Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
2 монеты
doc

Шпаргалка «Экзаменационная» по Общей электротехнике и электронике (Краморова Н. А.)

Электрическая емкость. Конденсаторы. Единицы измерения. Маркировка.

Электрическая емкость – понятие, которое характеризует способность тела накапливать электрические заряды. Электрическая емкость показывает, какое количество электричества получает тело при повышении его потенциала на один вольт. Емкость обозначается буквой C. Для того чтобы найти емкость С тела, нужно его заряд q разделить на напряжение U, до которого заряжено тело: С=q/U . Если в этой формуле выразить q в кулонах, а U в вольтах, емкость получится в практических единицах. Практическая единица емкости называется фарадой (ф), следовательно:

1 фарада=1кулон/1вольт. Фарада – это емкость такого тела, заряд которого увеличивается на один кулон при повышении его потенциала на один вольт.

Фарада – очень большая емкость. Например, емкость земного шара равны всего 0,000707 фарады. В технике применяют вспомогательные единицы емкости, являющиеся долями фарады: 1 микрофарада (1мкф) = 1 000 000 ф = 10 -5ф ,

1 микромикрофарада (1 мкмкф) = 10-5 мкф =10-12 ф.

Из формулы для емкости можно определить величину заряда q: q = CU. Отсюда видно, что заряд тела прямо пропорционален его емкости и напряжению на нем.

Конденсаторы. Устройство из проводников, разделенное диэлектриком, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется конденсатором. Условное обозначение:

____| |_____

Простейший конденсатор, представлен в виде двух металлических пластин, между которыми проложен слой изолирующего материала. Металлические пластины называют обкладками конденсатора.

Емкость конденсатора.

Емкость всякого конденсатора зависит от трех величин: величины поверхности обкладок; расстояния между обкладками; свойства диэлектрика. Число, показывающее, во сколько раз емкость конденсатора с каким-либо диэлектриком больше емкости такого же конденсатора с воздушным диэлектриком, называется диэлектрической проницаемостью (ε) данного диэлектрика. Введением того или иного диэлектрика мы увеличиваем емкость воздушного конденсатора в несколько раз. Для плоского конденсатора, обкладки которого представляют параллельные пластины, величина емкости С прямо пропорциональна площади поверхности одной обкладки (с одной стороны) S, диэлектрической проницательности диэлектрика ε и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками d, т.е. толщине слоя диэлектрика.

По типу диэлектрика, разделяющего обкладки, конденсаторы постоянной емкости делятся на: бумажные; слюдяные; керамические; электролитические; воздушные:

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение. Для того чтобы получить большую емкость, применяется параллельное соединение конденсаторов. При этом соединяются вместе все первые обкладки и к ним, подключается один зажим источника тока, а ко вторым обкладкам, соединенным вместе, подключается другой зажим источника. Напряжение на всех конденсаторах при параллельном соединении одно и то же, но каждый конденсатор получает различное количество электричества, пропорциональное емкости. Полный заряд, полученный всеми конденсаторами, равен сумме зарядов отдельных конденсаторов. Следовательно, общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов: С=С1+С2+С3. Если параллельно соединяется n конденсаторов одинаковой емкости С1, то общая емкость равна произведению емкости одного конденсатора на число конденсаторов: С= nС1.

Последовательное соединение конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше емкости каждого из них. В частности при последовательном соединении двух конденсаторов общая емкость равна произведению емкостей отдельных конденсаторов, деленному на их сумму: С=С1С2/С1+С2. Если соединить последовательно n конденсаторов равной емкости, то общая емкость будет в n раз меньше емкости одного конденсатора: С=С1/n

Обычно последовательное включение нескольких одинаковых конденсаторов применяется для увеличения их общей электрической прочности. При этом необходимо, чтобы сопротивления изоляции конденсаторов были также одинаковыми.

Электрическая цепь. Закон Ома.

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприемнику и т.д. для этого составляют электрические цепи различной сложности. Электрическая цепь состоит из источника энергии, устройств, потребляющих электрическую энергию, соединительных проводов и выключателей для замыкания цепи. Часто в электрическую цепь включают приборы, контролирующие силу тока и напряжение на различных участках цепи,- амперметры и вольтметры. Основные элементы электрической цепи и их параметры:

Конденсаторы – создают емкостное сопротивление в цепи;

Резисторы, провода, лампы накаливания – сопротивление;

Катушки, трансформаторы – индуктивное сопротивление;

Тумблер, рыле – замыкание, размыкание цепи;

Предохранители – защитная функция.

Закон Ома для участка электрической цепи.

