База задач по электронике, электротехнике, радиотехнике

На базе операционного усилителя КР140УД608 реализовать функциональный преобразователь аналоговых сигналов. Формула преобразования имеет вид: 

U_вых=к₁*u₁+ к₂*u₂+ к₃*u₃

Рассчитать ключ на биполярном транзисторе, предназначенный для включения и выключения светодиода по алгоритму: при наличии на входе ключа напряжения величиной U_вх1=4,5…5,0 B, светодиод светится, при наличии напряжения U_вх0=0,5 B – погашен. Привести схему ключа и рассчитать параметры принципиальной схемы, если светодиод светит при токе 10 мА, при этом падение напряжения на нем равно 1 В. Считать, что напряжение отсечки равно U_БЭотс=0,7 B, напряжение источника питания U_n=5 B. 

Нарисовать схему, а также графики отражающие работу трехфазного однотактного выпрямителя. Объяснить принцип действия схемы, работающей на чисто активную нагрузку, и показать прохождение тока для момента времени, соответствующего 1/8 периода ЭДС первой фазы. Отметить на графиках этот момент времени. Вычислить наибольшее значение обратного напряжения U_ОБРmax, приходящегося на диод и среднее значение выпрямленного напряжения в режиме холостого хода U_CPХХ, если действующее значение фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора численно равно U₂=50 В.

Определить: 

1. Сопротивление диода постоянному току при заданном прямом напряжении и температуре t₁ градусов.

2. Сопротивление диода постоянному току при заданном обратном напряжении  и температуре t₂ градусов.

3. Дифференциальное сопротивление диода при заданном прямом напряжении и температуре t₁ градусов.

4. Дифференциальное сопротивление диода при заданном обратном напряжении и температуре t₂ градусов.

5. Рассчитать ток и напряжение в нагрузке, и падение напряжения на диоде в схеме, приведенной ниже, при заданном напряжении источника E и сопротивлении нагрузки Rн. Построить нагрузочную прямую. Температура равна t₁ градусов.

Схема электрической цепи изображена на рисунке 6, исходные данные приведены в таблице 3.

Рисунок 6 – Схема электрической цепи

Таблица 3 – Исходные данные

1. Выбрать аналог из выпускаемых серийно трансформаторов, выписать его основные технические показатели.

2. Определить:

а) фазное значение номинального напряжения;

б) номинальные токи и их фазные значения на сторонах ВН и НН;

в) коэффициент трансформации.

3. Начертить:

а) эскиз сердечника в масштабе с размещенными на нем обмотками;

б) схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.

4. Определить:

а) потери холостого хода Px, значение тока холостого хода I_x; его активной I_xa и реактивной I_xp составляющих, а также cos ф_х при номинальных напряжении и частоте питания, материал магнитопровода - горячекатаная сталь 1512;

б) параметры схемы замещения  rx; x_x; z_x при U₁ = U_1н

5 Определить:

а) потери короткого замыкания  Р_к; коэффициент мощности при коротком замыкании   ф_к; напряжение короткого замыкания u_к [%], а также его активную u_ка [%] и реактивную u_кр [%] составляющие;

б) приведенные к первичной обмотке параметры схемы замещения  r_к; r₁;  r'₂; x_к;  x₁;  x'₂;  z_к;  z₁; z'₂.

Таблица 1 – Исходные данные.

Имеем для анализа цепи методом уравнений Кирхгофа схему, которая показана на Рис. 1. 

Необходимо определить величины и действительные направления токов во всех ветвях из решения уравнений, составленных на основании законов Кирхгофа.

Исходные данные:

Рис. 1. Расчетная схема для метода уравнений Кирхгофа

E₁=20 B; E₂=45 B; E₃=30 B; E₄=20 В; R₁=10 Ом; R₂=10 Ом; R₃=5 Ом; R₄=5 Ом; R₅=10 Ом.

Рассчитать токи трехфазного к.з. в точке К₅  

Расчет цепи методом уравнений Кирхгофа.

В цепи, изображенной на рис.1 заданы величины э.д.с. источников и сопротивления резисторов: Е₁=17 В, Е₂=20 В, Е₃= 18 В, R₁=30 Ом, R₂=10 Ом, R₃=10 Ом, R₄=21 Ом, R₅=25 Ом.

