 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Херсонський національний технічний університет
|
|
Кафедра енергетики та електротехніки
Рег. №___________________
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
| з дисципліни | Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка | |
| для студентів | ІІ курсу | |
| напряму | 6.050502 | Інженерна механіка (за професійним спрямуванням «Технологія машинобудування») |
| 6.050503 | Машинобудування (за професійним спрямуванням „Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування ") | |
| Машинобудування (за професійним спрямуванням „Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів ") | ||
| галузі знань | 6.0505 | Машинобудування |
| факультету | Машинобудування |
Херсон – 2013 р.
Конспект лекцій з дисципліни Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка для студентів факультету машинобудування.
Укладач: старший викладач Дон Н.Л.
Кількість сторінок: 228.
Затверджено
на засіданні кафедри енергетики та електротехніки
Протокол № 7 від 22.02.2013р.
Завідувач кафедри Баганов Є.О.
Зміст
Лекція 1. Вступ. Основні поняття і співвідношення в електричних колах. 8
Зміст і структура дисципліни. 8
Прості кола постійного струму. 10
Електричні схеми, елементи схем. 10
Розглянемо ділянку кола 1 – 2. 12
Закон Ома для ділянки кола. 12
Напруга на клемах джерела. 13
Енергетичні співвідношення. Закон Джоуля–Ленца. Баланс потужностей. 14
Лекція 2. Режими роботи електричних кіл. Розрахунок кіл постійного струму. 16
Режими роботи електричних кіл. 16
Режими холостого ходу і короткого замикання. 17
Точки характерних режимів на зовнішній характеристиці джерела. 18
Джерело ЕРС та джерело струму. 18
Розрахунок кіл постійного струму. 19
Способи з’єднання споживачів. 19
З’єднання елементів живлення. 20
Розрахунок простих кіл електричного струму. 22
Розрахунок складних кіл. 23
Лекція 3. Методи розрахунку складних електричних кіл. 26
Розрахунок складних кіл постійного струму. 26
Використання законів Кірхгофа для розрахунку складних кіл. 26
Метод суперпозиції. 28
Метод контурних струмів. 28
Метод вузлових напруг. 29
Зауваження щодо аналогій з фізичними системами іншої природи. 31
Метод еквівалентного генератора. 31
Лекція 4. Нелінійні опори та перехідні процеси. 33
Нелінійні опори в колах постійного струму. 33
Основні поняття. 33
Графічний метод розрахунку простих кіл з нелінійними опорами. 33
Перехідні процеси в електричних колах. 36
Закони комутації 36
Загальні принципи аналізу перехідних процесів. 36
Лекція 5. Основні поняття змінного струму. 38
Змінний струм.. 38
Передмова. 38
Основні поняття. 38
Діюче (ефективне, середньоквадратичне) значення. 40
Середнє значення змінного струму. 40
Зображення синусоїдальних величин векторами. 41
Векторна діаграма. 41
Елементи кіл змінного струму. 42
Символічний метод. 45
Нагадування про комплексні числа. 45
Уявлення параметрів електричного змінного струму через комплексні числа. 47
Лекція 6. Аналіз кіл синусоїдального струму. 48
Розрахунок кіл синусоїдального струму. 48
Закони Кірхгофа. 48
Опір і провідність в комплексній формі. 49
Активна, реактивна і повна потужність. 50
Розрахунок складних кіл змінного струму. 50
Значення cos j. 50
Лекція 7. Електричні коливання. 52
Аналіз електричного стану розгалужених кіл. 52
Коливальний контур. 52
Резонанс напруг. 53
Резонанс струмів. 55
Лекція 8. Трифазні кола. 57
Трифазна система ЕРС. 57
Передмова. 57
Устрій генератора трифазного струму. 57
Основні схеми з’єднання в трифазних колах. 59
З’єднання за схемою «зірка». 59
Потужність трифазного кола. 62
Розрахунок трифазного кола. 62
Методика розрахунку з використанням комплексних чисел. 64
З’єднання за схемою “трикутник”. 66
Комбінації з’єднань фаз джерела і споживача. 69
Лекція 9. Трансформатори. 72
Трансформатори. 72
Трансформатори. Призначення та область використання. 72
Устрій однофазного трансформатора. 72
Режими роботи трансформатора. 73
Холостий хід трансформатора. 73
Навантажений режим трансформатора. 75
Схеми заміщення. 77
Лекція 10. Особливості використання трансформаторів. 80
q Устрій трифазного трансформатора. 80
· Автотрансформатори. 80
Приклад використання схеми заміщення для спрощення розрахунків. 80
Зміна вторинної напруги трансформатора. 81
Трифазні трансформатори. 81
Устрій трифазного трансформатора. 81
Групи з'єднання обмоток трифазного трансформатора. 82
Навантажувальна здатність трансформатора. 84
