УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
института агробиологии и природных ресурсов
Есаулко Александр Николаевич
____________________________
____________________________
«___» _____________ 20___ г.
методы расчета и электрических измерений в цепях постоянного и переменного тока
умеет
использовать методы расчета и измерений параметров электрических цепей постоянного и переменного тока
владеет навыками
навыками электрических измерений в практических целях
методы расчета и подбора электрооборудования для технологического процесса
умеет
применять методы подбора и эксплуатации электрооборудования для технологического процесса
владеет навыками
навыками расчета мощностей и загрузки электрооборудования в рамках принятой в организации технологии производства продуктов питания из растительного сырья
Изучение дисциплины осуществляется в 4семестре(-ах).
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаГрибоводство
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаВведение в технологию продуктов питания
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаОбщая технология отрасли
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаОсновы виноградарства
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаОсновы садоводства
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаОзнакомительная практика
Основы общей и неорганической химии
Органическая химия
Ознакомительная практикаПрикладная механика
час/з.е.
ции
занятия
бота, час
в интерактивной форме
час/з.е.
(вид интерактивной формы проведения занятий)/(практическая подготовка)
(и/или раздела)
часов / часов интерактивных занятий/ практическая подготовка
генераторов и двигателей
раздела
дисциплины
(вид интерактивной формы проведения занятий)/(практическая подготовка)
часов / часов интерактивных занятий/ практическая подготовка
с короткозамкнутым ротором
1. Рабочую программу дисциплины «Электротехника и электроника».
2.Методические рекомендации для организации самостоятельной работы обучающегося по дисциплине «Электротехника и электроника».
3. Методические рекомендации по выполнению письменных работ (контрольная работа) (при наличии).
4. Методические рекомендации по выполнению контрольной работы студентами заочной формы обучения (при наличии)
5. Методические указания по выполнению курсовой работы (проекта) (при наличии).
Для успешного освоения дисциплины, необходимо самостоятельно детально изучить представленные темы по рекомендуемым источникам информации:
(№ источника)
(из п.8 РПД)
(из п.8 РПД)
(из п.8 РПД)
Текущий контроль проводится в течение семестра с целью определения уровня усвоения обучающимися знаний, формирования умений и навыков, своевременного выявления преподавателем недостатков в подготовке обучающихся и принятия необходимых мер по её корректировке, а также для совершенствования методики обучения, организации учебной работы и оказания индивидуальной помощи обучающемуся.
Промежуточная аттестация по дисциплине «Электротехника и электроника» проводится в виде Зачет.
За знания, умения и навыки, приобретенные студентами в период их обучения, выставляются оценки «ЗАЧТЕНО», «НЕ ЗАЧТЕНО». (или «ОТЛИЧНО», «ХОРОШО», «УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬ-НО», «НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО» для дифференцированного зачета/экзамена)
Для оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности в университете приме-няется балльно-рейтинговая система оценки качества освоения образовательной программы. Оценка проводится при проведении текущего контроля успеваемости и промежуточных аттестаций обучающихся. Рейтинговая оценка знаний является интегрированным показателем качества теоретиче-ских и практических знаний и навыков студентов по дисциплине.
В соответствии с балльно-рейтинговой системой оценки, принятой в Университете студентам начисляются баллы по следующим видам работ:
В случае отказа – студент сдает зачет (дифференцированный зачет, экзамен) по приведенным выше вопросам и заданиям. Итоговая успеваемость (зачет, дифференцированный зачет, экзамен) не может оцениваться ниже суммы баллов, которую студент набрал по итогам текущей и промежуточной успеваемости.
При сдаче (зачета, дифференцированного зачета, экзамена) к заработанным в течение семестра студентом баллам прибавляются баллы, полученные на (зачете, дифференцированном зачете, экзамене) и сумма баллов переводится в оценку.
