close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Права и обязанности члена профсоюза;pdf

код для вставкиСкачать
С. А. Банкин, В. И. Сташко, В. А. Щуревич
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебно-методическое пособие
Задания к практическим занятиям
для студентов направления 140400 – «Электроэнергетика
и электротехника» всех форм обучения
МЦ ЭОР
Барнаул • 2014
2
Банкин, С. А. Информационно-измерительная техника и электроника : задания к практическим занятиям для студентов направления 140400 – «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / С. А. Банкин, В. И. Сташко, В. А. Щуревич. – Барнаул : МЦ ЭОР, 2014. – 13 с.
Приведены задания (задачи и исходные данные) к практическим занятиям
по дисциплине «Информационно-имерительная техника и электроника».
Для студентов обучающихся по специальности 140211 – «Электроснабжение»
Рассмотрено и одобрено
на заседании кафедры ЭПП.
Протокол №1 от 18.09.2014 г.
Электронное издание. ООО «Межрегиональный центр электронных образовательных ресурсов»
3
Содержание
1 Расчет маломощных однофазных выпрямителей .................................
Задача 1.1 ..................................................................................................
Задача 1.2 ..................................................................................................
Задача 1.3 ..................................................................................................
Задача 1.4 ..................................................................................................
5
5
5
6
6
2 Расчет h параметров биполярных транзисторов ...................................
Задача 2.1 ..................................................................................................
Задача 2.2 ..................................................................................................
Задача 2.3 ..................................................................................................
Задача 2.4 ..................................................................................................
6
6
7
7
7
3 Определение коэффициентов усиления по U, I и Р ..............................
Задача 3.1 ..................................................................................................
Задача 3.2 ..................................................................................................
Задача 3.3 ..................................................................................................
7
7
7
8
4 Расчет абсолютной, относительной, приведенной погрешностей
Задача 4.1 ..................................................................................................
Задача 4.2 ..................................................................................................
Задача 4.3 ..................................................................................................
Задача 4.4 ..................................................................................................
8
8
8
8
9
5 Расчет шунтов и добавочных сопротивлений для амперметров
и вольтметров ..............................................................................................
Задача 5.1 ..................................................................................................
Задача 5.2 ..................................................................................................
Задача 5.3 ..................................................................................................
9
9
9
9
6. Определение класса точности прибора .................................................
Задача 6.1 ..................................................................................................
Задача 6.2 ..................................................................................................
Задача 6.3 ..................................................................................................
9
9
10
10
7 Определение полного, активного и реактивного сопротивления
мощности цепи переменного тока .............................................................
Задача 7.1 ..................................................................................................
Задача 7.2 ..................................................................................................
Задача 7.3 ..................................................................................................
Задача 7.4 ..................................................................................................
10
10
11
11
11
Литература ................................................................................................... 13
4
1. Расчет маломощных однофазных выпрямителей
Задача 1.1
Определить средние значения выпрямленных тока Iо и напряжения Uо, а
также мощность Р, выделяемую в нагрузочном резисторе Rн, обусловленную
этим током, для однополупериодного выпрямителя, собранного на полупроводниковом диоде (рис. 1.1 а), если его сопротивление в проводящем прямом
направлении Rпр= 5 Ом, а в непроводящем (обратном) направлении Rобр=1000
Ом, сопротивление нагрузочного резистора Rн= 400 Ом, напряжение питающей
сети U= 220 В. Вольт-амперная характеристика электрической цепи приведена
на рис. 1.1, б, нелинейностью характеристики пренебречь.
Рисунок 1.1.
Задача 1.2
Определить действующее U2 и амплитудное U2m значения напряжения на
вторичной обмотке трансформатора, его коэффициент трансформации К, постоянную составляющую выпрямленного тока Iо; выбрать полупроводниковые
вентили для двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой
схеме рис. 1.2. Выпрямленное напряжение Uo=350 В на нагрузочном резисторе
Rн= 1400 Ом, напряжение питающей сети U1= 127 В.
Рисунок 1.2.
5
Задача 1.3
Для схемы рис. 1.3,а полупроводникового стабилизатора напряжения с
кремниевым опорным диодом VD определить пределы изменения напряжения
Uн= 7,85 В на нагрузочном резисторе Rн= 12,5 кОм, если напряжение источника
питания U = 12 В изменяется в пределах ± 10%. Сопротивление балластного
резистора Rб=1000 Ом, вольт-амперная характеристика диода представлена на
рис. 1.3,б. Нелинейностью вольт-амперной характеристики на рабочем участке
пренебречь.
