Электротехника Методические указания по выполнению контрольной работы

Колебания
Свободные незатухающие
колебания
Затухание свободных
колебаний
Вынужденные колебания
Сложение колебаний
Электpостатика
Электpический заpяд
Закон Кулона
Потенциал
Пpоводники в
электpостатическом поле
Диэлектpики в электpическом
поле
Поток вектоpа напpяженности
Теоpема Гаусса
Электpическая емкость
Основные законы постоянного
тока
Энеpгия электpического поля
Машиностроительное черчение
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнетизм
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Электромагнитные волн
Принцип суперпозиции волн
Принцип Гюгенса
Интерференция света
Дифракция света
Опыт Майкельсона.
Теория аберрации Стокса
Интерференция
поляризованных лучей.
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Математика Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Локальная сеть

Пример 3. Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd=300 Вт при напряжении Ud=20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.

 Решение.

 1. Выписываем параметры диода: Iдоп=10 А, Uобр=100 В.

 2. Определяем ток потребителя

Id=Pd/Ud=300/20=15 А.

 3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uв=3,14*Ud=3,14*20=63 В.

 4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр>Uв, Iдоп>Id.

 В данном случае второе условие не соблюдается (10<15 А, т.е. Iдоп<Id). Первое условие выполняется (100>63 В).

 5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп>Id надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп=2*10=20 А; 20>15 А. Полная схема выпрямителя приведена на рис.3

 

Рис.3

 

Пример 4. Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с Ud=150 В. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

 Решение.

 1. Выписываем параметры диода: Iдоп = 5 А, Uобр=200 В.

 2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя Iдоп>(1/3) Id, т.е. Pd=3 Ud Iдоп =3*150*5=2250 Вт.

 Следовательно, для данного выпрямителя Pd≥2250 Вт.

 3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uв=2,1*Ud=2,1*150=315 В.

 4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию. В данном случае это условие не выполняется (200≤315 В). Чтобы это условие выполнялось, необходимо в каждом плече выпрямителя два диода соединить последовательно, тогда Uобр=200*2=400 В; 400≥315 В. Полная схема выпрямителя приведена на рис.4

 

Рис.4

Техническое задание.

Задание к курсовой работе включает в себя определение устойчивости активных линейных цепей по заданному критерию, определение вероятностных характеристик случайных процессов на выходах отдельных элементов радиотехнической цепи, состоящей из трех звеньев (рис.1) – активного линейного четырехполюсника (полосового фильтра -ПФ), нелинейного безынерционного четырехполюсника (НБЧ) и линейного активного четырехполюсника (фильтра нижних частот -ФНЧ).

Рис 1. Схема электрическая принципиальная радиотехнической цепи, исследуемой в курсовой работе.

1.1.Исходные данные к работе

Согласно варианту задания, выданного преподавателем: 4 5 9 6 7 3 2 3, выбираем исходные данные к курсовой работе.

1.Входное напряжение представляет собой стационарный случайный процесс с нулевым математическим ожиданием mx=0 и равномерной спектральной плотностью мощности Wx(w)=W0 на всех частотах (белый шум).

2.Полосовой фильтр представляет собой линейный активный четырехполюсник, включающий в себя идеальный однонаправленный усилитель (входное сопротивление бесконечно, выходное – равно нулю, коэффициент передачи - бесконечен) с частотно-зависимой обратной связью, принципиальная электрическая схема ПФ приведена на рис.2.

Рис 2.Схема электрическая принципиальная ПФ.

3.Параметры элементов схемы ПФ и входного случайного процесса заданы в таблицах 2 и 3 соответственно.

R11, кОм

R12, кОм

R13, кОм

R14, кОм

C11, нФ

C12, нФ

3,3

330

17

17

0,26

0,26

 

Таблица 1. Параметры элементов схемы ПФ.

Спектральная плотность W0 ,

 В2 / Гц

0.4*10-6

Таблица 2. Параметры входного шума.

4. Нелинейный безынерционный четырехполюсник (НБЧ) представляет собой идеальный однонаправленный усилитель, охваченный нелинейной обратной связью, принципиальная электрическая схема НБЧ приведена на рис.3.

Рис 3. Схема электрическая принципиальная НБЧ.

 5. Параметры элементов схемы НБЧ заданы в таблице 3.

