Aparatele de bază AC-DC

MasterTig MLS 2300 ACDC demo sudare Kemppi (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Aparatele de bază AC-DC

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Un tehnician construiește un circuit simplu redresor pe jumătate de undă pentru un proiect, dar este surprins să afle că dioda continuă să nu funcționeze:

Acest lucru vine ca o surpriza deoarece dioda are o frecventa reversibila de tensiune reversibila de 50 volti, pe care tehnicianul o stie ca este mai mare decat tensiunea maxima de iesire de catre transformatorul pas cu pas. Cu toate acestea, tehnicianul a trecut cu vederea ceva foarte important în acest design de circuit. Explicați ce este problema și cum să o rezolvați.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Valoarea nominală a tensiunii inverse a diodei ("PIV") este insuficientă. Trebuie să fie de aproximativ 85 de volți sau mai mare pentru a rezista cerințelor acestui circuit.

Următoarele întrebări: sugerați un număr de componentă pentru o diodă capabilă să reziste la tensiunea inversă generată de acest circuit și capabilă să se ocupe de cel puțin 1 amp de curent continuu.

Note:

Dacă elevii întâmpină dificultăți în calcularea calificării PIV necesară pentru dioda acestui circuit, cereți-i să analizeze ieșirea de vârf din bobina secundară a transformatorului pentru fiecare jumătate a ciclului de undă de curent alternativ, observând căderea de tensiune pe toate componentele circuitului. Odată ce se efectuează o analiză a tensiunii cu ciclu complet pentru toate componentele circuitului, trebuie să devină evidentă calificarea diodelor necesare.

Deși este posibil să nu fie evident la prima lectură, această întrebare ar putea servi de fapt drept un avantaj pentru discutarea circuitelor de multiplicare a tensiunii. Faptul că dioda are o tensiune inversă de două ori cea a tensiunii de vârf AC este ceva ce putem exploata!

Un alt factor de fiabilitate pe care cei mai mulți studenți nu îl vor recunoaște în acest circuit este curentul de intrare de la diodă de fiecare dată când circuitul este alimentat și condensatorul se reîncarcă. Desigur, dioda nu a fost evaluată corespunzător pentru tensiunea inversă la care era supusă, dar aceasta nu ar putea fi singura formă de abuz! Dacă timpul permite, discutați și această posibilitate.

Întrebarea 3

Diodele și condensatoarele pot fi interconectate pentru a forma un tip de circuit care mărește tensiunea în procesul de rectificare. Acest tip de circuit este în general cunoscut ca un multiplicator de tensiune . Se afișează aici câteva circuite diferite de tensiune multiplicatoare:

Determinați gradul de înmulțire a tensiunii (dublu, triplu etc.) furnizat de fiecare circuit.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Întrebați elevii dvs. modul în care au analizat fiecare dintre aceste circuite de multiplicare a tensiunii și pentru a explica tehnica (ele) la restul clasei în timpul discuțiilor.

Întrebarea 4

Să presupunem că un tehnician măsoară tensiunea de ieșire printr-un circuit de alimentare AC-DC:

Forma de undă prezentată de osciloscop este în mare parte DC, cu doar puțină tensiune de "crăpare" de curent alternativ care apare ca un model de rupere pe ceea ce altfel ar fi o linie dreaptă, orizontală. Acest lucru este normal pentru ieșirea unei surse de alimentare AC-DC.

Să presupunem că am dorit să privim mai atent această tensiune "de rupere". Vrem să facem mai multă claritate pe ecran, astfel încât să putem discerne mai bine forma lor. Din nefericire, însă, când scădem numărul de volți pe diviziune de pe butonul de control "vertical" pentru a amplifica amplificarea verticală a osciloscopului, modelul dispare complet din ecran!

Explicați ce este problema și cum am putea să o corectăm pentru a putea amplifica forma de undă a tensiunii de undă fără să dispară de pe ecranul osciloscopului.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Problema este că intrarea pe axa verticală este cuplată DC.

Următoarele întrebări: anticipați frecvența tensiunii de rupere în acest circuit de alimentare.

Note:

Ca de obicei, ceea ce caut în răspunsul de aici este o explicație pentru ceea ce se întâmplă. Dacă un student vă spune simplu, "intrarea verticală este cuplată DC", apăsați-i pentru mai multe detalii. Ce inseamna ca intrarea sa fie "DC-coupled" si de ce aceasta determina ca linia sa dispara de pe ecran atunci cand crestem sensibilitatea verticala "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 5

Circuitele de alimentare AC-DC sunt una dintre cele mai comune configurații de circuite în sistemele electronice. Desi desenele pot varia, sarcina de a transforma puterea de curent alternativ la curent continuu este vitala in functionarea unui mare numar de dispozitive electronice.