Рис.1. Заданная расчетная схема в программе Visio

Порядок расчета

·        произвольно обозначают условно-положительные направления токов в ветвях

·        записывают уравнения по 1-му закону Кирхгофа. Их составляют на одно уравнение меньше числа узлов

·        выбирают и обозначают независимые контура и направление их обхода

·        записывают уравнения для выбранных независимых контуров по 2-му закону Кирхгофа

Однофазный мостовой выпрямитель питается от сети переменного тока
U_С =110 В,  f_С = 400 Гц  и снабжен  Г- образным индуктивно-емкостным   фильтром. 
Выпрямленное напряжение U_d  = U₀ = 12 В; номинальная мощность нагрузки P_d =  P_Н = 60 Вт;
коэффициент пульсаций К_ПУЛЬС = 3 % =0,03.
Порядок действий:

1. Начертить схему выпрямителя с фильтром, на которой обозначить напряжения и токи в обмотках трансформатора, вентилях и нагрузке. Указать полярность выходных клемм.

2. Рассчитать необходимые параметры и выбрать тип вентилей при условии работы выпрямителя на заданную активную нагрузку. Индуктивностью и сопротивлением обмоток трансформатора пренебречь.

3. Определить расчетную мощность, напряжение вторичной обмотки и коэффициент трансформации трансформатора. Вентили считать идеальными.

4. Рассчитать амплитуды тока и напряжения при работе выпрямителя без фильтра и начертить в масштабе временные диаграммы тока и напряжения на нагрузке.

5. Рассчитать параметры сглаживающего фильтра, который обеспечит допустимый коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке.

6. Указать на схеме выпрямителя тип вентилей, параметры элементов фильтра, мощность и коэффициент трансформации трансформатора.

Каскад с ОЭ

Рис.1.Схема каскада

Тип транзистора- германиевый pnp  МП25Б:

f_h21б - предельная частота коэффициента передачи тока транзистора не менее 0,5 МГц;

U_КЭДОП - предельное напряжение коллектор- 40 В;

I_КMAX - максимально допустимый ток коллектора 400 мА;

I_КБ0 - обратный ток коллектора не более 75 мкА;

h_21Э - статический коэффициент передачи тока для схем с общим эмиттером 30...80;

С_К - емкость коллекторного перехода: не более 20 пФ;

R_КЭНАС - сопротивление насыщения между коллектором и эмиттером: не более 2,2 Ом;

t_К - постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте: не более 1500 пс.

Напряжение питания Е_К = 24 В; ток покоя транзистора I_К0=15 мА;

напряжение покоя U_КЭ0 = 12 В;

сопротивление нагрузки R_Н=10 кОм = 10∙103 Ом.

1. Начертить схему усилительного каскада с учетом заданного типа транзистора. На схеме указать токи и напряжения транзистора, а также U_ВХ  и U_ВЫХ.

2. По заданным параметрам нанести на характеристиках транзистора точку покоя и построить статическую линию нагрузки. Рассчитать величину сопротивлений резисторов, обеспечивающих заданный режим. При расчете учесть , что I_К >>I_Б .

3. В точке покоя по характеристикам транзистора определить  его h –параметры
(h₁₁ , h₂₁ , h₂₂). Параметр h₁₂ принять равным нулю.

4. Начертить схему замещения усилителя в динамическом режиме, заменив транзистор эквивалентной схемой с h –параметрами.

5. Рассчитать с учетом нагрузки входное и выходное сопротивления каскада, коэффициенты усиления тока, напряжения и мощности.

6. Построить динамическую линию нагрузки на выходных характеристиках транзистора и определить максимальную амплитуду выходного напряжения, усиливаемого без заметных искажений сигнала, и максимальную выходную мощность.

7. Построить амплитудную характеристику каскада.

8. Определить коэффициент полезного действия каскада.
Величину R_Э принять равной 0,1∙R_К.  Ток делителя R₁/ R₂ принять равным 5I_Б0.

Трехфазный мостовой выпрямитель питается от сети переменного тока U_С =110 В,  f_С = 400 Гц  и снабжен  простым индуктивным фильтром. 

Выпрямленное напряжение U₀ = U_d = 220 В;

номинальная мощность нагрузки  P_Н = P_d = 1500 Вт;

коэффициент пульсаций К_ПУЛЬС = 2 % .

Порядок действий:

1. Начертить схему выпрямителя с фильтром, на которой обозначить напряжения и токи в обмотках трансформатора, вентилях и нагрузке. Указать полярность выходных клемм.

2. Рассчитать необходимые параметры и выбрать тип вентилей при условии работы выпрямителя на заданную активную нагрузку. Индуктивностью и сопротивлением обмоток трансформатора пренебречь.

3. Определить расчетную мощность, напряжение вторичной обмотки и коэффициент трансформации трансформатора. Вентили считать идеальными.