Номінальні параметри трансформатора. 84
Коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) трансформатора. 85
Автотрансформатори. 86
Лекція 11. Асинхронні електричні машини. 88
q Принцип дії асинхронної машини. 88
Електричні машини. 88
Асинхронні машини. 88
Принцип дії асинхронної машини. 88
Магнітне поле, що обертається. 89
Режими роботи асинхронної машини. 91
Конструкція ротора. 91
Механічні характеристики асинхронного двигуна. 92
Баланс активних потужностей асинхронного двигуна. 93
Асинхронний лінійний двигун (ЛАД). 93
Однофазний асинхронний двигун. 94
Лекція 12. Синхронні генератори. 96
· Робочий процес синхронного генератора. 96
Устрій і принцип дії синхронних генераторів. 96
Основні частини синхронної машини. 96
Отримання синусоїдальної ЕРС. 96
Багатополюсні генератори. 97
Робочий процес синхронного генератора. 98
Холостий хід. 98
Реакція якоря. 99
Зовнішня і регулювальна характеристики. 100
Синхронний двигун. 101
Принцип роботи синхронного двигуна. 102
Лекція 13. Машини постійного струму. 104
Машини постійного струму. 104
Устрій та принцип дії генератора постійного струму. 104
Статор машини постійного струму складається зі станини і осердя. Станину виготовляють з маловуглецевої литої сталі, яка має значну магнітну проникність. Тому станина є також і магнітопроводом. Одночасно це основна деталь, що об’єднує інші деталі й складальні одиниці машини в єдине ціле. Так, до станини із середини прикріплюють болтами полюси, котрі складаються з осердя, полюсного наконечника і котушки. 105
Магнітна система. 105
ЕРС генератора. 107
Збудження генератора. 108
На рисунку представлена електрична схема генератора постійною струму з незалежним збудженням. Обмотка збудження живиться струмом, що отримується від стороннього джерела, наприклад від акумуляторної батареї. Струм збудження Iзб в цій схемі не залежить від умов роботи генератора. 108
Генератор з паралельним збудженням. 108
Реакція якоря. 109
Комутація. 110
Зовнішня характеристика. 111
Виникнення електромагнітного обертаючого моменту. 111
Лекція 14. Вступ до електроніки. Напівпровідники. 113
Вступ до розділу «Електроніка». 113
Електричні властивості напівпровідників. 114
Уявлення про основи зонної теорії твердого тіла. 114
Власна провідність. 116
Домішкова провідність. 116
Властивості p-n переходу. 117
Лекція 15. Використання властивостей електронно-діркового переходу. 119
Напівпровідниковий діод і його застосування. 119
Напівпровідниковий діод. 119
Сфера застосування напівпровідникових діодів розширилася настільки, що практично важко назвати той або інший вузол електронної апаратури, в якому б не використовувалися ці різноманітні за своїм призначенням напівпровідникові прилади. Зокрема, спрямляючі діоди використовуються в таких широко поширених пристроях, як спрямовувачі змінного струму, що забезпечують електроживленням переважну більшість сучасних електронних схем (рис. 1). Широке поширення в сучасній напівпровідниковій техніці отримали кремнієвістабілітрони, призначені для стабілізації напруги (рис. 2), варикапи, у яких ємність p-n переходу змінюється при зміні підведеної до них напруги (рис. 3), тунельні діоди (що мають на вольт-амперній характеристиці ділянку з від’ємним опором) (рис. 4), швидкодіючі імпульсні діоди(для роботи всхемах з імпульсами мікросекундного і наносекундного діапазону), різноманітні діоди надвисокогочастотного (СВЧ) діапазону (для роботи якмодуляторів, змішувачів, дільників і множників частоти), фотодіоди, які реагують на світлове опромінення (рис. 5), світло діоди, призначені для безпосереднього перетворення електричної енергії в енергію світлового випромінення (рис. 6). Умовні графічні позначення напівпровідникових діодів: 119
Спрямляючі діоди. 120
Схеми спрямовувачів. 121
Стабілітрони. 125
Варикап. 126
Тунельний та інші види діодів. 126
Лекція 16. Транзистори. 129
Класи транзисторів. 129
Устрій та принцип дії біполярного транзистора. 129
Режими роботи біполярного транзистора. 132
Способи включення та характеристики схем включення. 132
І Е + D І Е = І К + D І К + І Б + D І Б. 134
R вх = D U вх / D І вх = D U вх / D І Е» r Е. 134
К І» D І К / D І Е» a = 0,95 ¸ 0,99 (U КБ = const). 134
Коефіцієнт підсилення за напругою визначається за формулою.. 134
К U = D U вих / D U вх » (D І К · R н) / (D І Е· R вх) = (aD І Е /D І Е)×(R н / r Е) = a × R н / r Е. 134
Коефіцієнт підсилення за потужністю: 134
R вх = D U вх / D І вх = D U вх / D І Б >> D U вх / D І Е. 135
К І» D І К / D І Б = D І К / (D І Е – D І Б)» a / (1 – a)» b >> 1. 135
Коефіцієнт підсилення за напругою: 135
К U = D U вих / D U вх = D U КЕ / | D U ЕБ |» b × R н / r Е, 135
Коефіцієнт підсилення за потужністю дорівнює добутку коефіцієнтів: 135
К П = К І К U = b2 × R н / r Е. 135
Вхідний опір визначається формулою.. 135
R вх = D U ЕБ / D І Б = D І Е× r Е / D І Б» b × r Е. 135
К І» D І Е / D І Б = D І Е / (D І Е – D І К) = D І Е / (D І Е – a D І Е) = a / (1 – a) = b + 1» b. 135
Статичні і динамічні характеристики схем включення. 135
U КЕ = Е К – І К R н. 138
Хрест-характеристика транзистора. 139
Лекція 17. Підсилювачі. 141
Підсилювачі. 141
Характеристики підсилювачів. 143
Зворотний зв'язок. 144
Електронний генератор синусоїдальних електричних коливань. 144
Лекція 18. МП – нові масові засоби цифрової техніки. 146
· Вступ до модуля “Мікропроцесорна техніка”. 146
· МП – нові масові засоби цифрової техніки на основі великих інтегральних схем. 146
Вступ до модуля “Мікропроцесорна техніка”. 146
Уявлення про мікропроцесорні засоби. 148
Типова структура мікропроцесорного пристрою.. 149
Лекція 19. Арифметичні основи мікропроцесорних систем. 152
Системи числення. 152
Загальні відомості про уявлення інформації в МП-системах. 153
Кодування чисел в МП-системах. 158
Лекція 20. Логічні основи МП-систем. 162
Елементи алгебри логіки. 162
Логічні операції 162
Логічні елементи МП-систем.. 165
За способом кодування двійкових змінних електронними сигналами електронні елементи можуть бути імпульсними, потенціальними, імпульсно-потенціальними, фазовими. 165
Лекція 21. Схемна реалізація логічних елементів. 167
Лекція 22. Тригери. 176
Тригерний пристрій та його схемна реалізація. 176
Коментар. 177
Типи тригерів за способом функціонування. 177
Синхронний однотактний RS–тригер. 178
Коментар. 179
Синхронний двотактний RS–тригер. 179
Т–тригер. 180
D–тригер. 181
JK–тригер. 181
Коментар. 182
Лекція 23. Регістри. 183
Регістр як вузол МП-системи. Призначення та класифікація. 183
Регістри прийому і передачі інформації. 183
Приклади схемної реалізації зсуваючого регістру. 185
Лекція 24. Виконання порозрядних логічних операцій при передачі інформації між регістрами. 188
· Виконання порозрядних операцій «логічне додавання», «логічне множення». 188
Реалізація порозрядних операцій в регістрах. 188
Виконання порозрядних операцій «логічне додавання», «логічне множення». 188
Виконання порозрядної операції «складання за mod 2». 189
Лекція 25 Лічильники. 190
Лічильник як вузол МП-системи. Призначення та класифікація. 190
Лічильник з безпосередніми зв’язками з послідовним переносом. 191
Лічильник з паралельним переносом. 192
Реверсивний лічильник з послідовним переносом. 193
Лекція 26. Схеми дешифраторів. 195
Дешифратори. Класифікація. 195
Лекція 27. Шифратори, мультиплексори та демультиплексори. 199
Шифратори і перетворювачі кодів. 199
Мультиплексори. 200
Демультиплексор. 201
Лекція 28. Суматор. 202
Суматор як вузол МП-системи. Призначення та класифікація. 202
Однорозрядний комбінаційний суматор. 202
Однорозрядний накопичуючий суматор. 204
Багаторозрядні суматори. 205
Лекція 29. Пам’ять мікропроцесорних систем. 206
· Запам’ятовуючі пристрої мікропроцесорних систем. 206
· Оперативні запам’ятовуючі пристрої. 206
Запам’ятовуючі пристрої мікропроцесорних систем.. 206
Оперативні запам’ятовуючі пристрої 207
Постійні запам’ятовуючі пристрої 209
Лекція 30. Мікропроцесор. 211
Типова структура мікропроцесора. 211
Основні сигнали процесора. 214
· А0¸А15 – виводи МП, які приєднуються до ША МП-системи; 215
· D0¸D7 – двонапрямлені виводи МП, які приєднуються до ШД МП-системи; 215
· INT – сигнал ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ, що аналізується при виконанні поточної команди; 215
Лекція 31. Мікропроцесорні системи. 217
Особливості побудови МП-систем.. 217
Мікропроцесорні засоби в системах керування. 218
Лекція 32. Перетворювачі сигналів. 221
Принцип перетворення напруги в цифровий код. 221
Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). 222
Перетворювачі напруги в код. 222
Перетворювачі кута повороту в код. 223
Цифрово-аналогові перетворювачі. 225
Перетворювач коду в напругу. 226
Перетворювач коду в кут повороту. 226
Література. 228
Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 784 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
