3. Общие требования к оформлению пояснительной записки (пз)

Содержание пояснительной записки включает наименование всех разделов, пунктов и т.д. с указанием номеров страниц, на которых размещают начало материала.

Титульный лист курсовой работы оформляется чертежным шрифтом и является обложкой пояснительной записки. На титульном листе номер не ставят, на последующих страницах номер проставляют арабскими цифрами в правом верхнем углу (нечетные страницы) и в левом верхнем углу (четные страницы).

.

Перечень условных обозначений, символов, единиц, терминов представляется в виде отдельного списка, если в работе применяются малораспространенные сокращения или приняты новые символы, обозначения и т.д.

Введение работы должно содержать оценку состояния решаемых вопросов, поставленную цель и задачу данной работы.

Основная часть работы должна выполняться в соответствии с методическими указаниями. Перед расчетом усилителя и, соответственно, источника питания должно быть приведено подробное описание принципа работы рассчитываемого устройства.

Заключение должно содержать краткие выводы по результатам работы.

Список использованных источников должен содержать перечень источников, использованных при выполнении работы. Источники следует располагать в порядке появления ссылок в тексте пояснительной записки.

Пояснительная записка (ПЗ) должна быть написана от руки. Текст ПЗ должен быть написан аккуратно и разборчивым почерком черными, синими или фиолетовыми чернилами или пастой. Плотность текста должна быть одинаковой.

Текст основной части ПЗ делят на разделы, подразделы, пункты.

Каждый раздел ПЗ рекомендуется начинать с новой страницы.

Заголовки разделов пишут симметрично тексту более крупными буквами. Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой.

Заголовки подразделов пишут с абзаца (отступ 15-17мм).

Расстояние между заголовком и текстом должно быть равно 10-15 мм. Подчеркивать заголовки не допускается.

Разделы, подразделы, пункты нумеруются арабскими цифрами с точкой в порядке возрастания номеров. Номер подраздела состоит из номера раздела и номера подраздела, разделенные точкой. Номер пункта состоит из номера раздела, подраздела, пункта, разделенных точкой.

Например, «1.4.» (четвертый подраздел первого раздела) или «1.2.3.» (третий пункт второго подраздела первого раздела).

Введение и заключение не нумеруют.

Сокращения в тексте не допускаются, кроме общепринятых. Исключение составляют единицы измерений.

Числа до десяти при отсутствии размерности в тексте пишут словами, свыше десяти - цифрами. Дроби всегда пишут цифрами. Число с единицей измерения пишут только цифрами.

Многозначные цифры делят на группы по три цифры в каждой, справа налево. Каждую группу отделяют одна от другой пробелом в одну цифру.

Правильно Неправильно

91 327 563 91327563

Если числа в тексте являются предельными, между ними ставят тире, многоточие или перед ними предлоги «от» и «до».

Например: мощность 5-10 кВт; мощность 5...10 кВт; мощность от 5 до 10 кВт; мощность 5-10 кВт; мощность от 5-10 кВт.

Математические знаки применяют лишь в формулах. В тексте они пишутся словами. Например, следует писать «Диаметр D равен 0,5м», а не «D = 0,5 м».

Формулы выделяют из текста свободными строками. Все формулы должны приводиться с расшифровкой условных обозначений и единицами измерения. Расшифровку буквенных обозначений и числовых коэффициентов дают непосредственно за формулой в той последовательности, в какой они приведены в формуле.

Первую строку расшифровки начинают со слова «где» без двоеточия после него.

После формулы ставят тот знак препинания, который необходим исходя из построения фразы: точка, запятая. Знаки препинания помещают непосредственно за формулами до их номера.

Формулы ПЗ нумеруют арабскими цифрами в пределах раздела. Номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы в разделе, разделенных точкой. Номер формулы указывают в правой стороне листа на уровне формулы в круглых скобках.

Например: (3.2) -вторая формула третьего раздела.

Цифровой материал оформляют в виде таблиц. Все таблицы (если их несколько) нумеруют последовательно арабскими цифрами. Над правым верхним углом таблицы помещают надпись «Таблица» с указанием номера (без знака №) раздела и порядкового номера таблицы в разделе, разделенных точкой. Если в ПЗ одна таблица, то ей номер не присваивают.

