Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Череповецкий Государственный Университет
Кафедра Электропривода и электротехники
Курсовая работа
по дисциплине «Электротехника и электроника»
Выполнил студент
группы 5 ЭН –
Малинин М.С.
Проверил доцент
Кудрявцева А.К.
г. Череповец
2007 г
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 6
ЗАДАЧА 1 6
Метод контурных токов 7
Метод узловых потенциалов 9
ЗАДАЧА 2 11
ЗАДАЧА 3 13
ЗАДАЧА 4 15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 17
Полупроводниковый диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие «Полупроводниковый диод» объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение.
В полупроводниковых диодах используется свойство p-n перехода, а также других электрических переходов, а также других электрических переходов хорошо проводить электрический ток в одном направлении и плохо –в противоположном. Эти токи и соответствующие им напряжения между выводами диода называются прямым и обратным токами, прямым и обратным напряжениями.
По способу изготовления различают сплавные диоды, диоды с диффузионной базой и точечные диоды. В диодах двух первых типов переход получается методами сплавления пластин p- и n-типов или диффузии в исходную полупроводниковую пластину примесных атомов. При этом p-n-переход создается на значительной площади (до 1000 мм2). В точечных диодах площадь перехода меньше 0,1 мм2. они применяются главным образом в аппаратуре сверхвысоких частот при значении прямого тока 10 –мА.
По функциональному назначению полупроводниковые диоды делятся на выпрямительные, импульсные, стабилитроны, фотодиоды, светоизлучающие диоды и т.д.
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока и выполняются по сплавной или диффузионной технологии. Прямой ток диода направлен от анодного А к катодному К выводу. Нагрузочную способность выпрямительного диода определяют: допустимый прямой ток Iпр и соответствующее ему прямое напряжение Uпр, допустимое обратное напряжение Uобр и соответствующий ему обратный ток Iобр, допустимая мощность рассеяния Pрас и допустимая температура окружающей среды (до 50 0С для германиевых и до 140 0С для кремниевых диодов).
Вследствие большой площади p-n-перехода допустимая мощность рассеяния выпрямительных диодов малой мощности с естественным охлаждением достигает 1 Вт при значениях прямого тока до 1 А. Такие диоды часто применяются в цепях автоматики и в приборостроении. У выпрямительных диодов большой мощности с радиаторами и искусственным охлаждением (воздушным или водяным) допустимая мощность рассеяния достигает 10 кВт при значениях допустимых прямого тока до 1000 А и обратного напряжения до 1500 В.
Импульсные диоды предназначены для работы в цепях формирования импульсов напряжения и тока.
Стабилитроны, называемые также опорными диодами, предназначены для стабилизации напряжения. В этих диодах используется явление неразрушающего электрического пробоя (лавинного пробоя) p-n-перехода при определенных значениях обратного напряжения Uобр = Uпроб.
Следует отметить основные причины отличия характеристик реальных диодов от идеализированных. Обратимся к прямой ветви вольт-амперной характеристики диода (u > 0, ί > 0). Она отличается от идеализированной из-за того, что в реальном случае на нее влияют:
Важно, что сопротивление базы может существенно зависеть от уровня инжекции (уровень инжекции показывает, как соотносится концентрация инжектированных неосновных носителей в базе на границе перехода с концентрацией основных носителей в базе). Влияние указанных сопротивлений приводит к тому, что напряжение на реальном диоде при заданном токе несколько больше (обычно на доли вольта).
Обратимся к обратной ветви (u < 0, ί < 0). Основные причины того, что реально обратный ток обычно на несколько порядков больше теплового тока ίs, следующие:
Термогенерация в области p-n-перехода оказывает существенное влияние на ток потому, что область перехода обеднена подвижными носителями заряда, и процесс рекомбинации (обратный процессу генерации и в определенном смысле уравновешивающий его) здесь замедлен.
