕ І-Н А-Н І-Н І НЕ
DD2 А І-Н 3 А-Н А НЕ ВА А-Н ВА А-Н
DD3 І І А ВА І-Н З І-Н І-Н А З
DD4 НЕ ВА А-Н І-Н НЕ І-Н І-Н А З НЕ
DD5 А-Н З А З І З А ВА А А-Н
DD6 І А І І-Н НЕ І А-Н ВА І З
DD7 І-Н А-Н НЕ НЕ А-Н А З І-Н З І
DD8 З І І-Н А-Н А І-Н А А-Н А-Н І-Н
DD9 І-Н А З А А ВА А-Н А ВА ВА
DD10 ВА І-Н І З І І-Н НЕ І-Н І ВА
DD11 А І ВА А-Н ВА ВА А ВА А І-Н
DD12 І А А-Н А З А-Н І-Н І З І
• Примітка. У таблиці 17.1 прийняті такі позначення:
„А” – логічний елемент „АБО”;
„А-Н” – логічний елемент „АБО-НЕ”;
„І-Н” – логічний елемент „І-НЕ”;
„З” – логічний елемент „ЗАБОРОНА”;
„ВА” – логічний елемент „Виключне АБО”.
Для логічного елемента „НЕ” за вхідний сигнал приймати, будь-який прямий вхід, що підходить до цього елемента.
Рис. 17.7 – Розрахункова схема
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №18
Тема роботи. Розрахунок однофазного випрямляча малої потужності
Задача 18.1. Виконати розрахунок параметрів схеми однофазного двопівперіодного випрямляча з нульовим виводом (рис.18.1). Визначити розрахункову потужність трансформатора, переріз сердечника, коефіцієнт трансформації, діюче значення струмів первинної і вторинної обмоток, діаметр провода обмоток, діюче значення струму вентиля, максимальну зворотну напругу на вентилі.
Вихідними даними для розрахунку є:
1) U2, В – напруга вторинної обмотки трансформатора;
2) Id, А - середнє значення випрямленого струму (струму навантаження);
3) U1, В - напруга мережі живлення;
Варіанти вихідних даних наведені в табл. 18.1.
Рис. 18.1 - Однофазний випрямляч з нульовим виводом
Таблиця 18.1 - Вихідні дані для розрахунку випрямляча
Цифри номера залікової книжки 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
десятки одиниці
U1, В 127 220 127 220 127 220 127 220 127 220
U2 , В 6 9 12 24 36 6 9 12 24 36
R, Ом 10 11 12 13 15 2 4,3 7,5 20 24
Приклад вибору варіанта для номера залікової книжки 132:
з колонки 3 маємо – U1 = 220 В;
з колонки 2 - Uср = 12 В; R = 0,6 А.
Методичні рекомендації до розв’язування задачі
Розв’язування. Середнє значення випрямленої напруги напряжения рівне
Ud = U2 = 0,9U2.
Середнє значення випрямленого струму
Id = Ud / R.
Максимальне значення зворотної напруги на вентилі
Uзв.мак = U2.
Максимальне значення струму вентиля
I пр.мак = = 1,57Id..
Середнє значення струму вентиля
Iпр = 0,5Id.
Діюче значення струму вентиля
Iв.д. = Id.
Вибираємо тип діодів за табл. Д8. При цьому необхід¬но забезпечити виконання умов (11.1-11.3).
Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора
I1 = ,
де - коэфіцієнт трансформації трансформатора.
Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора
I2 = Id.
Розрахункова потужність трансформатора
SТ = (S1 + S2) / 2 = 1,48 Рd = 1,48 Ud Id.
Площу перерізу сердечника трансформатора можна орієнтовно визначити за формулою
Q см2 = 1,3 .
Діаметр проводів обмоток трансформатора
d 1мм = 1,13 , d 2мм = 1,13 .
ЛІТЕРАТУРА
1. ДСТУ 2382-94 Резистори. Терміни та визначення.
2. ГОСТ 2.710-81 Единая система конструкторской документации. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.
3. Лябук М.Н. Електротехніка: Навчальний посібник.- Луцьк: РВВ ЛДТУ, 2005.-648с.
4. Лябук М.Н. Електротехніка. Методичні вказівки до виконання контрольних робіт.- Луцьк: РВВ ЛДТУ, 2009.-52с.