Заголовки граф таблиц должны начинаться с прописных букв, подзаголовки - со строчных, если они составляют одно предложение с заголовком, и прописных, если они самостоятельные. Высота строки должна быть не менее 8 мм.

Графу «№ п\п» в таблицу не включают.

Иллюстрации обозначают словом «Рис.» и нумеруют арабскими цифрами в пределах раздела. Номер иллюстрации должен состоять из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой, например: «Рис. 1.3» (третий рисунок первого раздела).

Если в ПЗ приведена одна иллюстрация, то ее не нумеруют.

Иллюстрации (чертежи, таблицы, схемы, графики), которые расположены на отдельных страницах ПЗ, включают в общую нумерацию страниц.

Ссылки в тексте на использованные источники допускается приводить в подстрочном примечании или указывать порядковый номер по списку использованных источников, выделенный двумя квадратными скобками, например: [4].

Ссылки на формулы указывают порядковым номером формулы в скобках, например: «... в формуле (2.3)».

На все таблицы должны быть ссылки в тексте, при этом слово «Таблица» в тексте пишут полностью, если таблица не имеет номера и сокращено, если имеет номер, например: «... в табл.1.2.».

В повторных ссылках на таблицы, иллюстрации и формулы указывают сокращенное слово «смотри», например «см. табл.2.4.».

Ссылки на иллюстрации указывают порядковым номером иллюстрации, например: «рис. 1.З.».

4. Методические указания по расчету выпрямителей.

1.1.1. Общие сведения

Основные эксплуатационные параметры выпрямительных диодов. Назначение, классификация, структурная схема и основные характеристики полупроводниковых выпрямителей.

Основные схемы выпрямителей: однофазные одно- и двухполупериодные, трехфазные.

Сглаживающие фильтры. Их назначение и принцип действия. Коэффициент сглаживания.

Расчет параметров выпрямителей.

1.1.2. Теоретические сведения и методические рекомендации

Основные свойства выпрямительного диода заключаются в односторонней проводимости электрического тока /1, с. 13-16, 23-24/. При изучении схем выпрямления полупроводниковый диод считается идеальным: при прямом включении ( ) он имеет сопротивление R _{д. пр.} = 0 , а при обратном включении ( ) – R _{д. обр.} = .

При указанных предположениях диод представляет собой идеальный электронный ключ, включение и выключение которого управляется полярностью приложенного напряжения.

Свойство односторонней проводимости (вентильное свойство) сохраняется полупроводниковыми диодами в режимах, не превышающих предельного электрического режима диода, который характеризуется следующими параметрами:

1)максимально допустимым обратным напряжением U _{обр. max д} ;

2)максимально допустимым прямым током I _{пр. max д} ;

3)максимальной частотой тока f _max.

Предельно допустимые значения параметров обязательно указываются в паспортных данных прибора.

Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий:

I _{np.max д} >I _np.cp; U _{oбр.max д} >U _обр.max (2.1)

примерно с превышением в 30 %, где I _np.cp – среднее значение прямого тока через диод; U _обр.max – максимальное значение обратного напряжения на диоде в данной схеме выпрямления / 1, с.229 /. Отметим, что в учебнике / 1 / в обозначениях величин, входящих в условия (2.1), допущены опечатки.

Выпрямителем называется устройство, преобразующее переменное напряжение, полярность которого изменяется, в пульсирующее, полярность которого остается постоянной. Для получения постоянного напряжения из пульсирующего на выходе выпрямителя ставят сглаживающие фильтры. Классификация и структурные схемы выпрямительных устройств приведены в / 1, с.224-226/.