Для электрической схемы выполнить следующее:
Дано:
R1 = 19,5 Ом E1 = 25,8 В
R2 = 60 Ом E2 = 37,5 В
R3 = 90 Ом E3 = 0 В
R4.1 = 150 Ом I1 = 0,04 А
R4.2 = 600 Ом I2 = 0 А
R5 = 165 Ом I3 = 0 А
R6.1 = 40 Ом R6.2 = 27,5 Ом
Решение:
R4 = R4.1· R4.2 / (R4.1 + R4.2 ) = 150 · 600 / (150 + 600) = 120 Ом
R6 = R6.1 + R6.2 = 40 + 27,5 = 67,5 Ом
E1’ = I1 · R1 = 0,04 · 19,5 = 0,78 В
E2’ = I2 · R2 = 0 · 60 = 0 В
E1* = E1 – E1’ = 25,8 –,78 = 25,02 В
E2* = E2’ –E2 = 37,5 –= 37,5 В
I1.1 · (R1 + R5 + R6) –I2.2 · R5 –I3.3 · R6 = E1
I1.1 · R5 + I2.2 · (R2 + R3 + R5) –I3.3 · R3 = –E2
6 –I2.2 · R3 + I3.3 · (R3 + R4 + R6) = 0
Переписываем систему уравнений с числовыми коэффициентами
I1.1 · (19,5 + 165 + 67,5) –I2.2 · 165 –I3.3 · 67,5 = 25,02
–I1.1 · 165 + I2.2 · (60 + 90 + 165) –I3.3 · 90 = 37,5
I1.1 · 67,5 –I2.2 · 90 + I3.3 · (90 + 120 + 67,5) = 0
252 I1.1 –I2.2 –,5 I3.3 = 25,02
–I1.1 + 315 I2.2 –I3.3 = 37,5
–,5 I1.1 –I2.2 + 277,5 I3.3 = 0
252 – –,5
Δ = –165 315 – = 22 027 950 –002 375 – 002 375 –
–,5 – 277,5
– 435 218,75 – 041 200 – 554 937,5 = 8 991 843,75
25,02 – –,5
Δ1 = 37,5 315 – = 2 187 060,75 + 2 278 812,5 +
0 – 277,5
+ 797 343,75 – 662 + 1 717 031,25 = 4 726 586,25
252 25,02 –,5
Δ2 = – 37,5 – = 2 622 375 + 151 996,5 –
–,5 0 277,5
252 – 25,02
Δ3 = – 315 37,5 = 371 547 + 417 656,25 + 531 987,75 +
–,5 – 0
+ 850 500 = 2 171 691
I1.1 = Δ1 / Δ = 0,526
I2.2 = Δ2 / Δ = 0,417
I3.3 = Δ3 / Δ = 0,242
ί1 = I1.1 = 0,526 А ί4 = I3.3 = 0,242 А
ί2 = I2.2 = 0,417 А ί5 = I2.2 –I1.1 = –,109 А
ί3 = I2.2 –I3.3 = 0,175 А ί6 = I1.1 –I3.3 = 0,284 А
ί5 + ί1 –ί2 = –,109 + 0,526 –,417 = 0
ί3 –ί6 –ί5 = 0,175 –,284 + 0,109 = 0
ί6 + ί4 –ί1 = 0,284 + 0,242 –,526 = 0
ί2 –ί3 –ί4 = 0,417 –,175 –,242 = 0
Дано:
R1 = 19,5 Ом E1 = 25,8 В
R2 = 60 Ом E2 = 37,5 В
R3 = 90 Ом E3 = 0 В
R4.1 = 150 Ом I1 = 0,04 А
R4.2 = 600 Ом I2 = 0 А
R5 = 165 Ом I3 = 0 А
R6.1 = 40 Ом R6.2 = 27,5 Ом
Решение:
g1 = 1 / R1 = 0,05 g4 = 1 / R4 = 0,01
g2 = 1 / R2 = 0,02 g5 = 1 / R5 = 0,01
g3 = 1 / R3 = 0,01 g6 = 1 / R6 = 0,01
g1.1 = g4 + g2 + g3 = 0,04 g1.2 = g2.1 = g3 = 0,01
g2.2 = g3 + g5 + g6 = 0,03 g2.3 = g3.2 = g5 = 0,01
g3.3 = g1 + g2 + g5 = 0,08 g1.3 = g3.1 = g2 = 0,02
I1.1 = –E2 / R2 = –,5 / 60 = –,625
I2.2 = 0
I3.3 = E1 / R1 + E2 / R2 = 25,02 / 19,5 + 37,5 / 60 = 1,905
u1 · g1.1 –u2 · g1.2 –u3 · g1.3 = I1.1
–u1 · g2.1 + u2 · g2.2 –u3 · g2.3 = I2.2
–u1 · g3.1 –u2 · g3.2 + u3 · g3.3 = I3.3
0,04 u1 –,01 u2 –,02 u3 = –,63
–,01 u1 + 0,03 u2 –,01 u3 = 0
–0,02 u1 –0,01 u2 + 0,08 u3 = 1,91
0,04 –0,01 –0,02
Δ = –0,01 0,03 –0,01 = 0,000096 –,000002 –,000002 –
–0,02 –0,01 0,08
–,000012 –,000004 –,000008 = 0,000068
–,63 –,01 –,02
Δ1 = 0 0,03 –,01 = –,001512 + 0,000191 + 0,001146 +
1,91 –,01 0,08
+ 0,000063 = –,000112
0,04 – 0,63 –,02
Δ2 = –,01 0 –,01 = –,000126 + 0,000382 + 0,000764 –
–,02 1,91 0,08
–,000504 = 0,000516
0,04 –,01 –,63
Δ3 = 0,01 0,03 0 = 0,002292 –,000063 –,000378 –
–,02 –,01 1,91
–0,000191 = 0,00166
U1.1 = Δ1 / Δ = –,647 В
U2.2 = Δ2 / Δ = 7,588 В
U3.3 = Δ3 / Δ = 24,412 В
ί1 = (E1 –U3) / R1 = (25,02 –,412) / 19,5 = 0,03 А
ί2 = (–E2 –U1 + U3) / R2 = (–,5 + 1,647 + 24,412) / 60 = –,19 А
ί3 = (U1 –U2) / R3 = (–,647 –,588) / 90 = – 0,1 А
ί4 = U1 / R4 = –,647 / 120 = –,01 А
ί5 = (–U3 + U2) / R5 = (–,412 + 7,588) / 165 = –,1 А
ί6 = U2 / R6 = 7,588 / 67,5 = 0,11 А
ί5 + ί1 –ί2 = –,1 + 0,03 + 0,191 = 0,12
ί3 –ί6 –ί5 = –,1 –,11 + 0,11 = –,11
ί6 + ί4 –ί1 = 0,11 –,01 –,03 = 0,07
ί2 –ί3 –ί4 = –0,19 + 0,1 + 0,01 = –0,08
В сеть переменного тока с действующим значением напряжения U включена цепь, состоящая из двух параллельных ветвей. Определить показания приборов, реактивную мощность цепи, коэффициент мощности и построить векторную диаграмму напряжений. Указать на схеме положительное направление токов в ветвях и обозначить эти токи.
Дано:
R1 = 8 Ом
R2 = 2 Ом
U = 127 В
јx c = 17 Ом
Решение:
Ů = 127 е ј0 В
z 1 = R1 = 8 Ом
z 2 = R2 – јx c = √2 2 + 17 2 · е –ј arctg 17/4 = 17,1 е –
İ 1 = Ů / z 1 = 127 е ј0 / 8 = 15,9 е ј0 А
İ 2 = Ů / z 2 = 127 е ј0 / 17,1 е – = 7,4 е ј 77 =
= 7,4 · cos 77 + ј 7,4 · sin 77 = 1,7 + ј 7,2
İ = İ 1 + İ 2 = 15,9 е ј0 + 7,4 е ј 77 = 15,9 cos 0 + ј 15,9 sin 0 +
+ 7,4 cos 77 + ј 7,4 sin 77 = 17,5 + ј 7,2 =
= √17,5 2 + 7,2 2 · е ј arctg 7,23/17,544 = 18,9 · е ј 22
А 18,9 А
А1 15,9 А
А2 7,4 А
S = İ · Ů = 18,9 е ј 22 · 127 е ј0 = 2410,5 е ј 22 =
= 2410,5 cos 22 + ј 2410,5 sin 22 = 2234,9 + ј 902,9
İ = 18,9 · е ј 22 S = 2410,5 ВА
P = 2234,9 Вт Q = 902,9 ВАР
cos φ = P / S = 0,93
В цепь переменного тока с мгновенным значением напряжения
U = U m sin ωt промышленной частоты f = 50 Гц включены резистор и конденсатор. Определить показания приборов, реактивную и полную мощность цепи. Построить треугольник напряжений и векторную диаграмму напряжений.