De ce asta? Ce se întâmplă în legătură cu acest tip de circuit, care o face atât de necesară din multe sisteme electronice?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cele mai multe sisteme de distribuție a energiei electrice sunt AC, dar majoritatea circuitelor electronice funcționează cu curent continuu.

Note:

Un factor care nu este menționat în răspuns este tensiunea de funcționare a circuitului. Cum se compară tensiunea de funcționare a unui sistem tipic de alimentare cu curent alternativ și un circuit electronic tipic (radio, ceas deșteptător, calculator)? Întrebați elevii dvs. ce scop are o sursă de alimentare în ceea ce privește tensiunea.

Întrebați elevii dvs. dacă cuvântul "alimentare" este cu adevărat potrivit pentru acest tip de circuit. Oferă cu adevărat energie sau convertește doar energia de la o formă la alta?

Întrebarea 6

Deși nu este un design popular, unele circuite de alimentare cu energie sunt transformatoare. Rectificarea directă a curentului de curent alternativ este o opțiune viabilă în unele aplicații:

Totuși, această formă de conversie a energiei AC-DC are câteva limite semnificative. Explicați de ce majoritatea circuitelor de alimentare cu energie utilizează un transformator în loc de a rectifica direct puterea liniei pe măsură ce acest circuit are loc.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Transformatoarele asigură transformarea raportului tensiune / curent și, de asemenea, izolarea electrică între circuitul de curent alternativ și circuitul DC. Problema izolării este o problemă de siguranță, deoarece nici unul dintre conductorii de ieșire dintr-un circuit de redresor neizolat (direct) nu are același potențial ca nici unul dintre conductorii de linie.

Următoarele întrebări: explicați în detaliu modul în care problema non-izolației ar putea crea un pericol de siguranță dacă acest circuit redresor a fost alimentat de la un circuit de linie de curent alternativ la pământ.

Note:

Multe televizoare vechi au folosit astfel de circuite redresoare fără transformator pentru a economisi bani, dar asta însemna că șasiul circuitului metalic din interiorul capacului de plastic a fost energizat mai degrabă decât să fie la potențialul solului! Foarte periculos pentru tehnicieni să lucreze la.

Întrebarea 7

O parte esențială a unui circuit de alimentare AC-DC este filtrul, folosit pentru a separa tensiunea reziduală AC (numită tensiune de "cedare") de tensiunea DC înainte de ieșire. Iată două circuite simple de alimentare AC-DC, una fără filtru și una cu:

Trageți respectivele forme de undă ale tensiunii de ieșire ale acestor două circuite de alimentare cu energie (V nefiltrate față de filtrul V). De asemenea, identificați tipul de circuit filtru necesar pentru sarcină (low pass, pass high, band pass sau stop bandă) și explicați de ce este necesar acest tip de circuit filtru.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Un filtru trece jos este tipul necesar pentru filtrarea "tensiunii de rupere" de la ieșirea sursei de alimentare.

Note:

Cu mulți ani în urmă, când învățam mai întâi despre surse de alimentare, am încercat să pun la dispoziție un radio auto cu tensiune de la un încărcător de baterii. Încărcătorul de baterii era o sursă de alimentare simplă, potrivită pentru încărcarea bateriilor auto de 12 volți, am argumentat, deci ce prejudiciu ar fi să-l folosești pentru a acționa un radio pentru automobile "panoul de lucru panoul panoului panoului standard"

Întrebarea 8

Observați următoarele două forme de undă, reprezentate pe ecranul osciloscopului, care măsoară tensiunea de ieșire a unei surse de alimentare filtrată:

Dacă ambele forme de undă au fost măsurate pe același circuit de alimentare, în momente diferite, determinați ce formă de undă a fost măsurată în timpul unei perioade de încărcare mai grele (o sarcină "mai grea" fiind definită ca o sarcină mai mare ).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Forma de undă stângă a fost măsurată în timpul unei perioade de încărcare mai grele.

Note:

Întrebați elevilor dvs. ce termen înseamnă "încărcare" în acest context. Este posibil ca unii dintre ei să nu înțeleagă cu exactitate termenul și, prin urmare, este bine să revizuiți doar pentru a vă asigura.