Основными характеристиками выпрямителей являются:

- средние выпрямленные значения напряжения U _н.ср. , тока I _н.ср. , мощности

Р _н.ср. = U _н.ср. I _н.ср. ;

- амплитуда первой (основной) гармоники выпрямленного напряжения U _осн.m ;

- коэффициент пульсации выпрямленного напряжения

р = U _осн.m/ U _н.ср. ;

- действующие значения напряжения и тока первичной и вторичной обмоток трансформатора U₁ , I₁ , U_{2 ,} I₂ ;

- типовая мощность трансформатора

S _mp = 0,5 ( S₁ + S₂ ), где S₁ = U₁I₁ ; S₂ = U₂I₂ .

Среднее выпрямленное значение U _н.ср. представляет собой постоянную составляющую напряжения на выходе выпрямителя, поэтому она является полезной, целевой составляющей. Первая и последующие гармоники являются нежелательными составляющими. В связи с этим, чем больше при данном питающем напряжении U₂ значение U _н.ср. и чем меньше U _осн.m ( а значит, и коэффициент пульсаций р ), тем более качественней работает выпрямитель.

Работа простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя, состоящего из трансформатора и одного диода, описана в /1, с.227-228/. При синусоидальном питающем напряжении с амплитудой U_2m вследствие односторонней проводимости диода на нагрузочном сопротивлении существуют синусоидальный ток i_н(t) и напряжение u_н(t) только один полупериод питающего напряжения (рис. 1.1.1). Поэтому данный выпрямитель называется однополупериодным.

Рис. 1.1.1. Временные диаграммы однополупериодного выпрямителя

Однофазный однополупериодный выпрямитель имеет следующие характеристики: U _н.ср. ≈ 0.45U₂; U _ocн.т ≈ 0,707U₂; р ≈ 1,57.

Однофазные двухпериодные выпрямители выполняются по двум схемам:

1) мостовой схеме /1, с.229-231/ и

2) схеме с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора /1. с.231-233/.

Эти выпрямители в отличие от однополупериодного выпрямителя обеспечивают протекание тока в нагрузке в одном направлении каждый полупериод питающего синусоидального напряжения. В первой схеме это достигается за счет блока из четырех диодов, а во второй – с помощью двух диодов и специального трансформатора. Вследствие протекания тока нагрузки в каждый полупериод питающего напряжения значения показателей качества выпрямления указанных схем увеличиваются, по крайней мере в два раза по сравнению с однополупериодным выпрямителем:

;

q = 2/3.

Однофазные выпрямители применяются для питания устройств малой и средней мощности.

Работа двух основных типов трехфазных выпрямителей – с нейтральным выводом и мостового – описана в /1, с.233-235/.

Трехфазные выпрямители имеют два важных преимущества по сравнению с однофазными. Во-первых, трехфазные выпрямители применяются для питания нагрузочных устройств средней и большей мощности, в которых средние значения выпрямленного тока доходят до сотен ампер, а напряжение – до десятков киловольт. Во-вторых, трехфазные выпрямители обеспечивают более высокое качество выпрямления: выпрямитель с нейтральным выводом имеет

;

а мостовой –

.

Таким образом, качество выпрямления в несколько раз выше, чем у однофазных двухполупериодных выпрямителей.

После выпрямителя, напряжение, кроме целевой постоянной составляющей, содержит также нежелательную переменную составляющую, которая вызывает пульсации выходного напряжения. Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения. Основным параметром, характеризующим эффектность действия сглаживающего фильтра, является коэффициент сглаживания, равный отношению коэффициентов пульсаций на выходе и входе фильтра:

q=P_вх /P_вых .

Простейшим и наиболее распространенными сглаживающими фильтрами является емкостный, индуктивный и индуктивно-емкостный фильтры. В /1, с.236-239/ подробно описана их работа с точки зрения протекания переходных процессов. При этом эффект уменьшения пульсаций объясняется запасанием электрической (W_э=С_фU²/2 ) или магнитной (W_м=L_ф i²/2 ) энергии в реактивных C_ф , L_ф элементах при открытых диодах и отдачей этой энергии в нагрузку на интервалах времени, в течение которых диоды закрыты. Отдача энергии заполняет разрядным током паузу в нагрузочном токе i_н (t), которая, например, имеется в однополупериодном выпрямителе в отсутствие фильтра, что уменьшает пульсации тока i_н (t) и, соответственно U_н (t).

