Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы обучения специальность: «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов» (стр. 5 из 9)
4. Выбираем диод из условия Iдоп > 0.5Iо > 0.5 * 1.5 > 0.75 А, Uобр > UВ ≥ 314 В. Эти условиям удовлетворяет диод КД202Н: Iдоп = 1.0 > 0.75А; Uобр = 500 > 314В.
Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют напряжению (1000 и 600 больше 314В), но не подходят по допустимому току (0.1 и 0.4 меньше 0.75А). Диод 215Б, наоборот, подходит по допустимому току ( 2 > 0.75А), но не подходит по обратному напряжению (200 < 314В).
5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис 21). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н; Iдоп = 1А; Uобр = 500В.
рис.2.1 рис.2.2
Пример 2. Для питания постоянным током потребителя мощностью Ро = =250Вт при напряжении Uо = 100В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.
Р е ш е н и е. 1. Выписываем из таблицы 2.8 параметры диода Iдоп = 2А; Uобр = 200В.
2. Определяем ток потребителя: Iо = Pо/ Uо = 250/100 = 2.5 A.
3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:
UВ = 3.14 Uо = 3.14 * 100 = 314 B.
4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр ≥ UВ и Iдоп > 0.5 Iо. В данном случае первое условие не соблюдается (200< 314), т.е. Uобр < UВ; второе выполняется
(0.51 Iо = 0.5 * 2.5 = 1.25 < 2 A).
5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Uобр > UВ, необходимо два диода соединить последовательно, тогда Uобр = 200 * 2 = = 400 > 314В. Полная схема рис. 22.
Пример 3. Для питания постоянным током потребителя мощностью Ро = 20В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.
Р е ш е н и е. 1. Выписываем из таблицы 2.8 параметры диода: Iдоп = 10А, Uобр = 100В.
2. Определяем ток потребителя Iо = Pо/ Uо = 300/200 = 15 A.
3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Ub = 3.14 Uo = 3.14 * 20 = 63В.
4. Проверяем диод по параметра Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр > Ub, Iдоп > Iо. В данном случае второе условие не соблюдается ( 10 < 15А, т.е Iдоп < Iо). Первое условие выполняется (100 > 63В).
5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп > Iо, надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп = 2 * 10 = 20А; 20 > 15А. Полная схема выпрямителя приведена на рис. 23.
Пример 4. Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с Uо = = 150В. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить составления схемы выпрямителя.
Р е ш е н и е. 1. Выписываем из таблицы 2.8 параметры диода: Iдоп = 5А, Uобр = 200В.
2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя Iдоп > 1 Iо, т.е. Ро = 3Uо Iдоп 3 * 150 * 5 = 2250 Вт.
3
Следовательно, для данного выпрямителя Ро ≥ 2250 Вт.
3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:
Ub = 2.1 Uo = 2.1 * 150 = 315В.
4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию. В данном случае это условие не выполняется (200 < 315В). Чтобы это условие выполнялось, необходимо в каждом плече выпрямителя два диода соединить последовательно, тогда Uобр = 200 * 2 = 400В; 400 > 315В. Полная схема выпрямителя приведена рис. 24.
Указания к решению задачи 2. В этой задаче необходимо выполнить арифметические операции с двоичными числами, которые используются при работе ЭЦВМ. Характерной особенностью двоичной системы счисления является то, что арифметические действия в ней очень просты.
При сложении двоичных чисел пользуются следующим правилом:
0 + 0 = 0; 1 + 0 = 1
0 + 1 = 1; 1 + 1 = 10 (два).
рис. 2.3 рис. 2.4
При сложении необходимо учитывать, что 1 + 1 дают нуль в данном разряде и единицу переноса в следующий разряд.
Пример 1. Сложить в двоичной системе числа 38 и 28.
1. Переводим данные числа в двоичную систему. Для перевода чисел из одной системы счисления в другую пользуются следующим правилом. Чтобы перевести число из одной системы счисления в другую, необходимо последовательно делить это число на основание новой системы до тех пор, пока не получится частное, меньшее делителя. Число в новой системе следует записывать в виде остатков деления, начиная с последнего, т.е. справа налево. Последнее частное дает старшую цифру числа в новой системе счисления. Напомним, что основание двоичной системы –2, десятичной –10.
2. Выполняем операцию сложения
100110 38
+ 11100 + 28
---------- ------
1000010 66
3. Проверяем решение
1000010 = 1 * 26 + 0 * 25 + 0 * 24 + 0 * 23 + 0 * 22 + 0 * 21 + 0 * 20 = 66.
Приводим правила вычитания двоичных чисел:
0 – 0 = 0; 1 – 1 = 0
1 - 0 = 1; 10 – 1 = 1.
При вычитании многоразрядных двоичных чисел может возникнуть необходимость заема единицы в ближайшем старшем разряде, что дает две единицы младшего разряда. Если в соседних старших разрядах стоят нули, то приходится занимать единицу через несколько разрядов. При этом единица, занятая в ближайшем значащем старшем разряде, дает две единицы в младшем разряде и единицы во всех нулевых разрядах, стоящих между младшим и тем старшим разрядом, у которого брали заем.
