Соединения Активная мощность трехфазной системы Понятия  об импульсных устройствах, электронный ключ Источники электромагнитного поля Мощность, выделяемая в цепи переменного тока

Расчеты электрических цепей

Основные понятия и законы электромагнитного поля и электрических и магнитных цепей; основные задачи теории электрических цепей: анализ, синтез, диагностика; теория линейных электрических цепей (цепи постоянного, синусоидального и несинусоидального токов); методы анализа линейных цепей с двухполюсными и многополюсными элементами; трехфазные цепи; переходные процессы в линейных цепях

Понятия об импульсных устройствах, электронный ключ

В промышленной электронике, автоматике широко применяются устройства обработки сигналов импульсного типа, когда кратковременное tu воздействие сигнала чередуется с относительно длинными паузами tn (рис.6.12). Импульсный режим лежит в основе работы всех ЭВМ, калькуляторов. Применение импульсных устройств обусловлено рядом их преимуществ перед устройствами непрерывных сигналов:

1) высокая точность обработки импульсных сигналов;

2) высокая помехозащищенность и устойчивость к воздействиям внешней среды;

3) обработка импульсных сигналов в устройствах любого уровня сложности базируется на небольшом числе простых однотипных элементов, параметры которых, такие как надежность, вес, быстродействие и т. д. могут быть доведены до совершенства, что предопределяет создание качественной аппаратуры с обработкой сигналов;

4) импульсные устройства экономичны в потреблении энергии.

Базовым элементом всех импульсных устройств является электронный ключ. Схема наиболее распространенного транзисторного ключа, приведенная на рис. 6.13, представляет собой усилитель с ОЭ. Токи покоя базы ТБО и коллектора IKO нулевые. Ключ, как ОЭ, переворачивает фазу входного сигнала. Если входе Uвx = 0, то транзистор закрыт выходе сигнал максимальный Uвыx = Uun. максимален (рис. 6.12), открыт, причем ток iK такой величины, что находится в режиме насыщения (UКЭ > 0), а падение напряжения RK iK на RK равно Uun. В этом случае на входе Uвыx = 0. Таким образом, транзисторный ключ имеет только два состояния: открытое, когда Uвыx = 0, и закрытое, когда Uвыx = Uun.

Рис. 6.12 Периодические импульсы

 

Рис. 6.13 Электронный ключ

В импульсной и цифровой электронике принято наличие напряжения называть единичным сигналом (I), а отсутствие - нулевым (0). Описание работы импульсных цифровых устройств над сигналами 0 I проще не зависит от конкретных электронных схем устройств.

 

Логические элементы

Устройств обработки информации по назначению и исполнению существует бесконечно много. Но все они могут быть созданы с использованием трех базовых логических элементов - НЕ, ИЛИ, И, Этот набор называют функционально полным. Работу удобно описывать в виде таблиц истинности, которыми задается соответствие между набором входных сигналов элемента выходным сигналом.

Элемент НЕ (рис. 6.14) логическое отрицание или инверсия- описывается (рис.14.) таблицей истинности (а), имеет схему (б), условное обозначение (в) и передаточную характеристику (г). Таблица

Рис. 6.14 Логический элемент НЕ

расшифровывается так: если на входе X = 0, то выходе Y = 1 или,

Видно, что элемент НЕ является электронным ключом, работа которого описана в предыдущем п.4.1.

Рис. 6.15 Логический элемент ИЛИ

Элемент ИЛИ - (рис.6.15) логическое сложение или дизъюнкция -описывается таблицей истинности (а), имеет схему (б) и условное обозначение (в). Таблица отражает следующее: выходной сигнал У = 1, если хотя бы на одном из входов единичный, т.е. X1 = 1 Х2 = 1.

Действительно, если X1 = 1, то независимо от значения Х2 открыт диод Д1 и У = 1, Д2

Элемент И (рис.6.16) - логическое умножение или конъюнкция -описывается таблицей истинности (а), имеет схему (б) и условное обозначение (в). Таблица отражает следующее: выходной сигнал У = 1, если одновременно все входные сигналы единичные, т.е. Х1 = 1 Х2 = 1.

Рис. 6.16 Логический элемент И.