1.1.3. Расчет полупроводниковых выпрямителей

Задача 1. Рассчитать параметры однофазного однополупериодного выпрямителя, содержащего идеальные трансформатор и диоды и работающего на активную нагрузку. Величины действующего значения напряжения питающей сети U₁ , среднего значения выпрямленного напряжения U_н.ср и среднего значения выпрямленного тока I_н.ср указаны в табл.1 прил.1 Частота питающего напряжения для всех вариантов f_с = 50 Гц.

При решении задачи требуется :

1. Изобразить схему выпрямления и графики временных диаграмм вторичного напряжения трансформатора u₂ (t), напряжения u_н (t) и тока i_н (t) нагрузки выпрямителя.

2. Определить расчетные параметры трансформатора :

действующие значения токов I₁ , I₂ и напряжение U₂ в первичной и вторичной обмотках трансформатора, коэффициент трансформации n, типовую мощность S_тр трансформатора.

3. Определить расчетные параметры диодов выпрямителя : величины действующего I_пр и среднего I_пр.ср значений выпрямленного тока, проходящего через каждый вентиль в прямом направлении ; амплитуду обратного напряжения U_{обр.тах} , приложенного к вентилю в непроводящий период.

4. Подобрать из табл. 6 прил.1 наиболее подходящий к расчетным параметрам тип полупроводниковых диодов.

Решение задачи 1

Решим задачу 1 при следующих исходных данных:

U₁=220B; U_н.ср=12,6В; I_н.ср=0,2А.

I. Расчет параметров трансформатора для однополупериодного выпрямителя /I/

По формуле (9.1) находим

_­.

Тогда по определению коэффициента трансформации его значение

.

Ток i_н(t) является током вторичной обмотки трансформатора: i_н(t)= i₂(t). Поэтому действующее этого тока

.

В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации:

.

По определению типовая мощность трансформатора

Вт.

Таким образом, расчетные параметры трансформатора, по которым он проектируется или выбирается из электротехнических каталогов,

2. Определение расчетных параметров диода.

Из схемы выпрямителя и описания ее работы /I, c.227/ следует, что

В соответствии с данными табл.6 прил. 4 выбор останавливаем на диоде Д226Д, для которого

более чем на 30%.

Задача 2.

Рассчитать параметры однофазного двухполупериодного выпрямителя мостовой схемы, содержащего идеальный трансформатор и диоды и работающего на активную нагрузку. Величины действующего значения напряжения питающей сети , средние значения выпрямленного напряжения и выпрямленного тока указаны в табл. 2 прил.1 Частота питающего напряжения для всех вариантов .

При решении задачи требуется:

1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя, графики вторичного напряжения трансформатора напряжения и тока нагрузки выпрямителя. Кратко описать принцип работы схемы выпрямления.

2. Определить расчетные параметры трансформатора

3. Определить расчетные параметры диодов выпрямителя: и выбрать из табл. 6 прил. 4 наиболее подходящий к данным параметрам тип полупроводниковых диодов.

Указания к решению задачи 2

1. Электрическая схема однофазного мостового выпрямителя, описание ее работы и вывод основных расчетных соотношений даны в /I, c.230-231/.

2. Задача 2 сформулирована полностью аналогично задаче I. Поэтому расчет однофазного мостового выпрямителя производится по методике расчета однофазного однополупериодного выпрямителя (см. решение задачи 1), но с использованием формул (9.5)…(9.8) /1, с.230-231/. Из таких формул вытекает т.е. при тех же значениях мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным выпрямителем имеет в 2 раза больше среднее значение выпрямленного напряжения и в 2 раза меньше среднее значение прямого тока через диод .

Задача 3. Рассчитать параметры двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора, работающего на активную нагрузку. Величины действующего значения напряжения питающей сети , средние значения выпрямительного напряжения и тока указаны в табл. 3 прил.1

Частота питающего напряжения для всех вариантов .

Трансформатор и диоды считать идеальными.

При решении задачи требуется:

1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя, графики вторичного напряжения трансформатора и тока нагрузки выпрямителя. Кратко описать принцип работы схемы выпрямления.

