Основы электротехники (стр. 5 )

Основная цель темы — изучить новое поколение электронных приборов и аппа­ратов: гибридные, толстопленочные, интегральные микросхемы; технологию изго­товления микросхем, классификацию и применение.

Вопросы для самоконтроля:

Что называется интегральной микросхемой (ИМС)? Опишите устройство полупроводниковой ИМС и способы ее изготовления. Что понимают под пленочными ИМС? Каковы особенности тонкопленочных и толстопленочных ИМС? Какие ИМС называются гибридными? Их особенности. Какие пассивные и активные элементы входят в ИМС? Что Вы знаете о корпусах ИМС?

Т е м а 4. 7  Электронные устройства автоматики и вычислительной техники

Изучите схемы автоматики. Обратите внимание на элементы автоматических устройств. Разберитесь в системах автоматического контроля, управления и регули­рования производственных процессов.

Вопросы для самоконтроля

Поясните назначение элементов автоматических устройств. Какова роль автоматического контроля за производственным процессом? Перечислите основные узлы структурной схемы системы управления.

VI. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа состоит из десяти вариантов. Каждый вариант со­держит два теоритических  вопроса и три задачи.

Вариант контрольной работы определяется по последней цифре шифра-номера личного дела студента.

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требо­вания:

в контрольную работу обязательно выписываются полностью вопросы и усло­вия задач, заносятся схемы и чертежи. После вопроса должен следовать ответ на него. Содержание ответов должно быть четким и кратким; вычислениям должны предшествовать исходные формулы; для всех исходных и вычислительных физических величин должна указываться размерность; при этом следует иметь в виду, что числовые значения величин можно подставлять только в том случае, если их размерность совпадает; при выборе недостающих параметров следует указывать источник, откуда взя­ты данные величины; приводятся необходимые эскизы и схемы.

На каждой странице оставляются поля шириной 3—4 см для замечаний проверя­ющего работу. За ответом на последний вопрос приводится список использованной литературы, указывается методическое пособие, по которому выполнены работы, ставится подпись исполнителя и оставляется место для рецензии.

На обложке тетради указывается учебный шифр, наименование дисциплины, курс, специальность, фамилия, имя, отчество.

В установленные учебным графиком сроки студент направляет выполненную работу для проверки в учебное заведение.

Домашние контрольные работы оцениваются «зачтено» или «не зачтено». После получения прорецензированной работы студенту необходимо исправить отмеченные ошибки, выполнить все указания рецензента, повторить недостаточно усвоенный теоретический материал.

Незачтенная контрольная работа подлежит повторному выполнению.

Задания, выполненные не по своему варианту, не засчитываются и возвращают­ся студенту.

VII. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 1.

Перед выполнением контрольной работы ознакомьтесь с общими методически­ми указаниями. Ход решения задачи сопровождайте краткими пояснениями. Реше­ние задач этой группы требует знания закона Ома для всей цепи и ее участка, перво­го и второго законов Кирхгофа, методики определения эквивалентного сопротивле­ния цепи при смешанном соединении сопротивлений, а также умения вычислить мощность и работу электрического тока.

Пример 1. Для схемы, приведенной на рисунке, определить эквивалентное сопро­тивление цепи относительно зажимов АВ и токи в каждом сопротивлении, если U=100 В. Правильность решения задачи проверить с помощью первого и второго законов Кирхгофа и баланса мощностей. Затем приложить напряжение =60 В к зажимам С и D и найти эквивалентное сопротивление цепи относительно этих зажи­мов и токи в каждом сопротивлении.

Решение: 1. Определяем эквивалентное сопротивление цепи  Сопротивления ,, соединены последовательно, поэтому

=++= 9 + 1 + 5 = 15 Ом.

Сопротивления и ,, соединены параллельно, поэтому

=

Сопротивления соединены последовательно, поэтому

ГАВ = Г1 + Г2 + ГЕР =  1  + 3 +6 =  10 ОМ"

2. Показываем на схеме токи, протекающие по каждому сопротивлению, и нахо­дим их. Так как напряжение 1/АЬ приложено ко всей цепи, а гАВ= 10 Ом, то, согласно закону Ома:

V

/,=/,=

АВ

ГАВ

100 10

= 10 А.

Для определения тока /3 найдем напряжение *УЕР на этом сопротивлении. Оче­видно, (1ЕГ меньше 1/АВ на величину потерь напряжения в сопротивлениях гр г2 от токов /[ и /2, т. е.

иЕР = Цав ~ 1\г\ ~ 1гг7 = 100 - 10 ■ 1 - 10 ■ 3 = 60 В.

