УДК 621.396.6:621.31(07) Л 63
Рецензент:
В. Н. Бондаренко, канд. техн. наук, проф. кафедры рте КГГУ
)] 63 Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств: Программа и метод. указания для студентов ЗФ направления подго товки дипломированных специалистов 654200 - «Радиотехника» (спец. 200700). Изд, 2-е, испр. и доп. i Сост, Н. Н. Лисовская. Красно ярск: ШЩ КГТУ, 2005.24 с.
Печатаетсяпо решению Редакциовно-издательскогосоветауниверситета
© КГТУ, 2005
Печатается в авторской редакции
Гигиенический сертифпкат Ко 24.49.о4.953.ГI.ОО0338.05.01 от 25.05.2001 г. Подп. в печать 25.03.2005. Формат 60х84/16. Бумага тип. К2 ]. Офсетная печать.
Уел. цеч. л. 1,4. Уч-изд. л. 1,25. Тираж 100 ЭКЗ. |
Закю3!"t/ot С 71 |
Отпечатано в ИТТЦ КГТУ |
|
660074, Красноярск, ул. Киренского, 28 |
|
3
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Цели и задачи цисциплнны
Цель преподавания днсцвплины
Силовые радиоустройства неизбежно входят в комплексы радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения, причем радиоинженеру приходится не только выбирать, но и проектировать силовые устройства РЭС, такие как стабилизирующие источники вторичного электропитания (ИВЭП), устройства согласования выходных сопротивлений генераторов с нагрузкой на базе широкополосных трансформаторов, импульсные преобразователи и т.д.
Новые эффективные методы преобразования электромагнитной
энергии, использование универсальных и специализированных интегральных
микросхем позволяют существенно повысить коэффициент полезного
действия источников вторичного электропитания, повысить надежность и улучшить массогабаритные характеристики радиоэлектронных устройств и
систем.
Цель курса - изучение принципов построения, основных характеристик и основ проектирования электропреобразовательных устройств РЭС (ЭПУ РЭС).
Задачи изучения дисциплины «ЭПУ РЭС»
в результате изучения дисциплины студенты должны:
" Знать теорию, принципы построения и методы расчета выпрямителей, инверторов, конверторов; линейных и импульсных стабилизаторов; сетевых, импульсных и широкополосных трансформаторов; дросселей; основные характеристики электрических машин постоянного и переменного тока малой мощности, электроакустических преобразователей,
.. Уметь проектировать силовые преобразовательные устройства и
источники вторичного электропитания радиоэлектронных средств;
технически грамотно выбирать и применять на основе заданных
характеристик |
электрические |
машины |
малой |
мощности |
и |
электроакустические приборы, используемые в РЭС.
.. Иметь представление об использовании новых физических явлений, достижений функциональной электроники прн проектировании
электропреобразовательных устройств для РЭС.
4
Межпредметная связь
Курс базируется на ранее изученных дисциплинах «Основы теории цепей», «Электроника», «Схемотехника аналоговых устройств», «Схемотехника цифровых устройств».
Объем курса и виды учебной работы
Основная форма изучения - самостоятельная работа. По курсу «ЭПУ РЭС» выполняют одну контрольную работу и четыре лабораторные работы. условием успешного пронедения лабораторного ирактикума является выполнение домашнего задания. Номер варианта домашнего задания соответствует последней цифре зачетной книжки. При подготовке к лабораторным работа составляют и вычеркивают структурные и принципиальные схемы изучаемых устройств, делают расчеты. Оформляют отчет по лабораторной работе в соответствии с требованиями СТП КГТУ 01-
02.
Отчет включает:
1)цель работы;
2)домашнее задание;
3)лабораторное задание с перечием используемого оборудования,
кратким иэложением выполняемых операций, схемами, результатами эксперимента (таблицами, графиками);
4) выводы.
Графики и зарисовки следует выполнять аккуратно в соответствующих масштабах. На координатные оси необходимо нанести масштабные метки, стандартные обозначения и размерности измеряемых величин. Схемы в контрольной работе и отчетах по лабораторным работам выполняют по ГОСТ 2.701-76 ЕСКД и ГОСТ 2.702-76 ЕСКД.
1. Электропитание устройств связи! Под ред. В.Е.Китаева. М.: Радио и связь, 1988.