5 баллов выставляется студенту, полностью освоившему материал дисциплины или курса в соответствии с учебной программой, включая вопросы рассматриваемые в рекомендованной программой дополнительной справочно-нормативной и научно-технической литературы, свободно владеющему основными понятиями дисциплины. Требуется полное понимание и четкость изложения ответов по экзаменационному заданию (билету) и дополнительным вопросам, заданных экзаменатором. Дополнительные вопросы, как правило, должны относиться к материалу дисциплины или курса, не отраженному в основном экзаменационном задании (билете) и выявляют полноту знаний студента по дисциплине.
4 балла заслуживает студент, ответивший полностью и без ошибок на вопросы экзаменационного задания и показавший знания основных понятий дисциплины в соответствии с обязательной программой курса и рекомендованной основной литературой.
3 балла дан недостаточно полный и недостаточно развернутый ответ. Логика и последовательность изложения имеют нарушения. Допущены ошибки в раскрытии понятий, употреблении терминов. Студент не способен самостоятельно выделить существенные и несущественные признаки и причинно-следственные связи. Студент может конкретизировать обобщенные знания, доказав на примерах их основные положения только с помощью преподавателя. Речевое оформление требует поправок, коррекции.
1 балл дан неполный ответ, представляющий собой разрозненные знания по теме вопроса с существенными ошибками в определениях. Присутствуют фрагментарность, нелогичность изложения. Студент не осознает связь данного понятия, теории, явления с другими объектами дисциплины. Отсутствуют выводы, конкретизация и доказательность изложения. Речь неграмотная. Дополнительные и уточняющие вопросы преподавателя не приводят к коррекции ответа студента не только на поставленный вопрос, но и на другие вопросы дисциплины.
0 баллов - при полном отсутствии ответа, имеющего отношение к вопросу.
Задания на проверку умений и навыков
5 баллов Задания выполнены в обозначенный преподавателем срок, письменный отчет без замечаний. Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности.
4 балла Задания выполнены в обозначенный преподавателем срок, письменный отчет с небольшими недочетами.
2 баллов Задания выполнены с задержкой, письменный отчет с недочетами. Работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы.
1 баллов Задания выполнены частично, с большим количеством вычислительных ошибок, объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
0 баллов Задания выполнены, письменный отчет не представлен или работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
Перечень типовых вопросов:
1. Охарактеризуйте категории потребители электрической энергии по надежности (бесперебойности) питания. ОПК-3.2 (Зн)
2. Сформулируйте закон Ома и законы Кирхгофа. ОПК-3.2 (Зн)
3. Как определяется эквивалентное сопротивление при последовательном, параллель-ном и смешанном соединении резисторов? ОПК-3.2 (У).
4.Какими приборами измеряются ток, напряжение, мощность и энергия? ОПК-3.2 (Зн)
5. Как включаются в цепь амперметр и вольтметр? ОПК-3.2 (Зн)
6. Как настроить мультиметр на измерение тока, напряжения, сопротивления? ОПК-3.2 (У)
7. Что такое действующее значение синусоидального тока? Чему оно равно, если из-вестно амплитудное (максимальное) значение тока? ОПК-3.2 (Зн)
8. Напишите формулы для определения индуктивного и емкостного сопротивлений. ОПК-3.2 (Зн)
9. Что такое коэффициент мощности? Напишите для него формулы. ОПК-3.2 (Зн)
10. В каких единицах измеряют активную, реактивную и полную мощности? ОПК-3.2 (Зн)
11. Что такое резонанс напряжений? В каких цепях он возникает и при каком усло-вии? ОПК-3.2 (Зн)
12. В чем заключаются преимущества трехфазной системы токов? ОПК-3.2 (Зн)
13. Какое соотношение между линейным и фазным напряжением в трехфазной системе, соединенной звездой? ОПК-3.2 (Зн)
14. Какие существуют соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями в трехфазной системе, соединенной треугольником? ОПК-3.2 (Зн)