Рисунок 1.3.
Задача 1.4
Для полупроводникового стабилизатора напряжения на кремниевом диоде, схема которого приведена на рис. 1.3,а, определить допустимые пределы
изменения напряжения ±∆U на входе, а также коэффициент стабилизации Кст,
если напряжение питающей сети U = 12 В, сопротивление балластного резистора Rб=1000 Ом, напряжение на нагрузочном резисторе Uн= 7,6 В отклонение
напряжения на нагрузке ∆Uн= ±0,4 В, а сопротивление нагрузочного резистора
Rн = 10 кОм.
2. Расчет h параметров биполярных транзисторов
Задача 2.1
Рассчитать значения h – параметров транзистора типа П 416, включенного
по схеме с общей базой, если известны значения этих параметров при включении транзистора по схеме с общим эмиттером: h11э=650 Ом; h12э=32·10-3 ;
h21э= 40; h22э= 1,5·10-4 См.
6
Задача 2.2
Рассчитать значения h – параметров транзистора типа П 416, включенного по
схеме с общим коллектором, если известны значения этих параметров при
включении его по схеме с общим эмиттером: h11э=650 Ом; h12э=32·10-4 ;
h21э= 40; h22э= 1,5·10-4 См.
Задача 2.3
Рассчитать значения h – параметров транзистора типа ГТ 322А, включенного по схеме с общей базой, если известны значения этих параметров при включении транзистора по схеме с общим эмиттером: h11э=330 Ом; h12э=1,6·10-4 ;
h21э= 56; h22э= 62,5·10-6 См.
Задача 2.4
Рассчитать значения h – параметров транзистора типа ГТ 322А, включенного по
схеме с общим эмиттером, если известны значения этих параметров при включении транзистора по схеме с общим коллектором: h11к=331 Ом; h12к=1;
h21к=−57; h22к= 1,1·10-6 См.
3. Определение коэффициентов усиления по U, I и Р
Задача 3.1
Определить коэффициент усиления по напряжению Кu и току Кi, а также
входное Rвх и выходное Rвых сопротивления каскада, выполненного на транзисторе р-n-p по схеме с общим эмиттером. Сопротивление эмиттерного резистора Rэ=1,1 кОм, входное сопротивление транзистора h11= 350 Ом, коэффициент
усиления по току транзистора h21=50, выходная проводимость транзистора
h22= 60·10-6 См.
Задача 3.2
Определить коэффициенты усиления по напряжению Кu, току Кi и мощности Кp, а также входное Rвх сопротивление усилителя, выполненного на
транзисторе р-n-p по схеме с общим эмиттером. В рабочей точке транзистор
имеет входное сопротивление h11=1,1 кОм, коэффициент усиления по току
транзистора h21=32, выходную проводимость транзистора h22= 18,5·10-6 См, коэффицент обратной связи по напряжению h12= 2,8·10-4, нагрузочное сопротивление Rн= 2 кОм. Расчеты выполнять по точным и приближенным формулам,
результаты сравнить.
7
Задача 3.3
Определить коэффициент усиления по мощности трехкаскадного усилителя, аналогично схеме рис. 3.1, выполненного на транзисторах по схеме с
общим
эмиттером с параметрами: h11=1кОм, h12= 5·10-4
; h21=25;
-6
h22= 10·10 См. Сопротивление нагрузочных резисторов в каскадах R1=5 кОм;
R2=20 кОм; R3=2 кОм; Rн=600 Ом. Расчет произвести по приближенным формулам.
Рисунок 3.1.
4. Расчет абсолютной, относительной, приведенной погрешностей
Задача 4.1
Для измерения напряжения в электрической цепи используется вольтметр
класса точности 1,0 с пределом измерения Uном =300 В. Показание вольтметра
Uи= 100 В. Определить абсолютную ∆Uабс и относительную
γотн погрешности измерения и действительную величину измеренного напряжения.
Задача 4.2
Определить абсолютную ∆Iабс и относительную γотн погрешности измерения тока амперметром с номинальным предельным значением тока
Iном = Iпред =5 А и классом точности 0,5, если его показание (измеренное значение) Iи = 2,5 А.