2. Определить расчетные параметры трансформатора:

3. Определить расчетные параметры диодов выпрямителя: и выбрать из табл. 6 прил.1 наиболее подходящий к данным параметрам тип полупроводниковых диодов.

Указания к решению задачи 3

1. Электрическая схема выпрямителя, ее работа описаны в /1, с.231-232/.

2. Временные диаграммы , , данного выпрямителя полностью совпадают с соответствующими диаграммами двухполупериодного выпрямителя мостовой схемы. Поэтому расчетные формулы (9.5)-(9.8)./1,с.230-231/ за исключением формулы (9.7), определяющей напряжение , применимы к расчету выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. В данной схеме выпрямления закрытый диод находится под напряжением , которое определяется суммой напряжений двух одинаковых подобмоток вторичной обмотки трансформатора.

3. В связи с вышеизложенным расчет двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора осуществляется практически так же, как и расчет выпрямителя мостовой схемы (см. указания к решению задачи 2).

Задача 4. Рассчитать параметры трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом, работающего на активную нагрузку. Величины действующего значения фазового напряжения питающей сети , средние значения выпрямленного напряжения и тока указаны в табл. 4 Прил.1 Частота питающего напряжения для всех вариантов . Трехфазный трансформатор и диоды считать идеальными.

При решении задачи требуется:

1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя , графики вторичных фазных напряжений трансформатора

, , напряжения и тока нагрузки выпрямителя. Кратко описать принцип работы схемы выпрямления.

2. Определить расчетные параметры одной фазы трансформатора:

3. Определить расчетные параметры диодов выпрямителя: и выбрать из табл. 6 прил.1 наиболее подходящий к данным параметрам тип полупроводниковых диодов.

Указания к решению задачи 4

1. Электрическая схема выпрямителя, описание ее работы и основные расчетные соотношения даны в /1, с. 223/.

2. Так как задача 4 сформулирована аналогично задаче 1, то расчет трехфазного выпрямителя производится по методике расчета однофазного однополупериодного выпрямителя (см. решение задачи 1), но с использованием формул (9.11)-(9.14) вместо формул (9.1)- (9.4) /1, с.233/. Сравнение расчетных формул указанных выпрямителей показывает, что при тех же выходных значениях , трехфазный выпрямитель обеспечивает в приблизительно в 2.6 раза больше среднее значение выпрямленного напряжения и в 3 раза меньшее среднее значение выпрямленного прямого тока диода .

Задача 5. Для заданной схемы выпрямления, работающей от сети с частотой на нагрузку , и заданного коэффициента пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра (табл. 5 прил.1) определить:

1. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации емкостным фильтром, который будем считать приемлемым для реализации по габаритам, массе, стоимости, если емкость его конденсаторов не превышает 1000 мкФ.

2. Возможно ли обеспечить требуемое значение индуктивным фильтром, который будем считать реализуемым, если величины его индуктивности не превышает 5 Гц.

3. Возможно ли обеспечить требуемое значение

фильтром при указанных выше предельных значениях емкости и индуктивности, приемлемых для реализации.

4. Кратко описать принцип действия реализуемого фильтра.

Указание к решению задачи 5

Задача 5 решается в следующей последовательности.

1. Из описания работы заданной схемы выпрямления /1, с.227-234/ находятся значения коэффициента пульсации , ее выпрямленного напряжения и основная частота этих пульсаций, которая кратна частоте питающей сети .

2. Рассчитывается коэффициент сглаживания фильтра .

3. По значениям величин рассчитываются параметры сглаживающих фильтров. Емкость емкостного фильтра определяется по формуле (9.19), соответственно индуктивность - по формуле (9.20), а индуктивно-емкостного фильтра – по формуле (9.21а) /1, с. 237-239/.

В формулах (9.19) и (9.20) /1/ имеется опечатка – необходимо вместо р читать q.

Расчеты рекомендуется производить в системе СИ.

4. Рассчитанные значения , , сравниваются с предельно допустимыми значениями параметров и делается вывод о применимости данного типа сглаживающего фильтра.