15. Для каких целей применяют нулевой провод? ОПК-3.2 (У)
Практико-ориентированные задачи
2. Если токи в ветвях схемы составляют I1= 2 A, I2 = 10 A, то ток I5 будет равен…? Составьте уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, содержащего ветви с R2, R3, R5. ОПК-3.2 (ТД)
3. Если измеренное значение тока Iи = 1,9 A, действительное значение тока Iд = 1,8A, то относительная погрешность равна… ОПК-3.2 (ТД)
4. Если показания вольтметра составляет РV =50 B, то показание амперметра РA при этом будет… ОПК-3.2 (ТД)
5. Если амперметр показывает 4 А, а вольтметр 200 В, то величина R составит… ОПК-3.2 (У)
Раздел 2. Электромагнитные устройства и электрические машины
Перечень типовых вопросов:
1. Устройство, назначение и принцип действия трансформатора. ПК-3.1 (Зн.14)
2. Коэффициент трансформации, КПД трансформатора. ПК-3.1 (Зн.14)
3. Классифицируйте машины постоянного тока по способу и схеме возбуждения. ПК-3.1 (Зн.14)
4. Объясните способы пуска двигателей постоянного тока. ПК-3.1 (У.1)
5. Как осуществляется реверсирование двигателя постоянного тока? ПК-3.1 (У.1)
6. Как устроены обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором? ПК-3.1 (Зн.14)
7. Что называют скольжением в асинхронном двигателе? ПК-3.1 (Зн.14))
8. Как осуществить изменение направления вращения ротора двигателя? ПК-3.1 (У.1)
9. Объясните устройство синхронной машины. ПК-3.1 (Зн.14)
10. Какое соотношение существует между числом пар полю-сов, частотой тока и скоростью вращения ротора синхронной машины? ПК-3.1 (У.1)
Практико-ориентированные задачи:
1. Однофазный трансформатор имеет две обмотки с номинальным напряжением 220 В и 44 В. Ток в обмотке высшего напряжения равен 10 А. Ток в обмотке низшего напряжения ра-вен… ПК-3.1 (ТД.2)
2. Асинхронный двигатель, ротор которого подключён к сети f = 50 Гц, вращается с частотой 1450 об/мин. Определить скольжение S. ПК-3.1 (ТД.2)
3. Если номинальная частота вращения асинхронного двигателя составляет nн = 1420 об/мин, то частота вращения магнитного поля статора составит… ПК-3.1 (ТД.2)
4. Если скорость вращения поля статора синхронной двухполюсной машины 3000 об/мин, то номинальная скорость вращения ротора… ПК-3.1 (ТД.2)
Раздел 3 Основы электроники
Перечень типовых вопросов:
1. Приведите условное графическое и буквенное обозначения полупроводникового диода, схему его прямого и обратного включения и вольтамперную характеристику. ПК-3.1 (Зн.14)
2. Изобразите основные схемы включения биполярного транзистора и опишите их основные параметры. ПК-3.1 (З1)
3. Перечислите свойства идеального операционного усилителя (ОУ). ПК-3.1 (Зн.14)
4. Приведите примеры использования операционных усилите-лей. ПК-3.1 (У.1)
5. Приведите условно-графические и буквенные обозначения и таблицы истинности логических элементов, реализующих логический функции И, ИЛИ и НЕ. ПК-3.1 (Зн.14)
6. Объясните назначение триггера, и из каких элементов он состоит. Приведите условно-графическое и буквенное обозначение RS триггера. ПК-3.1 (Зн.14)
7. Объясните назначение регистра, и из каких элементов он состоит. ПК-3.1 (Зн.14)
8. Что такое коэффициент счета счетчика импульсов и как его определить? ПК-3.1 (У.1)
9. Что такое микроконтроллер, его назначение и основные структурные блоки. ПК-3.1 (Зн.14)
10. Какие устройства содержит процессор микроконтроллера и для чего они предназначены? ПК-3.1 (Зн.14)
Практико-ориентированные задачи:
1. Определите коэффициенты усиления kI, kU и kP усилителя, на входе которого Iвх = 1мА; Рвх = 10 мВт, а на выходе Uвых = 250 В; Рвых = 2,5 Вт. ПК-3.1 (ТД.2)
2. При питании логического элемента напряжением 5 В за лог.1 принимают напряжение превышающее уровень ? В, за лог.0 – напряжение ниже ? В. ПК-3.1 (ТД.2)
3. Сколько импульсов может подсчитать счетчик, состоящий из 6 триггеров? ПК-3.1 (ТД.2)
4. Емкость памяти программ (FLASH) микроконтроллера AVR составляет 2 Кбайт. Сколько бит информации может вместить данная память? ПК-3.1 (У.1)
5. Счетчик команд 10-разрядный. Сколько ячеек памяти программ (FLASH) микроконтроллера семейства AVR можно адресовать этим счетчиком?