Mai important, discutați cu studenții dvs. de ce răsplata este mai severă în condițiile încărcării grele. Ce se întâmplă exact în circuit pentru a produce acest tip de formă de undă "panoul de lucru panou panou panou implicit" itemscope>

Întrebarea 9

Ce înseamnă dacă o sursă de alimentare are o ieșire DC cu 5% decupare?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Aceasta înseamnă că tensiunea de vârf până la vârf este egală cu 5% din tensiunea DC (medie).

Note:

Scopul acestei întrebări este de a atrage studenții să caute formula de calcul al procentului de tensiune în buclă. Observați cum nu i-am cerut pur și simplu să recurgă la o formulă; am prezentat o figură realistă pentru interpretare. Când este posibil, încercați să formatați întrebările dvs. în acest context practic!

Întrebarea 10

Ce parametri determină frecvența tensiunii de alimentare a sursei de alimentare?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

În cazul surselor de alimentare liniară (acele modele care au o topologie filtru-redresor-filtru), parametrii care determină frecvența de rupere sunt frecvențele de linie și impulsurile de rectificare.

Note:

Rețineți că nu am spus pur și simplu că frecvența de rupere este egală cu frecvența liniei pentru rectificarea jumătate de undă și dubla frecvența liniei pentru undă completă. Un astfel de răspuns este înșelător, deoarece ignoră complet rectificarea AC polifazată!

Întrebarea 11

Să presupunem că o sursă de alimentare este alimentată de o sursă de curent alternativ de 119 V RMS. Raportul de step-down al transformatorului este de 8: 1, utilizează un circuit redresor cu punți de undă cu diodă de siliciu, iar filtrul nu este altceva decât un singur condensator electrolitic. Calculați tensiunea de ieșire DC neîncărcată pentru această alimentare (presupuneți cădere de 0, 7 volți pe fiecare diodă). De asemenea, scrieți o soluție de ecuație pentru tensiunea de ieșire DC (V out ), având în vedere toți acești parametri.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V out = 19, 6 volți

V out =
V in


r


0.707

- 2 V f

Unde,

V out = tensiunea de ieșire DC, în volți

V in = tensiunea de intrare AC, în volți RMS

r = raportul de step-down al transformatorului

V f = Căderea de tensiune a fiecărei diode în volți

Următoarea întrebare: manipulați algebric această ecuație pentru a rezolva pentru V in .

Note:

Este important ca elevii să înțeleagă de unde provine această ecuație. Cereți studenților dvs. să explice, pas cu pas, procesul de calcul al tensiunii de ieșire pentru un circuit simplu de alimentare. Este util în acest proces să se calculeze tensiunea la fiecare "stadiu" al sursei de alimentare (transformator primar, transformator secundar, etc.), ca și cum am fi construirea circuitului o componentă la un moment dat.

De altfel, metoda de construire a unui proiect (cum ar fi o sursă de alimentare) într-o manieră pas cu pas, mai degrabă decât o dată, economisește mult timp și efort atunci când lucrurile merg prost. Aceeași strategie "pas cu pas" funcționează bine pentru analiza matematică și pentru alte sarcini de rezolvare a problemelor: încercați să analizați circuitul un "bloc" la un moment dat, în loc de întregul lucru dintr-o dată.

Întrebarea 12

Ce înseamnă dacă o sursă de alimentare prezintă o reglare a tensiunii de 2%?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Aceasta înseamnă că diferența dintre tensiunea de ieșire fără sarcină și tensiunea de ieșire totală este de 2% din tensiunea de ieșire a sarcinii totale.

Note:

Scopul acestei întrebări este de a atrage studenții să caute formula de calcul al procentului de reglare a tensiunii. Observați cum nu i-am cerut pur și simplu să recurgă la o formulă; am prezentat o figură realistă pentru interpretare. Când este posibil, încercați să formatați întrebările dvs. în acest context practic!

Întrebarea 13

Care va fi consecința unei diode care nu este deschisă în redresorul de punte al unei surse de alimentare monofazate?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Tensiunea de ieșire (nefiltrate) va fi de jumătate de undă, nu de undă completă.

Note:

O întrebare precum aceasta este cea mai bine discutată în timp ce vizualizați schema schematică pentru un redresor de punte. Vă recomandăm să proiectați o imagine a unui circuit de redresare a punții pe o tablă, după care elevii să utilizeze markeri de ștergere pentru a "marca" schema cu săgeți pentru indicații curente, căderea de tensiune etc. Astfel, greșelile pot fi corectate sau alternative ciclurile sunt șterse și redate, fără a fi necesară ștergerea și redenumirea diagramei în sine.

