Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы конструирования электронных средств. Ч.2. Практикум
.pdf
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
(СибГУТИ)
В. Я. Вайспапир
Н. Е. Фадеева
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Часть 2
Практикум
Новосибирск
2023
2
УДК 621.3/39.001.66(075.8)
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ
Рецензент канд. техн. наук, доц. С.В. Воробьева
Вайспапир, В. Я. Основы конструирования электронных средств. Часть 2
: практикум / В. Я. Вайспапир, Н. Е. Фадеева ; Сибирский государственный
университет телекоммуникаций и информатики, кафедра технической электроники. – Новосибирск, 2023. – 63 с.
Приведены описания четырех лабораторных работ по дисциплине «Основы конструирования электронных средств» для направлений 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», 11.03.04 «Электроника и
наноэлектроника». Даны необходимые расчётные формулы, справочный материал и указания по выполнению работ и оформлению отчетных документов.
© Вайспапир В.Я., Фадеева Н.Е., 2023
© Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, 2023
3
Содержание
1
Лабораторная работа К5.
Исследование электрической прочности конструкций
электронных средств ……………………………………………………
2
Лабораторная работа К6.
Исследование надежности электронных средств.....................................
3
Лабораторная работа К7.
Исследование методов измерения размеров и отклонений формы
поверхностей деталей электронных средств …………………………...
4
Лабораторная работа К8.
Исследование ферритовых электронных средств
СВЧ-диапазона…………….......................................................................
4
1 Лабораторная работа К5.
Исследование электрической прочности конструкций
электронных средств
1.1 Цель работы
Исследование влияния формы и размеров конструкций электронных
средств (далее по тексту – ЭС) на их электрическую прочность.
1.2 Подготовка к работе
1.2.1 Вопросы курса, требующие изучения
При подготовке к лабораторной работе необходимо изучить:
– конструкции высоковольтных некоронирующих элементов;
– электропроводность и пробой диэлектриков;
– способы испытания высоковольтных конструкций;
– методику расчета высоковольтных конструкций.
1.2.2 Материалы, которые необходимо подготовить для выполнения
лабораторной работы
Для получения допуска к выполнению лабораторной работы необходимо
подготовить:
– проект отчета по лабораторной работе в форме пояснительной записки.
Содержание пояснительной записки в соответствии с 1.5;
– расчет допустимого расстояния Н
ДОП
между элементами конструкций ЭС
и заземленной плоскостью для элементов, выполненных в соответствии с рисунком 1.1 и указанных в таблице 1.1, где также указаны размеры элементов h,
d, R и ориентировочное значение расстояния Н.
Расчет начинают с определения допустимого напряжения U
ДОП
, при котором элемент конструкции ЭС будет эксплуатироваться без электрического пробоя на расстоянии Н
ДОП
от заземленной плоскости (корпуса).
Допустимое напряжение U
ДОП
, кВ, вычисляют по формуле
U
ДОП
= К1∙U0 , (1.1)
где К1 – коэффициент запаса;
U0 – рабочее напряжение (в соответствии с таблицей 1.1) элемента кон-
струкции ЭС, кВ.
Коэффициент запаса К
1
для менее ответственных конструкций, имеющих
коэффициент увеличения напряженности поля КЕ ≥5, выбирают в интервале от
1,20 до 1,35 включительно.
Коэффициент запаса К1 для более ответственных конструкций, имеющих
коэффициент увеличения напряженности поля КЕ <5, выбирают в интервале
свыше 1,35 до 1,60 включительно.
5
Рисунок 1.1 – Элементы конструкций ЭС
6
1 – d=22 мм; 2 – d=12 мм; 1 – R=11 мм; 2 – R=6 мм
3 – d=8 мм; 4 – d=4 мм. 3 – R= 4 мм; 4 – R=2 мм.