Первая тема «Общие сведения о производстве, передаче, распределении и потреблении электрической энергии. Законы электрических цепей постоянного тока» особых трудностей не вызывает, так как основной материал изучался в курсе физики. Обратите внимание, что все электрические цепи с одним источником рассчитываются по закону Ома. В разветвленной цепи необходимо произвести последовательные преобразования и определить эквивалентное сопротивление. Разветвленные цепи с несколькими источниками энергии рассчитываются с использованием законов Кирхгофа.
Вторая тема «Основы электрических измерений тока, напряжения и мощности. Ме-тоды расчета электрических цепей». Электрические измерения, осуществляемые электроизмерительными и цифровыми приборами, необходимы для контроля и наблюдения за режи-мом работы электрооборудования и для учета расхода электроэнергии. Они также находят широкое применение в устройствах управления различными технологическими процессами. Изучение этой темы рекомендуется начать с принципа действия магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и индукционной систем. Необходимо также усво-ить основные особенности этих систем и области применения. Обратите внимание, что под-разделение приборов на системы происходит в зависимости от того, на каком принципе соз-дается вращающий момент в электроизмерительном механизме. В условном обозначении системы прибора заключена информация о принципиальном устройстве приборов данной системы. Для правильного использования приборов на их шкале наносятся обозначения, указывающие систему прибора, класс
Для расчёта многоконтурных электрических цепей с несколькими источниками ЭДС используются методы уравнений Кирхгофа, контурных токов, наложения и узловых потен-циалов. Для понимания этих методов необходимо рассмотреть примеры расчета конкретных схем.
Третью тему «Однофазные электрически цепи. Резонанс напряжений и токов» следу-ет начать с вопроса получения переменной ЭДС. Важно уяснить основные параметры синусоидального тока: мгновенное и амплитудное значение тока, период, частота, начальная фа-за. Следует твердо усвоить, что о величине синусоидальных э. д. с., напряжений и токов су-дят не по максимальному, а по среднеквадратичному значению величины. Это объясняется тем, что энергетическое действие тока в любой момент времени пропорционально квадрату мгновенного значения тока. Среднеквадратичное значение тока принято называть действующим значением синусоидального тока. Оно в раз меньше максимального значения. В установках переменного тока амперметры и вольтметры показывают действующее значение тока и напряжения.
В цепи переменного тока различают несколько сопротивлений:
1) Активное R; при низких частотах и небольших сечениях оно примерно равно со-противлению постоянному току и определяется по формуле
,
где ρ — удельное сопротивление материала провода,
l — длина проводника, S — сечение проводника.
C увеличением частоты тока f активное сопротивление R увеличивается вследствие поверхностного эффекта;
2) Индуктивное , где L — индуктивность в Генри, –угловая час-тота тока.
3) Емкостное , где С — емкость в Фарадах;
4) Полное .
Все сопротивления измеряются в [Ом].
Особое внимание следует обратить на метод векторных диаграмм, который позволяет достаточно просто складывать и вычитать синусоидальные напряжения и токи.
