Базовые элементы электротехники и ПЭ: R, C, L и их физический смысл.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Формы обучения: очная, очно-заочная, дистанционная.

3-й раздел ПЭ, изучаемый в 4-ом семестре

Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах.

Дифференциальный усилительный каскад и операционные усили-тели.

Импульсные схемы: генераторы импульсов, мультивибраторы, триггеры Шмитта, компараторы, регистры.

Основные логические операции и их реализация. Комбинационные устройства: шифраторы, дешифраторы, мульти-плексоры, преобразователи кодов, сумматоры.

Способы квантования сигналов. Аналого-цифровые и цифро-анало-говые преобразователи.

Программируемые логические матрицы и интегральные схемы, микропроцессоры и микроконтроллеры в электронных промыш-ленных устройствах.

ИЗ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ ПЭ

Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А

по дисциплине

«Промышленная электроника» (Б.1.02.13)

направления подготовки

140400. 62 – «Электроэнергетика и электротехника »

140400. 62 – «Теплоэнергетика »

Что требуется студентам Э, ЭМ и ТЭ в 4-ом семестре.

1. Выполнить домашнее задание (ДЗ-РГР) и отдельно три практи-ческих задания на основе виртуальных работ с проверочными тестами (согласно учебному плану): № № 4, 5 и 6.

В этом же разделе прилагается образец выполнения данного ДЗ- РГР. Можно руководствоваться также выпущенном ранее пособи-ем:

Учебное пособие: Тихонов А.И. Информационно-измерительные и электронные приборы и устройства. Практика / А.И Тихонов, С. В. Бирюков, А. В. Бубнов– Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 256 с. (Предназначено для выполнению практических заданий и лабораторных работ, СРС (ДЗ, РГР, КП, КР )-( Раздел 111-«Индивидуальные задания).

Пояснения и порядок расчета приведены на стр. 208-222 данного учебного пособия. Прилагается также образец выполнения задания ( в формате Word).

2. Изучить лекционный материал, содержащийся в книге: Тихонов А. И. Информационно-измерительная техника и электроника: Учеб. пособие по курсу лекций – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008 – 312 с. В кейсе в разделе «Контроль» содержатся также материалы для контроля знаний: Контрольные вопросы к зачету на 4-ый семестр (включая минимум знаний) и электронные тесты по промышленной электронике.

Ст.пр. Четверик Алина Наильевна.

Ответственный преподаватель по дисциплине

Тихонов А.И. доцент доцент

Зав. кафедрой ТЭ А. В. Бубнов _________

дата ______ месяц ________ 2016 г

Промышленная электроника: определение, информационная и энергетическая ПЭ

Промышленная электроника ( ПЭ), это крупный раздел электроники, связанный с применением электроники в промышленности, на транспорте и в электроэнергетике.

В свою очередь, промышленная электроника подразделяется на две обширные области: информационную ПЭ и энергетическую.

Информационная – этообласть ПЭ, связанная с устройствами для передачи, обработки и отображения информации: усилители сигналов, генераторы напряжений различной формы, логические схемы, счетчики, индикаторные устройства и дисплеи вычислительных машин — все это устройства информационной электроники.

Информационная электроника в настоящее время неразрывно связана с применением интегральных микросхем, развитие и совершенствование которых определяет уровень развития этой отрасли электронной техники.

Энергетическая электроника- это область ПЭ, связанная с пре-образованием одного вида электрической энергии в другой. Почти половина электроэнергии, производимой в России, потребляется в виде постоянного тока или тока нестандартной частоты с помощью полупроводниковых преобразователей.

Основными видами этих преобразователей являются

а) выпрямители:

Мощные вентильные преобразователи переменного тока в постоянный,

б)инверторы:

Преобразователи постоянного тока в переменный

в) силовые преобразователи частоты:

Различные преобразователи промышленных частот а также регулируемые преобразователи постоянного и переменного напряжений.

Вентильные преобразователи используются для пита-ния электроприво-дов и электро-технологических устано-вок, для возбуждения синхронных электрических машин и в схемах частотного пуска гидрогенераторов. На основе полупроводниковых вентильных преобразователей созданы линии электропередач постоянного тока большой мощности и вставки постоянно-го тока и переменного напряжений.

Базовые элементы электротехники и ПЭ: R, C, L и их физический смысл.

В теории линейных эл. цепей и ТОЭ эти элементы трактуются в идеализированной интерпретации исходя из смысла их физичес-ких величин: напр. – сопротивление, емкость, индуктивность.

Однако, при этом неоправданно теряется их физический смысл как реальных элементов в разнообразных цепях устройств радио и промышленной электроники, функционирующих в широком диапа-зоне частот ( напр., от нулевой частоты до 100 МГц и выше). Далее дается определение реальным элементам R, C, L в этих цепях.

Резистор R

Резистор – это пассивный элемент электрической цепи, преобра-зующий электрическую энергию в тепловую, в результате чего создаются потери в электропроводности в виде сопротивления на пути электрического тока, определяемого формулой

,

где ρ – удельное сопротивление металлического «проводника» (материала резистора), Ом∙ м или Ом∙ мм² / м; ℓ - его длина, м; S – площадь сечения, м².

Конденсатор С

Конденсатор – это реактивный емкостной элемент электричес-кой цепи, энергия в цепи переменного тока которого колеблется, переходя от источника в электрическое поле конденсатора и об-ратно, в результате чего создается реактивное емкостное сопро-тивление (Ом) , определяемое током i_c (зарядом) и напряжением u_c на элементе, т.е.

, → С = ,

где С – емкость конденсатора в Фарадах (Ф).

В таких цепях ток по фазе всегда опережает напряжение на 90^о.

Конструктивно конденсатор - это две электропроводящие обкладки с разноименными зарядами, разделенные диэлектриком, который и со-храняет этот заряд. Материалы диэлектрика: керамика, слюда, тантал и полистирол а также такие изоляторы, как воздух, бумага и пластик, эф-фективно предотвращающие обкладки конденсатора от соприкосновения друг с другом.

Рис. Заряженный электролитический конденсатор 68 мкФ х400 В и его реальный вид

Единица емкости «Фарада» слишком велика в инженерной практи-ке: в основном используются значения в микрофарадах (10^-6 Ф), нанофарадах (10^-9 Ф), и пикофарадах (10^-12 Ф).

В цепи постоянного тока конденсатор (без утечки) имеет практи-чески бесконечное сопротивление. В условиях переходных про-цессов в такой цепи имеет место накопление заряда. Само понятие «емкость конденсатора» характеризует его способность накапли-вать электрический заряд.

Свойства заряда и разряда конденсаторов используются во многих электронных промышленных и бытовых устройствах и цепях (напр., в известных ДЦ и ИЦ, формирователях импульсов различной формы, в простейших светодиодных «китайских» фонарях и т. д).

Катушка индуктивности L

Катушка индуктивности – это реактивный индуктивный элемент электрической цепи, энергия в цепи переменного тока которого ко-леблется, переходя от источника в энергию магнитного поля ка-тушки и обратно и создающий реактивное сопротивление = ω ∙ L (Ом) переменному току за счет появления ЭДС самоиндукции вследствие колебания тока, т.е.

, т.е. L = =