Задача. КЭ-318 Чевтаева ЗАДАЧА. 2. Электронные устройства систем управления

• Название: 2. Электронные устройства систем управления
• Анкор: Задача
• Дата: 29.04.2021
• Размер: 151.35 Kb.
• Имя файла: КЭ-318 Чевтаева ЗАДАЧА.docx
• Тип: Задача; #200190

2. Электронные устройства систем управления

Задача № 2.1
На рисунке 2.1 представлена схема выходного каскада простейшего ключевого усилителя с активно-индуктивной нагрузкой. ЭДС управления (рисунок 2.2) обеспечивает ключевой режим работы транзистора. Режим работы усилителя – стационарный.

Исходные данные:

, индуктивность катушки L достаточно большая, чтобы можно было пренебречь пульсациями тока нагрузки ; время включения транзистора , время отключения .

Изменение тока коллектора при включении и отключении полагать линейным.

Диод считать безынерционным.

Напряжение насыщенного транзистора и напряжение на диоде в проводящем направлении считать равным нулю.

Токи закрытого транзистора и обратный ток диода считать равными нулю.


Рисунок 2.1 Рисунок 2.2
Необходимо:

1. 
   Рассчитать и построить совмещенные во времени графики
   
2. 
   Определить средние за период значения
   
3. 
   Проверить баланс мощностей для обеих частей периода.
   

Решение:

Управление средними значениями выходных величин осуществляется изменением коэффициента заполнения

При неизменных значениях тока через нагрузку I_кн и напряжения на нагрузке U_нн (на резисторе R_к) при насыщенном транзисторе. Определим среднее значение напряжения на нагрузке и среднее значение тока на нагрузке за период:





Ток коллектора при переключении транзистора можно считать линейными и находится по формуле:



Средние за период значение тока диада:



В ключевом режиме на вход транзистора подается периодический управляющий сигнал прямоугольной формы, поэтому часть периода транзистор открыт и насыщен, а в течении остальной части закрыт, но никогда не работает в активном режиме.

Среднее значение тока за период равно току коллектора:



Определим мощность на нагрузке, как произведение средних значение напряжения и тока на нагрузке:



Среднее значение мощности, рассеиваемая транзистором, находится по формуле:



Средняя потребляемая мощность определяется:



Для проверки правильности решения составляем баланс мощностей.:



Построим совмещенные во времени графики (рис. 2.3). Из графиков наблюдаем, что по мере нарастания тока коллектора ток через диод убывает и закрывается лишь тогда, когда ток коллектора становится равным току нагрузки. В течении этого времени напряжение на транзисторе остается практически равным Е_кэ, а в момент окончания времени включения резко спадает до нуля.



Рисунок 2.3 – Временные графики

Задача № 2.4
На рисунке 2.7 представлена схема выходного каскада мостового реверсивного ключевого усилителя. Нагрузкой является двигателя постоянного тока в режиме рекуперативного торможения. ЭДС вращения е_вр = 17 В, Е = 24 В. Транзисторы VT1 и VT3 постоянно закрыты, VT4 постоянно открыт и насыщен. ЭДС управления е_У (рисунок 2.8) обеспечивает ключевой режим работы транзистора VT2, t₁ = t₂ = 20 мкс, Т = 40 мкс.

Необходимо:

1. 
   Рассчитать и построить совмещенные во времени графики Мощность, выделяющуюся в транзисторе VT2: мощность источника питания .
   

2. Определить средние за период значения При расчетах положить: время включения транзистора t_вкл = 5 мкс, время отключения t_выкл = 5 мкс. Изменение тока коллектора при включении и отключении полагать линейным. Напряжение насыщенного транзистора и напряжение на диоде в проводящем направлении считать равными нулю.

Сопротивление цепи якоря = 0.5 Ом, индуктивность якорной обмотки достаточно большая, чтобы можно было пренебречь пульсациями тока якоря.



Рисунок 2.7 Рисунок 2.8

Решение:

Определим среднее значение напряжения якоря:



Найдем среднее значение тока якоря:



Ток якоря является отрицательным, т.к. ДПТ работает в режиме рекуперативного торможения, т.е. ток течет к источнику.

Ток коллектора при переключении транзистора VT2 можно считать линейными и находится по формуле:



Средние за период значение тока диада равно:



Среднее значение тока за период равно току диода:



Среднее значение за период полезной мощности определятся, как произведение средних значений напряжения и тока якоря:



Среднее значение мощности, рассеиваемая транзистором, находится по формуле:



Потребляемая от источника мощность будет равна:



Для проверки правильности решения составляем баланс мощностей:



Построим совмещенные во времени графики (рис. 2.9).



Рисунок 2.9 – Временные графики