858

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Силовые электронные устройства в мехатронике и робототехнике [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.06

Мехатроника и робототехника / С. И. Поляков; ВГЛТУ. - Воронеж, 2019. - 15

с. - ЭБС ВГЛТУ.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО

«ВГЛТУ».

Рецензент: профессор кафедры систем управления и информационных технологий в строительстве Воронежского государственного технического университета В.И. Акимов

Введение

2

использованы для решения различных дидактических задач. Например, с

помощью лабораторно - практических работ достигается формирование умений и навыков, приобретение некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.

Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть посильным для студентов.

Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициативы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шаблону. Только тогда будет достигнут нужный результат.

Методические указания призваны помочь студентам правильно организовать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и навыками.

Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:

– знать: методы проектно-конструкторской работы; подход к формированию множества решений проектной задачи на структурном и конструкторском уровнях; общие требования к современным силовым электронным устройствам в мехатронике и робототехнике; методы анализа технологических процессов и оборудования для их реализации, как объектов автоматизации и управления; управляемые выходные переменные,

управляющие и регулирующие воздействия, статические и динамические свойства силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике;

основные принципы организации и архитектуру вычислительных машин,

систем, сетей; принципы организации функциональных и интерфейсных связей вычислительных систем с силовыми электронными устройствами в мехатронике и робототехнике; основные схемы типовых современных силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике; структуры

4

и функции современных силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике; принципы организации и состав программного обеспечения для систем управления современными силовым электронными устройствами в мехатронике и робототехнике, методику ее проектирования; способы анализа технической эффективности современных силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике;

– уметь: читать чертежи и другую конструкторскую документацию;

пользоваться инструментальными программными средствами интерактивных графических систем, актуальных для современного производства; выбирать эффективные силовые электронные устройства в мехатронике и робототехнике, определять простейшие неисправности, составлять спецификации; выбирать для данного технологического процесса функциональную схему силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике; разрабатывать алгоритмы централизованного контроля силовых электронных устройств автоматики;

– владеть: навыками построения систем силовых электронных устройств в мехатронике и робототехнике; навыками работы с вычислительной техникой, передачей информации в среде локальных сетей

Internet; навыками анализа силовых электронных устройств автоматики, как объекта управления и выбора элементов для его автоматизации; навыками оформления результатов исследований и принятия соответствующих решений.

Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине, студентами при освоении дисциплины.

Методические указания руководства самостоятельной работой студентов:

Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.

5

Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной работы студентов.

Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.

Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.

Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.

При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.

Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоятельной работы:

1.Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на учебном занятии при изложении материала преподавателем.

2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.

3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терминами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.

6

4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.

5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.

6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими словами».

7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.

8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий, упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы;

составлению графиков, таблиц.

1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение Общая характеристика функциональных свойств электронных

устройств. Классификация силовых электронных устройств и требования,

предъявляемые к ним. Области применения силовых электронных устройств и перспективы их развития.

Раздел 2. Характеристики и параметры силовых полупроводниковых приборов (СПП)

Полупроводниковые вентили: общие сведения. Диоды: вольтамперные характеристики; потери в полупроводниковых диодах; основные параметры; выбор допустимых нагрузок; выбор допустимого обратного напряжения. Тиристоры: вольтамперная характеристика тиристора и его основные свойства; включение тиристора током управления; выключение тиристора; потери в тиристоре; основные параметры тиристоров и выбор допустимых нагрузок. Симметричные тиристоры. Запираемые тиристоры.

Силовые транзисторы. Тепловые параметры СПП. Параметры СПП по току и напряжению. Характеристики управления. Динамические

7

параметры и характеристики. Нагрузочные характеристики тиристоров по

току.

Раздел 3. Силовые электронные аппараты низкого напряжения Общие принципы создания силовых электронных аппаратов

постоянного тока. Быстродействующий тиристорный выключатель

постоянного тока: схемные решения, принцип действия, особенности

переходных процессов. Способы снижения коммутационных перенапряжений в электронных устройствах постоянного тока. Основные

варианты исполнения силовых электронных устройств переменного тока.

Тиристорный контактор переменного тока с управлением от анодного напряжения. Комбинированные (гибридные) контактно-полупроводниковые аппараты: принцип действия и особенности их работы. Параллельное соединение полупроводниковых приборов в силовых блоках аппаратов.

Распределение тока по параллельно соединенным приборам в режимах

Токоограничивающие комбинированные устройства. Высоковольтные электронно-лучевые вентили.

Раздел 5. Системы управления силовыми электронными устройствами Основные требования к системам управления. Принципы

импульсно-фазового управления. Вертикальный метод управления.

Многоканальные и цифровые системы управления. Транзисторные и трансформаторные схемы управления в устройствах низкого напряжения.

8

Формирователи управляющих импульсов на основе тиристоров. Системы управления тиристорных аппаратов высокого напряжения. Одновременное управление. Управление тиристорами в комбинированных аппаратах.

Раздел 6. Электронные регуляторы напряжения и аппараты для управления и защиты электродвигателей

Классификация регуляторов переменного напряжения. Регуляторы с фазовым способом регулирования. Регуляторы с вольтодобавкой. Регуляторы с широтно-импульсным способом регулирования. Повышающие и повышающе-понижающие регуляторы. Электронные контакторы: конструкция, принцип действия и основные характеристики. Электронные пускатели с плавным пуском электродвигателей. Реверсивные электронные пускатели. Электронные термореле. Электронные таймеры.

2. Самостоятельная работа студентов

Поскольку лекции читаются не в полном объеме дисциплины, то студентам на самостоятельное изучение выносится ряд разделов. Преподаватель сообщает студентам содержание данных разделов и организует контроль знаний по заявленным темам.

Самостоятельно студенты в лаборатории 406 кафедры автоматизации производственных процессов дорабатывают лабораторно-практические работы, готовят отчеты по каждой из них.

9

3. Вопросы к экзамену по дисциплине

«Силовые электронные устройства в мехатронике и робототехнике»

1.Каковы основные задачи, решаемые при изучении силовых полупроводниковых устройств силовой электроники?

2.Насколько широко применяется электрическая энергия, преобразованная с помощью силовых полупроводниковых преобразователей?

3.В каких системах электроснабжения применяются управляемые выпрямители и инверторы?

4.Для питания каких электродвигателей используются управляемых выпрямители?

5.Для питания каких электродвигателей используются преобразователи частоты?

6.Какие существуют виды преобразователей частоты?

7.В каком режиме работают силовые полупроводниковые приборы?

8.Каковы свойства однооперационных тиристоров как электронных ключей?

9.В чем состоят достоинства биполярных транзисторов с изолированным затвором?

10.В чем состоит основной недостаток запираемых тиристоров типа GTO? 11.Каковы преимущества тиристоров IGCT перед тиристорами другого типа?

12.Какие параметры имеют серийно выпускаемые приборы IGBT?

13.Что входит в состав силовой части силовых полупроводниковых устройств помимо полупроводниковых приборов?

10