m0991

621.3 Л506

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Е.В. ЛЕСНЫХ

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы

Новосибирск

2015

УДК 621.3 Л506

Л е с н ы х Е.В. Электротехника и электроника: Метод. указ. к

выполнению расчетно-графической работы. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2015. – 22 с.

Методические указания содержат исходные данные для выполнения рас- четно-графической работы, основные теоретические пояснения, примеры решения задач и требования к их оформлению.

Предназначены для студентов II курса очной формы обучения направления «Стандартизация и метрология» профиля «Стандартизация и сертификация».

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Электротехника, диагностика и сертификация».

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук, доц. К.В. Власов

Р е ц е н з е н т декан электромеханического факультета НГАВТ

канд. техн. наук, доц. А.В. Жаров

© Сибирский государственный университет путей сообщения, 2015

© Лесных Е.В., 2015

2

Задача 1

Uобр3; построить график зависимости R0 = f (Uобр);

в) дифференциальное сопротивление и крутизну прямой ветви ВАХ для напряжения Uпр3;

г) дифференциальное сопротивление и крутизну обратной ветви ВАХ для напряжения Uобр1.

Исходные данные по вариантам приведены в табл. 1.

4

Окончание табл. 1

Вариант определяется по двум последним цифрам шифра студента: по предпоследней цифре выбирается значение t, °С, по последней – величины Uпр1, Uпр2, Uпр3, Uобр1, Uобр2, Uобр3. Например, для варианта 13-БМСС-37 t = +70 °С,

Uпр1 = 0,4 В, Uпр2 = 0,8 В, Uпр3 = 1 В, Uобр1 = –75В, Uобр2 = –125 В, Uобр3 = –275 В.

Методические указания по решению задачи 1

При решении задачи необходимо воспользоваться следующими основными соотношениями:

– сопротивление диода постоянному току R0, Ом,

R0 = Uпр/ Iпр,

где Uпр – напряжение на диоде в прямом направлении, В; Iпр – ток через диод в прямом направлении, А (определяется по ВАХ диода при соответствующем прямом напряжении);

– сопротивление диода переменному току (дифференциальное) Ri, Ом,

Ri = Uпр / Iпр,

где Uпр – изменение прямого напряжения, В; Iпр – изменение прямого тока под действием изменения прямого напряжения, А (при решении задачи необходимо задаться приращением напряжения от заданного значения);

– крутизна ВАХ диода S, А/В,

S = Iпр / Uпр.

Задача 2

В рабочем режиме на вход цепи подано напряжение источника Е, как показано на рис. 2.1. Рассчитайте ток, протекающий через нагрузку, и напряжение на диоде, ВАХ которого приведена на рис. 2.2, для двух значений сопротивления нагрузки.

5

Исходные данные по вариантам приведены в табл. 2.

Таблица 2

Индивидуальные данные по вариантам

По предпоследней цифре выбирается значение Е, по последней – остальные величины.

Методические указания по решению задачи 2

Необходимо произвести расчет тока через нагрузку и напряжение на диоде графическим методом, используя следующую методику.

Режим работы диода с нагрузкой называется рабочим. Характеристику диода следует рассматривать как график некоторого нелинейного уравнения, связывающего величины I и UD. А для сопротивления нагрузки Rн подобным уравнением является закон Ома:

I = UR / Rн = (E – UD) / Rн,

где UR – напряжение на сопротивлении нагрузки, В; UD – напряжение на сопротивлении прямосмещенного p–n перехода диода, В.

6

Итак, имеются два уравнения с двумя неизвестными, причем одно из них задано графически. Для решения этой системы уравнений необходимо построить линию нагрузки (график второго уравне-

является линией нагрузки. Координаты точки пересечения С дают

ток, равный U/Rн, в резуль-

тате чего получим точку В. Прямая, проведенная через точки А и В, является линией нагрузки.

7

Задача 3

стабилитрона: Uст = 13 В; Iст min = 1 мА; Iст max = 20 мА; напряжение источника изменяется от Umin до Umax.

Таблица 3

Индивидуальные данные по вариантам

По предпоследней цифре выбирается значение Rн, по последней – остальные величины.

Методические указания по решению задачи 3

В задаче рассматривается схема простейшего параметрическо-

го стабилизатора напряжения, с помощью которого можно полу-

чать стабилизированное напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен киловольт при токах от единиц миллиампер до единиц ампер.

Стабилитрон включают параллельно нагрузочному сопротивлению, а для создания требуемого режима работы последовательно со стабилитроном подключают ограничительный резистор. Принцип действия удобно пояснить с помощью ВАХ полупроводникового стабилитрона (рис. 3.2) и «опрокинутой» ВАХ резистора Rогр. Та-

8

кое построение позволяет графически решить уравнение электрического состояния стабилизатора напряжения: Uвх1 = Uст1 + RогрIст2.

останется неизменным также при снижении входного напряжения и изменениях нагрузочного тока Iн.

Для нормальной работы стабилизатора Rогр должно быть таким, чтобы его ВАХ пересекала ВАХ стабилитрона в точке А, соответствующей номинальному току стабилитрона Iст.ном, значение которого указано в паспортных данных стабилитрона.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора может достигать 30–50.

Построение и расчет схемы сводится к выбору полупроводникового стабилизатора по напряжению стабилизации и расчету Rогр, для чего определяют среднее значение напряжение на входе схемы Uср = 0,5(Umin +Umax) и тока стабилитрона Iср.ст = 0,5(Iст min + Iст max).

9

Далее рассчитывают ток, протекающий через нагрузку Iн = Uст / Rн, и величину ограничивающего сопротивления, позволяющего получить такой ток:

Rогр = (Uср–Uст) / (Iср.ст + Iн).

Задача 4

Таблица 4

Индивидуальные данные по вариантам

По предпоследней цифре выбирается значение ЕК, по последней – остальные величины.

10