RGR_Electronica

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет Кафедра электротехники и электроники

Расчетно-графическая работа по дисциплине ¾Электроника¿

Исполнитель: студент гр. 106421 Родько А.В.

Руководитель: доцент Розум Т.Т.

Минск-2013

Содержание

1 Задача 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 Задача 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 Задача 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4Задача 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2

1Задача 1

Исходные данные:

1.Тип выпрямителя трехфазный с нулевым выводом (схема Миткевича).

2.Первичная обмотка трансформатора подключена к сети частотой f = 400 Гц и фазным напряжением U1 = 80 В.

3.Номинальное напряжение нагрузки Uн = 150 В, номинальная мощность нагрузки Pн = 1500 Вт.

4.Тип фильтра простой индуктивный, допустимый коэффициент пульсации q2 = 5%.

Задание:

1.Начертить схему выпрямителя с фильтром, на которой обозначить напряжения и токи в обмотках трансформатора, вентилях и нагрузке. Указать полярность выходных клемм.

2.Рассчитать необходимые параметры и выбрать тип вентилей при условии работы выпрямителя на заданную активную нагрузку. Индуктивностью и сопротивлением обмоток трансформатора пренебречь.

3.Определить расчетную мощность, напряжение вторичной обмотки и коэффициент трансформации трансформатора. Вентили считать идеальными.

4.Рассчитать амплитуды тока и напряжения при работе выпрямителя без фильтра и начертить в масштабе временные диаграммы тока и напряжения на нагрузке.

5.Рассчитать параметры сглаживающего фильтра, который обеспечит допустимый коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке.

6.Указать на схеме выпрямителя тип вентилей, параметры элементов фильтра, мощность и коэффициент трансформации трансформатора.

3

Рис. 1. Схема замещения трехфазного выпрямителя с нулевым выводом

Расчет средних токов и напряжений в выпрямителе

Напряжение во вторичной обмотке трансформатора для схемы Миткевича находится по формуле:

Максимальное обратное напряжение на вентилях для схемы Миткевича:

4

Находим сопротивление нагрузки:

Поскольку диод на каждой фазе активен только одну треть периода, формула для среднего тока вентиля имеет вид:

По полученным данным из приложения 1 выбираем тип вентилей. Нужные параматры (средний ток 3.33 А и максимальное обратное напряжение 325,75 В) обеспечивает диод КД206А (10А/400В) или четыре последовательно соединенных Д304 (5А/400В). Выбираем батарею из Д304, поскольку её стоимость ниже и параметры ближе к расчетным, чем у КД206А.

Выбор трансформатора

Коэффициент трансформации:

Расчетная мощность трансформатора для трехфазного выпрямителя с нулевым выводом находится по формуле:

По стандартному ряду мощностей выбираем трансформатор с номинальной мощностью Sном = 2500 ВА > 2025 ВА и коэффициентом трансформации n = 1; 659.

Временные диаграммы токов и напряжений

Амплитуда напряжения на нагрузке равна амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

5

Амплитуда тока на нагрузке и вентилях равна отношению амплитуды напряжения нагрузки к сопротивлению нагрузки:

Временные диаграммы напряжения и тока на нагрузке без фильтра приведены на рисунке 2.

Расчет простого L-фильтра

Коэффициент пульсации на выходе трехфазного выпрямителя с нулевым выводом q1 = 0; 25. Требуемый коэффициент пульсации q2 = 0; 05. Находим коэффициент сглаживания фильтра S:

6

Для простого L-фильтра S = SL. SL = m!Lф . Из этого выражения нахо-

Rн

дим требуемую индуктивность фильтра:

Для эффективной работы фильтра значение индуктивного сопротивления фильтра должно превышать сопротивление нагрузки в 5 10 раз.

XLФ = m!LФ = 3 2 3; 14 400 0; 01 = 75; 36 > 5 Rн = 75 Ом (1.12)

Условие эффективности фильтра выполняется.

Схема выпрямителя со всеми необходимыми обозначениями приведена на рис. 1, стр. 4.

7

2Задача 2

Исходные данные:

1.Тип транзистора КТ301А.

2.Напряжение источника питания Eк = 24 В.

3.Ток коллектора покоя Iк.п = 4 мА, напряжение КЭ покоя Uкэ.п = 12 В.

4.Сопротивление нагрузки Rн = 3 кОм.

Задание:

1.Начертить схему усилительного каскада с учетом заданного типа транзистора. На схеме указать токи и напряжения транзистора, а также Uвх

и Uвых.

2.По заданным в исходных данных параметрам на характеристиках транзистора нанести точку покоя и построить статическую линию нагрузки. Рассчитать величину сопротивлений резисторов, обеспечивающих заданный режим покоя. При расчете учесть, что Iк Iб.

3.В точке покоя по характеристикам транзистора определить его h- параметры (h11, h21, h22). Параметр h12 принять равным нулю.

4.Начертить схему замещения усилителя в динамическом режиме, заменив транзистор эквивалентной схемой с h-параметрами.

5.Рассчитать с учетом нагрузки входное и выходное сопротивление каскада, коэффициенты усиления тока, напряжения и мощности.

6.Построить динамическую линию нагрузки на выходных ха-

рактеристиках транзистора и определить максимальную амплитуду выходного напряжения, усиливаемого без заметных искажений сигнала, и максимальную выходную мощность.

7.Построить амплитудную характеристику каскада.

8.Определить коэффициент полезного действия каскада.

8

+ Eê

Рис. 3. Схема замещения усилительного каскада

СЛН и расчет сопротивлений резисторов

Строим на выходной характеристике (рис.5, стр.11) статическую линию покоя. Первая её точка точка покоя П с Iк.п = 4 мА и Uкэ.п = 12 В. Вторая точка точка отсечки М с Iк = 0, Uкэ = Eк = 24 В.

В режиме покоя Rн = 1 и по каскаду проходит только постоянный ток. Вид схемы замещения в этом случае представлен на рис. 4, стр. 10.

Для контура Eк Rк V T Rэ запишем уравнение второго закона Кирхгофа:

Учитывая, что Iк Iэ (поскольку ток базы пренебрежительно мал) и принимая Rэ = 0; 1 Rк, получаем следующие выражения для Rк и Rэ:

9

+ Eê

Uêý.ï

Uáý.ï

iý.ï

Rý

Рис. 4. Схема замещения усилительного каскада в режиме покоя

По выходной характеристике (рис. 5, стр. 11) находим ток базы покоя Iб.п = 0; 0375 мА. По рекомендации из методического пособия для кремниевого транзистора принимаем Uбэ.п = 1 В.

Запишем уравнение 2-го закона Кирхгофа для контура Eк Rб V T Rэ:

Расчет h-параметров

По входной и выходной характеристикам (рис. 5) определям h11, h21, h22. h12 принимаем равным нулю.

10