Întrebarea 14

Să presupunem că ați bănuit o diodă care nu a reușit să funcționeze în acest circuit de alimentare. Descrieți cum ați putea detecta prezența sa fără a utiliza un osciloscop:

De altfel, "sursa de alimentare cu curent alternativ de joasă tensiune" nu este altceva decât un transformator pas cu pas cu o înfășurare secundară centralizată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

"Scoateți toate diodele din circuit și le testați individual" nu este un răspuns acceptabil la această întrebare. Gândiți-vă la o modalitate prin care acestea pot fi verificate în timp ce se află în circuit (în mod ideal, fără a fi nevoie să opriți alimentarea cu circuitul).

Note:

O tendință comună pentru studenți este de a depana utilizarea "abordării cu pușca", care este de a elimina fiecare componentă una câte una și a le testa. Aceasta este o metodă de depanare foarte intensă și ineficientă. În schimb, elevii trebuie să dezvolte proceduri de diagnostic care nu necesită îndepărtarea componentelor din circuit. Cel puțin, ar trebui să existe un mod de a restrânge gama de posibilități folosind teste în circuit înainte de a scoate componentele.

Întrebarea 15

Un elev învață că un circuit redresor este adesea urmat de un circuit filtru cu trecere joasă într-o sursă de alimentare AC-DC pentru a reduce tensiunea de "cedare" pe ieșire. Privind peste notele sale din teoria AC, elevul continuă să construiască acest circuit de alimentare cu energie completă cu un filtru trece-jos la ieșire:

În timp ce acest design va funcționa, există mai multe configurații de filtre pentru această aplicație. Descrieți limitările circuitului prezentat și explicați modul în care unele dintre celelalte filtre ar face o treabă mai bună.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistorul R tinde să limiteze curentul de ieșire, rezultând o reglare a tensiunii mai mică decât cea optimă (tensiunea de ieșire "călcată" sub sarcină). Formatele mai bune de filtrare includ toate formele de filtre LC ripple, inclusiv filtrul popular "pi" (π).

Următoarele întrebări: în unele aplicații - în special în cazul în care sunt utilizate condensatoare de filtru foarte mari - este o idee bună să plasați un rezistor de serie înaintea condensatorului. O astfel de rezistență este de obicei evaluată la o valoare scăzută, astfel încât să nu provoace tensiune de ieșire excesivă "îndoială" sub sarcină, dar rezistența acesteia are un scop practic. Explicați ce ar putea fi acest scop.

Note:

Provocați elevilor dvs. cu această întrebare: este acest tip de circuit potrivit (low pass, pass high, band pass, oprire bandă) pentru a fi utilizat, oricum "toate">

i = C DV


dt

Întrebarea 16

Identificați tensiunile care ar trebui să apară între punctele de test listate:

  1. V TP1-TP2 =
  2. V TP1-TP3 =
  3. V TP2-TP3 =
  4. V TP4-TP5 =
  5. V TP5-TP6 =
  6. V TP7-TP8 =
  7. V TP9-TP10 =

Să presupunem că transformatorul de putere are un raport de deplasare de 9, 5: 1.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

  1. V TP1-TP2 = 120 V AC
  2. V TP1-TP3 = 120 V AC
  3. V TP2-TP3 = 0 volți
  4. V TP4-TP5 = 12, 63 V AC
  5. V TP5-TP6 = 12, 63 V AC
  6. V TP7-TP8 = 16, 47 volți DC
  7. V TP9-TP10 = 16, 47 V DC

Note:

Înainte de a putea depana un circuit defect, trebuie să știți ce tensiuni și curenți ar trebui să fie în diferite porțiuni ale circuitului. Prin urmare, această întrebare este un preludiu pentru rezolvarea în continuare a problemelor.

Întrebarea 17

Un tehnician depanează un circuit de alimentare fără tensiune de ieșire DC. Tensiunea de ieșire se presupune a fi de 15 volți DC:

Tehnicianul începe să realizeze măsurători de tensiune între unele puncte de testare (TP) de pe placa de circuite. Ceea ce urmează este o înregistrare secvențială a măsurătorilor sale:

  1. V TP9-TP10 = 0 volți DC
  2. V TP8-TP7 = 0 volți DC
  3. V TP8-TP5 = 0 volți DC
  4. V TP6-TP7 = 0 volți DC
  5. V TP4-TP5 = 0 volți AC
  6. V TP1-TP3 = 0 volți AC
  7. V TP1-TP2 = 116 V AC

Pe baza acestor măsurători, ce credeți că a eșuat în acest circuit de alimentare "# 17"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Siguranța este deschisă.