Тогда

/1 = ^бо = 6А

К сопротивлениям г4, г5 и г6 приложено напряжение б^р, поэтому

г4 + г5 + 'б  9 + 1 + 5

3.        Проверяем соблюдение первого закона Кирхгофа

а)        для узла Е: /, = А, + /4 или 10 = 6 + 4;

б)        для узла Р: /3 + /5 = ^ или 6 + 4 = 10.

4.        Проверяем соблюдение второго закона Кирхгофа:

а)        для контура АЕСОРВ:

^АВ =  "АЕ +  ^ЕС +  "со +  "0Р +  ^ УАВ =  !\Г\  +  74Г4 +  А/б  +  ^  +  /2Г2;

100 = 10 • 1 + 4 - 9 + 4 • 5 + 4 ■ ] -*- 10 ■ 3:

б)        для контура ЕСОР:

иь.\ = аЕС + 6со + ив^ шш 60 = 4-9 + 4-5 + 4- 1.

5.        Проверяем решение задачи, составляя баланс мощностей. Общая мощность,
потребляемая цепью, должна быть равна сумме мощностей, теряемых во всех сопро­
тивлениях:

100 • 10 = Ю2 • 1 + 102 • 3 + б2-10 + 42  9 + 42 ■ 1 + 42 ■ 5.

6.        Определяем эквивалентное сопротивление иепи относительно зажимов СО.
В этом случае сопротивления г, и г-, не входят в эквивалентное сопротивление, так
как зажимы АВ разомкнуты. Сопротивления г3. /*4, г5 соединены последовательно,

поэтому гм 5 = 10 + 9 + 1 =20 Ом. Сопротивления г^45\\г6 соединены параллель­но, поэтому

/-34,5 - гь  20-5

>?-и + >;  20 + 3

7.        Находим токи в каждом сопротивлении:

л = "-=бо = 12А;Л=        =_^^ = __бо_ = ЗА

/*й  5        '        гъ + г4 + г5  10 + 9 + 1

Проверка соблюдения законов Кирхгофа и баланса мощностей производится

аналогично.

ВОПРОСЫ:

Основные понятия об электрических измерениях. Классификация электроиз­мерительных приборов. Погрешности. Устройство и принцип работы приборов магнитоэлектрических, электромаг­нитных, электродинамических и индукционных систем. Измерение напряжения и тока. Расширение пределов измерения приборов. Добавочные сопротивления и шунты. Измерение электрической мощности, электрической энергии и электрическо­го сопротивления различными методами. Понятие об электроприводе. Выбор электродвигателя по механическим харак­теристикам. Классификация электродвигателей по способу защиты от воздействия окружающей среды. Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы электродвигате­лей (длительный, кратковременный, повторно-кратковременный). Общие условия выбора электродвигателя по мощности. Общие сведения о схемах управления. Примеры схем управления электродви­гателей с применением электроконтактной аппаратуры, с магнитными усилителями, тиристорами. Передача и распределение электроэнергии. Схемы электроснабжения. Поня­тие об энергетической и электрической системах. Техника безопасности при работе с электрооборудованием. Устройство зазем­ления и зануления. Правила электробезопасности. Полупроводниковые приборы, их преимущества и недостатки. Электрофизи­ческие свойства полупроводников. Образование электронно-дырочного перехода, его свойства и вольт-амперная характеристика. Понятие и виды пробоя. Описать устройство, классификацию полупроводниковых диодов. Объяснить вольт-амперную характеристику. Зависимость ВАХ от температуры. Применение полупроводниковых диодов. Объяснить принцип выпрямления и стабилизации. Объяснить устройство полупроводниковых диодов. Объяснить вольт-ампер­ную характеристику. Зависимость ВАХ от температуры. Трехфазный выпрямитель, его схема, работа и применение. Объяснить назначение, устройство и принцип работы стабилизаторов напря­жения на полупроводниковых приборах. Перечислить основные типы фотоэлементов и пояснить их характеристики. Перечислить свойства фотоэлементов. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом, их устройство, принцип работы и применение. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, их устройство, принцип работы и применение. Виды, устройство, применение и принцип работы тиристоров. Схема вклю­чения, ВАХ тиристоров. Сравнить полупроводниковые диод и транзистор. Сравнить принцип работы полупроводникового диода и тиристора. Понятие о фотодиодах и фототранзисторах. Применение фотоэлектронных приборов в устройствах систем автоматики. Классификация, основные параметры и характеристика электронных усили­телей. Схема усилительного каскада на транзисторе. Усилители мощности. Их применение и характеристика. Назначение.