2.Электропитание устройств связи ! О.л.домарацкиЙ, А.С.Кратиров и др. 1у1.: Радио и связь, 1981.
3.Иванов-Цыганов А.Н Электропреобразовательные устройства рэс. М.: Высш.шк., 1991.
4.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник /Г.С.НаЙвельт и др. М.: Радио и связь, 1986.
5
5. Выпрямители и фильтры: Методические указания к выполнению лабораторных работ N21-4 дЛЯ студентов направлений подготовки дипломированных специалистов 654200 - «Радиотехника» (спец. 200700, 201500) и 654400 - «Телекоммуникации» (спец.200900) всех форм обучения / Сост. н.н. Лисовская.; Красноярск: ипц КГТУ, 2003. 34с.
6. Преобразователи напряжения. Трансформаторы: Методические указания по лабораторным работам 7, 8 для студентов специальности 23.01- "Радиотехника" всех форм обучения / Сост. Н.Н.Лисовская; Красноярск, 1988
(442).
7.Стабилизаторы напряжения: Методические указания по лабораторным работам для студентов специальности 23.01-"Радиотехника" / Сост. н.нЛисовская; КрПИ. Красноярск, 1990 (602).
8.Стабилизаторы напряжения на интегральных микросхемах: Учебно методическое пособие для студентов специальностей 200700, 200900, 201500
/Сост. Н.Н.Лисовская; КГТУ. Красноярск, 2000.
9.Расчет источников электропитания устройств связи: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.А.Бокуняева. М.: Радио и связь, 1993.
10.Полупроводниковые приборы: диоды, транзисторы, оптоэлектронные приборы: Справочник / Под ред. Н.н.Горюнова. М.: Энергоиздат, 1982.
11.Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред.
Н.н.Горюнова. М.: Энергоиздат, 1983.
12.Справочник радиолюбителя-конструктора / в.г.Белкин, В.к.Бондаренко и др. М.: Радио и связь, 1988.
13.I1нструкция по проектированию электроустановок предприятий и сооружений электросвязи, проводного вещания, радиовещания и телевидения (ВСН 332-88). Минсвязи СССР.
14.Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. СПб.: КОРОНА принт, 1998.
ПРОГРАММА КУРСА
Тема 1. Введение
Предмет и задачи курса. Назначение, области применения электропреобразовательных устройств (3ПУ) в радиоустройствах и радиосистемах. Виды ЭПУ. Требования к знаниям инженера в области 3ПУ.
Методические указания
Для обеспечения функционального назначения радиотехнических систем требуется электрическая энергия. Эту энергию вырабатывают
6
электрические генераторы, преобразователи химической, атомной и солнечной энергии в электрическую энергию - источники первичното электропитания. Однако в большинстве случаев энергия, получаемая от источника первичного электропитания, не может быть непосредственно использована для питания радиоаппаратуры. Эта энергия иреобразуется в выпрямителях, трансформаторах, стабилизаторах, инверторах (источниках вторичного электропитания).
К ЭПУ также относятся электродвигатели, электроакустические преобразователи. При изучении темы основное внимание нужно обратить на назначение отдельных устройств.
Необходимо усвоить, что надежность, уменьшение габаритов и веса при возрастающей сложности радиосистем определяются источниками
электропитания.
Литература: [1, с.4-1 О; 3, с.4-5;].
Вопросы для самопроверки
1.Какие источники электропитания называются первичными?
2.Какие источники электропитания называются вторичными?
3.Назначение выпрямителей, фильтров, стабилизаторов, инверторов.
4.Почему в источниках вторичного электропитания выгоднее преобразовать напряжение повышенной частоты?
5.Какие электрические машины используются в радиотехнических устройствах и системах? С какой целью?
6.В чем заключаются требования к унификации и стандартизации
ЭПV?
2. 
Трансформаторы. Назначение (роль и место в устройствах электропитания). Закон электромагнитной индукции и полного тока. Припцип действия и устройство. Классификация. Материалы магнитопроводов и обмоток. Режимы работы: холостой ход, короткое замыкание, под нагрузкой. КПД. Внешние характеристики. Трехфазные трансформаторы: классификация, линейное и фазное напряжение и ток, мощность, схемы соединения обмоток. Специальные типы трансформаторов и особенности их функционирования. Основы расчета характеристик трансформаторов для их выбора и при проектировапии.