Următoarea întrebare: în ceea ce privește tehnica de depanare, acest tehnician pare să fi pornit de la un capăt al circuitului și să se miște incremental către celălalt, verificând tensiunea la aproape fiecare punct între ele. Vă puteți gândi la o strategie mai eficientă decât să începeți la un capăt și să lucrați încet spre celălalt?

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Întrebarea 18

Un tehnician depanează un circuit de alimentare fără tensiune de ieșire DC. Tensiunea de ieșire se presupune a fi de 15 volți DC:

Tehnicianul începe să realizeze măsurători de tensiune între unele puncte de testare (TP) de pe placa de circuite. Ceea ce urmează este o înregistrare secvențială a măsurătorilor ei:

  1. V TP1-TP2 = 118 V AC
  2. V TP3-TP2 = 0 volți AC
  3. V TP1-TP3 = 118 V AC
  4. V TP4-TP5 = 0, 5 volți AC
  5. V TP7-TP8 = 1, 1 V DC
  6. V TP9-TP10 = 1, 1 V DC

Pe baza acestor măsurători, ceea ce suspectați că a eșuat în acest circuit de alimentare "# 18"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Transformatorul are o înfășurare deschisă.

Următoarea întrebare nr. 1: În ceea ce privește tehnica de depanare, acest tehnician pare să fi început de la un capăt al circuitului și să se miște incremental către celălalt, verificând tensiunea la aproape fiecare punct între ele. Vă puteți gândi la o strategie mai eficientă decât să începeți la un capăt și să lucrați încet spre celălalt?

Întrebare la întrebare: pe baza măsurătorilor de tensiune luate, care credeți că este cel mai probabil eșec, o deschidere primară deschisă sau o lichidare secundară deschisă?

Următoarea întrebare # 2: Cum ați putea testa cele două înfășurări ale transformatorului pentru o eventuală eroare deschisă? Cu alte cuvinte, există un alt tip de măsurare care să ne confirme ipoteza unei eșuări eșuate?

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Elevii pot fi nedumeriți de prezența tensiunii DC între TP7 și TP8 și de asemenea între TP9 și TP10 (1, 1 volți), având în vedere că există o cantitate mai mică de tensiune AC la intrarea redresorului. Totuși, acesta este un fenomen comun cu condensatori electrolitici, pentru a "recupera" o tensiune mică după ce a fost descărcată.

Întrebarea 19

Un tehnician depanează un circuit de alimentare fără tensiune de ieșire DC. Tensiunea de ieșire se presupune a fi de 15 volți DC:

Tehnicianul începe să realizeze măsurători de tensiune între unele puncte de testare (TP) de pe placa de circuite. Ceea ce urmează este o înregistrare secvențială a măsurătorilor sale:

  1. V TP9-TP10 = 0 volți DC
  2. V TP1-TP2 = 117 V AC
  3. V TP1-TP3 = 117 V AC
  4. V TP5-TP6 = 0 volți AC
  5. V TP7-TP8 = 0, 1 V DC
  6. V TP5-TP4 = 12 volți AC
  7. V TP7-TP6 = 0 volți DC

Pe baza acestor măsurători, ce credeți că a eșuat în acest circuit de alimentare "# 19"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Există o eroare "deschisă" între TP4 și TP6.

Următoarea întrebare: în ceea ce privește tehnica de depanare, acest tehnician pare să fi pornit de la un capăt al circuitului și să se miște incremental către celălalt, verificând tensiunea la aproape fiecare punct între ele. Vă puteți gândi la o strategie mai eficientă decât să începeți la un capăt și să lucrați încet spre celălalt?

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Întrebarea 20

Sursele de alimentare AC-DC sunt cauza curenților armonici în sistemele de alimentare cu curent alternativ, în special sursele mari de curent alternativ utilizate în circuitele de comandă a motoarelor și alte comenzi de putere ridicată. În acest exemplu, am arătat formele de undă pentru tensiunea de ieșire și curentul de intrare pentru o sursă de alimentare AC-DC descărcată cu un transformator descendent, un redresor cu undă de undă și un circuit filtrant capacitiv (forma de undă nefiltrate de tensiune DC este prezentată ca o linie punctată pentru trimitere):

După cum puteți vedea, forma de undă a curentului de intrare este mai mică decât forma de undă de tensiune cu 90 o, deoarece atunci când sursa de alimentare este descărcată, singurul curent de intrare este curentul de magnetizare al înfășurării primare a transformatorului.

Cu o încărcare crescută, tensiunea de ieșire devine mai pronunțată. De asemenea, aceasta modifică în mod semnificativ forma de undă de intrare semnificativă, făcându-l nesinusoidal. Urmăriți forma formei de undă a curentului de intrare, având în vedere forma de undă a tensiunii de ieșire și forma de undă a curentului de magnetizare (linia punctată) prezentată aici:

Forma de undă de ieșire DC nefiltrată este încă afișată ca o linie punctată, în scop de referință.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Întrebare la întrebare: forma de undă de intrare prezentată aici conține armonice cu numere egale (adică 120 Hz, 240 Hz, 360 Hz) "note ascunse"> Note:

Într-o sursă de curent continuu filtrată, singurul moment în care curentul este extras din redresor este atunci când se încarcă condensatorul de filtru. Astfel, singura dată când vedeți curentul de intrare deasupra și dincolo de forma de undă a curentului de magnetizare este când tensiunea condensatorului necesită încărcare.

Rețineți că, deși forma de undă a curentului de magnetizare (sinusoidală) este 90 ° în afara fazei cu forma de undă de tensiune, tranzitorii de curent de intrare sunt exact în fază cu tranzitorii curenți de pe bobina secundară a transformatorului. Acesta analizează un principiu important al transformatoarelor: că orice curent primar este rezultatul sarcinii secundare a înfășurării este în fază cu acel curent de sarcină secundar. În acest sens, un transformator nu acționează ca un dispozitiv reactiv, ci un dispozitiv de cuplare directă a puterii.

Rețineți, de asemenea, că după volumul inițial (marginea de impuls crescătoare) a curentului, forma de undă a curentului de intrare urmează o curbă diferită de forma de undă de tensiune, deoarece i = C (dv / dt) pentru un condensator.

În cazul în care nu ați ghicit până acum, există multe lucruri care se întâmplă în acest circuit! Aș considera că această întrebare va fi luată în considerare "pentru majoritatea cursurilor introductive și poate fi omisă la discreția dumneavoastră.

Întrebarea 21

Sursele de alimentare sunt uneori echipate cu filtre EMI / RFI pe intrările lor, pentru a preveni tensiunea de "zgomot" de înaltă frecvență creată în circuitul de alimentare de energie să se întoarcă la sursa de alimentare unde ar putea interfera cu alte echipamente alimentate. Acest lucru este util în special pentru circuitele de alimentare "de comutare", în cazul în care tranzistorii sunt utilizați pentru a porni și opri alimentarea foarte rapidă în procesul de transformare și reglare a tensiunii:

Determinați ce tip de circuit de filtrare este (LP, HP, BP sau BS) și determinați, de asemenea, reactanțele inductive și capacitive ale componentelor sale la 60 Hz, dacă inductoarele sunt de 100 μH fiecare și condensatoarele sunt de 0, 022 μF fiecare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

X L = 0, 0377 Ω (fiecare)

X C = 120, 6 kΩ (fiecare)

Note:

Întrebați elevii dvs. cum au determinat identitatea acestui filtru. Sunt memorate strict configurațiile filtrelor, sau au o tehnică pentru a determina ce tip de circuit filtru se bazează pe principiile electrice de bază (reactanță a componentelor la frecvențe diferite) "panoul de lucru panel panoul panou-default" itemscope>

Întrebarea 22

Completați această diagramă schematică, transformând-o într-o divizare (sau sursă de alimentare dublă, cu trei borne de ieșire: + V, Ground și -V:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Exemple de diagrame schematice de distribuție sau dublă abundă în manuale. Vă las să faceți studiul aici și să prezentați răspunsul (răspunsurile) dvs. în timpul discuțiilor de curs!

Note:

Elevii nu trebuie să furnizeze detalii despre reglarea tensiunii, ci doar să arate cum poate fi rectificată AC de la o înfășurare transformator central în două ieșiri distincte DC cu o conexiune comună "la sol".

Întrebarea 23

Preziceți modul în care toate tensiunile și curenții componentelor din acest circuit vor fi afectate ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Orice diodă nu se deschide:
Transformatorul secundar eșuează:
Inductorul L 1 nu funcționează deschis:
Capacitorul C 1 nu este scurtat:

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Orice diodă nu funcționează corect : rectificarea în jumătate de undă, mai degrabă decât o undă completă, mai puțină tensiune DC în sarcină, o tensiune mai mare (AC) între sarcină .
Înfășurarea secundară a transformatorului nu este deschisă: nu există tensiune sau curent pe partea secundară a circuitului după descărcarea C 1 prin sarcină, puțin curent prin înfășurarea primară .
Inductorul L 1 nu este deschis: fără tensiune în sarcină, fără curent prin sarcină, fără curent prin restul componentelor secundare, puțin curent prin înfășurarea primară .
Condensatorul C 1 nu este scurtcircuitat: creșterea curentului prin ambele bobinaje ale transformatorului, creșterea curentului prin diode, creșterea curentului prin inductor, tensiune mică peste sau curent prin sarcină, condensator și toate diodele se vor încălzi probabil .

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

Întrebarea 24

Să presupunem că acest circuit de alimentare a funcționat bine timp de câțiva ani, apoi într-o zi nu a reușit să emită nici o tensiune DC:

Când deschideți carcasa acestei surse de alimentare, observați imediat mirosul puternic al componentelor arse. Din aceste informații, determinați unele defecte de componentă probabilă și explicați raționamentul dumneavoastră.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Condensator condensat, bobină de transformare deschisă (ca rezultat al supraîncărcării), diodă (scurtcircuite) scurtcircuit care duce la aprinderea fuzibilă.

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Amintiți-vă elevilor că citirile instrumentului de testare nu sunt singura sursă viabilă de date de diagnoză! Componentele electronice răsucite produc de obicei un miros puternic și ușor de recunoscut, indicând întotdeauna supraîncălzirea. Este important să rețineți că adesea componenta arsă nu este sursa inițială de probleme, dar poate fi o victimă a unei alte vicii componente.

Întrebarea 25

Frecvența de rupere a unui circuit redresor cu jumătate de undă alimentată de 60 Hz AC este măsurată la 60 Hz. Frecvența de rupere a unui circuit de redresor cu undă de undă cu tensiune totală, care este alimentată de aceeași tensiune la aceeași linie de curent de 60 Hz, este măsurată la 120 Hz. Explicați de ce frecvența de rupere a redresorului cu undă întreagă este de două ori mai mare decât cea a redresorului cu jumătate de undă.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Există dublu numărul de impulsuri în ieșirea redresorului cu undă de undă, adică forma de undă se repetă de două ori mai frecvent.

Note:

Am auzit pe studenți să prezinte explicații foarte interesante (și greșite) de ce diferă cele două frecvențe. O concepție greșită obișnuită este că are legătură cu transformatorul, de parcă un transformator a avut capacitatea de a mări frecvența în sus și în jos la fel de ușor ca tensiunea sau curentul! Dacă elevii nu înțeleg de ce există o diferență de frecvență, ați putea dori să îi ajutați, solicitând doi elevi să vină în fața clasei și să deseneze două forme de undă: jumătate de undă și undă completă, împreună cu AC (nerectificate).

Întrebarea 26

Calculați tensiunea de ieșire DC aproximativă a acestei surse de alimentare atunci când nu este încărcată:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V out ≈ 21, 4 volți

Note:

Cereți studenților dvs. să explice cum au rezolvat această tensiune de ieșire, pas cu pas.

Întrebarea 27

Calculați tensiunea de ieșire DC aproximativă a acestei surse de alimentare atunci când nu este încărcată:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V out ≈ 11, 6 volți

Note:

Cereți studenților dvs. să explice cum au rezolvat această tensiune de ieșire, pas cu pas.

Întrebarea 28

Un circuit simplu de alimentare AC-DC emite circa 6, 1 V DC fără un condensator de filtru conectat și aproximativ 9, 3 V DC cu un condensator de filtru conectat:

Explicați de ce este acest lucru. Cum poate adăugarea a altceva decât a unui condensator să aibă un efect atât de mare asupra cantității de ieșire de tensiune DC de către circuitul "# 28"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Condensatorul de filtru captează nivelul de tensiune de vârf al fiecărui impuls din circuitul redresorului, menținând acel nivel de vârf în timpul dintre impulsuri.

