25

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Морской институт

С.А. Конева

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

И ЭЛЕКТРОНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к контрольным работам

Севастополь

2017

УДК 621.3(07)

ББК 31.2

К 71

Рецензент:

А.А. Гилев - к.т.н., доцент кафедры судового электрооборудования

Конева С.А.

К71

Общая электротехника и электроника: методические указания к контрольным работам / С.А. Конева. – Севастополь: Изд-во СевГУ, 2017. – 24 c.

Методические указания предназначены для студентов морского института Севастопольского государственного университета заочной формы обучения по специальности 26.05.06 - «Эксплуатация судовых энергетических установок», для выполнения контрольных работ по дисциплине «Общая электротехника и электроника»

УДК 621.3(07)

ББК 31.2

Рассмотрено и рекомендовано кафедрой судового электрооборудования морского института Севастопольского государственного университета в качестве методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Общая электротехника и электроника» по специальности 26.05.06 - «Эксплуатация судовых энергетических установок». Протокол заседания кафедры СЭО № 5 от 29.12.2016 г.

В данных МУ отрабатываются следующая компетенции судомехаников (А-ІІІ/I ПДНВ):

Функция: Электрооборудование, электронная аппаратура и системы управления на уровне управления

Эксплуатация электрического и электронного оборудования управления (Теоретические знания)

ПСКу-16. Морская электротехника, электронное и электрическое оборудование.

Конева С.А. 2017

© ФГАОУ ВО Севастопольский

государственный университет», 2017

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение	4
1	Цель работы	5
2	Общие положения	5
3	Теоретический раздел	6
3.1	Принцип действия параметрических стабилизаторов тока и напряжения	6
3.2	Параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах	9
4	Методика расчета параметрического стабилизатора напряжения	18
	Библиографический список	22
	Приложение А. Исходные данные для расчетов и варианты контрольных заданий	23

Введение

Настоящее методическое указание предназначено в качестве учебного пособия для выполнения контрольных работ по курсу «Общая электротехника и электроника».

Контрольные задания представляют собой расчетные работы по темам, которые с методической точки зрения наиболее целесообразны для самостоятельной работы.

Содержание контрольных работ включает вопросы, связанные с изучением назначения, устройства, принципа действия, классификации и режимов работы кремниевых стабилитронов (КС). Приводится методика расчета параметрического стабилизатора напряжения, а также основные параметры КС, необходимые для выполнения контрольных работ.

Прежде чем приступить к выполнению контрольных заданий, необходимо изучить соответствующие разделы по учебникам и учебным пособиям, рекомендованным по курсу. При работе над учебной литературой должны быть твердо усвоены основные понятия, определения и законы, на которых базируется теория и устройство судовых электронных приборов и устройств.

При выборе контрольных заданий и их выполнении необходимо руководствоваться следующим:

а) номер варианта заданий определяется последней цифрой учебного шифра;

б) в каждом задании следует полностью писать его условие;

г) в начале контрольного задания указать фамилию, имя, отчество, (учебный шифр и домашний адрес, для студентов заочной формы обучения). В конце - поставить дату выполнения задания и подпись ее исполнителя.

1. Цель работы

Целью контрольной работы является изучение элементов судового электронного оборудования и получение навыков в методике расчета и выбора элементов параметрических стабилизаторов напряжения.

2. Общие положения

В настоящее время в судовой электронной аппаратуре большое распространение получили источники опорного образцового напряжения (ООН).

К источникам ООН предъявляются требования поддержания постоянства выходного напряжения с малым значением его дрейфа в течение длительного промежутка времени при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как температура, влажность, радиация, вибрация, тряска, удары и т и.п.

В качестве источников ООН могут служить как химические источники тока, так и параметрические стабилизаторы напряжения (ПСН), такие как кремниевые стабилитроны (КС), термисторы, варикапы, туннельные диоды, полевые транзисторы.

Можно использовать в качестве источников ООН термоэлектрические и атомные источники тока, а также топливные элементы.

3. Теоретический раздел

3.1. Принцип действия параметрических стабилизаторов тока и напряжения

Принцип действия параметрического стабилизатора основан на использовании свойств нелинейных сопротивлений, которые выражаются их вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

По виду ВАХ нелинейные сопротивления разделяют на две группы: R_I и R_U (см. рис. 3.1).

ВАХ типа R_I (рис. 3.1, а) отклоняется в сторону оси напряжения, т.е. соответствует условию постоянства тока: I=const. К этой группе относятся стабилизаторы тока: бареттеры, лампы накаливания и др.

Р

0

а)

б)

исунок 3.1– ВАХ нелинейных сопротивлений: а) ВАХ типа R_I; б) ВАХ типа R_U.

Вторая характеристика R_U (рис. 3.1,б) соответствует условию постоянства напряжения: U=const. К этой группе от-

носятся кремниевые стабилитроны (КС), термосопротивления, насыщенные дроссели и др.

Для рабочей области ВАХ нелинейного сопротивления типа R_I, начиная c некоторой точки А (рис.3.1,а), характерно незначительное изменение протекающего через сопротивление тока (I = I₁ – I₂).

Для нелинейного сопротивления типа R_U характерно незначительное изменение напряжения U при значительном изменении тока I, протекающего через него (рис.3.1,б).

Таким образом, нелинейные сопротивления типа R_I могут быть использованы для стабилизации тока, а сопротивления типа R_U, для стабилизации напряжения.

Нелинейные сопротивления обоих типов при использовании в параметрических стабилизаторах характеризуют величиной статического r_CT и динамического (дифференциального) r_ДИН сопротивления.

Для рабочей области сопротивления типа R_I

(3.1)

(3.2)

Для рабочей области сопротивления типа R_U

(3.3)

(3.4)

Для нелинейного элемента типа R_U

(3.5)

Нелинейная зависимость между током и напряжением позволяет использовать нелинейные сопротивления в параметрических стабилизаторах тока и напряжения, где R_н.э – нелинейное сопротивление; R_н.– сопротивление нагрузки.

Коэффициент стабилизации напряжения

, (3.6)

где R_бал.– балластное (гасящее) сопротивление; r_дин – динамическое сопротивление КС, определяемое наклоном рабочего участка ВАХ

(3.7)

Рисунок 3.2– Параметрические стабилизаторы: а) стабилизатор тока; б) стабилизатор напряжения.

Коэффициент стабилизации КС по напряжению

; (3.8)

Выходное сопротивление стабилизатора напряжения

(3.9)

Коэффициент полезного действия стабилизатора напряжения

. (3.10)