Изучая на опытах зависимость силы тока от напряжения и сопротивления, физик Ом установил закон, по которому сила тока в каждом участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка. Математически закон Ома для участка цепи выражен формулой: I = U/R

Чтобы по этой формуле найти силу тока в амперах, нужно разделить напряжение в вольтах на сопротивление в Омах. Формула для определения напряжения: U = IR, т.е. напряжение на участке цепи равно произведению силы тока на сопротивление этого участка.

Формула для определения сопротивления: R = U/I, т.е. сопротивление участка цепи равно напряжению на концах этого участка, деленному на силу тока.

Закон Ома для всей цепи. Сила тока(I) равна электродвижущей силе (Е), деленной на полное сопротивление цепи (R+Ri).

Транзисторы. Принцип работы. Условное обозначение.

Транзисторы это полупроводниковый прибор, состоящий из трех электродов - эмиттера, базы и коллектора, которые имеют три слоя полупроводника (германия или кремния). База является управляющим электродом, пропускает ток в одну сторону, между коллектором и эмиттером, или наоборот (обратной или прямой проводимости). При подачи импульса напряжения на базу, открывается переход между коллектором и эмиттером, при отсутствии переход закрывается. Условное обозначение:

Коллект ор

Эмиттер К

Б

Э

База Обратной проводимости

К

Б

Э

Прямая проводимость

Диодный мост. Двухполупериодная схема. Принцип работы.

Если условно ток по обмотке идет от начала к концу обмотки, то проходит через диод Д3, проходит через нагрузку и возвращается по диоду Д4 в обмотку. При изменении полярности, ток в обмотке идет в противоположном направлении приходит через диод Д1, через нагрузку, и возвращается в обмотку диод Д2, таким образом через нагрузку ток идет всегда в одном направлении.

Последовательное и параллельное соединение резисторов.

Параллельным соединением называется соединение резисторов, при котором все начала сопротивлений соединяются в одной точке. Общее сопротивление двух параллельных ветвей равно произведению сопротивления этих ветвей, деленному на их сумму. Параллельное соединение: двух резисторов Rобщ =R1*R2/R1+R2. Используют для уменьшения сопротивления. Если включить параллельно n одинаковых сопротивлений, то общее сопротивление будет в n раз меньше каждого из них. Для трех и более:

1/Rобщ =1/R1 +1/R2 +1/R3+1/R4

При последовательно соединенных резисторов сопротивление суммируется. Применяют для увеличения сопротивления.

Трансформатор. Общие сведенья. Принцип работы.

Трансформатор – это статический (без вращающихся частей) электромагнитный аппарат, осуществляющий преобразование электрической энергии переменного тока с одним значением напряжения (тока) в электрическую энергию с другим значением напряжения (тока) при сохранении неизменной частоты переменного тока. Устройство трансформатора: на магнитопроводе (сердечнике) собранном из покрытых с двух сторон тонким слоем изоляции листов электротехнической стали, помещают обмотки, имеющие w1 и w2 витков соответственно. Первичная обмотка подключена к источнику электрической энергии переменного тока, а вторичная – к приемнику электрической энергии (нагрузке трансформатора). Обмотку, имеющую большее число витков, называют обмоткой высокого напряжения, а меньшее число витков – обмоткой низкого напряжения. Отношение n=wвн/wнн числа витков обмотки высшего напряжения wвн к числу витков низшего напряжения wнн называют коэффициентом трансформации. М.д.с. обеих обмоток создают магнитные потоки, замыкающиеся через стальной магнитопровод и воздух. Основной поток замыкается по магнитопроводу и сцеплен с обеими обмотками. Магнитные потоки рассеяния, замыкающиеся частично по воздуху, сцеплены только с одной обмоткой. Номинальными параметрами трансформатора называют параметры, указанные заводом изготовителем. Режимы работы трансформатора: режим холостого хода, когда цепь вторичной обмотки разомкнута, а к первичной обмотке подведено номинальное напряжение; режим работы под нагрузкой, когда вторичная обмотка нагружена на сопротивление потребителя энергии; режим короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко. Короткое замыкание – аварийный режим, приводящий к порче трансформатора. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими напряжения. А так же разделительные – согласующие.

Расчет трансформатора. При изготовлении источника питания требуется трансформатор, у которого должны быть конкретные значения: напряжение, ток, количество витков обмоток, диаметр провода. Мощность трансформатора связана с площадью сечения пластин. Расчет начинается с определения тока вторичной обмотки , ток вторичной обмотки равен: I=1.5*Iнмакс

Далее расчет мощности вторичной обмотки : Р= I2*U2 , мощность рассчитывается для каждой обмотки, далее рассчитывается общая мощность трансформатора Ртр = 1,25 * Р2 , затем площадь сечения сердечника Sсерд = 1,3 * √ Ртр , затем считается количество витков обмоток: ω = 50*U/S ω2 = 55 * U2/S2

вычисляется диаметр провода d = 0.02 * √I обм

Электрическая цепь постоянного тока.