В электрических цепях переменного тока законы Ома и Кирхгофа в алгебраической форме применимы только для мгновенных значений ЭДС, напряжений и токов, а в вектор-ной форме – для действующих и амплитудных значений этих величин. Изучение цепей синусоидального тока следует начинать с простейших цепей, содержащих один какой-либо элемент: резистор, индуктивную катушку или конденсатор. Необходимо твердо уяснить, что в резисторе ток совпадает по фазе с приложенным напряжением, в индуктивной катушке ток отстает, а в конденсаторе ток опережает напряжение на 1/4 периода.
При последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора полное сопротивление цепи Z равно геометрической сумме сопротивлений всех элементов .
Очень важным показателем цепей синусоидального тока является коэффициент мощности. Необходимо знать основные формулы для определения коэффициента мощности:
, .
Когда между напряжением и током в цепи имеется сдвиг фаз, то напряжение и ток можно разложить на две составляющие – активную и реактивную:
, ;
, .
Необходимо обратить внимание, что такое разложение часто используется при расчете цепей. Изучая явления резонанса, необходимо усвоить, что при резонансе напряжение и ток на зажимах всегда совпадает по фазе, то есть коэффициент мощности равен единице.
В последовательной цепи при равенстве индуктивного и емкостного сопротивлений возникает резонанс напряжений. В параллельных ветвях с индуктивностью и емкостью при равенстве реактивных проводимостей возникает резонанс токов. Обратите внимание на практическое использование резонанса тока для повышения коэффициента мощности.
Изучение четвертой темы «Общие сведения о трехфазных электрических цепях» следует начать с преимущества генерирования, передачи и преобразования электрической энергии в трехфазных цепях по сравнению с однофазными цепями. Чтобы легче понять особенности работы трехфазных цепей, нужно сразу уяснить, что алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС
При несимметричной нагрузке расчет производится для каждой фазы . Ток в нулевом проводе (при соединении звездой) может быть определен при помощи векторной диаграммы путем геометрического сложения фазных токов. Линейные токи (при соединении системы треугольником) могут быть определены также при помощи векторных диаграмм.
Мощности симметричной трехфазной системы независимо от схемы соединения оп-ределяются по формулам:
полная или ;
активная ;
реактивная .
В заключение следует усвоить, что в трехфазной трехпроводной системе мощность обычно измеряется двумя ваттметрами, а в четырехпроводной системе – тремя однофазными ваттметрами или одним трехфазным ваттметром.
Пятая тема «Устройство, принцип действия, основные характеристики трансформа-торов. Автотрансформаторы, измерительные и сварочные трансформаторы». Трансформаторы предназначены для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Принципиально устройство однофазного трансформатора весьма простое: стальной сердечник с двумя обмотками высшего и низшего напряжения. При изучении принципа действия трансформатора важно уяснить, как происходит передача энергии из первичной обмотки во вторичную. При присоединении трансформатора к сети в его сердечнике возникает магнитный поток Ф, пронизывающий обе обмотки; величина магнитного потока при холостом ходе и при нагрузке почти не изменяется. Не изменяется и создающая магнитный поток намагничивающая сила F, равная при любой нагрузке геометрической сумме намагничивающих сил обеих обмоток
Из этого уравнения, называемого уравнением намагничивающих сил трансформатора, следует, что всякое изменение вторичного тока вызывает мгновенное изменение тока I1 в такой степени, чтобы намагничивающая сила осталась неизменной.
Действующее значение индуктированной ЭДС в обмотках пропорционально частоте, числу витков и амплитуде магнитного потока
следовательно, ЭДС с изменением нагрузки трансформатора не изменяется. Коэффициент трансформации трансформатора равен
Силовые трансформаторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия (КПД) — 96-99%. Потери энергии в трансформаторах разделяются на постоянные и пере-менные. Постоянные потери — потери в магнитопроводе от перемагничивания сердечника и от вихревых токов — пропорциональны квадрату напряжения и не зависят от нагрузки. Переменные потери — потери в обмотках — пропорциональны квадрату полного тока. Мощность трансформатора ограничивается допустимым нагревом и измеряется в кВ•А.
При изучении измерительных трансформаторов обратите внимание, почему нельзя разрывать вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой.
