4 вариант, 16 баллов (Ответы на РК №1)

16 баллов

РК1 Лаптева Ульяна гр МТ 11-71 Вариант 4

1. САУ на основе пневмо-механического кулачкового командоаппарата. Преимущества и недостатки. Способы описания работы.

Цикличность производственных процессов многих механизмов привела к появлению особого класса аппаратов управления, которые обеспечивают выполнение программы работы исполнительных устройств в заданной последовательности. Такие устройства называют командоаппаратами, или командоконтроллерами.

Командоаппарат - механическое устройство, периодически воздействующее на электрические чувствительные элементы, которые вырабатывают управляющие сигналы. 

САУ с пневмомеханическим командоаппаратом имеет раздельные исполнительные механизмы и систему управления.

Перемещения руки робота осуществляется пневмоцилиндрами, воздух в которые подается через пневмоклапаны 3, управляемые кулачками распределительного вала. Поскольку кулачки уже не являются приводом, нагрузка на них и на распределительный вал существенно уменьшается. Двигатель со встроенным редуктором М гораздо менее мощный и может запускаться и останавливаться в каждом цикле перегрузки конечным выключателем 2. Кулачок такой САУ не несет больших нагрузок и делается сборным со сменными профилями: толкатель клапана 1 скользит по сменным регулируемым сегментам 3, закрепленным на диске 4 с помощью винтов 2.

Переналадка пневмомеханической САУ занимает несколько часов и даже минут.

2. Коэффициент полезного действия ключей на биполярных и полевых транзисторах. Статические и динамические потери.

Ключ- двухполюсник, имеющий два состояния – с нулевой проводимостью (разомкнут) и с бесконечной проводимостью (замкнут). Основные параметрами любого ключа: способность пропускать ток в замкнутом состоянии и удерживать напряжение в разомкнутом состоянии, остаточное напряжение в замкнутом состоянии, ток утечки в разомкнутом состоянии, а также динамические характеристики – скорость включения и выключения.

В импульсных схемах транзисторы, в том числе биполярные, работают, как правило, в ключевом режиме, то есть большую часть времени находятся либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения. Что касается мощных ключевых биполярных транзисторов (БТ), то на сегодняшний день – это отмирающий класс приборов. Они имеют сравнительно низкое быстродействие, требуют большую мощность в управление.

Преимущества и недостатки биполярных транзисторных ключей.

Недостатки:

• низкий коэффициент передачи по току, который может быть компенсирован применением составного транзистора (Дарлингтона)

• медленный процесс запирания. Проблема частично решается схемотехнически: а) существуют схемы с форсированным запиранием, то есть приложением к базе отрицательного «вытягивающего» напряжения, б) схемы с контролируемым насыщением. Схема управления имеет обратную связь по напряжению коллектор-эмиттер и «следит» за насыщением, ограничивая ток базы

• отрицательный температурный коэффициент сопротивления К-Э в открытом состоянии не позволяет напрямую включать параллельно несколько транзисторов с целью увеличения рабочего тока, так как даже небольшой разброс параметров транзисторов приводит к сильно неравномерному распределению токов между ними. Проблема решается введением в цепи эмиттеров разравнивающих резисторов, что приводит, правда, к дополнительным потерям.

Преимущества БТ:

• имеют сравнительно низкое остаточное падение напряжения коллектор-эмиттер в насыщенном состоянии, которое, к тому же, слабо зависит от тока коллектора.

Рассмотрим основные преимущества и недостатки ПТ в сравнении с биполярными транзисторами.

Преимущества:

• Крутизна s у полевого транзистора является постоянной величиной, в отличие от β у биполярных транзисторов.

• Полевые транзисторы имеют существенно меньшие токи утечки в закрытом состоянии.

• Затвор ПТ не потребляет тока, а значит, требует существенно меньшей мощности в управление, особенно в статическом режиме.

• у ПТ отсутствует эффект накопления заряда, что значительно повышает его быстродействие по сравнению с БТ.

• Полевой транзистор имеет положительный температурный коэффициент, а значит лучшую устойчивость к локальным перегревам и вторичным пробоям. За счет этого несколько расширяется область безопасной работы. Положительный ТКС дает также возможность параллельного соединения нескольких приборов. Наряду с неоспоримыми преимуществами у ПТ есть и недостатки.

• Из-за линейной зависимости остаточного напряжения UСИ от тока стока, ПТ имеют более высокое остаточное напряжение, чем БТ. Наличие линейного сопротивления канала RСИ не позволяет делать транзисторы на напряжение более нескольких сотен вольт, так как сильно возрастает RСИ и связанные с ним тепловые потери.

• Несмотря на практически бесконечное входное сопротивление, ПТ имеют довольно большую емкость затвор-исток. Это требует применения мощных драйверов для управления транзистором на высоких частотах.

Недостатк ПТ: довольно низкое максимально допустимое напряжение затвора (около 20 В) и чувствительность его к статическим зарядам, особенно у маломощных транзисторов.

Транспортировка и хранение ПТ требует специальных мер – закорачивания затвора с истоком, помещения в антистатическую тару и т.п., а в схемах на ПТ требуются защитные элементы в цепи затвора, предотвращающие выбросы напряжения.