Дано:
R = 2 Ом
Um = 282 В
x c = 17 Ом
Решение:
U = Um / √2 = 282 / 1,41 = 200 В
–јx c = –ј 17 = 17 е –ј 90
Z = R –јx c = 2 –ј 17 = √2 2 + 17 2 · е –ј arctg 17/2 = 17,1 е –ј 83
Ů = 200 е ј0 В
İ = Ů / Z = 200 е ј0 / 17,1 е –ј 83 = 11,7 е ј 83
тогда показания амперметра IА = 11,7 А
ŮR = I R = 11,7 е ј 83 · 2 = 23,4 е ј 83 =
= 23,4 cos 83 + ј 23,4 sin 83= 2,9 + ј23,2
Ůc = İ (–ј x c) = 11,7 е ј 83 · 17 е –ј 90 = 198,6 е –ј 7 =
= 198,6 cos 7 –ј 198,6 sin 7 = 197,1 –ј 24,2
тогда показания вольтметра Uc = 198,6 В
Ŝ = I* · Ů = 11,7 е -ј 83 · 200 е ј0 = 2336 е -ј 83 =
= 2336 cos 83 – ј 2336 sin 83 = 284,7 – ј 2318,6
S = 2336 ВА
P = 284,7Вт Q = 2318,6 ВАР
φ = φu –φί = 0 –= –
тогда показания фазометра cos φ = cos (– 83) = 0,12
В трехфазную сеть с линейным напряжением Uл (действующее значение напряжения) по схеме «треугольник/треугольник» включены активно-индуктивные приемники. Определить фазные и линейные токи в нагрузке, активную мощность всей цепи и каждой фазы отдельно.
Дано:
RАВ = 8 Ом Uл = 127 В XСА = 3 Ом RСА = 2 Ом
RВС = 3 Ом XАВ = 6 Ом XВC = 17 Ом
Решение:
Uп = Uдо
ŮАВ = 127 е ј 0
ŮВС = 127 е –ј 120
ŮСА = 127 е ј 120
zАВ = RАВ + ј xАВ = 8 + ј 6 = √82 + 62 · е ј arctg 6/8 = 10 е ј37
zВC = RВC + ј xВC = 3 + ј 17 = √32 + 172 · е ј arctg 17/3 = 17,3 е ј80
zCА = RСА + ј xСА = 2 + ј 3 = √22 + 32 · е ј arctg 3/2 = 3,6 е ј56
Iф = Uф / zф
İАВ = 127 е ј 0 / 10 е ј37 = 12,7 е -ј37
İВС = 127 е -ј 120 / 17,3 е ј80 = 7,3 е -ј200
İСА = 127 е ј 120 / 3,6 е ј56 = 35,3 е ј64
İАВ* = 12,7 е ј37
İВС* = 7,3 е ј200
İСА* = 35,3 е -ј64
S = IФ* · UФ
SАВ = 12,7 е ј37 · 127 е ј 0 = 1612,9 е ј37 = 1612,9 cos 37 + ј 1612,9 sin 37 = 1288,1 + ј 970,7
SВC = 7,3 е ј200 · 127 е –ј 120 = 927,1 е -ј80 =
= 927,1 cos 80 –ј 927,1 sin 80 = 161 –ј 913
SCА = 35,3 е -ј64 · 127 е ј 120 = 4483,1 е ј56 = 4483,1 cos 56 + ј 4483,1 sin 56 =
= 2506,9 + ј 3716,7
PАВ = 1288,1 Вт
PВC = 161 Вт
PCА = 2506,9 Вт
Pц = PАВ + PВC + PCА = 3956 Вт
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