Шестая тема «Устройство, принцип действия, основные характеристики электрических машин постоянного тока». Для понимания особенностей работы машин постоянного тока (МПТ) нужно сразу уяснить принцип обратимости и устройство МПТ. Затем разобраться с принципом действия, работой машины в режимах генератора и двигателя. При изучении генератора постоянного тока (ГПТ) необходимо обратить внимание на вопросы, связанные с самовозбуждением генератора, ЭДС обмотки якоря, электромагнитным моментом, уравнением электрического состояния, мощностью, потерями энергии и КПД генератора. При изучении двигателей постоянного тока (ДПТ) — способы возбуждения, пуск двигателя, регулирование
Седьмая тема «Устройство, принцип действия, основные характеристики электрических машин переменного тока: асинхронные и синхронные двигатели и генераторы». Асинхронные двигатели являются наиболее простыми по устройству и обслуживанию. Они весь-ма надежны и относительно дешевы. Благодаря этим преимуществам трехфазные асинхрон-ные двигатели получили самое широкое распространение. Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого токами, протекающими в обмотках статора. Взаимодействие вращающего магнитного поля с токами, индуктируемыми в короткозамкнутой обмотке ротора этим же полем, создает вращающий момент, направленный в сторону вращения поля. Создание токов в обмотке ротора и, следовательно, передача энергии со статора на ротор возможны только при отставании скорости ротора от скорости магнитного поля, то есть при наличии скольжения, когда происходит пересечение проводников обмотки ротора полем. Асинхронные двигатели изготовляют с короткозамкнутым или с фазным ротором (с контактными кольцами). Следует хорошо уяснить, почему двигатели с фазным ротором имеют повышенный пусковой момент по сравнению с короткозамкнутыми. Необходимо также разобраться, почему у двигателей с короткозамкнутым ротором регулировать скорость вращения можно только ступенями путем переключения числа полюсов в обмотке статора или плавно путем изменения частоты питающего напряжения. Пусковые токи асинхронных короткозамкнутых двигателей в 4-7 раз больше номинального. Обычно короткозамкнутые двигатели пускаются в ход путем прямого включения в сеть.
Для облегчения уяснения процессов, происходящих в синхронной машине, целесообразно провести аналогию с механической моделью. Трехфазная система токов в обмотке якоря (статора) создает вращающееся магнитное поле, которое может быть мысленно пред-ставлено полюсной системой, полюса которой скользят вдоль внутренней поверхности ста-тора. Индуктор (ротор), обмотка которого обтекается постоянным током, представляет собой постоянный электромагнит, то есть тоже полюсную систему. Эти две вращающиеся полюсные системы неподвижны одна относительно другой. Между ними возникают силы магнитного притяжения, которые могут быть уподоблены упругим механическим связям, соединяющим обе системы. Благодаря этим связям достигается синхронность вращения ротора и магнитного поля, созданного токами в обмотке статора.
При холостом ходе синхронной машины оси полюсов обеих полюсных систем совпадают. При нагрузке машины оси полюсов расходятся на угол, величина которого зависит от нагрузки: чем больше нагрузка машины, тем больше угол. В генераторном режиме ведущим звеном является полюсная система ротора, а ведомым звеном - полюсная система статора. В двигательном режиме наоборот. Если будет превышен определенный предел нагрузки, то произойдет разрыв упругих связей, и машина выпадет из синхронизма. Работа машины в таком режиме невозможна.
Пуск синхронного двигателя не может быть произведен прямым включением в сеть. Синхронный двигатель сначала пускается как асинхронный, для чего на его роторе имеется пусковая короткозамкнутая обмотка. При пуске обмотка возбуждения ротора замкнута накоротко. Только по достижении ротором скорости, близкой к синхронной, включается обмотка возбуждения, и ротор двигателя втягивается в синхронизм.
Восьмая тема «Элементная база электронных устройств: диоды и транзисторы. Об-щие сведения о выпрямителях, транзисторных и операционных усилителях». Электроника базируется в основном на использовании полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных микросхем (ИМС).
При изучении диодов следует уяснить их разновидности в зависимости от назначения и свойств: выпрямительные, стабилитроны, высокочастотные, импульсные, варикапы, светодиоды, фотодиоды, оптроны.
Транзисторы следует начать изучать с биполярных: устройство, условные обозначения, режимы работы, схемы включения, входные и выходные вольт-амперные характеристики. Изучение полевых транзисторов, тиристоров можно выполнять по той же схеме, обратив внимание на их особенности.
Интегральные микросхемы (ИМС) представляют собой устройство, в котором не-сколько элементов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и др.) соединены меж-ду собой и образуют определенный функциональный узел (логический элемент, усилитель, генератор и т.д.),
Для многих современных электронных устройств необходимо питание от источников постоянного тока. Для преобразования переменного тока в постоянный ток применяются выпрямители. Познакомьтесь со структурной схемой выпрямительного устройства и их классификационными признаками.
Однофазные выпрямители. Последовательность изучения такова: однофазная однополупериодная схема выпрямления, мостовая двухполупериодная схема выпрямления, временные диаграммы выпрямленного напряжения и тока, среднее значение выпрямленного напряжения (тока), коэффициент пульсации выпрямленного напряжения, максимальное обратное напряжение и прямой ток диода.
Трехфазные выпрямители. Следует подробно рассмотреть мостовую схему (схему Ларионова), временные диаграммы выпрямленного напряжения, среднее значение выпрямленного напряжения (тока), коэффициент пульсации выпрямленного напряжения, макси-мальное обратное напряжение.
Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения до значений, при которых не сказывается их отрицательное влияние на работу электронной аппаратуры. Следует рассмотреть простейшие однофазные сглаживающие фильтры широкого применения: емкостной, индуктивный и активные фильтры. Коэффициент сглаживания.
Стабилизаторы напряжения и тока. В качестве стабилизирующих устройств используют стабилизаторы, которые подразделяют на параметрические и компенсационные. Рас-смотреть в сравнении компенсационные и параметрические стабилизаторы тока и напряжения.
Управляемые выпрямители. Для потребителей энергии, которые нуждаются в регулируемом напряжении питания применяют тиристорные (управляемые) выпрямители. Необходимо рассмотреть схему однофазного управляемого выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора.
Операционный усилитель (ОУ) – это малогабаритный (в интегральном исполнении отечественных серий К140, К544, К533, КР1040УД, КР1435 и др. и импортных серий AD8041, OP275, LM339 и др.) многокаскадный усилитель постоянного тока с непосредственными связями между каскадами и большим коэффициентом усиления. Порядок изучения: назначение, функциональная схема, условное обозначение, схемы включения и амплитудные характеристики инвертирующего и неинвертирующего ОУ, основные параметры ОУ.
Девятая тема «Элементы и устройства цифровой техники: логические элементы, триггеры, регистры, счетчики импульсов и др». Изучать типовые логические элементы И, ИЛИ, НЕ по следующей схеме: логическая операция (наименование функции), символическое, буквенное и условно-графическое обозначения, аналитическое выражение, таблица истинности, контактное и схемотехническое исполнение. Логические элементы используются в цепях цифровой обработки информации.
Триггер – это устройство, обладающее двумя устойчивыми состояниями и способное переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала, превышающего пороговое значение. При отсутствии внешних воздействий триггер может сколь угодно долго находиться в одном из устойчивых состояний. Другими словами, триггер предназначен для хранения одного бита информации. На их основе строят счетчики, распределители и другие устройства.
Различают триггеры асинхронные, которые переключаются в момент подачи входного сигнала, и синхронные (тактируемые), которые переключаются только при подаче синхронизирующих импульсов, а момент перехода связан с определенным уровнем синхросигнала (статические триггеры) или с моментом фронта либо среза синхросигнала (динамические триггеры). Асинхронный и синхронный RS-триггер, Т-триггер, D-триггер, JK-триггер: условно-графическое обозначение, схема реализации, таблица истинности, временная диаграмма.
