Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Задания для выполнения

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
1.6 Mб
Скачать

а

б

Рис. 37

Мультиметр используется для измерения напряжения, тока и сопротивления. Режим измерения выбирается нажатием мыши на расширенной модели данного прибора.

Амперметр, вольтметр и мультиметр имеют внутреннее сопротивление, величина которого задается в свойствах (Component properties) приборов двойным нажатием правой кнопки мыши на изображении прибора.

Осциллограф в программе представляет собой аналог двухлучевого осциллографа, его изображение имеет три модификации – уменьшенную (пиктограмма в табл. 18), компактную (малый экран – рис. 38, а) и расширенную (большой экран – рис. 38, б). Переход из первой модификации во вторую осуществляется двойным нажатием левой клавиши мыши на пиктограмму осциллографа, а из второй в третью – с помощью кнопки Expand и обратно – Reduce.

Подключение осциллографа можно осуществить в уменьшенном и компактном его виде. На этих изображениях имеются четыре входные клеммы: верхний правый – общий, нижний правый – вход синхронизации, левый и правый нижние – входы каналов A и B.

Для настройки режимов работы осциллографа используются меню: Time base – развертка по горизонтали (по умолчанию – 0,5 с/дел.), Trigger – синхронизация, ее уровень и фронт срабатывания, Channel A или B – развертка по вертикали (по умолчанию – 5 В/дел.).

Переход к расширенному режиму

А

Маркеры

Временной сдвиг

 

Переход к компактному

позиций маркеров

 

 

изображению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б Рис. 38

Таблица 18

Основные измерительные приборы

Измерительный

 

 

 

 

 

 

Обозначение

Пиктограмма

Измеряемая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поля

 

прибор

на схемах

в программе

 

величина

 

компонентов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ток,

действующее

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

Амперметр

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переменного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Indicators

тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нап-

ряжение,

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

действующее

 

Вольтметр

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переменного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление

Мультиметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

постоянное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(переменное)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Instruments

напряжение и ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Быстропроте-

 

Осциллограф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кающие

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стационарные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

процессы

 

На расширенном представлении осциллографа маркеры красного (1) и синего (2) цветов могут быть использованы для определения фазового сдвига двух сигналов после соответствующего пересчета величины T2 – T1 согласно выражению:

 

T2 T1

360o (T2 T1) f 360o

 

T

 

 

 

,

(152)

где T2 – T1 – временной сдвиг мгновенных значений сигнала, с, указывается на расширенном изображении осциллографа;

f = 50 Гц – частота питающего напряжения; T – период колебаний, с.

6.3. Построение и редактирование схем Для создания схемы следует поочередно перемещать компоненты из

библиотек на рабочее поле, а затем соединять их проводниками. Следует

учитывать, что программа предусматривает только ортогональное расположение элементов.

Для перемещения требуемого компонента необходимо нажать левой кнопкой мыши на соответствующей пиктограмме панели компонентов (Sources, Basic и др.). Программа откроет выбранную библиотеку. Затем нажать левую клавишу мыши на требуемом компоненте, удерживая ее, переместить компонент с указателем на рабочее поле и отпустить клавишу. Компонент окажется на рабочем поле. Имеющиеся на схеме компоненты можно поворачивать на 90о, передвигать, копировать и удалять.

Последовательность соединения компонентов проводниками, состоящая из трех этапов, показана на рис. 39.

1 k Ohm

 

 

 

 

 

1 k Ohm

 

1 k Ohm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

б

в

Рис. 39

При перемещении компонентов уже соединенные проводники будут автоматически изменять свое положение, следуя перемещению узлов и компонентов схемы.

После построения схемы и подключения приборов проводится моделирование режима работы ее элементов.

6.4. Запуск расчета цепи и вывод параметров. Настройка расчета

Анализ начинается с момента нажатия на кнопку переключателя «0/I» в правом верхнем углу окна программы (см. рис. 35), при этом в поле статуса будет отображаться время моделирования работы схемы. В это время можно приостановить моделирование работы схемы нажатием на кнопку «Pause» и вновь запустить кнопкой «Resume». Остановить моделирование следует клавишей переключателя «0/I».

ВВЕДЕНИЕ

Электроника в настоящее время является широко распространенным средством для решения различных задач в области выработки и преобразования энергии, автоматического и автоматизированного управления, сбора и преобразования информации, оперирует сигналами разной формы: аналоговыми, импульсными и цифровыми. Область применения электроники постоянно расширяется. Функции устройств электроники становятся все более разнообразными. Выполнение данной курсовой работы поможет студентам в изучении свойств и характеристик электронных устройств.

Курсовая работа наряду с другими формами обучения является одним из важных способов подготовки инженеров и служит предварительным этапом в получении навыков разработки проекта технического изделия, в состав которого могут входить различные электронные схемы. Выполнение курсовой работы подразумевает самостоятельную работу с учебно-методической литературой по дисциплине, выбор и обоснование расчетных параметров, принятие инженерных решений, оценку полученных результатов.

Пособие содержит необходимые сведения о принципе действия, основных параметрах и методах расчета выпрямителей, транзисторных усилителей и логических комбинационных схем.

Пояснительная записка к курсовой работе выполняется на бумаге формата А4, включает в себя титульный лист, реферат, содержание, введение, основную часть, заключение, библиографический список, графический материал. Оформление должно соответствовать требованиям стандарта предприятия СТП ОмГУПС -1.2-2005.

В разделе «Введение» курсовой работы необходимо привести общие сведения о рассматриваемых электронных схемах, их назначении, областях применения, сформулировать задачи курсовой работы, в разделе «Заключение»

– общий анализ результатов выполнения работы.

Графический материал в курсовой работе оформляется в соответствии со стандартами на условные графические изображения.

Задание №3

1.РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

1.1.Общие теоретические сведения

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямители относятся к так называемым вторичным источникам питания.

Источники питания электротехнического оборудования подразделяют на первичные и вторичные.

Первичные источники питания выполняют функцию преобразования разных видов энергии в электрическую. В качестве примера первичного источника питания постоянного тока можно привести аккумулятор, который преобразует химическую энергию в электрическую.

Вторичные источники питания не могут самостоятельно генерировать электроэнергию как таковую, они выполняют роль исключительно преобразователей, перерабатывая один поток энергии, напряжения, тока или пульсаций напряжения в другой. Вторичный источник питания является частью единой системы, где выполняет, как правило, функцию посредника между первичным источником энергии и потребителем.

В зависимости от числа фаз переменного напряжения различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. По величине мощности выпрямители подразделяются на выпрямители малой (до 1 кВт), средней (от 1 до 100 кВт) и большой (более 100 кВт) мощности.

Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 1.1. Выпрямитель состоит из следующих основных элементов:

Тр – трансформатор, необходимый для преобразования переменного напряжения сети первичного источника Uc до величины U2, определяемой требованиями нагрузки;

ВГ – вентильная группа, содержащая силовые выпрямительные диоды (вентили) и обеспечивающая одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в

результате чего переменное напряжение U2 преобразуется в пульсирующее, т. е. в напряжение одного направления, но изменяющееся по величине;

ЭФ – электрический сглаживающий фильтр, передающий на выход схемы постоянную составляющую напряжения и сглаживающий его пульсации.

Выпрямитель может быть дополнен схемой стабилизации, подключаемой к выходу фильтра и предназначенной для поддержания напряжения Ud на нагрузке Rн неизменным при изменении напряжения U2 на трансформаторе.

 

Тр

ВГ

ЭФ Ud

 

~Uc

U2

Rн

Рис. 1.1. Структурная схема выпрямителя

Основными показателями работы выпрямителя являются следующие:

среднее значение выпрямленного тока и напряжения Id и Ud:

1 T

Id T 0 iвыхdt ;

1 T

U d T 0 uвыхdt ,

где T – период изменения выходного тока (напряжения);

мощность нагрузочного устройства

Pd Ud Id ;

коэффициент пульсаций

Uосн. m , kп Ud

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

где Uосн. m – амплитуда основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения;

коэффициент использования вентилей по напряжению

Uобр. m

Kо

Uобр. m

,

(1.5)

Uобр. доп

 

 

 

где – максимальное обратное напряжение на вентиле; Uобр. доп – допустимое обратное напряжение вентиля (по паспорту);

коэффициент использования вентиля по току

 

 

K

i

 

Ia

,

 

 

(1.6)

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Iа – среднее значение тока, протекающего через вентиль; Iан – номинальное

значение тока вентиля;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

типовая мощность трансформатора

 

 

 

 

 

Sтр 0,5 S1 S2 ,

 

(1.7)

где S1 U1I1 , S2 U2I2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент полезного действия

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

Pd

 

 

,

(1.8)

P

P

 

 

P Р

 

d

 

 

тр

 

в

ф

 

 

где Pтр, Pв и Pф – потери в трансформаторе, вентилях и фильтре.

Основной характеристикой выпрямителя, как и любого источника питания, является внешняя (нагрузочная) характеристика Ud = f(Id), которая позволяет определить номинальное значение выпрямленного напряжения и выходное сопротивление выпрямителя:

R U d .

(1.9)

вых Id

Свойства выпрямителя в значительной степени зависят от характера нагрузки на его выходных зажимах, которая может быть активной (омической) и активно-реактивной (начинающейся с индуктивности либо начинающейся с емкости).

1.2. Схемы включения вентильных групп

t
Рис. 1.3. Временные диаграммы токов и напряжения Схема выпрямителя
нагрузки в однофазной однополупериодной схеме
показана на рис. 1.2. Диаграммы токов и напряжений, иллюстрирующие работу однополупериодной схемы выпрямления, показаны на рис. 1.3. Для этой схемы выпрямления характерно протекание тока только в положительные полупериоды напряжения
U2.
Порядок определения параметров выпрямителя, по которым оценивается его качество, приведем ниже. Для последующих схем представлены только итоговые формулы без их вывода (табл. 1.1).
Аналитически сигнал полученной несинусоидальной формы описывается рядом Фурье вида:

u2

 

u2

 

 

 

 

 

 

1.2.1. Однополупериодная

 

 

 

 

 

 

U2m

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

t

 

i2 = ia = iн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ia

 

Т

 

 

ua,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ia

 

Iam

~uc

u2

Rн

uн

 

 

 

 

 

 

Ia

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

Uобр m

ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uвых,

uвых

iвых

Рис. 1.2. Однополупериодная

iвых

 

Ud

Id

однофазная схема

 

 

 

 

 

однофазная схема

 

 

π

 

2

 

2

 

 

uвых Ud 1

 

 

cosωt

 

cos2ωt

 

 

cos4ωt ... .

(1.10)

2

3

15

 

 

 

 

 

 

Среднее значение выпрямленного напряжения

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

sin ωt d ωt

 

2U2

.

 

U

d

 

 

2U

2

(1.11)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора

 

U

2

 

πU

 

d

2,22U

d

.

 

(1.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В однополупериодном выпрямителе среднее значение выпрямленного

тока является и средним значением тока вентиля Id:

 

I

a

I

d

 

 

Ud

 

0,45U2

,

(1.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rн

 

 

Rн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальное значение тока через вентиль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

am

 

 

 

2U 2

π I

d

.

 

 

(1.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1 Параметры типовых выпрямительных схем при различной нагрузке

Схема выпрямления

Однофазная однополупериодная

Однофазная двухполупериодная со средней точкой (активная нагрузка)

Однофазная

двухполуперио дная со средней точкой (активно-

Параметр

значениеЭффективное Uнапряжения

обратноеМаксимальное вентиленанапряжение U

основнойЧастота fгармоники

пульсацийКоэффициент k

прямогозначениеСреднее Iвентилятока

значениеМаксимальное Iвентилятокапрямого

обмоткипервичнойТок Iтрансформатора

обмоткивторичнойТок Iтрансформатора

мощностьТиповая Sтрансформатора

 

 

 

 

 

am

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

тр

2

 

осн

 

a

 

 

 

 

 

обр. m

 

п

 

 

 

 

 

2,22Ud

3,14Ud

fc

1,57

Id

3,14Id

(1,21/k)Id

1,57Id

3,5Pd

1,11Ud

3,14Ud

2fc

0,67

Id/2

1,57Id

(1,11/k)Id

0,755Id

1,48Pd

1,11Ud

3,14Ud

2fc

0,67

Id/2

Id

(0,707/k)Id

0,707Id

1,34Pd