Действительно, если хотя бы один из входных сигналов нулевой, например, Х2 = 0, то открыт диод Д2 и, следовательно потенциал общей точки диодов Д1, и резистора R нулевой поэтому, У = 0 независимо от значения остальных сигналов. Если вое входные сигналы единичные, все диоды закрыты на выход через резистор поступает напряжение Uun.

Необходимо отметить, что элементы И и ИЛИ могут иметь любое большее 2-х число входов. Рассмотренные схемные реализации элементов НЕ, ИЛИ, простейшие не единственно возможные. На практике применяется до 10 стандартных схемных решений логических элементов, отличающихся напряжением питания, быстродействием т.д.

Логические элементы вместе с запоминающими устройствами составляют элементную базу устройств цифровой обработки информации.

Пример 4.2.

На рис. 18  В,  Гн,  Гн,  Ом,  Ом.

В момент времени  размыкается ключ, и источник эдс отключается.

Определить токи  и напряжение  на резисторе r1 при , t = 0.


Решение

До коммутации при  токи определим по закону Ома

 А,

 А.

Напряжение  В.

В момент времени  две индуктивности включены последовательно (рис. 19), хотя токи в них до коммутации были разные.

Для определения начальных значений токов  применяем постоянство суммарного потокосцепления в контуре в моменты

Для цепи при выбранных направлениях токов после размыкания ключа (см. рис. 18) получим

.

Знак минус в выражении появился вследствие того, что до коммутации при обходе данного контура один из токов по направлению не совпадал с выбранным направлением обхода контура.

Подставляя известные значения в последнюю формулу, получим , следовательно,

 А.

Напряжение на резисторе в момент коммутации

 В.

Пример 4.3


На рис. 20  В,  кОм,  мкФ,  мкФ.

Подпись: Рис. 20. Расчетная схема для примера 4.3

В момент времени  замыкается ключ и емкость С2, заряженная до 50 В, подключается параллельно емкости С1.

Определить ток и напряжения uC1, uC2 при , t = 0.

Решение

До коммутации при

 А,

 В,

 В.

В момент  емкость С2 подключена параллельно емкости С1 и, следовательно,  

Для расчета начального значения напряжения применим закон сохранения электрического заряда на параллельно включенных емкостях при , t = 0:

При заданных численных значениях емкостей получим

,

 В,

 А.

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач

Для электрических цепей (прил. 1) в соответствии с предложенным преподавателем вариантом преобразовать схему таким образом, чтобы в полученной цепи наблюдалась некорректная коммутация и для полученной схемы рассчитать токи в цепях и найти напряжение на реактивном элементе.

Полевой транзистор представляет собой двухслойную структуру, конструктивно выполненную в виде центрального полупроводника - канала одной проводимости, окруженного полностью или частично полупроводником другой проводимости (затвора). Особенностью полевого транзистора является то, что концентрация примесей затворе намного превышает концентрацию канале. Три вывода имеют названия: исток (И), сток (С) и затвор (З).

Определить напряжение на зажимах цепи, сопротивление rх э.д.с. Е гальванического элемента.

Термин "модель" широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Мы под "моделью" будем понимать такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

Математические описания (модели) динамики эпидемии инфекционной болезни, радиоактивного распада, усвоения второго иностранного языка, выпуска изделий производственного предприятия и т. д. являются одинаковыми с точки зрения самого описания, хотя процессы различны.

План снабжения предприятий

Компьютерное моделирование — основа представления знаний в ЭВМ. Компьютерное моделирование для рождения новой информации использует любую информацию, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Прогресс моделирования связан с разработкой систем компьютерного моделирования, а прогресс в информационной технологии — с актуализацией опыта моделирования на компьютере, с созданием банков моделей, методов и программных систем, позволяющих собирать новые модели из моделей банка.

ЭДС эквивалентного источника напряжения должна быть равна напряжению на зажимах разомкнутой ветви, а внутреннее сопротивление должно равняться входному сопротивлению пассивной цепи со стороны ветви в режиме холостого хода. Таким образом, при решении задачи методом эквивалентного генератора необходимо определить напряжение на зажимах цепи и её входное сопротивление в режиме холостого хода.
Магнитные цепи при постоянных токах