Электрические реакторы (дроссели). Вебер-амперные характеристики реакторов, их классификация, назначение, применение в устройствах
электропитания.
8
2.С какой целью в магнитопроводе сглаживающего дросселя делаются нематнитные зазоры?
3.Как определяется коэффициент трансформации трансформатора?
4.Приведите уравнение равновесия магнитодвижущих сил трансформатора.
5.Какие параметры трансформатора определяются в режиме холостого
хода?
6.Как влияет частота сети па габаритные размеры и вес
трансформатора?
7.Как зависят параметра и КПД трансформатора от тока нагрузки?
8.Каков диапазон значений коэффициентов трансформации автотрансформаторов?
9.Магнитолроводы каких форм используются в трансформаторах, дросселях и магнитных усилителях?
Тема 3. ,tlЬШJ}ЯI\1ЛJtеJJIЬНlые VI'"ГЛI,i'i:I'ТFtЯl
Назначение (роль и место в источниках электропитания). Структурная схема ВУ. Классификация, характеристики. Возможные режимы работы выпрямительных устройств в зависимости от вида нагрузки.
Работа однотактного и двухтактного неуправляемых выпрямителей на
активную, активно-индуктивную, акливно-емкостиую нагрузки и на противо
эдс. Особенности функционирования ВУ при учете влияния внутренних активных и индуктивных сопротивлений.
Схемы выпрямления при питании от однофазной и трехфазпой сетей перемениого тока. Сравнительная оценка схем, Область применения.
Управляемые выпрямители: назначение, особенности функциональной схемы, работа на индуктивную нагрузку. Однофазные и многофазные схемы выпрямления. Принцилы управления вентилями. Основы расчета характеристик выпрямительных устройств.
Литература: [1, С.87-129; 2, С.79-121; 3, С.65-108; 5, С.30-34, 3-17],
Методические указания
Выпрямитель является статическим преобразователем переменнаго
напряжения в постоянное и звеном источника вторичного электропитания. Выпрямление перемениого тока осуществляется с помощью вентилей. После
ознакомления е классификацией выпрямителей и основными требованиями, предъявляемыми к ним, изучают простейшую однополупериодную схему
выпрямления, затем двухполупериодную схему с нулевым выводом и
мостовую, их работу на активную нагрузку. Следует построить временные диаграммы напряжений и 'гаков, а также получить расчетные данные для
JO
5.Покажите токопрохождение в ДВУХIlолупериодных однофазных схемах и трехфазных при их работе.
6.Что называется углом отсечки? При каких видах нагрузки наблюдается режим отсечки?
7.Как изменятся пульсации на выходе выпрямителя, работающего на
нагрузку с емкостной реакцией, при увеличении емкости?
8.Сравните длительность протекания тока через вентиль и амплитудное значение этого тока в однополупериодной схеме выпрямления, работающей па активную, активно-емкостную и активво-индуктивную нагрузку. В каком случае длительность протекания наибольшая? В каком случае амплитуда тока наибольшая? Как изменятся основные параметры в однофазной мостовой
9.Схеме выпрямления, если вместо активной нагрузки подключить активно-емкостную?
10.Изобразите внешние характеристики выпрямителей с нагрузкой
различного характера.
11. Какими способами осуществляется регулирование на стороне перемениого тока?
12.Какими способами осуществляется регулирование на стороне постоянного тока?
13.Приведите регулировочные характеристики управляемого выпрямителя с активной и активно-индуктивной нагрузкой.
14.В чем причина повышенного потребления реактивной мощности управляемым выпрямителем?
15.Какие меры применяются для повышения коэффициента мощности
управляемого выпрямителя?
16. Какие требования предъявляются к управляющим импульсам, поступающим со схемы управления?
Требования, предъявляемые к сглаживающим фильтрам и их характеристики. Однозвенные сглаживающие фильтры, их характеристики, влияние частоты на массогабаритные показатели. Персходные процессы в ВУ с пассивными сглаживающими фильтрами. Многозвенные фильтры. Взаимосвязь характеристик фильтра с режимами работы нагрузки. Резонансные фильтры. Активные фильтры.
Литература: [1, C.l29-137; 2, С.121-129, 201-203; 3, С.! 08-114J.