Регистр — это устройство, состоящее из триггеров и предназначенное для записи, хранения и считывания n-разрядного двоичного числа. Из восьми D-триггеров можно полу-чить регистр для хранения 8-ми разрядного двоичного числа.
Счетчики предназначены для счета поступающих на его вход импульсов, в интервале между
Десятая тема «Понятие процессора. Микропроцессоры и микроконтроллеры, их ис-пользование в технологических процессах». Процессор объединяет два устройства: операционное (ОУ) и управляющее (УУ). Последовательность изучения такова: назначение, основные узлы, процесс функционирования ОУ и УУ.
Микропроцессор (МП) – это программно-управляемое устройство обработки цифро-вой информации, Реализованное в виде БИС или СБИС, т.е. устройство, способное выполнять под программным управлением обработку информации (включая её ввод и вывод), арифметические и логические операции.
Для функционирования МП необходимы внешние устройства, к которым относятся, прежде всего, запоминающее устройство (ЗУ) для хранения данных и программ. Эта память состоит из нескольких БИС: постоянного ЗУ(ПЗУ) и оперативного (ОЗУ). Кроме того, к внешним устройствам относятся устройства: ввода-вывода информации, передачи, управления и обмена данными. Необходимо рассмотреть простейший пример выполнения МП сложения двух чисел и сформулировать общие принципы функционирования микропроцессор-ных систем.
В последнее время в системах управления технологическими процессами, в системах передачи данных, цифровой обработки сигналов и других целей широкое применение полу-чили микроконтроллеры. Микроконтроллер МК) – управляющее устройство, выполненное на одном или нескольких кристаллах и предназначенное для реализации функции логического анализа и генерации управляющих сигналов. МК не содержит устройств арифметических операций, имеет сравнительно небольшую разрядность слова, но более развитый аппарат реализации логических функций по сравнению с универсальными микропроцессорами. Они содержат необходимый набор компонентов из микропроцессорного набора для реализации конкретной задачи управления процессом. Корпорации Atmel, Microchip, Nec и др. предлагают обширный перечень 8-, 16- и 32-битных МК со сверхнизким потреблением тока.
МК является законченным устройством. При разработке устройства на МК необходимо выбрать подходящий МК, подключить к нему датчики, клавиатуру, индикатор, ключи и т.д., а также разработать программу.
а) для слабовидящих:
- на промежуточной аттестации присутствует ассистент, оказывающий студенту необходимую техническую помощь с учетом индивидуальных особенностей (он помогает занять рабочее место, передвигаться, прочитать и оформить задание, в том числе записывая под диктовку);
- задания для выполнения, а также инструкция о порядке проведения промежуточной аттестации оформляются увеличенным шрифтом;
- задания для выполнения на промежуточной аттестации зачитываются ассистентом;
- письменные задания выполняются на бумаге, надиктовываются ассистенту;
- обеспечивается индивидуальное равномерное освещение не менее 300 люкс;
- студенту для выполнения задания при необходимости предоставляется увеличивающее устройство;
в) для глухих и слабослышащих:
- на промежуточной аттестации присутствует ассистент, оказывающий студенту необходимую техническую помощь с учетом индивидуальных особенностей (он помогает занять рабочее место, передвигаться, прочитать и оформить задание, в том числе записывая под диктовку);
- промежуточная аттестация проводится в письменной форме;
- обеспечивается наличие звукоусиливающей аппаратуры коллективного пользования, при необходимости поступающим предоставляется звукоусиливающая аппаратура индивидуального пользования;
- по желанию студента промежуточная аттестация может проводиться в письменной форме;
д) для лиц с нарушениями опорно-двигательного аппарата (тяжелыми нарушениями двигательных функций верхних конечностей или отсутствием верхних конечностей):
- письменные задания выполняются на компьютере со специализированным программным обеспечением или надиктовываются ассистенту;
- по желанию студента промежуточная аттестация проводится в устной форме.