 Параметр 

Вариант

 R21,

  кОм

 R22,

  кОм

 R23,

  кОм

VD1,VD2

 6

 2

 10

 5

 КД407

Таблица 3. Параметры элементов схемы НБЧ.

6.Фильтр нижних частот представляет собой линейный активный четырехполюсник, включающий в себя идеальный однонаправленный усилитель (входное сопротивление бесконечно, выходное – равно нулю, коэффициент передачи - бесконечен) с частотно-зависимой обратной связью, принципиальная электрическая схема ФНЧ приведена на рис.4.

Рис 4. Схема электрическая принципиальная ФНЧ.

7. Параметры элементов схемы ФНЧ заданы в таблице 4.

Вариант

 R31,

  кОм

 R32,

  кОм

 R33,

  кОм

 R34,

  кОм

 R35,

  Ом

 R36,

  кОм

 R37,

  кОм

 C31,

  нФ

 C32,

  нФ

3

46,3

26,3

 

14,9

3,5

250

2,48

2

5

30

Таблица 4. Параметры элементов схемы ФНЧ

8.Критерий для проверки устойчивости линейных четырехполюсников заданы в таблице 5.

Вариант

Критерий

3

Рауса-Гурвица

Таблица 5. Критерий для проверки устойчивости линейных четырехполюсников.

В результате курсовой работы необходимо выполнить следующие пункты задания:

1.Рассчитать корреляционную функцию  входного напряжения . Изобразить графики спектральной мощности  и корреляционной функции  входного напряжения.

2.По заданному критерию определить устойчивость ПФ. При неустойчивости заданной цепи скорректировать параметры ее элементов и построить графики модуля и аргумента передаточной функции  заданной цепи с учетом корректировки на устойчивость.

3.Рассчитать и построить графики спектральной плотности  и корреляционнной функции  выходного напряжения ПФ.

4.Определить эффективную ширину спектра  и интервал корреляции  выходного напряжения  ПФ.

5.Изобразить график одномерной плотности вероятности  выходного напряжения ПФ, рассчитав дисперсию случайного напряжения .

6.По заданной схеме НБЧ и параметрам построить зависимость, связывающую его входное и выходное напряжения. Аппроксимировать построенную зависимость.

7.Рассчитать и изобразить график одномерной плотности вероятности  выходного напряжения НБЧ, определить математическое ожидание, дисперсию, второй начальный момент.

8.Нарисовать из качественных соображений возможные реализации на входе и выходе НБЧ.

9.Проверить устойчивость заданного ФНЧ по тому же критерию, что и в п. 2. Если цепь окажется неустойчивой, произвести необходимые изменения заданных параметров элементов схемы ФНЧ.

10.Рассчитать и построить графики модуля и аргумента передаточной функции ФНЧ с учетом изменения параметров п. 9.

11.Рассчитать и построить спектральную плотность мощности шума на выходе ФНЧ   и корреляционную функцию , если на вход ФНЧ подается входное шумовое напряжение  со спектральной плотностью .

12.Изобразить (качественно, с учетом характерных особенностей) временные диаграммы возможных видов реализации  при подключении ФНЧ на выход НБЧ в соответствии со схемой рис. 1.

2. Выполнение задания.

2.1. Расчет корреляционной функции входного напряжения.

Рассчитаем корреляционную функцию  входного напряжения  с входной спектральной мощностью, выбранной согласно варианту, .

Теорема Винера-Хинчина утверждает, что  и  связаны между собой преобразованиями Фурье:

  (1)

Так как наше входное случайное напряжение является белым шумом, спектр которого равномерен на всех частотах вторая формула из системы (1) примет следующий вид:

 . (1’)

Решение этого интеграла приведено в [1, стр.256] и в конечном виде (1’) будет выглядеть так:

 , В2.

Для белого шума с бесконечным и равномерным спектром корреляционная функция равна нулю для всех значений , кроме , при котором обращается в бесконечность. Подобный шум, имеющий игольчатую структуру выбросов, называют дельта-коррелированным случайным процессом.

Графики спектральной плотности мощности  и корреляционной функции  входного напряжения приведены на рисунке 5 и рисунке 6 .

Рис 5 и рис 6. Графики спектральной плотности мощности  и корреляционной функции  входного напряжения.

На главную