В электрической цепи постоянного тока, ток течет в одном направлении, без изменения величины тока и напряжения. На внешнем участке цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Перемещение зарядов внутри проводника не приводит к выравниванию потенциалов всех точек проводника, так как в каждый момент времени источник тока доставляет к одному концу электрической цепи точно такое же число заряженных частиц. Какое из него перешло к другому концу внешней электрической цепи. Поэтому сохраняется неизменным напряжение между началом и концом внешнего участка электрической цепи; напряженность электрического поля внутри проводников в этой цепи отлична от нуля и постоянна во времени. Отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная: U/I=R = const

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника.

сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению участка цепи. Математически закон Ома для участка цепи выражен формулой: I = U/R

Полупроводниковый диод. Принцип работы. Условное обозначение.

Прибор для преобразования переменного тока в постоянный. Он проводит ток только в одном направлении. При изготовлении полупроводникового диода используют германий и кремний, диоды используются в тех участках цепи, где требуется из переменного тока получить постоянный. Разновидностью диода является стабилитрон. Диод предназначен для стабилизации тока и выходного напряжения в электрической цепи в зависимости от нагрузки.

Измерительные приборы. Виды. Измеряемые параметры.

Электроизмерительные приборы представляют собой устройства, предназначенные для непосредственного измерения электрических величин. К основным электроизмерительным приборам относятся: амперметр – для измерения силы тока, вольтметр – для измерения напряжения, ваттметр – для измерения электрической мощности, счетчик для измерения электрической энергии, а так же омметр – для измерения сопротивления. Действие измерительных приборов основано на различных явлениях, вызываемых электрическим током и магнитным полем. По принципу действия различают следующие основные системы измерительных приборов:

1. магнитоэлектрическая система – основанная на взаимодействии между током в проводнике и магнитным полем постоянного магнита;

2. электромагнитная система – на притяжении стального сердечника магнитным полем, созданным током в катушке;

3. электродинамическая система – на взаимодействующих двух катушек с током;

4. тепловая система – на удлинении проволоки при нагревании ее электрическим током;

5. индукционная система – взаимодействие тока, индуктированного движущимся магнитным полем, и самого магнитного поля.

Наиболее распространен комбинированный прибор – тестер (мультиметр), (основанный на магнитоэлектрической системе), этим прибором измеряют ток, напряжение, сопротивление, емкость, индуктивность. Измерение различных частот производят частотомером или измерительным генератором, а формы электрических сигналов при помощи осциллографа.

Порядок работы с тестером:

Измерение напряжения – 1) установить переключатель постоянного или переменного тока в нужное положение; 2) установить переключатель параметров на измерение U; 3) установить переключатель режима в нужную величину. Предел измерений устанавливается всегда больше измеряемой величины на 50-100%. Для измерения --- U переключатель нужно поставить в положение ---.

Измерение сопротивления – для проверки исправности элементов цепи или проводников устанавливается предел измерения *1.

Блок питания. Принцип работы. Принципиальная схема. Порядок изыскания неисправностей

Принципиальная схема.

Принцип работы.

На первичную обмотку поступает входное напряжение 220В, которое преобразуется трансформатором в нужное 12В. Переменное напряжение, проходя через диодный мост, преобразуется в постоянное. Далее в цепи включается конденсатор с целью обеспечения заданного напряжения при подключении нагрузки. Затем в цепь включается стабилитрон для обеспечения стабильности выходного тока и напряжения. Выходное напряжение для питания нагрузки снимается с клемм. Предохранитель первичной обмотки нужен для предотвращения выхода из строя нагрузки блока питания.

Порядок отыскание неисправностей.

Если при включении устройства оно не работает:

1. провести внешний осмотр:

при включении устройства не горит индикаторная лампочка – предохранитель, проверить лампочку, включатель, обмотку трансформатора (для этого используют тестер);

2. при включении устройства первичная обмотка работает, но напряжения нет:

- проверяем диодный мост (по одному)

- конденсатор (если конденсатор исправен, то при касании его выводом тестера стрелка прибора отклоняется и возвращается на ноль, если не исправен, то стрелка отклоняется на всю шкалу или не отклоняется вообще).

- стабилитрон (исправный стабилитрон в том случае, если при измерении тестером стрелка отклоняется на определенный угол, а при изменении полярности тестера не отклоняется).

- аналогично стабилитрону проверяется светодиод.

.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении