2 кр 13 29 44. Список литературы
 Скачать 123.84 Kb.
|
|
Содержание
Задание 13. Приведите и объясните варианты обратных связей в усилителях. Обратной связью (ОС) называется явление передачи части энергии усиленных колебаний из выходной цепи усилителя в его входную цепь. Причинами, способствующими передаче энергии с выхода на вход усилителя, могут быть: а) физические свойства и конструктивные особенности применяемых транзисторов (наличие емкостей и индуктивностей выводов, емкостей р-п-переходов и пр.). Возникающая при этом ОС называется внутренней обратной связью; б) неудачное расположение и монтаж усилительных каскадов, когда паразитные емкостные и индуктивные связи создают путь для передачи колебаний с выхода на вход. Обратные связи, возникающие в этом случае, называют паразитными; в) специальные цепи, введенные конструктором для передачи колебаний с выхода усилителя на его вход с целью придать устройству нужные свойства. Такую обратную связь называют внешней обратной связью. Из перечисленных видов ОС первые два являются нежелаемыми, поэтому конструктор вынужден принимать дополнительные меры к их устранению. Цепь, по которой осуществляется передача энергии с выхода усилителя на его вход, называется цепью обратной связи. Обычно цепь ОС представляет собой некоторый линейный пассивный четырехполюсник с коэффициентом передачи g, вход которого присоединен к выходу усилителя, а выход – ко входу усилителя (рисунок 1). В общем случае четырехполюсник ОС может быть линейным или нелинейным, с частотозависимым или частотонезависимым коэффициентом передачи.  Рисунок 1 – Усилитель с цепью обратной связи Цепь обратной связи может быть общей, охватывающей все или несколько каскадов усилителя (рисунок 2, а, б), или местной, охватывающей отдельные каскады (рисунок 2, б, цепь ОС с коэффициентом передачи g1).  а  б Рисунок 2 – Виды обратных связей При сложении колебаний источника сигнала с колебаниями, поступающими с выхода усилителя через цепь ОС, на входе усилителя образуется результирующее колебание. Результирующее колебание равняется сумме двух колебаний, если оба эти колебания складываются в фазе, или разности двух колебаний, если они складываются в противофазе. В первом случае имеет место положительная обратная связь (ПОС),во втором – отрицательная обратная связь (ООС). Практическое совпадение или противоположность фаз возможно только в ограниченном диапазоне усиливаемых частот, так как присущие усилителям фазовые сдвиги изменяются с частотой. Это может привести к тому, что обратная связь, отрицательная для одних частот, превратится в положительную для других. Поэтому принято относить обратную связь к отрицательной или положительной по тому, какой знак она имеет в основной части диапазона усиливаемых частот (то есть в пределах полосы пропускания усилителя). Положительная ОС находит применение в устройствах формирования сигналов различной формы, называемых автогенераторами. В усилителях используется только отрицательная обратная связь для улучшения их некоторых показателей. Положительная ОС в усилителях может возникать только как паразитная ОС, приводящая к самовозбуждению усилительных каскадов. С целью предотвращения этого явления приходится принимать дополнительные меры. В дальнейшем будем рассматривать только отрицательную обратную связь. Внешнюю обратную связь, создаваемую с помощью специальной цепи обратной связи, всегда можно отнести к тому или иному виду, зная способ соединения этой цепи с усилителем. Различают следующие четыре основных вида обратных связей в усилителе (первая часть названия определяет способ подключения выхода цепи ОС ко входу усилителя, а вторая – способ подключения входа цепи ОС к выходу усилителя): - последовательная ОС по напряжению; - параллельная ОС по напряжению; - последовательная ОС по току; - параллельная ОС по току. Если источник входного сигнала соединен последовательно с входом усилителя и выходом цепи ОС, то обратная связь называется последовательной (рисунок 3, а). В этом случае сигнал обратной связи uсв подается на вход усилителя последовательно с входным сигналом ивх. Параллельная обратная связь имеет место тогда, когда цепь обратной связи включается параллельно источнику входного сигнала (рисунок 3, б). При параллельной обратной связи на входе усилителя происходит алгебраическое сложение (с учетом полярности или начальной фазы) токов, а не напряжений, как в случае последовательной обратной связи. Таким образом, при последовательной отрицательной обратной связи в качестве сигнала обратной связи используется напряжение, которое вычитается из напряжения источника сигнала, а при параллельной отрицательной обратной связи в качестве сигнала обратной связи используется ток, который вычитается из тока внешнего источника сигнала.  а б Рисунок 3 – Последовательная (а) и параллельная (б) ОС По способу включения обратной связи на выходе усилителя различают обратную связь по напряжению и току. При обратной связи по напряжению выход усилителя, нагрузка и цепь обратной связи соединены параллельно друг другу (рисунок 4, а). В этом случае сигнал обратной связи пропорционален выходному напряжению усилителя. Если выход усилителя, нагрузка и цепь обратной связи соединены последовательно (рисунок 4, б), то имеет место обратная связь по току, при которой сигнал обратной связи пропорционален току через нагрузку.  а б Рисунок 4 – ОС по напряжению (а) и по току (б) Для определения, какая ООС имеет место, по току или по напряжению, необходимо учитывать следующее. В режиме короткого замыкания нагрузки (при RН = 0) обратная связь по напряжению исчезает, а по току – сохраняется. В режиме холостого хода (то есть при RН ® ¥) обратная связь по напряжению сохраняется, а по току – исчезает. Задание 29. Объяснить принцип действия и привести основные параметры электронных реле. Реле — электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления. Чаще всего реле используется в системах управления и зачастую являются как коммутационными, так и усиливающими элементами цепи. Следует помнить, что по характеру включения сеть устройства могут быть первичными и вторичными. Первичные реле включаются непосредственно в управляющие цепи управления, вторичные подключаются через измерительные трансформаторы, лабораторные резисторы, шунтирующие сопротивления. Также одним из достоинств релейных устройств и элементов является очень высокое сопротивление между открытыми контактами, что выгодно отличает их твердотелых реле, использующих вместо катушки полупроводниковые элементы. Твердотельные устройства очень чувствительны к качеству управляющего сигнала и имеют высокую вероятность ложного срабатывания в результате внештатного электромагнитного импульса или при увеличении напряжения в управляемой сети сверх оптимальных значений. Помимо стандартных электромагнитных реле некоторые источники относят к этой группе устройств и герконовые реле, главной отличительной чертой которых является использование, в качестве управляющего сигнала, вместо электрического сигнала магнитное поле вырабатываемое постоянным или электромагнитом. Конструктивно электромагнитное реле представляет собой катушку выполняющую роль втягивающего устройства. Она состоит из основания из немагнитного материала, на которое намотан медный провод, который, в зависимости от исполнения, может быть в изоляции из тканевых, синтетических материалов, но в большинстве случаев проводник покрывается диэлектрическим лаком. При подаче напряжения на катушку происходит втягивание металлического сердечника, связанного с толкателем, который приводит в движение контакты. В зависимости от назначения контактный блок реле может состоять из нормально открытых (разомкнутых) или нормально закрытых (замкнутых) контактов, в некоторых случаях блок контактов может совмещать в себе оба типа контактов. Более подробно устройство реле можно понять если разбить его составляющие на блоки: управляющий — служит для преобразования управляющего сигнала (в нашем случае из электрического — в магнитное поле); блок промежуточных элементов — приводит в действие исполнительный механизм; исполнительный блок — воздействует непосредственно на управляемую цепь. В качестве исполнительного блока можно рассматривать контактную группу устройства. Также, при проектировании управляющих цепей с использованием электромагнитных реле необходимо учитывать, что ввиду того что чувствительным элементом является электромагнитная катушка, то ток в обмотке увеличивается или уменьшается не мгновенно, а в течении некоторого времени. В связи с этим следует учитывать возможное время задержки срабатывания. Оно достаточно мало, но в некоторых ситуациях может оказывать влияние на работу других элементов схемы. Электромагнитные реле можно классифицировать по следующим признакам: области применения: для цепей управления, защиты или сигнализации; мощности управления: малой мощности, управляющий сигнал ≤1 Вт, средней мощности, сигнал управления находится в пределах от 1 до 9 Вт, высокой мощности - мощность сигнала ≥10 Вт; времени реакции на сигнал управления: безынерционные время реакции ≤ 0,001 сек., быстродействующие — время реакции от 0,001 до 0,05 сек., замедленные время реакции от 0,05 до 1 сек., а также реле времени с регулируемой задержкой срабатывания. характеру управляющего напряжения: постоянного тока —нейтральные, поляризованные и переменного тока. Отдельно стоит остановиться на особенностях реле постоянного тока. Как было выше сказано они подразделяются на нейтральные и поляризационные. Главное отличие этих двух групп заключается в том, что поляризационные устройства чувствительны к полярности приложенного напряжения, то есть подвижный сердечник меняет свое направление с правого на левое или наоборот в зависимости от полярности напряжения. Электромагнитные реле постоянного тока делятся на: двухпозиционные; двухпозиционные с преобладанием; трехпозиционные или реле с нечувствительной зоной. Срабатывание же устройств нейтрального типа не зависит от полярности подаваемого напряжения. К недостаткам реле использующих, в качестве управляющего сигнала, постоянный ток можно отнести необходимость установки блоков питания, для подачи постоянного тока и высокая стоимость самого устройства. Реле переменного тока этого лишены, но и у них есть свои недостатки такие как — необходимость доработки конструкции для устранения вибрации сердечника. Рабочие параметры хуже, чем у устройств использующих линейную форму управляющего сигнала, а именно — хуже чувствительность, гораздо меньшее электрическое усилие. Но в тоже время они могут напрямую подключаться к электрической сети переменного тока. Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования. Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено: высокой долговечностью релейных элементов; быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий; способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов. Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита. Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления. К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя. Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение. Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению. Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах. Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше. Задание 44. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав заданные диоды Д226, тип и параметры которого IД0П=0,3 А Uo6p=400 В, Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Uн=200 В. Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Ub=3,14*Uн=3,14*200=628 В Выбираем диод по параметрам Uобр и Iдоп. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр≥Ub и Iдоп≥Iн. Первое условие: Uобр>628 не выполняется. Для этого условия соединим по два диода последовательно в каждой ветви. Определим нормальный ток Iн=0,3. Составляем схему выпрямителя. Определяем мощность Рн=Iн*Uн=0,3*200=60 Вт  Список литературы 1. Березкина Т.Ф., Гусев П.М., Масленников В.В. – Задачник по общей электротехнике с основами электроники. М.: Высшая школа, 1998 2. Данилов И.А., Иванов П.М. – Общая электротехника с основами электроники, - М.: Высшая школа, 1998 3. Жеребцов И.П. Основы электроники – Л.: Энергоатомиздат, 1989 4. Гальперин М.В. Электротехника и электроника: Учебник – М: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2010 5. Савилов Г.В. Электротехника и электроника: электронный учебник – М.: КНОРУС, 2010 6. Электротехника / Под редакцией А.Я Шихина – М. – «Высшая школа», 1997. |