Общая электротехника и электроника. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Общая электротехника и электроника
 Скачать 2.71 Mb.
|
|
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Общая электротехника и электроника» В данной курсовой работе необходимо выполнить следующие задания: 1. Рассчитать трехфазную линейную электрическую цепь. 2. Рассчитать выпрямитель. 3. Рассчитать транзисторный усилительный каскад. 4. Произвести синтез логических схем. 5. Рассчитать неразветвленную неоднородную магнитную цепь при постоянной магнитодвижущей силе. 6. Проанализировать нелинейные электрические цепи постоянного тока. Реферат УДК 621.311 Курсовая работа содержит 35 страниц, 26 рисунков, 10 таблиц, 7 источников. Трехфазная линейная электрическая цепь, симметричная система напряжений, мощность, выпрямитель, трансформатор, вентильная группа, электрический сглаживающий фильтр, усилительный каскад, параметры, биполярный транзистор, логическая (цифровая) схема, логическая переменная, логическая функция, таблица истинности, магнитная цепь, магнитопровод, нелинейная электрическая цепь постоянного тока Объектом исследования является общая электротехника и электроника. Цель работы – рассчитать параметры трехфазной линейной электрической цепи, выпрямителя, транзисторного усилительного каскада, провести синтез логических схем, расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи при постоянной магнитодвижущей силе, анализ нелинейных электрических цепей постоянного тока. Методы исследования – аналитические и графические. В курсовой работе необходимо провести расчет трехфазной цепи переменного тока во всех режимах провести символическим методом. Рассчитать выпрямитель для питания промышленной установки. Провести графоаналитическое исследование режима работы транзистора в классе усиления А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером при одном источнике питания с автоматическим смещением и эмиттерной стабилизацией рабочего режима. Изучить принципы функционирования логических элементов, научиться минимизировать логические функции алгебраическим методом и с помощью карт Карно, а также реализовывать цифровые комбинационные схемы в различных базисах. Для магнитной цепи с воздушным зазором определить магнитодвижущую силу катушки по заданному значению магнитной индукции в воздушном зазоре Увеличить в 1,5 раза значение магнитодвижущей силы, и определить значение магнитной индукции в воздушном зазоре, соответствующее новому значению МДС. Определить ток каждой ветви электрической цепи методом двух узлов, для схем с одним источником ЭДС воспользоваться методом эквивалентных преобразований; составить и проверить выполнение баланса мощности, сравнив суммарные мощности источников и приемников электрической энергии и рассчитав относительную погрешность мощностей Содержание 1 Введение 4 1.Расчет трёхфазной линейной электрической цепи 5 2.Расчет выпрямителя 14 2.1.Выбор схемы выпрямителя 14 1.1.Выбор типа вентилей (диодов) 14 1.2.Выбор и расчет схемы фильтра 15 1.3.Расчет выпрямителя 16 3.Расчет транзисторного усилительного каскада 18 4.Синтез логических схем 24 4.1.Таблица истинности 24 3.1.СДНФ и СКНФ 24 3.3.Карта Карно 24 3.4.Минимизации функции методом карт Карно 25 3.5.Реализация функции на логических элементах 25 3.5.1.базис И-ИЛИ-НЕ 25 3.5.2.базис ИЛИ-НЕ 25 3.5.3.базис И-НЕ 26 5.Расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи при постоянной магнитодвижущей силе 27 6.Анализ нелинейных электрических цепей постоянного тока 31 Заключение 34 Список использованной литературы 35 Введение Под электротехникой понимается область науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для практических целей. Составной частью электротехники является электроника, использующая для создания разнообразных систем процессы в полупроводниковых и электровакуумных приборах. По назначению электротехника и электроника подразделяются на три основных направления: энергетическое, технологическое и информационное. Первое направление связано с получением, распределением и преобразованием электрической энергии. Второе направление использует электрические и магнитные явления для разнообразных технологических процессов (сварка, плавка, электролиз, сушка, сепарация различных материалов и др.). Третье направление связано с созданием и использованием разнообразных систем управления, вычислительной техники и связи. В соответствии с указанными направлениями в курсе «Электротехника и электроника» изучаются общие закономерности электромагнитных процессов в разнообразных электрических и магнитных цепях, устройства для получения (генераторы) и преобразования (электродвигатели и электропривод) электрической энергии в механическую, устройства для преобразования параметров передаваемой электрической энергии – рода тока, частоты и величины напряжения и тока (выпрямители, трансформаторы и др.), а также общие принципы передачи и распределения электрической энергии. Кроме того, рассматриваются принципы работы информационно-измерительных, электронных и микроэлектронных приборов и систем (электроизмерительных и полупроводниковых приборов, систем индикации информации, интегральных микросхем, усилителей и генераторов). Значение курса «Электротехника и электроника» обусловлено исключительной ролью, которую играет электрическая энергия в жизни современного общества. Действительно, в настоящее время невозможно представить себе какую-либо отрасль общественного производства, где бы не использовалась электрическая энергия. Без электрификации немыслимы промышленность, сельское хозяйство и быт. Даже в таких областях, как геология, медицина, биология, астрономия и