5. Малинівський С.М. Загальна електротехніка: Підручник. – Львів: Видавництво “Бескид Біт”, 2003. – 640с.
6. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка.- К.: Каравела, 2004. – 432с.
7. Промислова електроніка. Курс лекцій. / Укладачі М.М. Євсюк, П.Ф. Баховський. – Луцьк: ЛНТУ, 2011. – 252с.
Д О Д А Т К И
Таблиця Д1 - Ряди номінальних значень
Індекс ряду
Позиції ряду Допустиме відхилення від номінальної величини, %
Е6 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 ±20
Е 12 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2 ± 10
Е24
1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1
±5
Числу в індексі знаменника ряду відповідає кількість позицій ряду: так, ряд Е24 має 24 номінальних значення у проміжку від 1 до 10 (більша кількість при допустимому відхиленні ± 5 % не потрібна).
Будь-яке номінальне значення ряду може бути помножене на множ¬ник 10n. Множники та їх позначення наведені в табл. Д2 (може бути, наприклад: 6,8Ом; 680Ом; 6,8кОм; 68кОм; 6,8мкФ; 0,68нФ; 6800пФ та ін.).
Таблиця Д2 - Множники для утворення десяткових часткових та
кратних одиниць
Множник 10n
Пристав-ка
Параметр елемента
Опір Ємність
Назва Позна-
чення Назва Позна-чення
109
106
103
1
10-3
10-6
10-9
10-12 гіга
мега
кіло
мілі
мікро
нано
піко гігаом мегаом кілоом
міліом ГОм
МОм
КОм
Ом
мОм
фарада
мікрофарада нанофарада пікофарада
Ф
мкФ
нФ
пФ
Таблиця Д3 - Постійні резистори
Тип резистора Діапазон опорів Номінальна потужність, Вт
МЛТ 1 Ом ÷ 3,01 МОм
1 Ом ÷ 5,1 МОм
1 Ом ÷ 10 МОм 0,025; 0,05; 0,125
0,25; 0,5
1;2
С2-33 1 Ом ÷ 3 МОм
1 Ом ÷ 5,1 МОм
0,1 Ом ÷ 5,1 МОм
1 Ом ÷ 10 МОм
1 Ом ÷ 22 МОм 0,125
0,25
0,5
1
2
ПЕВ-2,5
ПЕВ-7
ПЕВ-10 45 Ом ÷ 430 Ом
5 Ом ÷ 33 кОм
5 Ом ÷ 10 кОм 2,5
7
10
Таблиця Д4 - Змінні резистори
Тип резистора Діапазон опорів Номінальна потужність, Вт
СП 2
СП 3-12 20 Ом ÷ 20 кОм
27 Ом ÷ 27 кОм 2
3
Таблиця Д5 - Фоторезистори
Тип Робоча напруга, В Темновий опір, МОм Питома чутливість,
мА/(лмВ) Інтегральна чутливість,
мк/(лм) Потуж-ність,
мВт Світловий струм,
мА
СФ2-1 15 15 10 400 10 1
ФСД 20 20 40 2,8 50 2
СФ2-9 25 3,3 75 2,4 125 0,9
ФСА-6 30 0,3 0,5 0,7 10 0,75
ФСА-Г1 40 1 0,5 0,7 10 0,35
ФСК-1 50 3,3 7 2,8 125 2
СФ2-8 100 100 1,5 1,0 125 1
Таблиця Д6 – Варистори (нелінійні резистори).
Тип резистора Номін. напруга, В Номін.
струм, мА Номін. потужність, Вт Коефіцієнт нелінійності
СН 1–1–1 560 ÷ 1500 10 1 3,5 ÷ 4,5
СН 1– 6 33 20 2,5 4,0
СН 1– 8 – 20 20000 0,05 6 6 ÷ 10
СН 1–2 – 1 56 ÷ 270 8 1 3,6
СН 1– 10 15 ÷ 47 10 3 3,2
Таблиця Д7 – Терморезистори
Назва Тип резистора Номін.
опір, кОм Температурний к-нт опору,
%, ̊С Номін. потужність, мВт
Термістор СТ 1-17 0,3 ÷ 22 4 ÷ 7 500
КМТ-1 22 ÷ 1000 4,2 ÷ 8,4 8
Позистор СТ 6-1А 0,04 ÷ 0,4 10 1100
СТ 6-3Б 1 ÷ 10 15 200
Таблиця Д8 - Основні параметри деяких випрямних діодів.
Тип
діода
Граничні електричні параметри при температурі оточуючого середовища 25 ± 5 °С
Допустима
зворотна напруга
Uзв. д , В Середнє значення випрямленого струму Іа н, А Пряме падіння напруги Uпр
(при Іа мах), В
КД105Б 400 0,3 1
КД105В 600
КД205А 500 0,5
КД205Б 400
КД205В 300
КД205Г 200
КД205Д 100 0,5 1
КД205К 0,7
КД205Л 200
КД208 100 1,0
КД209Л 400 0,7
КД209Б 600
КД202А 50 3,5
КД202Б 1,0
КД202В 100 3,5
КД202Г 1,0
КД202Д 200 3,5
КД202Н 1,0
Таблиця Д9 - Основні параметри деяких стабілітронів.
Тип стабілітрона Напруга стабілізації
Uст. , В ТКН,
град-1 Диф. опір
Rд, Ом Максимальний струм
Іст. мах, мА
КС133А 3,0 ÷ 3,6 0,11 65 81
КС139А 3,7 ÷ 4,2 0,1 60 70
КС147А 4,2 ÷ 5,2 0,1 56 58
КС156А 5,0 ÷6,4 0,05 46 55
КС168А 6,12 ÷7,5 0,06 28 45
Д814А 8 0,07 6 40
Д814Б 9 0,08 10 36
Д814В 10 0,09 12 32
Д814Г 11 0,095 15 29
Д814Д 13 0,095 18 24
Д815Д 12 0,095 10 300
КС515Г 15 0,005 25 31
КС520В 20 0,001 210 22
КС524Г 24 0,005 40 19
КС531 31 0,005 350 15
КС547В 47 0,001 490 10
КС568 68 0,001 700 10
КС596 96 0,001 980 7
Примітка. Мінімальний струм для всіх стабілітронів становить Іст. мін= 3мА.
Таблиця Д10 - Конденсатори постійної ємності
Номінальна напруга,
В Номінальна ємність, мкФ
К50-7 К 50-35 К 50-18 К10-17 К73-17
6,3 20; 30; 50; 100; 200; 500 220000
10 10; 20; 30; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000; 5000 100000
16 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 1000; 2000; 5000 22000 68000 100000
25 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 500; 000; 2000; 5000 15000 33000 100000
50 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 500;1000; 2000 4700 10000 15000 0,001; 0,01; 0,022.
100 0,5; 1; 2,5; 10; 20; 30; 50 2200 4700 10000
160 2; 50; 100; 200; 500 1,2; 5; 10; 20 1,5; 2,2
250 10; 20; 50; 100 200 1000 4700 0,047; 0,068; 0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47; 0,68; 1
300 5; 10; 20; 50; 100; 200
350 10; 20; 50; 100
450 10; 20; 50; 100
Таблиця Д11 – Основні параметри деяких транзисторів
Тип
транзистора
Струк-
тура PKmax
мВт h21E
(β) fh21E
МГц Граничний
режим
Клас за
потужністю
UKmax IKmax
В мА
КТ 103
КТ 104
ГТ 122
ГТ 123
ГТ 124
ГТ 125
КТ 316Г
КТ 315Г р-п-р
п-р-п
п-р-п
р-п-р
п-р-п
р-п-р
р-п-р
п-р-п 150
150
150
150
150
150
150
150 20-80
20-80
15-45
15-45
28-56
28-56
50-350
50-350 1
1
1
1
1
1
1
1 15
15
35
35
30
30
35
35 50
50
20
20
100
100
50
50 Малої потужності
КТ 502А
КТ 503А
КТ 502В
КТ 503В
ГТ 402А
ГТ 403А
ГТ 402В
ГТ 403В р-п-р
п-р-п
р-п-р
п-р-п
р-п-р
п-р-п
р-п-р
п-р-п 500
500
500
500
600
600
600
600 30-90
30-90
40-120
40-120
20-40
20-40
30-60
30-60 1
1
1
1
1
1
1
1 40
40
60
60
25
25
40
40 300
300
300
300
500
500
500
500
Середньої
потужності
КТ 814А
КТ 814Б
КТ 814В
КТ 814Г
КТ 815А
КТ 815Б
КТ 815В
КТ 815Г
КТ 816А
КТ 816Б
КТ 816В
КТ 816Г
КТ 817А
КТ 817Б
КТ 817В
КТ 817Г р-п-р
р-п-р
р-п-р
р-п-р
п-р-п
п-р-п
п-р-п
п-р-п
р-п-р
р-п-р
р-п-р
р-п-р
п-р-п
п-р-п
п-р-п
п-р-п 10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
25000
25000
25000
25000
25000
25000
25000
25000 40
40
40
30
40
40
40
30
25
25
25
25
25
25
25
25 3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3 25
40
60
80
25
40
60
80
25
45
60
80
25
45
60
80 1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
Великої
потужності
Таблиця Д12 – Основні параметри тиристорів типу Т10
Параметр Позна
чення Тиристор Умови режиму
Т10-
10 T10-16 T10-25 T10-40 T10-
63 T10-
80
Зворотна
напруга, В (для всіх тиристорів) Uзв.д 50; 100; 200; 300; 400; 500; 600;
700; 800; 900; 1000; 1100; 1200
-
Граничний струм (се¬реднє зна¬чення), А Іг 10 16 25 40 63 80 Штучне охолодження
температура корпусу 85°С
Граничний струм з ти¬повим охо¬лоджувачем (середнє зна-чення), А Іг0 8 10 12 14 20 25 Охолодженя природне
по¬вітряне;
тем¬пература ото¬чуючого сере¬довища 25°С
Ударний струм, А Іуд 240 240 600 960 1300 1500 Тривалість ім-пульсу стру¬му 10 мс
Порогова напруга, В U0 1,64 1,44 1,26 1,16 1,094 1,02 -
Динамічний опір у від-критому стані, мОм Rд 10 7 6,4 4,4 1,8 1,7 -
Відмикаю¬чий струм керування, не більше, А Ік 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 За прямої напруги на тиристорі
Відмикаюча напруга керування, не більше, В Uк 3 3 3 4 4 4 -
Загальний встановлений тепловий опір, °С/Вт RT 5,9 5,3 4,9 3,69 3,5 3,4 3 типовим охолоджува¬чем за природного
по¬вітряного охолодження
Таблиця Д13 – Основні параметри мікросхем операційних
підсилювачів
Тип Uдж.н, В Ісп., мА Uвх.макс,
В Uвих.макс,
В Rн.мін,
кОм Rвх,
кОм Івх, мкА КU,
К1УТ401А
(К140УД1А) ±6,3 4,2 ±3* ±2,8 5* 0,004 7 500
К1УТ401Б
(К140УД1Б) ±12,6 8 ±6* ±5,7 1350
К140УД1В ±12,6 10 ±6* ±5,7 8000
К1УТ402А
(К140УД2А) ±12,6 16 ±6 ±10 1 0,3 0,7 35000
К1УТ402Б
(К140УД2Б) ±6,3 10 ±3 ±3 3000
К140УД5А
(К140УД5Б) ±12 12 ±6 ±6,5
-4,5 5* 0,05
0,03 5
10 500
1000
К140УД6 ±15 4 ±15 ±11 1 1 0,1 30000
К140УД7 ±15 3,5 ±12 ±10,5 2 0,4 0,4 30000
К140УД8А
К140УД8Б
К140УД8В ±15 3
5
5 ±10 ±10 2 1000 0,002 50000
20000
20000
К140УД9 ±12,6 8 ±6 ±10 1 0,3 0,35 35000
К140УД11 ±15 10 ±11,5* ±12 2* 1000 0,5 25000
К140УД12 ±15 0,02 ±10 ±10 5 50 0,01 200
Е50
Основи електротехніки і електроніки [текст]: методичні вказівки до практичних занять для студентів напряму підготовки 6.010104 «Професійна освіта. Комп’ютерні технології в управлінні та навчанні» денної форми навчання / М.М. Євсюк, П.Ф. Баховський,– Луцьк: Луцький НТУ, 2015. – 79с.
Комп’ютерний набір М. Євсюк
Редактор П. Баховський
Підп. до друку 2015.
Формат 60×84/16. Папір офс., Гарн. Таймс.
Ум. друк. арк. 4,75. Обл. - вид. арк. 4,25.
Тираж 25 прим. Зам. .
Редакційно–видавничий відділ
Луцького національного технічного університету
4318. м. Луцьк, вул. Львівська, 75
Друк – РВВ Луцького НТУ