Задача 4.3
Образцовый и лабораторный амперметры соединены последовательно.
Показания образцового прибора равно Iэ= 5 А, показание лабораторного
прибора Iиз=5,07 А.
8
Найти абсолютную и относительную погрешности измерения лабораторным прибором, если погрешностью измерения образцовым прибором можно
пренебречь.
Задача 4.4
Вольтметр имеет класс точности 2,5 и предел измерения 300 В. Найти допустимые значения относительной погрешности измерения, если значения измеренного напряжения оказались: в случае а) U1=30 В; в случае б) U2 =250 В.
5. Расчет шунтов и добавочных сопротивлений для амперметров и
вольтметров
Задача 5.1
Предельное значение тока, измеряемого миллиамперметром, I= 4·10-3 А,
сопротивление которого Rа=5 Ом. Определить сопротивление Rш шунта, используемого для расширения предела измерения тока до I= 15 А.
Задача 5.2
Миллиамперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения
Imax=30 мА и внутренним сопротивлением RА=1 Ом имеет равномерную шкалу,
разбитую на 100 делений.
Что надо сделать, чтобы прибор использовать в качестве вольтметра с
пределом измерения Umax=600 В? Найти цену деления вольтметра.
Задача 5.3
Амперметр с пределом измерения Imax=5 А, с ценой деления шкалы 0,05 А
и внутренним сопротивлением RА=0,02475 Ом предполагается использовать для
измерений в цепях, где значения токов порядка 400 А. Подобрать шунт и найти
цену деления.
6. Определение класса точности прибора
Задача 6.1
Вольтметр класса точности 1,0 с пределом измерения 300 В, имеющий
максимальное число делений 150, поверен на отметках 30, 60, 100, 120 и 150
делений, при этом абсолютная погрешность в этих точках составила 1,8; 0,7;
2,5; 1,2 и 0,8 В. Определить, соответствует ли прибор указанному классу точности, и относительные погрешности на каждой отметке.
9
Задача 6.2
Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20−25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200 мкА, внутренним сопротивлением 300
Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта
для расширения предела измерения до 30 А и относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.
Задача 6.3
В сеть переменного тока через трансформатор тока 100/2,5 А и трансформатор напряжения 600/150 В включены амперметр, вольтметр и ваттметр,
которые показали соответственно 100, 120 и 88 делений. Пределы измерения
приборов следующие: амперметр – 3 А, вольтметр – 150 В, ваттметр – 2,5 А по
току, 150 В по напряжению. Все приборы класса точности 0,5 имеют максимальное число делений 150. Определить полную потребляемую сетью мощность, ее полное сопротивление и коэффициент мощности, наибольшую абсолютную и относительную погрешности измерения полного сопротивления,
учитывая класс точности приборов.
7. Определение полного, активного и реактивного сопротивления
мощности цепи переменного тока
Задача 7.1
Трехфазный потребитель электроэнергии, соединенный треугольником
(рис. 7.1,а, б), питается от симметричной трехфазной сети с линейным напряжением Uл= 380 В, с частотой f = 50 Гц, сопротивление фаз потребителя R = 20
Ом. Определить показания ваттметра при замкнутом и разомкнутом выключателе В.
Рисунок 7.1.
10
Задача 7.2
Трехфазный симметричный потребитель электроэнергии (рис. 7.2) подключен к источнику питания с линейным напряжением Uл= UАВ= UВС= UСА= 380
В. Сопротивления фаз потребителя Zab = Zbc =Zca = R + j0 = 380 Ом. Определить
фазные токи потребителя и показания ваттметра. Задачу решить с использованием комплексных чисел.
Рисунок 7.2.
Задача 7.3
Трехфазный потребитель электроэнергии питается от сети с симметричным линейным напряжением Uл= UАВ= UВС= UСА= 220 В, сопротивление фаз R =
Xc = 220 Ом (рис. 7.3). Определить фазные токи Iф и показание ваттметра W.
Рисунок 7.3.
Задача 7.4
Трехфазный потребитель электрической энергии с активным R, индуктивным XL и емкостным Xc сопротивлениями, соединенный «звездой»,
включен в трехфазную питающую сеть с симметричным линейным напряжени11
ем Uл (рис. 7.4). Учитывая данные, приведенные в табл. 7.1 для соответствующих вариантов задания, определить линейные токи Iл потребителя электроэнергии и показания ваттметров W1 и W2.