другие, передовые достижения основываются на базе электрической энергии. Огромное значение электрической энергии в жизни современного общества объясняется целым рядом ее преимуществ перед другими видами энергии. Главное преимущество электрической энергии заключается в ее универсальности – она сравнительно легко преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, лучистую, химическую и наоборот. Кроме того, ее можно передавать на огромные расстояния при сравнительно небольших потерях. Поэтому для того чтобы стать хорошим специалистом в своем деле: механиком, технологом или строителем, — необходимо знать основные положения дисциплины «Электротехника и электроника», которые базируются на курсах физики, математики и механики, и уметь на практике грамотно применять электротехнические и электронные устройства. Расчет трёхфазной линейной электрической цепи Для электрической цепи, схема которой выбирается в соответствии с вариантом по рис.1.1, а параметры элементов – по табл.1.1 выполнить следующее. 1. При соединении приемников «звездой» определить значения тока в линейных и нейтральном проводах, построить векторные диаграммы напряжений и токов при работе цепи в следующих режимах: а) при симметричной системе напряжений; б) обрыве одной фазы; в) обрыве нейтрального провода и коротком замыкании одной фазы. 2. Определить значения потребляемой активной и реактивной мощности трехфазной цепи в режиме п. 1, а. 3. При соединении тех же приемников «треугольником» определить фазные и линейные токи, значения потребляемой активной и реактивной мощности. Построить векторные диаграммы напряжений и токов в рассматриваемом режиме. 4. Сопоставить значения мощности при разных способах соединения. Таблица 1.1 Числовые значения параметров элементов схемы
 Рисунок 1.1 – Заданная трёхфазная электрическая цепь Соединение приемников «звездой». Неравномерная нагрузка с нейтральным проводом. Наличие нейтрального провода оставляет систему напряжений симметричной даже при неравномерной нагрузке.  Рисунок 1.2 – Трёхфазная электрическая цепь при симметричной системе напряжений Если пренебречь сопротивлением линейных и нейтрального проводов, то можно считать, что фазное напряжение:  и линейное напряжение:  Значения сопротивления нагрузок фаз рассчитываются по формулам:  Фазный и линейный ток при соединении нагрузки «звездой» есть одно и то же:  В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе при неравномерной нагрузке будет равен сумме токов фаз:  Активная мощность цепи:  где ß – начальная фаза гармоники напряжения; α – начальная фаза гармоники тока  Реактивная мощность цепи:  Полная мощность цепи:  комплекс полной мощности –  Построим векторную диаграмму напряжений и токов.  Рисунок 1.3 – Векторная диаграмма токов и напряжений при симметричной системе напряжений Неравномерная нагрузка при обрыве линейного провода фазы C(рис. 1.4): напряжение на нагрузке оборванной фазы  . Напряжение других фаз остается неизменным.  Рисунок 1.4 – Трёхфазная электрическая цепь при обрыве линейного провода фазы  Значения тока в фазах A и B тоже не изменились:  В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в нейтральном проводе:  Векторная диаграмма напряжений и токов для неравномерной нагрузки при обрыве линейного провода фазы C представлена на рис.1.5.  Рисунок 1.5 – Векторная диаграмма токов и напряжений при обрыве линейного провода фазы Обрыв нейтрального провода при коротком замыкании фазы Aсопровождается смещением нейтрали приемника на величину фазного напряжения. Нейтральная точка приемника 0' совпадает при к. з. фазы A с вершиной A треугольника линейных напряжений, потому что  , так как нагрузка фазы A при к. з. равна нулю: (рис.1.6). Напряжение двух других фаз по величине возрастает до значения линейного напряжения: Рисунок 1.6 – Трёхфазная электрическая цепь при коротком замыкании фазы  Значения тока в фазах B и C можно рассчитать:  Ток в короткозамкнутой фазе в соответствии с первым законом Кирхгофа определяется по выражению:   Рисунок 1.7 – Векторная диаграмма токов и напряжений при коротком замыкании фазы 4.2. Соединение приемника «треугольником». Схема соединения приведена на рис.1.8. В качестве приемников использованы те же сопротивления. В соответствии со способом соединения приемники включены между линейными проводами и в индексах обозначений ставятся две буквы:  Рисунок 1.8 – Трёхфазная электрическая цепь при соединении приемника «треугольником»  При соединении «треугольником» линейное напряжение является одновременно и фазным как для источника, так и для приемника, если пренебречь сопротивлением соединительных проводов: Значения тока в фазах определяются по закону Ома:  Линейные токи находят по первому закону Кирхгофа для узлов а, в, с:  Активная мощность цепи:  где ß – начальная фаза гармоники напряжения; α – начальная фаза гармоники тока  Реактивная мощность цепи:  Полная мощность цепи:  комплекс полной мощности –  Векторная диаграмма для соединения нагрузки «треугольником» изображена на рис.1.9  Рис.4.9 Рисунок 1.9 – Векторная диаграмма токов и напряжений при соединение приемника «треугольником» Расчет выпрямителя Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: - номинальное выпрямленное напряжение  - номинальный выпрямленный ток  - коэффициент пульсаций на выходе  - напряжение сети  - частота  а) выбрать схему выпрямителя и фильтра; б) рассчитать режимы работы элементов; в) определить тип вентиля, параметры трансформатора; г) рассчитать значения элементов сглаживающего фильтра; д) построить внешнюю характеристику выпрямителя. Выбор схемы выпрямителя Определим сопротивление нагрузки: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||