Рисунок 1.2 – Цилиндрический элемент над плоскостью Рисунок 1.3 – Сферический элемент над плоскостью
7
Коэффициент увеличения напряженности поля КЕ, единиц, для цилиндри-
ческого элемента конструкции ЭС, расположенного над плоскостью, вычисляют по формулам
3
75,005,1
Е
d
r
1
d
h
H2
h
d
h
1К
−
+=
, (1.2)
при соотношениях
5,1
H
h
6,0
и
1
H
d
25,0
, (1.3)
3
75,005,1
Е
d
r
H
h
1
6,1
d
h
3,0
d
h
1К
+
−
+=
, (1.4)
при соотношениях
6,0
H
h
и
1
H
d
25,0
, (1.5)
где h – высота цилиндрического элемента конструкции ЭС, мм;
d – диаметр цилиндрического элемента конструкции ЭС мм;
H – ориентировочное расстояние между цилиндрическим элементом
конструкции ЭС и заземленной плоскостью, мм;
r – радиус скругления острых кромок цилиндрического элемента конструк ции ЭС, равный 0,3 мм.
Коэффициент увеличения напряженности поля КЕ, единиц, для сфериче-
ского элемента конструкции ЭС, расположенного над плоскостью, вычисляют
по формуле
+
+++= 81
R
Н2
1
R
Н2
25,0К
2
Е
, (1.6)
где H – ориентировочное расстояние между сферическим элементом конструк-
ции ЭС и заземленной плоскостью, мм;
R – радиус сферического элемента, мм.
Допустимое значение расстояния Н
ДОП
между элементом конструкции ЭС
и заземленной плоскостью определяют по графикам зависимости пробивного
напряжения от расстояния между элементом и экраном для элементов конструкции ЭС различных форм и размеров в соответствии с рисунками 1.2 и 1.3.
При пользовании указанными графиками необходимо по шкале U откла-
дывать значение U
ДОП
. Тогда по оси Н будет значение Н
ДОП
.
Расчетные значения U
ДОП
, Н
ДОП
и U0 представьте по форме таблицы 1.2.
8
Таблица 1.1 – Элементы конструкции ЭС, исследуемые в работе
Бригада
Исследуемые элементы конструкции ЭС
U0, кВ
H, мм
1
Цилиндрический элемент d=22мм; h=15,2 мм.
9,0
22
Цилиндрический элемент d=12 мм; h=15,2 мм.
14
Цилиндрический элемент d=8 мм; h=15,5 мм.
12
Цилиндрический элемент d=4мм; h=15,6 мм.
12
2
Сферический элемент R=11мм.
Сферический элемент R=6 мм.
Сферический элемент R=4мм.
Сферический элемент R=2 мм.
9,0
6
3
Цилиндрический элемент d=22мм; h=15,2 мм.
8,5
22,5
Цилиндрический элемент d=12 мм; h=15,2 мм.
16
Цилиндрический элемент d=8 мм; h=15,5 мм.
14
Цилиндрический элемент d=4мм; h=15,6 мм.
13
4
Сферический элемент R=11мм.
Сферический элемент R=6мм.
Сферический элемент R=4мм.
Сферический элемент R=2 мм
8,0
8
5
Цилиндрический элемент d=22мм; h=15,2 мм.
8,0
23
Цилиндрический элемент d=12 мм; h=15,2 мм.
18
Цилиндрический элемент d=8 мм; h=15,5 мм.
16
Цилиндрический элемент d=4мм; h=15,6 мм.
14
6
Сферический элемент R=11мм.
Сферический элемент R=6 мм.
Сферический элемент R=4мм.
Сферический элемент R=2 мм.
8,5
6,5
7
Цилиндрический элемент d=22мм; h=15,2 мм.
9,0
24
Цилиндрический элемент d=12 мм; h=15,2 мм.
20
Цилиндрический элемент d=8 мм; h=15,5 мм.
18
Цилиндрический элемент d=4мм; h=15,6 мм.
15
8
Сферический элемент R=11мм.
Сферический элемент R=6 мм.
Сферический элемент R=4мм.
Сферический элемент R=2 мм.
7,0
8,5
9
Цилиндрический элемент d=22мм; h=15,2 мм.
8,5
25
Цилиндрический элемент d=12 мм; h=15,2 мм.
22
Цилиндрический элемент d=8 мм; h=15,5 мм.
20
Цилиндрический элемент d=4мм; h=15,6 мм.
16
10
Сферический элемент R=11мм.
Сферический элемент R=6 мм.
Сферический элемент R=4мм.
Сферический элемент R=2 мм.
8,0
4,5
9
1.2.3 Контрольные вопросы
Что такое коэффициент увеличения напряженности электрического поля
элемента конструкции?
От чего он зависит коэффициент увеличения напряженности электрическо-
го поля элемента конструкции?
Что такое коэффициент запаса конструкций по электрической прочности?
Как определяют коэффициент запаса конструкций по электрической проч-
ности?
Как определить допустимое расстояние между элементом конструкции ЭС
и экраном?
В чем различие пробивного напряжения и электрической прочности?
Как влияет форма элемента конструкции на его электрическую прочность?
Как влияют размеры элемента конструкции на его электрическую проч-
ность?
Как влияют условия эксплуатации на электрическую прочность элементов
конструкции?
Как влияет частота переменного напряжения на электрическую прочность
элементов конструкции?
Чем определяется допустимое напряжение элемента конструкции?
Принцип действия и основные характеристики стенда УЛС-2.
1.2.4 Литература и нормативная документация для самоподготовки и
выполнения отчета
Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. – Ленинград: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, Ленинградское отделение, 1984.
Бочаров Ю.Н. и др. Техника высоких напряжений: учебное пособие / Бочаров Ю.Н., Дудкин С.М., Колычев А.В., Кривошеев С.И., Шнеерсон Г.А. Институт энергетики. – Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021.
Бочаров Ю.Н. Техника высоких напряжений: учеб. пособие / Ю.Н. Бочаров, С.М. Дудкин, В.В. Титков. – СПб. Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – 265 с.
URL https://viewer.rusneb.ru/ru/000199_000009_02000016853?page=1&rotate=0&
theme=white
Вайспапир В.Я. Стандартизация конструкторской документации [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. Я. Вайспапир ; Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики. – Электрон. дан. (1
файл). – Новосибирск : СибГУТИ, 2020. – 168 с. : ил. – Загл. с титул. экрана. –
Электрон. версия без печ. публикации. – URL:
http://ellib.sibsutis.ru/ellib/2020/932_Vajspapir _V.JA. _Standartizatsija _.pdf. – Режим доступа: по паролю. – : Б. ц.
ЕВ2.702.839 ПС. Унифицированный лабораторный стенд УЛС-2. Паспорт.
(Имеется в лаборатории и в ЭИОС.)
ГОСТ 166-89. Штангенциркули. Технические условия.
10
1.3 Лабораторное оснащение
Лабораторное оснащение состоит из технологического оснащения и комплекта ЭС.
В состав технологического оснащения входят:
– стол контролера ЭС;
– высоковольтная пробойная установка – стенд УЛС-2 ЕВ2.702.839 (далее
по тексту – стенд УЛС-2);
– универсальный держатель с встроенным отсчетным устройством (штангенциркулем);
– антикоронная гайка;
– дополнительные гайки для выравнивания при необходимости положения
исследуемого ЭС в универсальном держателе.
Технологическое оснащение находится на рабочем месте К5.
В качестве комплекта ЭС используются сферические и цилиндрические
элементы разных размеров, выдаваемые совместно с антикоронной и дополнительными гайками преподавателем в соответствии с таблицей 1.1.
Техническое описание и инструкция по эксплуатации стенда УЛС-2 приведены в ЕВ2.702.839 ПС (имеются в лаборатории и ЭИОС).
1.4 Порядок выполнения лабораторной работы
1.4.1 Подготовка универсального держателя
1.4.1.1 Получите у преподавателя в соответствии с таблицей 1.1 исследуе-
мые элементы конструкции ЭС.
1.4.1.2 Подготовьте универсальный держатель к работе. Выверните (на
максимально возможное расстояние) три регулировочные ножки в соответствии с рисунком 1.4.
Установите отсчетное устройство в положение, соответствующее показанию «0,0 мм» в соответствии с рисунком 1.5, первая риска нониуса должна совпадать с нулевым делением шкалы штанги. Данную операцию целесообразно
проводить на ровной поверхности рабочего стола вне испытательной камеры
стенда УЛС-2.
1.4.1.3 Установите исследуемый элемент конструкции ЭС в универсальный
держатель и закрепите с помощью антикоронной гайки в соответствии с рисунком 1.6. В случае необходимости установите сверху и/или снизу дополнительную гайку.
1.4.1.4 Плавно и равномерно вращая (вкручивая) все три регулировочные
ножки универсального держателя, выставите положение элемента конструкции
ЭС таким образом, чтобы он касался поверхности рабочего стола при неизменном показании «0,0 мм» отсчетного устройства.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]