Дополнительное задание. а. Записать выражения для показаний ваттметров и активной мощности трехфазного потребителя электроэнергии при: а)
симметричной активной нагрузке; б) смешанной нагрузке при cosφ < 0,5
( φ>π/3); при cosφ >0,5 (φ< π/3) и cosφ = 0,5 ( φ= π/3). б. Построить векторную
диаграмму для токов и напряжений при активно-индуктивной нагрузке.
Примечание. В вариантах 31 – 60 R = XL = Xc уменьшить в 2 раза, в вариантах 61 – 90 – увеличить в 2 раза.
Рисунок 7.4.
Таблица7. 1
Величины
Uл, В
R=XL=XC, Ом
1
220
10
2
380
10
Варианты контрольного задания
3
4
5
6
7
8
660 220 380 660 220 380
10
15
15
15
20
20
12
660
25
Продолжение таблицы 7.1
Варианты контрольного задания
13
14
15
16
17
18
19
20
220 380 660 220 380 660 220 380
30
30
30
35
35
35
40
40
22
220
45
Продолжение таблицы 7.1
Варианты контрольного задания
23
24
25
26
27
28
29
30
380 660 220 380 660 220 380 660
45
45
50
50
50
55
55
55
Величины
Uл, В
R=XL=XC, Ом
11
380
25
Величины
Uл, В
R=XL=XC, Ом
21
660
40
12
9
660
20
10
220
25
Литература
Основная литература
1. Буренок В. М., Найденов В. Г., Поляков В. И. Математические методы
и модели в теории информационно-измерительных систем / Под ред. В. В. Панова и др. – М.: «Машиностроение». 2011. – 416 стр.,
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=3310.
2. Смирнов Ю. А., Соколов С. В., Титов Е. В. Физические основы электроники - СПб.: Издательство «Лань», 2013. – 560 стр.,
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=5856.
3. Иванов И. И., Соловьев Г. И., Фролов В. Я. Электротехника и основы
электроники - СПб.: Издательство «Лань», 2012 - 736 стр.,
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=3190.
Дополнительная литература
4. Садовский, Г. А. Теоретические основы информационно-измерительной техники: учеб. пособие для вузов по направлению «Приборостроение» и специальности» Информационно-измерительная техника и технологии»/ Г. А. Садовский. – М. : Высш. шк., 2008.- 81 экз.
5. Гусев, В. Г. Электроника и микропроцессорная техника/ В. Г., Ю. М. Гусев. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2005. – 791 с., рис. 56 экз.
6. Горбачев Г. Н., Сенько В. И. Промышленная электроника. Учеб для вузов. – Киев: Техника, 1986. – 503 с. 20 экз.
7. Основы промышленной электроники. Учеб для вузов/. Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высш. шк, 1986. – 336 с. 60 экз.
8. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для
вузов по направлению «Электроэнергетика» / под ред. Г. Г. Раннева. – М. :
Академия, 2009. – 512 с. : ил. 50 экз.
4.1.1.10 Интернет-ресурсы
1 Президентская библиотека им. Б. Н. Ельцина
http://www.prlib.ru/Pages/Default.aspx
2 Российская государственная библиотека (бывшее название Государственная библиотека СССР им. В. И. Ленина, «Ленинка») http://www.rsl.ru/ru
3 Электронная библиотека http://fb2lib.net.ru/
4 Электронная библиотека образовательных ресурсов Алтайского государственного технического университета им. И. И.Ползунова
http://elib.altstu.ru/elib/main.htm
5 Научно-техническая библиотека Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова http://astulib.secna.ru/
13
Станислав Андреевич Банкин,
Василий Иванович Сташко,
Владимир Андреевич Щуревич
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебно-методическое пособие
Задания к практическим занятиям
для студентов направления 140400 – «Электроэнергетика
и электротехника» всех форм обучения
Издано в авторской редакции
Электронное издание
ООО «Межрегиональный центр электронных образовательных ресурсов»
Носитель - CD
Тираж 100 экз. Заказ 2014 - 3
Россия 656043, Алтайский край,
г. Барнаул, ул. Ползунова, 40.
тел. : (8-3852) 638554, e-mail: [email protected]
http://www.mceor.ru/
Заказать СD или скачать издание на сайте http://www.mceor.ru
14
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа