Завдання до роботи

Розрахувати транзисторний автогенератор з автотрансформаторним зворотним зв'язком за такими вихідними даними:

6. вихідна потужність Р_вих = 0,2 вт;

7. робоча частота ƒ_р = 6 Мгц.

Порядок виконання роботи

1. Вибираємо тип транзистора. При заданому значенні Р_вих потужність Р, яку має віддавати транзистор у контур,

(2)

При підвищених вимогах до стабільності частоти автогенератора к. к. д. контура η_к вибирають у межах 0,1—0,2. В інших випадках його можна підвищити до 0,5—0,8.

Приймаючи η_к = 0,2, дістанемо:

Вибираючи транзистор, треба виходити з таких вимог:

(3)

де Р_{к. макс. доп} — допустима потужність розсіювання на колекторі;

ƒ_а — гранична частота підсилення за струмом.

З довідника вибираємо транзистор типу П601 з параметрами: Р_{к. макс. доп} = 1 вт(без радіатора); ƒ_а = 20 Мгц; U_K. _е. _{макс. доп} = 25 в; І_к._{макс. доп} = 1 а; С_{б. к} = 200 пф; S_o = 4,5 а/в; S_K = 350 ма/в; Е_зр — 0,2 в. Приймаємо є. р. с джерела живлення кола колектора Е_к= 20 в.

2. Розраховуємо енергетичний режим роботи автогенератора. Вибираємо імпульс колекторного струму косинусоїдної фррми з кутом відсікання Ө = 90°. За графіком, що на рис. 2,

знаходимо коефіцієнти розкладання імпульсу колекторного , струму а₁ = 0,5; а_о = 0,318. Знаходимо тривалість руху носіїв струму між р — п-переходами τ_п

(4)

Обчислюємо кут пробігу носіїв струму

(5)

Знаходимо кут відсікання струму емітера

(6)

За графіком (рис. 2) визначаємо коефіцієнти розкладення імпульсу струму емітера а_{1 (e)} = 0,43; а_{0 (е)} = 0,26. Коефіцієнт використання колекторної напруги вибираємо з співвідношення

(7)

де S_K —крутість лінії критичного режиму транзистора. Підставляючи у формулу (25-53) числові значення, дістанемо:

Визначаємо основні електричні параметри режиму: амплітуду змінної напруги на контурі

(8)

амплітуду першої гармоніки колекторного струму

(9)

сталу складову колекторного струму

(10)

максимальне значення імпульсу струму колектора

(11)

потужність, що витрачається джерелом струму в колі колектора

(12)

потужність, яка розсіюється на колекторі,

(13)

що значно менше, ніж Р_к. _{макс. доп} = 1 вт; к. к. д. кола колектора

(14)

еквівалентний опір контура у колі колектора

(15)

Знаходимо коефіцієнт підсилення за струмом у схемі з спільною базою на частоті ƒ_р

(16)

де а_0(н)—коефіцієнт підсилення за струмом на низькій частоті. Приймаючи коефіцієнт підсилення за струмом у схемі з спільним емітером β = 20, знаходимо а_О(_Н)

Отже,

Визначаємо амплітуду першої гармоніки струму емітера

Знаходимо амплітуду імпульсу струму емітера

Обчислюємо амплітудне значення напруги збудження на базі транзистора, потрібне для забезпечення імпульсу струму емітера І_е. _макс

без врахування частотних впливів

(17)

де S_o — крутість характеристики струму колектора (в тих випадках, коли значення S_o не наводиться в довіднику, його можна знайти за статистичними характеристиками транзистора, користуючись формулою

Підставляючи у формулу (17) числові значення, дістанемо

Визначаємо напругу зміщення на базі, що забезпечує кут відсікання струму емітера

(18)

де Е₃ — напруга зрізу (коли це значення в довіднику не наводиться, його можна знайти за спрямленими вхідними характеристиками транзистора або орієнтовно прийняти Е_зр = —(0 1 ÷ 0,2) в). З формули (18 ) дістаємо:

Знаходимо коефіцієнт зворотного зв'язку

(19)

Для виконання умови балансу амплітуд треба, щоб

(20)

Для нашого прикладу умова (20 ) виконується, оскільки

Визначаємо величину опору Re ланцюжка автозміщення

(21)

де І_{б. пост} — стала складова струму бази:

(22)

Отже,

(23)

З довідника вибираємо резистор R_б = 51 ом. Потужність, що розсіюється на резисторі R_б,

Застосовуємо резистор R_б типу ОМЛТ-0,125. Індуктивність дроселя L_др у колі бази транзистора обчислюємо і за формулою

(24)

де λ_макс — максимальна робоча довжина хвилі автогенератора, м;

С_б._e — ємність емітерного переходу транзистора, пф;

L_др — у мікрогенрі.

Звичайно в довідниках значення Сб. _е не наводиться. Приймаючи С_б. е ≈ С_{б. к} = 200 пф, а також λ_макс = λ_р = 50 м, дістанемо:

Знаходимо ємність розділового конденсатора С_р

(25)

Приймаючи С_{б. е}. — С_б. к = 200 пф, дістанемо:

З довідника вибираємо конденсатор С_р типу КД-2 ємністю 3900 пф. Розраховуємо ємність конденсатора, що блокує джерело

живлення, За формулою С_ф ≈ 50λ_Макс Для нашого прикладу λ._Макс =

= λ_р = 50 м. Тому С_ф = 50 • 50 = 2500 пф.

Вибираємо конденсатор С_ф типу КД-2 ємністю 2700 пф.

3. Визначаємо параметри коливального контура. Для розрахунку параметрів контура і його зв'язку з транзистором можна застосувати методи, які використовуються при розрахунку лампових автогенераторів.

Задаємося добротністю контура Q = 120. За наближеною формулою С_к ≈ (1 ÷ 2) λ_р знаходимо орієнтовне значення загальної ємності контура

З врахуванням внесеної ємності (приблизно 50 пф) з довідника вибираємо контурний конденсатор С типу КД-1 ємністю 51 пф з робочою напругою 100 в.

Обчислюємо індуктивність контура

Визначаємо хвильовий опір контура

(26)

Знаходимо опір втрат контура

(27)

Опір, внесений у контур,

(28)

Опір контура з врахуванням R_Bн

(29)

Визначаємо амплітуду коливального струму в навантаженому контурі

(30)

Знаходимо величину індуктивності зв'язку контура з колектором транзистора

(31)

Визначаємо величину індуктивності зв'язку контура з базою транзистора

(32)

Складаємо схему розрахованого автогенератора (рис. 3).

Зміст звіту

1. Мета роботи

2. Короткі теоретичні відомості

3. Вихідні дані для розрахунку автогенератора типу LC

4. Порядок розрахунку автогенератора типу LC

5. Висновки

Контрольні питання

1. Поняття про автогенератори та генератори

2. Режим роботи ξ < 1

3. Режим роботи ξ>1

4. Режим роботи ξ ≈ 1

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ І ХАРАКТЕРИСТИК

ТРАНСФОРМАТОРА

Мета роботи:

• навчити студентів розраховувати параметри і характеристики

трансформатора

• закріпити знання студентів про трансформатори

Підготовка до виконання роботи

• Закріпити теоретичні знання про трансформатори

• Ознайомитись із завданням для виконання роботи.

Завдання та порядок виконання роботи

Завдання 1

Розрахунок напруг і струмів трансформатора.

Однофазний трансформатор має паспортні но­мінальні дані: повна потужність S_Н0М = 12 кВА; напруги первинної і вторинної обмоток U_ІН0М = 220 В, U_2ном = 133 В. Напруга короткого за­микання и_к = 5 % . Струм неробочого ходу i₀ = 8 % .

Визначимо наступний ряд параметрів трансформатора.

Коефіцієнт трансформації :

Номінальні струми обмоток :

Напруга в режимі дослідного КЗ

Струми аварійного КЗ обмоток при номінальній напрузі

Струм у режимі неробочого ходу

Завдання 2

Розрахунок зовнішньої характеристики

Однофазний трансформатор має номінальні дані: напруги первинної і вторинної обмоток U_1ном = 660 В, U_2ном = 400 В; струм первинної обмотки I_1ном = 3,8А. У режимі дослідного КЗ втрати потужності Р_к = 80 Вт і напруга U_1к = 33 В. Активно-індуктивне навантаження має cosϕ_н =0,75.

Розрахуємо і побудуємо зовнішню характеристику трансфор­матора, а для цього підготуємо необхідні дані для формули: напруга короткого замикання у відсотках від номінального значення

напруга обмотки в режимі НХ 1/₂₀ = и_2ном = 400 В; кут зсуву фаз між стру­мом і напругою при дослідному КЗ:

кут зсуву фаз між струмом і напругою на наван­таженні ϕ_н = arccos(соsϕ_н) = агссоs(0,75) = 41,41°. Після підстановок маємо формулу:

Відповідно до цієї формули зовнішня харак­теристика (рис. 9.10) є прямою лінією, яка про­водиться через дві точки: а (координати (β = 0; U₂ = 400 В), b (координати (β = 1; U₂ = 380 В).

Зовнішня характеристика трансформатора:

Завдання 3

Розрахунок залежності ККД від коефіцієнта струму навантаження

Повна номінальна потужність однофазного трансформатора Р_Н0М = 6 кВА; втрати потужності в режимі НХ Р₀ = 60 Вт і в режимі дослідного КЗ Р_к — 200 Вт. У активно-індук­тивного навантаження созф_н = 0,75.

Підставимо відомі величини в формулу для ККД і отримуємо для даного транс­форматора:

Для низки значень β від НХ (β = 0) до номі­нального навантаження (β = 1) розраховуємо за формулою числову залежність η (β) і будуємо графік

Зміст звіту

1. Мета роботи

2. Вихідні дані для розрахунку трансформатора

3. Порядок розрахунку трансформатора

4. Висновки