Например:
10010 (18)
- 101 (5)
----------------
1101 (13)
Проверяем решение:
1101 = 1 * 23 + 1 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20 = 1 * 8 + 1 * 4 + 0 * 2 + 1 * 1 = 13.
Приводим правила умножения двоичных чисел:
0 * 0 = 0; 1 * 0 = 0
0 * 1 = 0; 1 * 1 = 1.
Умножение двоичных чисел производят по тем же правилам, что и для десятичных чисел. При этом используют таблицу умножения и сложения. Умножение многоразрядных двоичных чисел сводится к умножению множимого на каждый разряд множителя, последующему сдвигу множимого или множителя и суммированию получающихся частичных произведений.
Например,
11011 (27)
* 101 (5)
-------------------
11011
+ 11011
-------------------
1000011 (135)
Проверяем решение:
10000111 = 1 * 27 + 0 * 26 + 0 * 25 + 0 * 24 + 0 * 23 + 1 * 22 * 1 * 21 + 1 * 20 =
= 1 * 128 + 0 * 64 + 0 * 32 + 0 * 16 + 0 * 8 + 1 * 4 + 1* 2 + 1 * 1 = 135
При делении двоичных чисел используются таблицу умножения и вычитания. Правила деления аналогичны делению в десятичной системе и сводятся к выполнению умножений, вычитаний и сдвигов.
Например, разделить 117 на 9;
1110101 1001
-1001 1101
1011
-1001
1001
-1001
117 9
- 9 13
-----
27
27
Проверяем решение:
1101 = 1 * 23 + 1 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20 = 1 * 8 + 1 * 4 + 0 * 2 + 1 * 1 = 13
Указания к решению задачи 3. Эта задача относится к расчету параметров и характеристик полупроводниковых триодов – транзисторов. При включении транзистора с общим эмиттером управляющим является ток базы Iб , а при включении с общей базой – ток эмиттера Iэ.
В схеме с общей базой связь между приращениями тока эмиттера ∆Iэ и тока коллектора ∆Iк характеризуется коэффициентом передачи тока h216:
h 21б = ∆Iк/∆IЭ при Uкб = const,
где Uкб – напряжение между коллектором и базой.
Коэффициент передачи всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов h21б = 0.9 ÷ 0.995. При включении с общей базой ток коллектора Iк = h21б Iэ.
Коэффициент усиления по току h21э в схеме включения транзистора с общим эмиттером определяется как отношение приращения тока коллектора Δ Iк к приращению тока базы ΔIб . Для современных транзисторов h21э имеет значение 20 – 200.
h 21э = ∆Iк/∆Iб при Uкэ = const,
где Uкэ – напряжение между коллектором и эмиттером.
Ток коллектора при включении с общим эмиттером Iк = h21эIб. Между коэффициентами h21б и h21э существует следующая связь:
h21б = h 21э или h21э = h 21б
1 + h21э 1- h21б
Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, Pк = Uкэ Iк. Рассмотрим примеры на расчет параметров транзистора.
Пример 1. Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, определить коэффициент усиления h21э по его входной характеристике (см. рис. 2.17) и выходным характеристикам (см. рис. 2.18), если Uбэ = 0.4 В; Uкэ = 25В. Подсчитать также коэффициент передачи по току h21б и мощность Pк на коллекторе.
Р е ш е н и е. 1. Определяем по входной характеристике при Uбэ = 0.4 В ток базы Iб = 500 мкА.
2. Находим по выходным характеристикам для Uкэ = 25В и Iб = 500мкА ток коллектора Iк = 36 мА.
3. На выходных характеристиках (рис. 2.1) строим отрезок АВ, из которого находим:
ΔIк = АВ = Iк1 - Iк2 = 36 – 28 = 8 мА;
ΔIб = АВ = Iб1 - Iб2 = 500 – 400 = 100 мкА = 0.1 мА.
4. Определяем коэффициент усиления
R21э = ΔIк/ ΔIб = 8/0.1 = 80.
5. Коэффициент передачи по току
h21б = h21э/(h21э + 1) = 80/(80 + 1) = 0.98.
6. Мощность на коллекторе
Рк = Uкэ Iк = 25 * 36 = 900 мВт = 0.9 Вт.
Пример 2. Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, найти ток базы Iб, ток коллектора Iк и напряжение на коллекторе Uкэ, если напряжение Uбэ = 0.3В; напряжение питания Ек = 20В; сопротивление нагрузки в цепи коллектора Rк = 0.8 кОм. Входная и выходные характеристики транзистора приведены на рис. 2.19., 2.20.
Перед решением этого примера приведем некоторые пояснения. Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать уравнение: Ек = Uкэ + Iк Rк, т.е. сумма напряжений на резисторе Rк и коллекторного напряжения Uкэ всегда равна Ек – ЭДС источника питания.
Расчет такой нелинейной цепи, т.е. определение Iк и Uкэ для различных значений токов базы Iб и сопротивления резистора Rк , можно произвести графически. Для этого на семействе выходных характеристик необходимо провести из точки Ек на оси абсцисс вольт-амперную характеристику резистора Rк, можно произвести графически. Для этого на семействе выходных характеристик необходимо провести из точки Ек на оси абсцисс вольт-амперную характеристику резистора Rк, удовлетворяющую уравнению: Uкэ = Eк – Iк Rк.