Разработка схемы электрической цепи. 
Усилители тока

Задачи

Дополнительный параметр P₁ = 100 B.

Решение:

Последовательно сворачиваем схему.

Cхема 1.

R₂ R₃ cоединены параллельно, R₄ R₅ — последовательно, значит.

Схема 1 преобразуется.

Cхема 2.

R₂₃ R₄₅ cоединены параллельно, значит.

Ток в цепи (и в R₁ последовательное соединение) по зaкону Ома.

I₀ = U₀/R_экв = 51U₀/525 = 0,0971U₀ (А); (*), I₁ = I₀ = 0,0971U₀ (А) Из дополнительного условия (Р₁ = 100 Вт) и формулы мощности Р₁ = I₁²R₁

находим ток в R_{1 (}и в цепи).

4,472 (А) Из соотношения (*) находим входное напряжение.

0,0971U₀ = 4,472 =>

U₀ = 4,472/0,0971 = 46.056 (B).

Для нахождения токов I₂ I₃ I₄ I₅ рассмотрим опять схему 1.

Токи в параллельных ветвях adb acb по формуле делителя тока.

Аналогично.

Мощность цепи равна сумме мощностей, рассеиваемых на резисторах Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄ + Р₅ = P₁ +I₂²R₂ +I₃²R₃ +I₄²R₄ +I₅²R₅ =.

= 100 + 2,368²*10 + 1,578²*15 + 0,526²*20 + 0,526²*25 =.

= 205,87 Вт За t =20 мин = 20*60 с = 1200 с в цепи выделится.

Q = Pt = 205,87*1200 = 2.47*10⁵ Дж = 247 кДж тепла.

Решение:

Находим реактивные сопротивления котушки и конденсатора.

Все элементы (R, L, C) включены на напряжение U₀.

Pеактивная мощность конденсатора (модуль).

Q_C = I_C²X_C,.

откуда находим ток в конденсаторе (действующее значение).

3 (А) По закону Ома.

I_C = U₀/X_C

откуда действующее значение входного напряжения.

U₀ = I_CX_C = 3*22.12 = 66,36 (B).

Находим действующие значения токов в резисторе и индуктивности.

I_R = U₀/R = 66,36/20 = 3,32 (A), I_L = U₀/X_L = 66,36/15,08 = 4,40 (A).

Входной ток (действующее значение).

3,60 (А) Активная мощность цепи Р₀ = I_R²*R = 3,32²*20 = 220.45 (Вт) Реактивная мощность цепи.

Q₀ = I_L²X_L — I_C²X_C = 4,40²*15,08−3²*22,12 = 92,87 (Bap).

Полная мощность цепи.

= 239,2 (ВА).

или (для проверки).

S₀ = U₀I₀ = 66,36*3,6 = 238.90 (BA).

погрешность е = (239,2−238,9) *100/238,9 = 0,13%.

Коэффициент мощности цепи.

cos ц = P/S = 220,45/239,1 = 0.92.

Векторная диаграмма цепи масштабы: m_U = 10 В/см, m_I = 1 A/см.

Решение:

Нагрузка симметричная.

Сопротивление фазы.

Z_Ф = (Ом),.

откуда реактивное сопротивление фазы.

7,766 (Ом) Фазные напряжения при соединении равны линейным.

U_Ф = U_Л = 380 (В),.

фазные токи I_Ф = U_Ф / Z_Ф = (А) линейные токи I_Л = 3I_Ф = 1,73*38 = 65,7 (А) коэффициент мощности cos =.

угол сдвига фаз между фазными током и напряжением.

= arccos 0.63 = 53^{0 (}напряжение опережает ток).

Активная мощность фазы P_Ф = 38²*6,3 = 9097 (Вт).

Реактивная мощность фазы Q_Ф = 38²*7,766 = 11 214 (Вар) Полная мощность фазы S_Ф = U_ФI_Ф = 380*38 = 14 440 (ВА) Проверка:

14 440 ВА = 14,44 (кВА).

Активная мощность цепи P = 3P_Ф = 3*9,10 = 27,3 (кВт) Реактивная мощность цепи Q = 3Q_Ф = 3*11,214 = 33,64 (кВар) Полная мощность цепи S = 3S_Ф = 3*14,44 = 43,32 (кВА).

m_I = 20 A/см, m_U = 70 B/см электрическая цепь усилитель ток.

Решение:

Скольжение находят по формуле.

Частота тока ротора.

f₂ = sf = 0,057*50 = 2,85 (Гц) Число пар полюсов статора р = 60*f_1/n₁ = 60*50/1500 = 2.

Мощность на валу двигателя Р_2Н = 13,7. (кВт) Мощность, потребляемая из сети Р_1Н = Р_2Н / = 13,7/0,88 = 15,6 (кВт) Номинальный ток двигателя.

I_1H = 26,9 (A).

Суммарные номинальные потери мощности.

15,6−13,7 = 1,9 (кВт) Критическое скольжение находят по формуле.

.

= Мкр / М_Н — кратность критического момента; по условию = 2,2.

=> s_KP =.

Критический момент.

М_КР = М_Н = 2,2*92,5 = 203,5 Нм Механическую характеристику М (s) строят по формуле.

Заполним таблицу.

s, %.		5,7.			23,7.
n, об/мин.		1414,5.			1144,5.
М, Нм.	17,1355.	92,5.	145,735.	200,589.	203,5.	197,993.	157,566.	139,108.

s, %.
n, об/мин.
М, Нм.	123,667.	110,883.	100,262.	91,3624.

Задание № 5.

Особенности усилителей мощности. Электронным усилителем называется устройство, позволяющее преобразовывать входные электрические сигналы в сигналы большей мощности на выходе без существенного искажения их формы. Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала при помощи усилительных, или активных элементов. Устройство, являющееся потребителем усиленных сигналов, называют нагрузкой усилителя, а цепь усилителя, к которой нагрузка подключена, — выходной цепью, или выходом усилителя. Источник входного сигнала, который нужно усилить, называется источником сигнала, или входным источником или генератором, а цепь усилителя, в которую вводят входной сигнал, называется входной цепью, или входом усилителя.

Для обеспечения усиления сигнала усилитель (У), последовательно с которым соединен источник питания Еп, должен включать в себя нелинейный элемент, управляемый входным электрическим сигналом U1. К входной (управляющей) цепи усилителя подключен источник Е_С усиливаемого сигнала, а к выходной — нагрузочное устройство с сопротивлением Zн.

В зависимости от характера входного сигнала различают усилители гармонических (непрерывных) сигналов усилители импульсных сигналов.

К первой группе относятся устройства для усиления непрерывных электрических сигналов, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее всех нестационарных процессов в цепях усилителя.

Ко второй группе усилителей относятся устройства для усиления электрических импульсов различной формы и амплитуды с допустимыми искажениями их формы. В этих усилителях входной сигнал изменяется настолько быстро, что процесс установления колебаний является определяющим при нахождении формы выходного сигнала.

По полосе и абсолютных значениях усиливаемых частот усилители делят на следующие типы.

Усилители постоянного тока (УПТ) (точнее, усилители медленно меняющихся напряжений и токов) предназначены для усиления электрических колебаний в пределах от низшей частоты fн, равной нулю, до верхней рабочей частоты fв усилителя, составляющей нередко десятки и сотни килогерц. Эти усилители широко применяются в измерительной аппаратуре, устройствах автоматики и вычислительной техники. Они позволяют усиливать как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.

Усилители переменного тока предназначены для усиления лишь переменных составляющих входного сигнала. В зависимости от граничных значений рабочего диапазона частот усилители переменного тока могут быть низкой и высокой частоты.

Для усилителей низкой частоты (УНЧ) справедливо неравенство fв — fн >> fн. Частотный спектр (УНЧ) лежит в пределах от десятков герц до десятков (сотен) килогерц.

В усилителях высокой частоты усиление сигнала осуществляется в диапазоне частот, определяемых неравенством fв — fн << fв.

По ширине полосы усиливаемых частот выделяют избирательные усилители, усиливающие электрические сигналы в узкой полосе частот fв / fн < 1,1. За пределами этой полосы усиление резко падает. Узкая полоса частотного диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки таких усилителей одного или нескольких колебательных (резонансных) контуров. В связи с этим избирательные усилители часто называют резонансными, или полосовыми.

Широкополосные усилители, усиливающие электрические сигналы в очень широком диапазоне частот fв / fн > 1000. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. Во многих случаях усиленные сигналы воспроизводятся на экране электронно-лучевой трубки и регистрируются визуально. Поэтому часто широкополосные усилители называют видеоусилителями.

По роду применяемых активных элементов усилители делятся на транзисторные, магнитные, диодные, ламповые, параметрические и др. В качестве активных элементов в настоящее время в усилителях чаще используются полевые или биполярные транзисторы либо интегральные схемы. Широко применявшиеся ранее усилительные лампы в разработке новой усилительной аппаратуры практически не используются. Значительно реже, чем транзисторы и интегральные схемы, применяются активные элементы в виде нелинейных емкостей или индуктивностей и специальные типы полупроводниковых диодов.