4. Рассчитать амплитуды тока и напряжения при работе выпрямителя без фильтра и начертить в масштабе временные диаграммы тока и напряжения на нагрузке.

5. Рассчитать параметры сглаживающего фильтра, который обеспечит допустимый коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке.

6. Указать на схеме выпрямителя тип вентилей, параметры элементов фильтра, мощность и коэффициент трансформации трансформатора.

Задана схема электрической цепи с нелинейными сопротивлениями, а также вольтамперная характеристика нелинейного.

Необходимо определить все токи в электрической цепи, используя графоаналитический либо графический метод расчета.

Исходные данные:

1. Нарисовать 3-х фазную мостовую управляемую схему выпрямления на однооперационных тиристорах, работающую на двигатель постоянного тока.

2. Рассчитать угол коммутации γ для заданного варианта.

3. Рассчитать и записать в таблицу регулировочные характеристики выпрямителя U_d = F (α) при двух значениях тока нагрузки (номинальном и половине номинального). Угол управления α менять от 0 до 90 град с шагом 15 град. Построить характеристики на одном графике. Сделать выводы по графикам.

4. Рассчитать и записать в таблицу две внешние характеристики U_d=F (I_d) при двух значениях при заданном значении α₁ и при α₂ = α₁+15°.

Задать другое значение индуктивного сопротивления рассеяния трансформатора x_a= 0.3 Ом. Рассчитать и записать в таблицу внешнюю характеристику U_d = F (I_d) при заданном значении α₁.

Построить все три характеристики на одном графике. Сделать выводы по графикам.

Для трехфазной мостовой схемы: а = 2, m = 6, U_d0 = 2,34 E₂.

При расчете принять U_Т(Т0) = 1 В, r_Т = 0,05 Ом, E₂ = U₂ = 48 В.

Исходные данные: I_d=1 A, α₁=450, x_a=4,3 Ом.

Построить выходные фазные напряжения и линейное напряжение для трехфазного мостового автономного инвертора напряжения в соответствии с заданным вариантом.

Схема АИН и схема замещения приведена на рис.1.

Диаграммы напряжений управления транзисторами приведены на рис.2.

Исходные данные: фазные напряжения фазы А и С; линейное напряжение АС.

Для однофазной электрической цепи постоянного тока, схема которой изображена на рисунке 5, заданы параметры элементов:

Требуется: 

1. Рассчитать переходный процесс в цепи.

2. Отобразить графики изменения переходных токов и напряжений на реактивных элементах.

Для однофазной электрической цепи постоянного тока, схема которой изображена на рисунке 1, заданы параметры элементов:

Требуется: 

1. Найти закон изменения переходного тока i в цепи.

2. Определить в какой момент времени напряжение на индуктивности станет равным 5 % от своего максимального значения?

3. Отобразить график изменения напряжения на индуктивности.

Для электрической трехфазной цепи переменного тока, схема которой изображена на рисунке 4, заданы параметры включенных в нее элементов и действующее комплексное значение напряжения фазы А (см. таблицу 2).

Необходимо: 

1. Определить сопротивления и проводимости фаз.

2. Определить токи в фазах при помощи комплексного метода. 

3. Определить ток в нейтральном проводе.

4. Построить векторные диаграммы токов и напряжений.

5. Рассчитать и описать изменения в схеме, если:

а) происходит обрыв фазы В;

б) происходит обрыв нейтрального провода.

Таблица 2 – Исходные данные

Для электрической цепи переменного тока, схема которой изображена на рисунке 1, заданы параметры включенных в нее элементов и действующее значение напряжения на ее зажимах (см. таблицу 1).

Необходимо: 

1. Определить токи в ветвях при помощи комплексного метода. 

2. Построить векторную диаграмму токов для любого узла схемы.

3. Построить векторную диаграмму напряжений для любого контура схемы. 

4. Определить падение напряжения на всех пассивных элементах схемы.

5. Рассчитать активную, реактивную и полную мощности источников и пассивных элементов схемы.

6. Рассчитать резонансную частоту при условии нахождения в схеме только реактивных элементов.

Таблица 1 – Исходные данные

Произвести расчеты по выбору сечения проводника от ТП до этажного распределительного щита, произвести выбор автоматического выключателя распределительного шкафа 2 (далее ШР2) на основании выбора проводника, произвести проверку автоматического выключателя на отключающую способность токов короткого замыкания.

Исходные данные:

Исходные данные:

Задание:

1.     Законы Кирхгофа в мгновенной форме. 

Записать уравнения по I и II закону Кирхгофа для расчета токов во всех ветвях исходной схемы в мгновенной форме. 

2.     Расчет электрической цепи по законам Кирхгофа .

Записать уравнения по I и II закону Кирхгофа для расчета токов во всех ветвях исходной схемы в комплексном виде. Решить получившуюся систему уравнение любым способом, найти токи в ветвях. Проверить баланс мощностей

3.     Расчет электрической цепи методом контурных токов .

В исходной схеме принять сопротивление   Записать уравнения для расчета токов во всех ветвях получившейся схемы методом контурных токов. Решить получившуюся систему уравнение любым способом, найти токи в ветвях. Проверить баланс мощностей 

4.     Расчет электрической цепи методом узловых потенциалов.

 В исходной схеме принять сопротивление R ₃ = 0 , в ветвь с сопротивлением R3 добавить идеальный источник ЭДС 2  = 2Е₁. Записать уравнения для расчета токов во всех ветвях получившейся схемы методом узловых потенциалов. Решить получившуюся систему уравнение любым способом, найти токи в ветвях. Проверить баланс мощностей 

5.     Расчет электрической цепи методом эквивалентного генератора 

В исходной схеме найти ток в ветви с источником ЭДС E1 методом эквивалентного генератора. 

6.     Расчет электрической цепи с взаимной индуктивностью.

 В исходной схеме принять R₄ =2X_L=X_L2. Между катушками L и L₂ есть взаимоиндуктивная связь (после выбора направления токов обозначить зажимы катушек так, чтобы они были одноименные). Взаимную индукцию M принять равной X_L/2.

Двухполюсник, представляющий собой смешанное соединение резистивных, индуктивных и ёмкостных элементов, подключён к источнику гармонического напряжения. На рисунке 3.2 приведена эквивалентная схема, на которой все величины представлены в комплексной форме. Развёрнутая схема двухполюсника приведена на рисунке 3.4

Параметры источника гармонического напряжения определяются по таблице 3.2.

Параметры элементов двухполюсника для всех вариантов: R = 5 Ом, L = 50 мкГн, С = 100 нФ.

1. Запишите комплексные сопротивления и рассчитайте эквивалентное комплексное сопротивление

2. Рассчитайте комплексные значения токов во всех ветвях и напряжений на всех элементах цепи:

3. Постройте векторную диаграмму токов

4. Запишите выражения мгновенных значений токов и напряжения на резисторе u_R (t).

5. Постройте графики зависимости от времени i(t) и u_вх (t).

6. Рассчитайте баланс активных и реактивных мощностей источника энергии и её потребителя (двухполюсника).

К трёхфазному источнику с симметричной системой фазных напряжений включены сопротивления. Схема цепи приведена. Значения линейного напряжения U_Л, активных r, индуктивных Х_L и емкостных Х_С сопротивлений даны. При соединении приёмников звездой необходимо:

1. Определить токи в линейных и нейтральном проводах.

2. Определить активную и реактивную мощности, потребляемые цепью.

3. Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.

Рис. 1. Расчетная схема

Исходные данные: U_Л=220 В, r₁=6 Ом, X_C1=5 Ом, r₂=4 Ом, X_L2=8 Ом, X_C2=9 Ом, r₃=10 Ом, X_L3=12 Ом, X_C3=9 Ом.

1. Изобразите электрическую схему, соответствующую Вашему варианту. Запишите значения параметров элементов схемы.

2. Задайте предполагаемые направления векторов токов в ветвях схемы. Запишите систему уравнений по первому и второму законам Кирхгофа. Рассчитайте токи. Для расчёта можно использовать систему MathCad.

3. Рассчитайте баланс мощностей.

Расчет однофазного резонансного инвертора.

Требуется рассчитать: 

- параметры цепи нагрузки; 

- индуктивность цепи колебательного контура; 

- индуктивность коммутирующего реактора;

- емкость коммутирующего конденсатора;

- минимальный угол запирания;

 - минимальный (допустимый) ток нагрузки;

- параметры инвертора при значениях тока нагрузки I_нгmin=0,75I_{нг N}, I_нгN и I_нгmax=1,1I_нгN; 

- максимальное прямое напряжение на тиристоре, U_{пр max};

- среднее значение тока тиристора, I_в.ср;

- выбрать тиристоры для инвертора;

- выбрать коммутирующий конденсатор;

- выбрать коммутирующий реактор.

Исходные данные: S_H=1000 BA, U_dH=127 B, cosφ=0,9, S_Hmin=900 BA, f_y=50 Гц.