Note:

Mulți studenți noi găsesc acest fenomen paradoxal, mai ales atunci când văd o tensiune de ieșire DC mai mare decât tensiunea de ieșire AC (RMS) a înfășurării secundare a transformatorului. Cazul în cauză: posibilitatea de a construi o sursă de curent continuu de 30 volți folosind un transformator cu o tensiune secundară de numai 24 volți. Scopul acestei întrebări este de a face pe studenți să se confrunte cu acest paradox, dacă nu au recunoscut-o și au rezolvat-o deja.

Întrebarea 29

Un tehnician depanează un circuit de alimentare care emite o tensiune DC mult mai mică decât ar trebui. Tensiunea de ieșire se presupune a fi de 15 volți DC, dar în schimb este de fapt ieșire mai mică de 8 volți DC:

Tehnicianul măsoară aproximativ 18 volți AC (RMS) peste bobina secundară a transformatorului. Pe baza acestei măsurători de tensiune și a cunoștinței că există o tensiune de ieșire DC redusă, identificați două erori posibile care ar putea explica problema și toate valorile măsurate în acest circuit și identificați, de asemenea, două elemente de circuit care nu ar putea fi de vină (adică două lucruri pe care le știi că trebuie să funcționeze corect, indiferent de ce altceva ar putea fi condamnat). Elementele de circuit pe care le identificați ca fiind eventual defecte sau care funcționează corect pot fi fire, urme și conexiuni, precum și componente. Fiți la fel de specifici în răspunsurile dvs., identificând atât elementul de circuit cât și tipul defecțiunii.

Elemente de circuit care pot fi defectate
1.
2.
Elemente de circuit care trebuie să funcționeze corect
1.
2.
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Te voi lăsa pe tine și colegii tăi să înțelegi niște posibilități aici!

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Întrebarea 30

Un tehnician depanează un circuit de alimentare fără tensiune de ieșire DC. Tensiunea de ieșire se presupune a fi de 15 volți DC, dar în realitate nu este deloc emisă nimic (zero volți):

Tehnicianul măsoară 120 V AC între punctele de testare TP1 și TP3. Pe baza acestei măsurători de tensiune și a cunoașterii existenței unei tensiuni de ieșire DC zero, identificați două erori posibile care ar putea explica problema și toate valorile măsurate în acest circuit și identificați, de asemenea, două elemente de circuit care nu ar putea fi de vină (adică două lucruri pe care le știi că trebuie să funcționeze corect, indiferent de ce altceva ar putea fi condamnat). Elementele de circuit pe care le identificați ca fiind eventual defecte sau care funcționează corect pot fi fire, urme și conexiuni, precum și componente. Fiți la fel de specifici în răspunsurile dvs., identificând atât elementul de circuit cât și tipul defecțiunii.

Elemente de circuit care pot fi defectate
1.
2.
Elemente de circuit care trebuie să funcționeze corect
1.
2.
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Te voi lăsa pe tine și colegii tăi să înțelegi niște posibilități aici!

Note:

Scenariile de depanare sunt întotdeauna bune pentru stimularea discuțiilor de clasă. Asigurați-vă că petreceți o mulțime de timp în clasă cu elevii dvs. în curs de dezvoltare proceduri eficiente și logice de diagnostic, deoarece acest lucru le va ajuta foarte mult în cariera lor.

Întrebarea 31

Un sub-circuit comun în surse de alimentare de toate tipurile este un filtru EMI / RFI . Această rețea LC este totuși "transparentă" la frecvența de 50 sau 60 Hz, astfel încât transformatorul să observe permanent tensiunea de linie în orice moment:

Dacă acest filtru EMI / RFI nu face nimic la sau cu puterea liniei, în ce scop este servit "# 31"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Un filtru EMI / RFI nu are nici un scop în procesul de conversie a puterii de curent alternativ în curent continuu. Cu toate acestea, aceasta contribuie la împiedicarea ca circuitele de alimentare să interfereze cu alte echipamente alimentate de aceeași linie de curent alternativ, prin filtrarea zgomotului nedorit de înaltă frecvență generat în cadrul sursei de alimentare prin comutarea diodelor.

Următoarele întrebări: calculați reactanța totală inductivă reprezentată de cele două inductoare la puterea de 60 Hz dacă inductanța fiecăruia este de 100 μH.

Note:

Aceste filtre sunt foarte frecvente în sursele de alimentare în comutație, dar acestea nu sunt în afara locului în circuitele de alimentare cu curent liniar ("brute-force"), cum ar fi acesta. Menționați elevilor dvs. cum reducerea interferențelor electromagnetice și a frecvențelor radio este o prioritate majoră în toate tipurile de proiectare a dispozitivelor electronice.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →